基于模态柔度的高桩码头桩基损伤识别

无损、快速的高桩码头桩基检测方法是工程界的研究热点.设计了高桩码头桩基动力损伤识别模型,通过有限元模拟计算和物理模型试验研究模态柔度在高桩码头损伤识别中的适用性.研究结果表明:1)在有限元模拟中模态柔度可准确识别损伤所处位置,损伤程度越大模态柔度变化越大,模态柔度变化量可定性反映结构损伤程度.2)基于试验振型得到的模态柔度可反映损伤位置,但由于测试噪声和试验误差的存在,损伤识别效果没有基于数值模拟计算理想,且不能反映损伤程度.高桩码头桩基模态柔度损伤识别的广泛应用还需要动力测试技术和模态分析技术的进一步发展.     

基于应变模型的桥梁结构的损伤识别研究

本文在总结基于桥梁结构动力特性损伤识别方法的基础上,阐述了应变模态的基本理论,最后结合一桥梁的数值仿真分析表明,应变模态法对识别桥梁结构的位置非常有效。     

基于小波变换的码头结构损伤预警试验研究

为提高码头结构损伤识别方法的准确性和适用性,将小波分析引入到结构损伤识别中.首先介绍了小波变换的基本原理,然后通过高桩码头常见的钢筋混凝土简支梁损伤试验,验证基于小波变换的码头结构损伤预警方法在实际结构上应用的准确性和适用性.对试验梁进行完好工况和损伤工况的动力响应测试,对得到的曲率模态响应进行小波包变换,判定试验梁的损伤位置和损伤程度,从而实现对码头结构的损伤预警.     

基于动力测试的高桩码头结构损伤识别技术研究

针对高桩码头结构损伤识别较困难,且研究深度不足的情况,本文通过现场检测、数值分析和振动测试详细分析了扬州港江都港区2#泊位的状况,并针对该工程选取某分段建立了高桩码头的空间有限元模型,提取了其动力特性,基于分析模型研究了不同损伤对动力特性的影响。     

高桩码头桩基动力损伤识别方法

结构的损伤对其动力特性会产生一定的影响,利用结构损伤前后的模态参数的变化来进行结构的损伤识别是行之有效的方法。然而结构在完整状态下的模态参数很难得到,损伤程度更是难以确定。针对上述问题,提出一种基于损伤状态下的拟合曲率模态的损伤识别方法:首先通过损伤后的位移模态拟合出无损伤位移模态,然后根据拟合出的位移模态得到拟合曲率模态,基于损伤后的真实曲率模态相对于拟合曲率模态的突变来判别损伤位置;引入曲率相对改变量、损伤位置参数和模态阶数作为损伤样本的特征向量,通过支持向量机判断结构损伤程度。实例分析表明该方法能够对高桩码头排架结构的损伤进行识别。     

基于ANSYS/LS-DYNA船舶与高桩码头碰撞模拟

基于ANSYS/LS-DYNA应用软件,采用显式时间积分瞬态非线性有限元技术,对5 000 t级件杂货船分别在2 m/s和5 m/s 2种撞击速度的情况下,与3万t泊位高桩码头的碰撞过程进行数值模拟。获得了高桩码头上部结构的位移,以及接触区域应力应变的变化,分析了桩基在不同速度下的破坏情况和承载能力,得出了一般的规律和特点。     

高桩码头健康监测系统中桩基应变监测位置的选择与实施

桩基关键位置的应变监测是结构健康监测系统中一个不可缺少的监测参数。本文根据沿海高桩码头结构的运营荷载分布规律,分析了高桩码头结构桩基的荷载效应特点;指出了高桩码头结构健康监测中桩基应变监测的关键位置,并选择天津港某高桩码头为依托工程,实施了桩基应变监测传感器的安装与保护,对传感器选型、性能指标要求及相应监测传感器的安装实施方法进行了论述,研究成果可为沿海高桩码头的结构健康监测系统建设提供技术参考。     

基于结构动力学特性的高桩码头横向排架传感器优化布置方法

为了对高桩码头结构健康监测系统中的传感器布置提供理论指导,提出了一种基于结构动力学特性的传感器优化布置方法。在对高桩码头代表性结构单元横向排架进行结构动力学分析的基础上,运用模态应变能法选择高桩码头横向排架传感器初始测点;建立初始模态矩阵,然后利用模态置信度法和序列法对模态矩阵进行迭代、优化,确定传感器测点布置。建立了单个横向排架的数值仿真模型,利用传感器优化布置方法得到横向排架7根桩基的传感器测点布置结果,并对测点布置进行评估。模态向量间的夹角趋于正交,传感器布置方案有效,证明该传感器优化布置方法适用于高桩码头的传感器优化布置。     

高桩码头基桩完整性检测技术研究

高桩码头在使用过程中基桩容易出现损伤,目前,国内外对于有上部结构的基桩完整性检测方法的研究成果较少。本研究通过有限元数值模拟方法,确定高桩码头基桩现场检测时最佳的击振位置和信号接收位置,并利用小波分析方法对检测信号进行处理,以确定基桩的完整性。并结合已完成的相关研究成果,对高桩码头基桩完整性检测技术进行总结。     

基于量子天牛群算法的高桩码头横向排架结构损伤识别

针对高桩码头损伤识别问题,引入量子行为优化天牛群(BSO)算法,利用结构模态参数(固有频率和振型)的差别构造目标函数,提出了一种基于量子天牛群(QBSO)算法的损伤识别方法。采用所提方法对一高桩码头模型单直桩、单叉桩的单损伤,双直桩、双叉桩、直桩+叉桩的双损伤进行了计算,并与天牛群(BSO)算法与粒子群(PSO)算法进行对比;对振型添加噪声后单叉桩的单损伤进行了计算。结果表明:所提方法计算效率高、收敛速度快,具有较强的稳定性和抗噪性,能够快速精准地识别出损伤位置与损伤程度。     

高桩码头结构安全评价指标及其敏感性分析

针对高桩码头结构损伤引起的安全性评价问题,提出将宏观层面的横向位移、桩顶转角和微观层面的桩身应变作为高桩码头结构的安全性评价指标。基于工程实际建立了高桩码头结构的有限元分析模型,并与现场实测动力特性数据进行了对比验证;结合有限元模型和概率方法研究了高桩码头结构安全性能性能评估指标及其敏感性规律;得出宏观安全指标与桩的结构参数、强度参数以及土体参数有较大的相关性,微观安全指标只对桩的有效截面积及局部强度敏感。研究成果可为高桩码头结构损伤预警和状态评估提供依据。     

高桩码头基桩完整性检测技术研究综述

高桩码头基桩与单桩最主要的区别是其存在上部结构,上部结构存在对应力波在高桩码头基桩中的传播有明显的三维效应影响。根据国内外基桩完整性检测的研究现状,系统介绍:应力波在普通单桩与高桩码头基桩中的传播特性,以及二者的区别;高桩码头基桩完整性检测亟需解决的问题,即确定最佳的击振位置和信号接收位置;高桩码头基桩完整性检测研究的思路,包括应用有限元数值模拟和小波分析等。     

厚软土层上高桩码头桩基修复

针对某厚软土层地基上高桩码头修复问题,对受损检测、结构受力、修复设计与施工工艺进行分析。采用有限元软件、杆件力学计算和传统桩基低应变检测,得出桩基检测范围、破坏时受力特点和破坏原因,采用现浇墩台、粘钢法方案对桩基补强修复。结论是:对于受损码头,通过计算分析结构受力特性,缩小检测范围,传统低应变检测法能很好地解决在役高桩码头桩基损伤检测难题;充分利用已破损的结构进行补强修复,减少投资;采用下钢护筒工艺,将水下粘钢法修复桩基变为水上干施工,可降低施工难度。     

基于曲率模态和小波变换的码头排架损伤识别方法*

为准确识别高桩码头的结构损伤,采用曲率模态、曲率模态差和小波变换法进行结构损伤识别,通过对码头排架不同损伤工况下的实例分析,验证了这3种方法在码头结构损伤识别中的可行性和适用性。研究结果表明,当结构无损模态未知时,采用曲率模态小波变换法能够较好地定位结构损伤;当结构无损模态已知时,运用曲率模态差法能准确定位结构损伤。进一步分析表明,曲率模态小波变换系数峰值和曲率模态差突变量还能用于初步判定码头结构多点损伤的损伤程度。     

基于残余力向量法的基桩损伤诊断

根据振动微分方程详细推导了残余力向量的表达式,定义残余力向量的绝对值为结构的损伤指标。通过建立髙桩码头基桩有限元模型,运用残余力向量法对基桩进行损伤诊断数值模拟。数值模拟结果表明:残余力向量作为诊断指标,对结构的损伤较为敏感;只需结构的低阶模态,就可以准确快速地识别出结构的损伤。     

基于模态应变能法的钢箱梁桥损伤识别

基于模态应变能法的基本理论,得到适用于钢箱梁桥损伤识别的指标。以某钢箱梁桥为例,假定结构在特定位置发生不同工况的损伤,利用Midascivil建立起有限元模型,得到前4阶的模态参数,编制相应的matlab程序进行损伤分析。分析结果表明:模态应变能法可以准确地识别结构的损伤位置。且高阶应变能变化率指标比低阶应变能变化率指标对结构的损伤更为敏感,奇数阶应变能变化率指标比偶数阶应变能变化率指标对结构的损伤更为敏感,定位更为准确。     

地震作用下码头钢管桩的损伤演化规律

为研究全直钢管桩码头的损伤演化规律,采用欧进萍地震损伤模型量化码头钢管桩的损伤程度,通过ABAQUS有限元软件建立码头排架结构的计算模型,分析结构在地震作用下的动力时程响应,研究码头桩基随地震时程、地震动强度的损伤演化规律。结果表明,码头各桩损伤发展主要发生在地震响应剧烈的时期,桩顶是塑性发展区域,桩基反复进入塑性状态,导致结构逐步破坏;桩基损伤值由位移项和能量项构成,位移项前期贡献较大,能量项后期贡献较大,位移损伤的占比要高于耗能损伤;各桩损伤值随地震动强度的增大呈上升趋势,由海侧向陆侧桩基的损伤逐渐增大,陆侧桩承担更大的水平地震力,是耗散地震能量的主要构件。     

高桩码头岸坡设计研究

针对高桩码头岸坡设计中的稳定性问题,对镇江港某高桩码头岸坡建立有限元模型进行分析.在高桩码头的岸坡设计中,通常没有考虑桩基的抗滑作用,所以同时建立了无桩和有桩的码头岸坡模型,进而对比分析高桩码头中桩基对岸坡稳定性的作用,从而为高桩码头岸坡设计提供依据.土体的强度准则选用的是与Mohr-Coulomb匹配的Dracker-Prager准则,运用有限元强度折减法进行计算.研究结果表明:高桩码头中桩基的存在对岸坡稳定性能起到一定的抗滑作用,但是岸坡设计时,桩对岸坡抗滑作用必须降低到规范以下,否则桩基会因为承受过大的水平推力而发生破坏.     

采用碳纤维布加固的高桩码头地震响应数值模拟分析

高桩码头是我国沿海地区广泛应用的一种码头结构形式,同时也有易遭受地震破坏且难以修复的缺点。文章基于实际工程利用有限元软件ABAQUS建立高桩码头三维模型,对结构进行地震动力响应特性研究,分析碳纤维布加固前后高桩码头面板和桩基的位移、弯矩变化规律,研究碳纤维布的加固部位、加固厚度等不同加固参数对结构动力响应的影响规律。研究结果表明,碳纤维布节点加固抗震效果比较明显,在考虑经济和作用效果的前提下,存在一个最优加固厚度。     

CDM法加固高桩码头软土岸坡的有限元分析

天津港曾多次发生岸坡变形导致高桩码头构件损伤的工程案例,现有的工程实践表明,CDM基础是加固高桩码头岸坡的有效方法。文章基于ABAQUS建立高桩码头的岸坡-CDM-结构三维有限元模型,分析采用CDM加固岸坡的效果。通过对比加固前后的岸坡土体位移、桩基变形和桩基内力,验证CDM方法加固高桩码头岸坡的有效性。为提高CDM加固高桩码头岸坡的实际应用,对不同CDM加固深度下的加固效果进行研究,结果表明,随CDM加固深度的增加,高桩码头桩帽-横梁处的剪力和弯矩、桩身最大拉应力均先减小后增大,存在最优加固深度。