Abstract Jacket structures mounted on suction buckets carry potential as cost-efficient foundations for next-generation 10 MW+ offshore wind turbines located in transitional water depths. Given this foundation method, resistance to overturning moment relies mainly on the axial response of the buckets. In practice, suction bucket foundations can be modelled as “Beams on Non-Linear Winkler Foundation” where soil is idealised as non-linear springs. This paper describes the derivation process of static load-transfer or t–z curves for suction buckets installed in cohesionless soil. The mathematical formulation of the curves is based on regression analysis of data obtained from 100 axisymmetric numerical models in a medium characterised by the Hardening Soil model for representing the stress–strain relationships for Frederikshavn sand, which is a typical offshore sand. Various bucket dimensions, soil properties and drainage conditions were simulated considering tension and compression, in order to describe frictional behaviour at the skirt–soil interface. The non-linear springs' properties are therefore linked to foundation diameter, friction angle and vertical overburden pressure. By superimposing the effects of all springs, load–displacement curves are generated and compared with results from available experimental and numerical studies on suction buckets, revealing reasonable agreement. It is shown that the existing t–z formulations for piles are inapplicable to large-diameter suction buckets.

中文翻译：

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用于无粘性土中吸力桶基础轴向响应的温克勒弹簧

摘要 安装在吸力桶上的夹套结构具有作为位于过渡水深的下一代 10 MW+ 海上风力涡轮机的经济高效基础的潜力。鉴于这种基础方法，抗倾覆力矩主要取决于铲斗的轴向响应。在实践中，吸力桶基础可以建模为“非线性温克勒基础上的梁”，其中土壤被理想化为非线性弹簧。本文描述了安装在无粘性土壤中的吸力桶的静态载荷转移或 t-z 曲线的推导过程。曲线的数学公式基于对介质中 100 个轴对称数值模型获得的数据的回归分析，该介质具有硬化土壤模型，用于表示 Frederikshavn 砂的应力-应变关系，这是典型的近海砂。考虑到拉伸和压缩，模拟了各种铲斗尺寸、土壤特性和排水条件，以描述裙边-土壤界面的摩擦行为。因此，非线性弹簧的特性与基础直径、摩擦角和垂直覆土压力有关。通过叠加所有弹簧的作用，生成载荷-位移曲线，并将其与现有的吸力桶实验和数值研究结果进行比较，揭示出合理的一致性。结果表明，现有的桩t-z 公式不适用于大直径吸水桶。为了描述裙边-土壤界面的摩擦行为。因此，非线性弹簧的特性与基础直径、摩擦角和垂直覆土压力有关。通过叠加所有弹簧的作用，生成载荷-位移曲线，并将其与现有的吸力桶实验和数值研究结果进行比较，揭示出合理的一致性。结果表明，现有的桩t-z 公式不适用于大直径吸水桶。为了描述裙边-土壤界面的摩擦行为。因此，非线性弹簧的特性与基础直径、摩擦角和垂直覆土压力有关。通过叠加所有弹簧的作用，生成载荷-位移曲线，并将其与现有的吸力桶实验和数值研究结果进行比较，揭示出合理的一致性。结果表明，现有的桩t-z 公式不适用于大直径吸水桶。生成载荷-位移曲线，并与现有的吸力桶实验和数值研究结果进行比较，显示出合理的一致性。结果表明，现有的桩t-z 公式不适用于大直径吸水桶。生成载荷-位移曲线，并与现有的吸力桶实验和数值研究结果进行比较，显示出合理的一致性。结果表明，现有的桩t-z 公式不适用于大直径吸水桶。