(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111279764.5 (22)申请日 2021.10.2 9 (71)申请人 南方海上风电联合 开发有限公司 地址 519000 广东省珠海市 桂山镇长梯巷8 号203房 申请人 天津大学 (72)发明人 王中权　刘沙　杨旭　练继建　 刘润　 (74)专利代理 机构 广州三环 专利商标代理有限 公司 44202 代理人 卢泽明 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/08(2012.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于筒土分离的筒型基础抗倾覆稳定 性验算方法 (57)摘要 本发明提供一种基于筒土分离的筒型基础 抗倾覆稳定性验算方法， 包括以下步骤： (1)建立 筒土分离的筒型基础抗倾覆承载受力模型； (2) 计算筒体受到的抗倾覆力矩MR和倾覆力矩Mq； (3)计算抗倾覆安全系数最小 值及相应的旋转轴 位置。 本发 明基于大直径宽浅型筒型基础在筒土 分离、 筒内外壁摩阻力均发挥 抗倾作用的受力模 型， 提出筒壁承 载模式下的筒型基础抗倾覆稳定 性验算方法。 在分析大量试验数据和数值模拟结 果的基础上， 采用求极值的思想迭代试算寻求筒 型基础最危险倾覆旋转轴， 得到筒形基础抗倾覆 安全系数计算方法， 能够准确评估海 上风电大直 径筒基在极限风浪流荷载下的抗倾覆稳定性， 符 合工程实际， 方法简单明确。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 114004086 A 2022.02.01 CN 114004086 A 1.一种基于筒土分离的筒型基础抗 倾覆稳定性验算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)建立筒土分离的筒型基础抗 倾覆承载受力模型 所述模型的建立基于筒体与筒内土体在倾覆荷载作用下会产生相对运动， 所述筒体壁 面的内外侧均承受摩阻力； 在倾覆荷载作用下， 设定基础围绕底面旋转轴mn发生 转动； (2)计算筒体受到的抗 倾覆力矩MR和倾覆力矩Mq； (3)计算抗倾覆安全系数最小值及相应的旋转轴位置 抗倾覆安全系数： SFt＝MR/Mq          (31) 为确定最 危险情况， 抗 倾覆安全系数对 λ求 导得： 根据(32)， 通过迭代试算得到基础围绕底面旋转轴mn的位置， 并计算筒型基础抗倾覆 的最小安全系数。 2.如权利要求1所述的一种基于筒土分离的筒型基础抗倾覆稳定性验算方法， 其特征 在于， 所述抗倾覆力矩MR为： MR＝MV+MR1+MEp+Mfs              (1) 式中： MV为竖向力与自重提供的抗倾力矩； MR1为筒端弧形区地基反力提供的抗倾覆力 矩与筒顶盖弓形区地基反力提供的抗倾覆力矩； MEp为基础内外侧被动土压力提 供的抗倾覆 力矩； Mfs为基础内外侧摩阻力提供的抗 倾覆力矩。 3.如权利要求2所述的一种基于筒土分离的筒型基础抗倾覆稳定性验算方法， 其特征 在于， 所述倾覆力矩Mq为： Mq＝MH+M0+MEa            (20) 式中： MH为水平荷载产生的倾覆力矩； M0为作用于基础的力矩荷载； MEa表示基础外侧 主 动土压力产生的倾覆力矩。 4.如权利要求3所述的一种基于筒土分离的筒型基础抗倾覆稳定性验算方法， 其特征 在于， 各部分抗 倾覆力矩计算如下： a、 竖向荷载提供的抗 倾覆力矩： MV＝(QV+G)λ R             (10) 式中： QV为竖向荷载； G为基础自重； b、 顶盖与筒 端地基反力提供的抗 倾覆力矩： Mx＝qu1Ax1lx1+qu2Ax2lx2       (11) 式中： qu1、 qu2为顶盖、 筒端受压处地基承载力特征值， 可由荷载试验、 静力触探等 现场试 验以及公式计算确定； Ax1、 Ax2为顶盖、 筒端受压区面积； lx1、 lx2为面积Ax1、 Ax2惯性中心到mn 轴的距离； 顶盖处旋转轴右侧弓形受压区面积与距离计算如下： Ax1＝( δ‑λ sin δ )R2        (12)权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114004086 A 2筒端处旋转轴右侧弧形受压区面积与距离计算如下： Ax2＝ δ(2Rt‑t2)                 (14) 式中： t为筒型基础壁厚； c、 被动土 压力提供的抗 倾覆力矩， 不计入抗 倾覆力矩的计算； d、 侧摩阻力提供的抗 倾覆力矩： Mfs＝2Q总R(2sin δ′ ‑2 λ′δ′+λ′π )/ π             (16) 式中： Q总为筒型基础总的侧摩阻力， 包括内外侧摩阻力； 当在粘性土层时， 筒壁单位 面积土体侧摩阻 阻力按下式计算： fs＝α Su              (17) 式中： α 为无量纲系数； Su为计算点土的不 排水剪切强度， 系数α 或由下式计算： α ＝0.5Ψ0.5， Ψ≤1.0          (18) α ＝0.5Ψ0.25， Ψ＞1.0 限制条件是α ≤1.0 式中： ψ为计算 点处的c/P′0； c为黏土的黏聚力， P ′0为计算点的有效上覆土 压力； 当进入无粘性土层时， 筒壁单位 面积土体侧摩阻力按下式计算： fs＝KP′otan δ         (19) 式中： K为侧向土压力系数； P ′0为计算点的有效上覆土压力； δ为土和筒壁之间的摩擦 角。 5.如权利要求4所述的一种基于筒土分离的筒型基础抗倾覆稳定性验算方法， 其特征 在于， 各部分倾覆力矩计算如下： a、 水平荷载产生的倾覆力矩： MH＝QHL        (21) 式中： QH为作用于顶盖中心处的水平向荷载。 b、 外部弯矩荷载M0 c、 主动土 压力产生的倾覆力矩， 不计入倾覆力矩的计算。 6.如权利要求5所述的一种基于筒土分离的筒型基础抗倾覆稳定性验算方法， 其特征 在于， 设定最低安全系数为1.3 5， 当计算出的最小安全系数 大于1.35时， 验算 合格。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114004086 A 3