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摘要
在海上风电场建设中，基础施工是项目建设中最重要的关键环节之一，因此研究超大直径单桩动态打桩过程中桩-土-水相互之间的耦合效应有非常重要的意义。分析了海上风机大直径单桩的动态打桩过程，以江苏启东H3海上风力发电场建设过程中的沉桩为工程背景，使用商用有限元软件LS-DYNA进行建模，基于多物质ALE流固耦合法，通过定义多物质材料和流固耦合关键字建立了流体（海水和土壤）和固体（桩体）之间相互作用的耦合机制。对动态打桩过程中土体的应力、应变、体积分数以及沉桩阻力的变化规律进行了仿真分析，发现在桩端附近的土体有明显的应力集中区，应力分量的等值线具有类似于“应力泡”的层状结构，这表明桩端土体具有类似球形的扩张形式。随着贯入深度的增加，桩端处的压应力也在逐渐增大，但各应力集中区的影响范围和等值线的轮廓形状变化不大，说明动态打桩过程对土壤的影响范围是有限的。每次击打过后，由于应力波的反射作用和土体受压缩出现的塑性屈服，桩体会先向下移动一段距离再向上回弹一段距离，从而导致沉桩阻力先增大后减小，直到下一锤击又开始。为海上风机大直径单桩的动态打桩过程提供了数值仿真建模参考和实用的分析方法。
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