Page 52 - 《振动工程学报》2025年第11期

试验
模拟
模拟
超孔压比
试验
模拟
时间 试验
2510 振 动 工 程 学 报 超孔压比对比 第 38 卷

表 2 本文采用的 CycLiq 模型参数和取值 6
试验ACC1
Tab. 2 Model parameters and values of CycLiq model 3 模拟ACC1
employed in this study 0
−3
参数 描述 数值（无量纲）
−6
G 0 200
弹性模量相关参数 6
κ 0.008 试验ACC2
3 模拟ACC2
h 塑性模量相关参数 1.8
0
d re,1 0.35
可逆剪胀 −3
30
d re,2 −6
0.75 加速度 / (m·s −2 )
d ir 6
α 不可逆剪胀 20 3 试验ACC3
模拟ACC3
0.05
γ d,r
0
n p 1.1 −3
状态参数
n d 7.8 −6
M 1.35 6
试验ACC4
0.019
λ c 3 模拟ACC4
临界状态
0.934
0
e 0
ξ 0.7 −3
−6
1.3 模拟与试验对比验证 0 5 10 15 20 25
时间 / s
(b) 加速度对比
如图 3 所示，对比了几个典型监测点位的离心模 (b) Comparisons for acceleration
型振动台试验结果与数值模拟结果，包括超孔压比、 30
加速度及塔架侧向位移。超孔压比定义为超静孔压 20
与土体初始竖向有效应力的比值。对比表明，数值模 侧向位移 / cm 10 0 试验位移
拟结果与试验结果呈现高度一致性，尤其在模拟超静 −10 模拟位移
0 5 10 15 20 25
孔压的累积与消散、加速度幅值以及塔架残余位移 时间 / s
方面效果良好。如图 3(b) 所示，数值模拟能够准确捕 (c) 塔架侧向位移对比
(c) Comparisons for lateral displacement of tower
捉 ACC2 和 ACC3 在 5 s 后发生显著衰减的现象，根
图 3 离心模型振动台试验与数值模拟结果对比
据超孔压比曲线判断此时场地已发生明显液化，说明
Fig. 3 Comparisons between the centrifuge shaking table test
场地液化削弱了地震动向结构的传播能力，该现象同
and the numerical simulation
样在文献 [3,7] 被观察到。这些对比结果验证了本文
所建立数值模型的有效性。 2 考 虑 冲 刷 的 海 上 风 电 单 桩 - 海 床 - 结 构

数 值 模 型
1.0 试验PPT1
0.8 模拟PPT1

0.6
0.4 2.1 数值模型的建立
0.2
0 基于前述建模方法，考虑不同冲刷条件，本文建
1.0 试验PPT2 立了一系列安装于丰浦砂海床的单桩支承海上风机
0.8
超孔压比 0.6 数值模型。该单桩用于支承 NREL 5MW 风机 [33] ，数
模拟PPT2
值模型中风机
(rotor-nacelle assembly, RNA)、塔架及
0.4
0.2 单桩基础的基本参数如表 所示，丰浦砂的物性参
0 3
数如表 1 所示。考虑到冲坑的直径较大，模型边界
1.0 试验PPT3
0.8 模拟PPT3 在 水 平 方 向 取 单 桩 直 径的 50 倍 ， 在 竖 向 取 桩 长 的
0.6
2.27 倍，因此土体模型尺寸为 300 m×300 m×75 m
0.4
0.2 （长×宽×高）。平均水位取为 24 m。
0
0 5 10 15 20 25 针对这一对称边值问题，采用捆绑边界条件来
时间 / s 模拟沿地震方向无限延伸的地层。如图 4(a) 所示，
(a) 超孔压比对比
(a) Comparisons for excess pore pressure ratio 将侧向边界上同一层的结点进行捆绑，保证同一层

试验
模拟

−3
−6
试验
模拟

−2 −3
· −6

加速度 试验
模拟

−3
−6

试验
模拟

−3
−6
时间
加速度对比

侧向位移 试验位移

−10 模拟位移
时间
塔架侧向位移对比