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第1章 灌浆的应用与发展1

1.1 海上风机基础型式1

1.1.1 桩式基础2

1.1.2 重力式基础7

1.1.3 吸力式筒形基础8

1.1.4 浮式基础9

1.2 灌浆材料10

1.3 灌浆的工程应用11

1.3.1 海上风电场的灌浆11

1.3.2 海洋石油平台的灌浆22

1.3.3 灌浆的其他应用23

1.4 展望25

参考文献25

第2章 高强灌浆材料的物理力学性能29

2.1 灌浆材料的强度29

2.1.1 立方体抗压强度29

2.1.2 圆柱体抗压强度31

2.1.3 轴心抗拉强度32

2.1.4 抗折强度32

2.1.5 复合应力状态下的灌浆材料强度33

2.2 灌浆材料的变形34

2.2.1 应力-应变曲线34

2.2.2 疲劳性能35

2.2.3 弹性模量与泊松比37

2.2.4 收缩与徐变38

2.3 灌浆材料的其他性能40

2.3.1 流动度40

2.3.2 抗裂性41

2.3.3 耐久性42

参考文献43

第3章 灌浆连接段类型44

3.1 单桩基础灌浆连接段44

3.1.1 圆柱形灌浆连接段45

3.1.2 圆锥形灌浆连接段46

3.2 导管架基础灌浆连接段47

3.2.1 先桩法导管架基础灌浆连接段48

3.2.2 后桩法导管架基础灌浆连接段49

3.3 其他连接段类型51

参考文献51

第4章 灌浆连接段轴压静力承载力53

4.1 灌浆连接段轴压承载力机理53

4.1.1 概述53

4.1.2 无剪力键灌浆连接段受静力轴压机理54

4.1.3 带剪力键灌浆连接段受静力轴压机理55

4.2 影响灌浆连接段轴压承载力的参数56

4.2.1 概述56

4.2.2 灌浆连接段的径向刚度56

4.2.3 灌浆连接段的剪力键参数58

4.2.4 灌浆连接段的长度系数61

4.2.5 灌浆材料的力学性能参数62

4.2.6 接触面不规则和粗糙程度65

4.3 灌浆连接段轴向承载力的规范公式65

4.3.1 概述65

4.3.2 DNV-OS-J101 （2014）66

4.3.3 NORSOK （2013）规范68

4.3.4 API RP2A （2007）规范70

4.3.5 DOE和HSE （2002）规范70

4.4 API RP2A （2007）规范公式推导71

4.5 有限元分析模型的建立74

4.5.1 材料的本构关系模型74

4.5.2 单元选择和网格划分76

4.5.3 钢管与灌浆材料的界面模型76

参考文献77

第5章 灌浆连接段抗弯静力承载力79

5.1 灌浆连接段抗弯静力承载力机理79

5.1.1 无剪力键灌浆连接段抗弯机理79

5.1.2 带剪力键灌浆连接段抗弯机理80

5.2 灌浆连接段抗弯静力试验研究80

5.2.1 Aalborg大学试验81

5.2.2 Hannover Leibniz大学试验84

5.2.3 同济大学试验87

5.3 灌浆连接段抗弯承载力的规范公式97

5.3.1 DNV-OS-J101 （2014）规范公式97

5.3.2 NORSOK （2013）规范公式102

5.4 DNV-OS-J101 （2014）规范公式的推导103

5.4.1 无剪力键单桩基础灌浆连接段的抗弯承载力103

5.4.2 无剪力键单桩基础灌浆连接段变形计算105

5.4.3 带剪力键单桩基础灌浆连接段抗弯承载力106

5.5 导管架基础灌浆连接段受力形式110

5.5.1 导管架灌浆连接段等效径向刚度111

5.5.2 导管架灌浆连接段接触压力计算113

5.6 灌浆连接段的有限元模拟114

5.6.1 概述114

5.6.2 模型尺寸117

5.6.3 有限元建模过程117

5.6.4 数值模拟结果119

5.6.5 参数分析120

5.6.6 参数影响探讨123

参考文献124

第6章 灌浆连接段的疲劳性能126

6.1 灌浆连接段疲劳性能概述126

6.2 疲劳试验研究128

6.2.1 轴压疲劳试验129

6.2.2 弯曲疲劳试验130

6.3 疲劳性能分析137

6.3.1 钢结构的疲劳性能137

6.3.2 灌浆材料的疲劳性能139

6.3.3 灌浆连接段的整体疲劳性能143

6.3.4 灌浆连接段疲劳性能算例144

6.3.5 疲劳设计中的有关结论152

参考文献152

第7章 辅助与附属构件154

7.1 灌浆密封圈154

7.1.1 主动式灌浆密封圈154

7.1.2 被动式灌浆密封圈155

7.1.3 灌浆密封圈的设计157

7.1.4 灌浆密封圈性能测试158

7.2 灌浆管线与接头159

7.2.1 灌浆管线159

7.2.2 灌浆接头161

参考文献163

第8章 海上风电灌浆施工及验收164

8.1 灌浆施工程序164

8.1.1 单桩基础灌浆施工程序164

8.1.2 导管架基础灌浆施工程序166

8.1.3 灌浆施工的前期准备167

8.2 施工主要设备168

8.2.1 灌浆系统布置168

8.2.2 灌浆设备170

8.3 灌浆材料的供应与储存174

8.3.1 灌浆材料的供应174

8.3.2 灌浆材料的储存175

8.4 施工前期准备及灌浆实施175

8.4.1 预灌浆准备175

8.4.2 准备工作176

8.4.3 灌浆施工实施179

8.4.4 灌浆结束后清理工作181

8.4.5 其他工作182

8.5 人员组织安排182

8.6 灌浆现场检测、监测及验收183

8.6.1 浆料的取样及测试183

8.6.2 浆料过程的监测185

8.6.3 浆料过程的记录186

8.6.4 验收186

8.7 灌浆实施注意事项186

8.7.1 灌浆实施限制性要求186

8.7.2 灌浆材料及设备的限制性要求188

8.8 灌浆施工常遇问题的分析及处理188

8.8.1 缺乏浆料返回188

8.8.2 灌浆过程中密封失效189

8.8.3 灌浆过程中的设备故障189

8.8.4 注浆管堵塞189

8.8.5 炎热气候下的灌浆189

8.8.6 寒冷气候下的灌浆191

参考文献192

第9章 既有灌浆连接段的病害及监测193

9.1 既有灌浆连接段病害的原因193

9.2 既有灌浆连接段病害的处理方法193

9.2.1 连接段底部措施194

9.2.2 连接段顶部措施194

9.3 灌浆连接段的监测195

9.3.1 灌浆连接段钢结构腐蚀195

9.3.2 灌浆连接段的位移195

9.3.3 灌浆连接段应变的测量196

9.3.4 桩的位置196

9.3.5 螺栓力的测量197

9.3.6 监测数据的采集197

参考文献197