Ảnh hưởng của độ sâu xói mòn đến chuyển vị và nội lực của móng cọc công trình điện gió biển
Email:
nadan@utc.edu.vn
Từ khóa:
Xói mòn, móng cọc, điện gió biển, L-pile, đường cong p-y
Tóm tắt
Xói mòn thường xảy ra xung quanh móng cọc của các công trình điện gió biển, đặc biệt là những nơi có địa chất như cát, bùn sét. Hiện tượng này làm mất đất dẫn đến thay đổi hành vi chịu lực, ứng xử của kết cấu cũng như nền móng và có thể ảnh hưởng đến khả năng chịu lực và an toàn của toàn bộ công trình. Do đó, trong tính toán thiết kế nền móng cho các công trình điện gió biển vấn đề này cần được đặc biệt quan tâm. Bài báo này, trước hết, trình bày tổng quan về hiện tượng xói xung quanh móng cọc của các công trình điện gió biển. Sau đó, nghiên cứu thực hiện phân tích tính toán cho trường hợp cụ thể bằng mô hình số sử dụng phần mềm L-pile trên cơ sở phương pháp đường cong p-y. Một loạt các phân tích với mức độ xói khác nhau của đất đã được thực hiện để đánh giá ảnh hưởng của xói đến ứng xử của cọc. Kết quả đã chỉ rằng, khi độ sâu xói mòn tăng lên thì chuyển vị ngang và mô men của cọc tăng lên đáng kể, có thể vượt quá giới hạn cho phép gây nguy hiểm cho công trìnhTài liệu tham khảo
[1]. S. Malhotra, Design & Construction Considerations for Offshore Wind Turbine Foundations in North America, 2009.
[2]. R.C. Duncan, Foundation for an offshore wind turbine, Massachusetts Institute of Technology, 2010.
[3]. K. Shen, H. Zhang, J. Liu, X. Zhao, Y. Zhang, Study of cement-soil mixed piles reinforcement method for offshore wind turbine pile foundation, Ocean Eng, 313 (2024) 119423.
[4]. J. Wang, J. Xie, Y. Wu, C. Wang, F. Liang, An Investigation of the Effect of Utilizing Solidified Soil as Scour Protection for Offshore Wind Turbine Foundations via a Simplified Scour Resistance Test, Mar. Sci. Eng, 10 (2022) 1317. https://doi.org/https://doi.org/10.3390/jmse10091317.
[5]. H. Ma, J.Y. A, L. Chen, Effect of scour on the structural response of an offshore wind turbine supported on tripod foundation, Appl. Ocean Res, 73 (2018) 179–189. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.apor.2018.02.007.
[6]. Det Norske Veritas, DNVGL-ST-0126, Support structures for wind turbine, 2021.
[7]. European Committee for Electrotechnical Standardization, IEC 61400-3, Design requirements for offshore wind turbines, 2009.
[8]. H.Q. Mai, Nghiên cứu lựa chọn giải pháp và xây dựng chỉ dẫn thiết kế, thi công kết cấu Tuabine phát điện sức gió được xây dựng ở Việt Nam, Đề Tài NCKH Cấp Bộ Xây Dựng, 2021.
[9]. A.D. Nguyễn, Nghiên cứu các giải pháp kết cấu chân đế và nền móng của các trạm phát điện bằng sức gió đặt ở ven biển phù hợp điều kiện Việt Nam, Đề Tài NCKH Cấp Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải, 2016.
[10]. N.T. Trung, A.D. Nguyen, Analyzing vibration responses to predict water-added mass and hydrodynamic damping in offshore jacket structures, Ships Offshore Struct, (2024) 1–12. https://doi.org/10.1080/17445302.2024.2398269.
[11]. K.P. Janne, N.H. Nguyễn, Nền móng điện gió ngoài khơi: Chống xói hiệu quả bằng bao cát địa chất kỹ thuật, Tạp Chí Xây Dựng, 2022.
[12]. C. Wang, Y. Yuan, F. Liang, Y. Xiong, Investigating the effect of grain composition on the erosion around deepwater foundations with a new simplified scour resistance test, Transp. Geotech, 28 (2021) 100527. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2021.100527.
[13]. L. De Vos, J. De Rouck, P. Troch, P. Frigaard, Empirical Design of Scour Protections around Monopile Foundations: Part 1: Static Approach, Coast. Eng, 58 (2021) 540–553. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2011.02.001.
[14]. L.C. Reese, W.M. Isenhower, S.-T. Wang, Analysis and Design of Shallow and Deep Foundations, John Wiley & Sons, 2006.
[15]. M. Cecconi, V. Pane, A. Vecchietti, D. Bellavita, Horizontal capacity of single piles: an extension of Broms’ theory for c-ϕ soils, Soils Found, 59 (2019) 840–856. https://doi.org/10.1016/j.sandf.2019.01.007.
[16]. L.C. Reese, S.-T. Wang, L.G. Vasquez, J.A. Arrellaga, W.M. Isenhower, Lpile v2022 Technical Manual, Ensoft, INC, 2022.
[17]. L.C. Reese, W.R. Cox, F.D. Koop, Analysis of Laterally Loaded Piles in Sand, in: 6th Offshore Technol. Conf., 1974.
[18]. L.C. Reese, W.R. Cox, F.D. Koop, Field Testing and Analysis of Laterally Loaded Piles in Stiff Clay, in: 7th Offshore Technol. Conf., (1975) 671–690.
[19]. W.E. de Vries, J. van der Tempel, Quick Monopile Design, in: Eur. Offshore Wind Conf. Exhib., Berlin, Germany, 2007.
[20]. Q. Li, L.J. Prendergast, A. Askarinejad, G. Chortis, K. Gavin, Centrifuge modeling of the impact of local and global scour erosion on the monotonic lateral response of a monopile in sand, Geotech. Test. J, 43 (2020) 1–32. https://doi.org/10.1520/GTJ20180322.
[21]. Y.E. Mostafa, Effect of Local and Global Scour on Lateral Response of Single Piles in Different Soil Conditions, Engineering, 04 (2012) 297–306. https://doi.org/10.4236/eng.2012.46039.
[22]. Z. Wang, R. Hu, H. Leng, H. Liu, Y. Bai, W. Lu, Deformation analysis of large diameter monopiles of offshore wind turbines under scour, Appl. Sci, 10 (2020) 1–18. https://doi.org/10.3390/app10217579.
[2]. R.C. Duncan, Foundation for an offshore wind turbine, Massachusetts Institute of Technology, 2010.
[3]. K. Shen, H. Zhang, J. Liu, X. Zhao, Y. Zhang, Study of cement-soil mixed piles reinforcement method for offshore wind turbine pile foundation, Ocean Eng, 313 (2024) 119423.
[4]. J. Wang, J. Xie, Y. Wu, C. Wang, F. Liang, An Investigation of the Effect of Utilizing Solidified Soil as Scour Protection for Offshore Wind Turbine Foundations via a Simplified Scour Resistance Test, Mar. Sci. Eng, 10 (2022) 1317. https://doi.org/https://doi.org/10.3390/jmse10091317.
[5]. H. Ma, J.Y. A, L. Chen, Effect of scour on the structural response of an offshore wind turbine supported on tripod foundation, Appl. Ocean Res, 73 (2018) 179–189. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.apor.2018.02.007.
[6]. Det Norske Veritas, DNVGL-ST-0126, Support structures for wind turbine, 2021.
[7]. European Committee for Electrotechnical Standardization, IEC 61400-3, Design requirements for offshore wind turbines, 2009.
[8]. H.Q. Mai, Nghiên cứu lựa chọn giải pháp và xây dựng chỉ dẫn thiết kế, thi công kết cấu Tuabine phát điện sức gió được xây dựng ở Việt Nam, Đề Tài NCKH Cấp Bộ Xây Dựng, 2021.
[9]. A.D. Nguyễn, Nghiên cứu các giải pháp kết cấu chân đế và nền móng của các trạm phát điện bằng sức gió đặt ở ven biển phù hợp điều kiện Việt Nam, Đề Tài NCKH Cấp Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải, 2016.
[10]. N.T. Trung, A.D. Nguyen, Analyzing vibration responses to predict water-added mass and hydrodynamic damping in offshore jacket structures, Ships Offshore Struct, (2024) 1–12. https://doi.org/10.1080/17445302.2024.2398269.
[11]. K.P. Janne, N.H. Nguyễn, Nền móng điện gió ngoài khơi: Chống xói hiệu quả bằng bao cát địa chất kỹ thuật, Tạp Chí Xây Dựng, 2022.
[12]. C. Wang, Y. Yuan, F. Liang, Y. Xiong, Investigating the effect of grain composition on the erosion around deepwater foundations with a new simplified scour resistance test, Transp. Geotech, 28 (2021) 100527. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2021.100527.
[13]. L. De Vos, J. De Rouck, P. Troch, P. Frigaard, Empirical Design of Scour Protections around Monopile Foundations: Part 1: Static Approach, Coast. Eng, 58 (2021) 540–553. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2011.02.001.
[14]. L.C. Reese, W.M. Isenhower, S.-T. Wang, Analysis and Design of Shallow and Deep Foundations, John Wiley & Sons, 2006.
[15]. M. Cecconi, V. Pane, A. Vecchietti, D. Bellavita, Horizontal capacity of single piles: an extension of Broms’ theory for c-ϕ soils, Soils Found, 59 (2019) 840–856. https://doi.org/10.1016/j.sandf.2019.01.007.
[16]. L.C. Reese, S.-T. Wang, L.G. Vasquez, J.A. Arrellaga, W.M. Isenhower, Lpile v2022 Technical Manual, Ensoft, INC, 2022.
[17]. L.C. Reese, W.R. Cox, F.D. Koop, Analysis of Laterally Loaded Piles in Sand, in: 6th Offshore Technol. Conf., 1974.
[18]. L.C. Reese, W.R. Cox, F.D. Koop, Field Testing and Analysis of Laterally Loaded Piles in Stiff Clay, in: 7th Offshore Technol. Conf., (1975) 671–690.
[19]. W.E. de Vries, J. van der Tempel, Quick Monopile Design, in: Eur. Offshore Wind Conf. Exhib., Berlin, Germany, 2007.
[20]. Q. Li, L.J. Prendergast, A. Askarinejad, G. Chortis, K. Gavin, Centrifuge modeling of the impact of local and global scour erosion on the monotonic lateral response of a monopile in sand, Geotech. Test. J, 43 (2020) 1–32. https://doi.org/10.1520/GTJ20180322.
[21]. Y.E. Mostafa, Effect of Local and Global Scour on Lateral Response of Single Piles in Different Soil Conditions, Engineering, 04 (2012) 297–306. https://doi.org/10.4236/eng.2012.46039.
[22]. Z. Wang, R. Hu, H. Leng, H. Liu, Y. Bai, W. Lu, Deformation analysis of large diameter monopiles of offshore wind turbines under scour, Appl. Sci, 10 (2020) 1–18. https://doi.org/10.3390/app10217579.
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
21/02/2025
Nhận bài sửa
28/07/2025
Chấp nhận đăng
10/08/2025
Xuất bản
15/08/2025
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Nguyễn Anh, D., & Nguyễn Thành, T. (1755190800). Ảnh hưởng của độ sâu xói mòn đến chuyển vị và nội lực của móng cọc công trình điện gió biển. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 76(6), 888-901. https://doi.org/10.47869/tcsj.76.6.6
Số lần xem tóm tắt
18
Số lần xem bài báo
10
