水平荷载作用下变刚度多层框架码头空间特性及分配系数

采用桩基剪力法、弹性支撑刚性梁法等多种方法对水平荷载作用下的变刚度多层框架码头的空间特性及排架分配系数进行计算与比较分析,结果表明:桩基剪力法能更好地反映出结构的空间特性;在排架刚度变化幅度不大的情况下,弹性支撑刚性梁法的计算结果与规范中的排架分配系数接近。在此基础上,通过改变大刚度排架的刚度值及位置,得出排架间刚度差异、大刚度排架位置与分配系数的相互关系;分析空间特性及面板刚度对水平分配系数的影响。     

凹凸缝约束对横向分力在高桩码头排架中分配系数的影响

高桩码头横向分力在相邻结构段传递中忽略凹凸缝约束会导致排架分配系数偏大。将码头结构沿水平向简化为弹性支座刚性连续梁,考虑转动刚度,推导出在凹凸缝约束和不考虑约束条件下,高桩码头排架横向分力分配系数计算公式。结合工程实例,对比规范值、不考虑凹凸缝约束、考虑凹凸缝约束的公式计算值和三维有限元法计算值。结果表明,不考虑凹凸缝约束,公式计算和有限元计算结果吻合较好,比规范值偏小;考虑凹凸缝约束,排架的横向分力分配系数整体减小,尤其是在码头整体结构中部（凹凸缝附近）与规范值差异较大。     

高桩码头端部排架桩基布置

高桩码头横向排架内力通常简化为平面结构进行计算，但码头端部的排架作为艏艉缆绳的受力排架或受制于相邻结构的影响，其桩基布置往往不同于其他排架，平面计算并不能准确反映端部排架的受力和变形。结合鱼山出灰码头桩基布置设计实例，采用平面计算法和空间计算法对水平荷载作用下码头结构分段端部排架不同桩基布置方案进行对比分析，得出不同计算方法及不同桩基布置下各排架桩基内力和变形计算结果的差异。结果表明，对于对称性水平荷载，平面计算的桩基轴力结果与码头结构分段端部自由的端部排架桩基轴力结果基本相当；对于非对称性水平荷载，平面计算的桩基轴力结果普遍大于空间计算的结果；端部排架布置双排桩加强后，码头结构的位移会有一定程度减小。     

全直桩码头转动刚度对水平力分配的影响

针对全直桩码头在水平力作用下相对于叉桩码头易产生转动的特点,分析全直桩码头在水平方向转动刚度的计算方法,推导得出考虑转动刚度影响的全直桩码头水平力分配的计算公式。结合工程算例,分别计算了在横向水平力作用下3种宽长比的全直桩码头的转动刚度及各横向排架的水平力分配系数,并与有限元法、规范法的计算结果进行比较。结果表明,全直桩码头宽长比越大,码头转动刚度越大,各排架的水平力分配系数越均匀;本文公式的计算结果和有限元结果吻合较好,随着码头转动刚度增大,本文公式计算值与规范值相差增大,最大水平力分配系数最多相差22%。     

水平集中力在无梁板式高桩码头中的分配

针对无梁板式高桩码头内力计算方法的问题,分析无梁板式高桩码头排架内力并进行水平集中力的分配系数的研究。采用ANSYS有限元软件进行数值模拟,得出水平集中力在不同跨数与排架间距的无梁板式高桩码头中的分配系数。结果表明:该横向分配系数与现行规范中高桩梁板式码头横向分配系数进行比较均偏小,横向分配系数最小偏差1.8%,最大偏差39.6%。横向分配系数随着横向排架间距的增加而增大,当纵向排架间距、沿纵向跨数或沿横向跨数增大,则水平力横向分配系数减小。     

转动刚度对水平力在高桩码头排架中的分配影响研究

针对水平集中力在高桩码头排架中的分配问题建立新的简化模型,给出模型求解方法。确定水平集中力的横向分力在各排架中的分配时,可将码头上部结构在水平方向视为一个刚性连续梁,而排架对上部结构除了水平约束作用,还有转动约束。由此,提出排架转动刚度系数的概念及计算方法,修正规范假定的计算简化模型,并推导出水平力在高桩码头排架中的简化分配公式,此公式对有斜桩的高桩码头同样适用。结果表明,与规范相比,用简化公式计算全直桩码头的水平力分配系数精度更高,可以更好地节省材料、降低成本,为结构设计和规范修订提供参考。     

水平力在高桩码头排架中的分配系数研究

利用ANSYS有限元结构分析软件对水平力在高桩码头排架中的分配系数进行研究,着重研究纵向排架间距和排架数量对分配系数的影响。分别选取5跨、6跨、7跨、8跨、9跨和10跨6种结构段,6m,7 m,8 m,9 m和10 m共5种间距情况进行建模计算与分析。结果表明,在计算实例条件下,纵向排架间距的变化对水平力在高桩码头排架中的分配系数影响较小,最大为4.93%,而分段跨数的影响则很大,最大达49.6%。对最不利排架的水平力分配系数与现行规范中的取值进行对比分析,根据分析结果对跨数多、排架间距大的大型码头的结构分析方法提出合理化建议。     

桩基地连墙码头结构新形式应用与研究

埃及塞德港集装箱码头二期工程成功应用桩基地连墙码头结构,项目设计过程采用三维有限元方法、考虑桩土相互作用进行结构计算,采用修正的竖向弹性地基梁法进行结构内力计算,整体稳定性计算考虑截桩力。项目在结构形式和设计计算方法方面均具有创新性。桩基地连墙组合码头结构,是介于桩基和地连墙结构间的新型结构,较适用于软弱土层较厚、具有陆上施工条件的大中型码头结构。     

在水平静力作用下全直桩码头结构整体筒化计算方法

基于基桩＋刚性平台空间简化计算模型,提出了全直桩码头在水平荷载作用下整体结构的简化计算方法,并进行算例验证。结果表明,三维简化计算的桩顶位移、内力与有限元方法计算结果接近,简化计算精度一般情况可以满足结构设计分析的需要。全直桩码头桩基纵横向抗推总刚度相同,基桩纵横向抗推刚度对码头平台抗扭刚度的影响系数近似,与桩基布置的宽长比b／l的二次方成正比。因此,b／l〉0．5时,按规范方法进行横向力分配计算将会有较大的误差,此时宜直接按三维空间简化计算。     

多个横向水平力作用下高桩码头排架反力计算分析

对于高桩码头不同排架同时受多个横向水平力作用下排架反力的计算,可将高桩码头上部结构在水平方向上简化为一个弹性支撑刚性连续梁,并依此推导出计算公式。通过将公式计算结果与规范分配系数及ABAQUS模型计算结果比较分析,验证了公式的合理性及适用性。     

舰船甲板变形的理论研究

为了研究舰船甲板的变形,对其结构进行了简化,建立了舰船甲板受力的数学模型。分别在横向载荷、总纵弯矩及二者共同作用等3种情形下,对舰船甲板的变形特性进行了计算。计算结果表明,舰船甲板受力变形为mm级;在横向载荷作用下,舰首甲板变形最大;在总纵弯矩作用下,甲板的0.6~0.75间部位变形最大。     

叉桩扭角对高桩码头抗震性能影响分析

以高桩码头双轴对称桩基码头结构段为研究对象,建立空间有限元模型,采用振型分解反应谱法对水平地震作用横向、纵向输入进行了地震动力响应分析,对比分析了叉桩扭角变化对结构响应的影响,讨论了纵向斜桩对结构抗震性能的影响。计算结果表明:横向水平地震作用下,除桩轴力外,其结构的响应随着叉桩扭角的增大而增大;纵向水平地震作用下,桩轴力随扭角的增大而增大,其他结构响应则随扭角的增大而减小;纵向水平地震作用下结构的动力响应较大,增加纵向斜桩能更好的抵抗纵向水平地震荷载,但增加纵向斜桩其最大桩轴力响应将较无纵向斜桩时增加较多。     

三维复杂群桩水流力特性数值模拟研究

本文利用ANSYS Fluent,通过建立的三维水动力数值模型研究了矩型圆柱群桩在不同桩距条件下的水流纵向水流力、横向水流力及总水流力分布规律。同时,对目前实际工程中常用的菱型、圆型及哑铃型圆柱群桩在不同桩距下的纵向水流力、横向水流力及总水流力进行了研究。     

刚性承台下柔性单桩复合地基工作特性分析

基于变形协调条件,运用力学理论,对带台柔性单桩复合地基的承载特性进行了系统的分析,得到了桩土应力比、桩身轴力分布及荷载-沉降关系等系列解析算式.计算表明,柔性桩在更多的情况下不可能像刚性桩那样将荷载传递到桩端,而存在一个有效桩长;同时,桩土应力比随荷载变化的趋势与桩体刚度、桩侧剪切刚度及桩端土的抗压刚度有很大关系.计算还显示,如果以相对变形s/b=0.004～0.01所对应的承载力作为复合地基承载力特征值的话,当桩体刚度增加一倍,复合地基承载力将增加1/3～1/2.为验证所提出方法的可行性,将模型实验的结果与计算结果进行了对比,对比表明,该方法对柔性桩复合地基的设计计算有指导意义.     

水平集中力在高桩框架码头排架中的分配系数研究

本文运用Autodesk Robot Structural Analysis Professional软件对水平集中力在四跨高桩框架码头的分配系数进行研究.着重分析了不同作用排架、不同作用高程和不同排架间距对水平集中力分配系数影响的变化规律.结果表明:由于高桩框架码头结构整体受力性能更好以及水平集中力作用点高程变化大等...     

深水大跨码头结构研究

通过对我国港口现状的分析,对高桩码头上部结构改革状况的研究,提出了适应深水大跨要求的悬链线拱式纵梁码头结构型式。该结构能充分利用拱结构的跨越能力和钢筋混凝土的抗压性能,大幅度增加码头的排架间距,减少水下工程量,进而降低工程造价。与上海港洋山港区三期工程的普通纵梁结构相比,该结构排架间距可增大到28 m,基桩数量和水下施工工程量明显减少,工程造价降低23%。     

撞击力作用下拱式纵梁码头排架受力特性分析

简述了拱式纵梁的码头结构形式,分析了船舶撞击力作用下结构横向受力特性,通过ANSYS有限元分析平台建立了该结构的空间计算模型,以码头的一个结构段为例,对撞击力作用下码头排架的受力特性进行了分析研究。结果表明：由于结构的特殊性,撞击力作用于排架时,周边排架仅能承受10％左右的横向荷载;从结构角度来说,可适当增强纵向联接,以增大横向刚度,提升整个结构的水平承载能力。在纵梁简支条件下,撞击力作用时的结构计算可简化为平面问题。结果可为拱式纵梁结构在码头工程中的应用提供依据。     

大型油船横向结构优化设计

大型油船较之一般油船的横向结构受力大,在整个舱段优化设计中必须考虑横向结构的优化问题。将横向结构简化成T型材,从DNV(挪威规范)中提取相应的约束条件,以单个横向结构重量最轻为目标函数建立数学模型,采用变尺度混沌算法对其进行优化设计。