Page 268 - 《振动工程学报》2026年第3期

868 振 动 工 程 学 报 第 39 卷

频率偏移率>表层土模量引起的频率偏移率>表层
土厚度引起的频率偏移率。

表 8 自振频率偏移率
Tab. 8 Natural frequency deviation rate
参数 变化率 频率偏移率/%
+50% −2.38
桩壁厚
−50% 5.15
+50% −1
表层土模量
−50% 1.85
图 8 表层土模量和桩壁厚变化对风机自振频率的影响曲线
+50% 0
Fig. 8 Impact curve of surface layer soil modulus and 表层土厚度
−50% 0.21
pile wall thickness variations on wind turbine
natural frequency

表 7 不同表层土厚度取值 6 结 论
Tab. 7 Different surface layer soil thickness values
表层土厚/m 本文在考虑土体阻尼和土体成层性对海上风机
地基类型
5 10 15 自振频率影响的基础上，建立了黏弹性 Winkler 层
黏弹性 Winkler 地基 Case A Case C Case E 状地基风机系统自振频率计算模型，运用微分变换
Winkler 地基 Case B Case D Case F 法求解了风机一阶横向自振频率，结合已有风机实
测频率，验证了计算方法的正确性，并进行参数分
析，具体得到如下结论：
（1）采 用 微 分 变 换 法 求 解 黏 弹 性 Winkler 层 状
地基模型风机自振频率，原理简单，适用性强，为求
解风机横向自振频率提供了一种有效方法。
（2）土体阻尼比变化对自振频率偏移的影响较
小；考虑土体阻尼的黏弹性 Winkler 地基风机自振
频 率 计 算 结 果 小 于 未 考 虑 土 体 阻 尼 的 Winkler 地
基，且这种影响主要发生在软弱地基中。随着土体
模量的增加，土体阻尼对自振频率的影响程度逐渐
图 9 表层土厚度和桩壁厚变化对风机自振频率的影响曲线
减弱。
Fig. 9 Impact curve of surface layer soil thickness and pile
（3）单层地基中，随土体模量增加，黏弹性 Win⁃
wall thickness variations on wind turbine natural
frequency kler 地基自振频率计算结果与 Winkler 地基自振频
率计算结果差值逐渐减小，当土体模量达到 60 MPa
模量较大的硬质土，当表层土模量相同时，考虑土体 后，土体阻尼对自振频率影响不再明显；层状地基
阻尼的黏弹性 Winkler 地基的自振频率计算结果小 中，表层土模量对风机自振频率影响程度较大，地基
于未考虑土体阻尼的 Winkler 地基，即考虑土体阻 成层特性对风机自振频率的影响不能忽视。
尼会造成自振频率减小。 （4）风机系统自振频率随长径比增加而减小，随
由图 9 可知，随着桩壁厚增加，风机系统自振频 壁厚增加而增加；自振频率对风机系统参数敏感性
率逐渐增加。当壁厚从 22.5 mm 增加至 67.5 mm， 的大小依次为：桩壁厚>表层土模量>表层土厚度。
引起的工况 A~F 自振频率偏移分别为 8%、7.43%、
7.95%、7.24%、7.92% 和 7.11%。在同一壁厚下，表 参考文献:
层土厚度越大，土体阻尼对自振频率的影响越大。
结合图 8 和 9 进行分析，以表层土模量 25 MPa、
［1］ 赖踊卿，孙毅龙，李炜，等 . 长期循环荷载作用对大直
表层土厚 10 m 和桩壁厚 45 mm 为基准，控制其他变 径 单 桩 水 平 承 载 特 性 的 影 响 分 析［J］. 太 阳 能 学 报 ，
量相同，计算黏弹性 Winkler 地基中表层土模量、表 2024， 45（3）： 116-121.
层土厚度和壁厚分别变化±50% 时的自振频率偏 LAI Yongqing， SUN Yilong， LI Wei， et al. Effect
移率，结果如表 8 所示。由表 8 可知，桩壁厚引起的 analysis of long-term cyclic loading on lateral bearing