Page 59 - 《振动工程学报》2025年第11期

第 11 期 王天鹏，等：考虑冲刷的海上风电单桩-海床-结构地震响应分析 2517

素对结构动力响应峰值的影响效果相反。本文发现 [4] YU H， ZENG X W， LI B， et al. Centrifuge modeling of
共振效应可能产生主导影响，导致结构动力响应峰 offshore wind foundations under earthquake loading[J]. Soil
值随冲刷深度增大而单调增大，如图 6(m)~(o) 所示； Dynamics and Earthquake Engineering，2015，77：402-415.
[5] DE RISI R， BHATTACHARYA S， GODA K. Seismic
（2）两因素对结构残余变形的影响趋势相同，所
performance assessment of monopile-supported offshore wind
以均导致残余变形随冲刷深度增大而单调增大，如
turbines using unscaled natural earthquake records[J]. Soil
图 7(e) 所示。 Dynamics and Earthquake Engineering， 2018， 109： 154-
172.
4 结 论 [6] 焦钰祺，乔东生，唐国强，等. 考虑冲刷影响的海上风电
单桩基础动力响应分析 [J]. 清华大学学报（自然科学版），
2025，65（8）：1455-1464.
考虑不同冲刷条件，本文建立了一系列海上风
JIAO Yuqi， QIAO Dongsheng， TANG Guoqiang， et al.
电单桩-海床-结构数值模型，并通过离心模型振动台 Dynamic response of monopile foundations for offshore wind
试验对数值模型进行了验证。可液化海床土体的动 turbines with scour effects[J]. Journal of Tsinghua University
力特性采用 CycLiq 本构模型合理刻画。通过分析不 （Science and Technology），2025，65（8）：1455-1464.
同冲刷条件和输入地震动作用的海上风电单桩-海 [7] ZHU B，WU X F，WANG Y B，et al. Centrifuge modeling
床-结构地震响应，系统揭示了冲刷对单桩支承海上 for seismic response of fixed-end model piles considering local
scour[J]. Journal of Waterway， Port， Coastal， and Ocean
风机整体结构地震响应的影响机理。主要结论如下：
Engineering，2020，146（6）：04020041.
（1）随着冲刷深度的增大，结构的 1 阶自振频率
[8] Support structures for wind turbines： DNVGL-ST-0126[S].
降低，桩-土相互作用削弱。其中，自振频率的降低 DNVGL，2018.
受海床土体液化弱化程度影响，液化弱化程度较高 [9] SUMER B M， FREDSØE J， CHRISTIANSEN N. Scour
时结构自振频率进一步降低。 around vertical pile in waves[J]. Journal of Waterway，Port，
（2）冲刷主要通过两方面因素影响结构地震响 Coastal，and Ocean Engineering，1992，118（1）：15-31.
[10] ZANKE U C E，HSU T W，ROLAND A，et al. Equilib-
应：结构 1 阶自振频率与输入地震动卓越频率的相
rium scour depths around piles in noncohesive sediments under
对差异和桩-土相互作用变化。
currents and waves[J]. Coastal Engineering，2011，58（10）：
（3）高频地震动作用下，冲刷导致整体结构远离
986-991.
共振频率范围且桩-土相互作用削弱，使结构动力响 [11] HEIDARPOUR M， AFZALIMEHR H， IZADINIA E.
应峰值随冲刷深度的增加呈单调减小趋势，但残余 Reduction of local scour around bridge pier groups using
变形受两因素联合影响而出现非单调变化。 collars[J]. International Journal of Sediment Research，
（4）长周期地震动作用下，冲刷深度增大可能会 2010，25（4）：411-422.
[12] LI J L，GUO Y H，LIAN J J，et al. Mechanisms，assess-
显著放大结构动力响应和残余变形。因此，工程师
ments， countermeasures， and prospects for offshore wind
需在抗震设计中重视长周期地震动对海上风电结构
turbine foundation scour research[J]. Ocean Engineering，
的潜在危害。 2023，281：114893.
本文数值模型采用的捆绑边界条件未能完全模拟 [13] LIN C，BENNETT C，HAN J，et al. Scour effects on the
地震波的辐射阻尼，进而对结构地震响应产生一定影 response of laterally loaded piles considering stress history of
响。在未来研究中可采用黏弹性边界与捆绑边界进行 sand[J]. Computers and Geotechnics，2010，37（7-8）：1008-
对比，以量化不同边界条件对结构地震响应的影响。 1014.
[14] GUO X S，LIU J，YI P，et al. Effects of local scour on fail-
ure envelopes of offshore monopiles and caissons[J]. Applied
参考文献： Ocean Research，2022，118：103007.

[15] IEC. Design requirements for fixed offshore wind turbines：
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Brussels，Belgium：GWEC，2025. tional Electrotechnical Commission，2019.
[2] LIANG F Y， YUAN Z C， LIANG X， et al. Seismic [16] JIANG W Y， LIN C， SUN M. Seismic responses of
response of monopile-supported offshore wind turbines under monopile-supported offshore wind turbines in soft clays under
combined wind， wave and hydrodynamic loads at scoured scoured conditions[J]. Soil Dynamics and Earthquake Engi-
sites[J]. Computers and Geotechnics，2022，144：104640. neering，2021，142：106549.
[3] QU X Q， ZHANG Z T， HU J， et al. Centrifuge shaking [17] JIANG W Y， LIN C. Lateral responses of monopile-
table tests on offshore wind turbine bucket foundation in supported offshore wind turbines in sands under combined
mildly inclined liquefiable seabed[J]. Soil Dynamics and effects of scour and earthquakes[J]. Soil Dynamics and Earth-
Earthquake Engineering，2021，151：107012. quake Engineering，2022，155：107193.