水平荷载作用下高桩码头叉桩扭角布置研究

以湛江某高桩码头标准结构段桩基布置为例,运用有限元软件ANSYS建立空间有限元模型,考虑4种水平荷载作用控制工况,对不同叉桩扭角布置方案码头桩基内力进行计算分析,讨论水平地震荷载及船舶荷载对叉桩扭角布置的影响.计算结果表明:结构横向水平位移与桩弯矩随扭角的增大而增大,结构纵向水平位移和桩弯矩随扭角的增大而减小;在纵向水平地震荷载组合工况下,码头结构位移及桩弯矩最大;综合考虑纵横向刚度的影响,本码头结构段叉桩扭角选用20°较为合理.     

水平地震作用下高桩码头结构响应谱分析

以高桩码头一个结构段为研究对象,建立空间有限元模型,采用振型分解反应谱法探讨了此类结构在水平地震作用下的响应,对不同地震方向作用下码头桩基内力变化进行分析。计算结果表明:结构在纵向水平地震作用下叉桩桩顶弯矩明显大于横向水平地震作用下的桩顶弯矩;当码头桩基布置对纵轴不对称时,纵向水平地震作用下桩的扭矩较大;横向地震作用下,后叉桩的轴力较大。研究结果可为高桩码头的抗震设计提供参考。     

叉桩和平联撑在高桩码头中抵抗水平力作用分析

当高桩码头承受较大水平力荷载作用时,码头因位移大而存在安全隐患。为此,研究叉桩和平联撑在高桩码头中抵抗水平力作用大小。运用易工水运工程结构CAD集成软件建立高桩排架空间结构模型,计算分析叉桩排架结构在水平力作用下,码头横梁、桩基的内力和位移大小随叉桩的斜度和转角改变的规律,同时对比叉桩和平联撑在高桩码头中抵抗水平力大小。结果表明:叉桩排架结构抵抗水平力产生的位移作用远大于设置平联撑的排架结构。     

基于美标的全直桩码头振型分解反应谱抗震分析

基于美标抗震计算理论,结合加勒比海地区某全直桩LNG码头为计算案例,采用振型分解反应谱法,将码头结构简化为空间墩台桩系结构。针对OBE和SSE两个设防水准对码头结构进行两个不同水平方向的地震激励,研究码头结构的自振特性以及桩基和墩台的内力、位移响应。研究表明:对于整体质量中心偏离水平刚度中心的全直桩码头,1、3阶为平扭耦合振型,2阶为平动振型,振型分解反应谱法可以适用平扭耦合计算。边桩、角桩的轴力及弯矩明显大于中间桩,陆侧桩承担较多水平地震荷载,设计时应适当加强边角桩与上部结构的连接,加强或加密陆侧桩群,合理增强水平承载力。在X、Y向地震作用下,桩基位置对应的墩台区域形成上部受拉密集区,密集区内配筋宜适当加密,一般区域内可适当减少。     

基于ANSYS/LS-DYNA的水平荷载作用下拱式纵梁码头叉桩布置研究

拱式纵梁码头作为一种适用于深海的新型码头形式,其受力特性和部件结构需进行相关计算分析。文章基于ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,通过p-y曲线理论所建立的土弹簧模拟桩土相互作用,建立了拱式纵梁码头结构三维有限元数学模型。计算并分析了船舶水平撞击力作用下,叉桩扭角角度和叉桩布置位置分别对该码头结构受力特性的影响程度。研究结果表明:设置叉桩可有效减小码头的整体水平位移,在必要工程中拱式纵梁码头设置叉桩是必要的,且叉桩扭角取15°能充分发挥码头各部件受力性能,可定为最优扭角角度;拱式纵梁码头在受到船舶撞击力作用时,基桩与墩台连接处、墩台与上部结构连接处易发生应力集中,施工时应进行局部加固处理,预防连接段的应力损伤。文章的研究成果可为拱式纵梁码头今后的实际工程应用提供依据。     

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%。     

地震作用下板桩码头结构动力响应研究

为探究地震作用下板桩码头结构动力响应,采用有限元软件ABAQUS建立了板桩码头二维有限元模型,对板桩码头进行了地震动力响应数值分析,研究了板桩墙入土深度对码头结构地震动力响应的影响及地震作用下的板桩墙后动土压力分布规律。研究表明:(1)板桩墙底部达到嵌固状态后,板桩入土深度的增加对于板桩墙的稳定性没有改善,反而小幅度增加了板桩顶位移及拉杆拉力;(2)地震模拟过程中的表层砂土动土压力较规范计算值偏大,其原因是板桩墙上部受到拉杆的约束作用及板桩墙自身变形,使表层砂土的动土压力更接近于动被动土压力,而在规范计算方法中表层砂土按照动主动土压力计算,表层砂土动土压力计算仍有待进一步完善。     

隔震与非隔震高桩码头结构的Pushover对比分析*

高桩码头叉桩刚度大,在地震作用下极易发生脆性破坏而引起码头结构的破坏,隔震技术作为提高结构抗震安全性的成熟技术,已经广泛应用于建筑、桥梁等结构中。为此,在叉桩桩顶处增加橡胶隔震支座提高码头结构的抗震安全性。以顺岸无梁板式码头为研究对象,通过SAP2000软件建立全直桩码头结构、非隔震叉桩码头结构、隔震叉桩码头结构3种有限元分析模型,进而对3种结构进行二维Pushover对比分析,对比结构的自振周期、静力Pushover曲线、塑性铰、桩身弯矩以及位移能力5个方面。结果表明,隔震叉桩码头结构具有较大的水平承载能力和位移变形能力,可以有效解决叉桩脆性破坏的问题。     

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。     

桩基布置对高桩码头撞击力分配的影响

通过建立包含船、护舷、码头的有限元模型,给定船舶的靠泊速度模拟了船舶靠泊的全过程,得到更符合实际情况的船舶撞击力变化曲线和码头结构的动力反应。研究发现因为叉桩扭角的影响,横向的船舶撞击力在码头较薄弱的纵向也会产生较大的纵向力,最大可达撞击力峰值的6%~8%,这是规范所不曾考虑的。通过对比5种不同的桩基布置方式的分配系数,可得出全对称布置方式优于非对称布置方式的结论。     

基于国际标准的强震作用下高桩结构LNG码头桩基布置

LNG码头抗震等级要求高,抗震分析是高桩结构LNG码头需要重点研究的问题。按国际标准采用振型分解反应谱法,通过有限元软件,对不同桩基布置形式的高桩结构进行地震动力响应分析。结果表明不同桩基布置形式对结构自身刚度影响较大,从而改变结构自振周期,使结构承受不同的地震荷载;斜桩控制地震作用下的水平位移效果较好,但桩力偏大;对于具有多排多列的高桩墩式结构,桩基宜对称布置,同时边桩与内侧桩基可采用不同斜率来改善桩基受力分布情况。     

EPC模式下高桩码头桩基优化

论述采用EPC模式进行码头建设的优势,并结合苏州港某散货码头,提出在EPC模式下,通过增加桩帽布置纵向直桩、增加又桩斜度减少斜桩数量,灵活布置纵向叉桩角度及位置等方案,对高桩码头桩基布置进行优化,优化后的桩基方案降低了施工难度,提高了打桩效率,节省了工程投资。     

全直桩码头结构振型反应谱抗震分析

针对全直桩码头结构形式,以国外某码头工程为研究对象,采用振型分解反应谱法对不同水平地震方向激励进行纵横轴不对称结构动力响应分析,探讨了在不同水平地震方向作用下桩基结构位移和内力的变化规律。计算结果表明:结构平面质量中心和刚度中心不重合时,水平扭转效应对结构受力影响明显,结构地震作用及其扭转耦联振动效应可采用振型分解反应谱法计算;在水平地震作用下,全直桩码头结构的近陆侧桩承担的水平地震力最大,边桩比中间桩群承担了更多的水平地震力,设计中应重视边角桩的受力情况及调整桩基布置形式来减小扭转产生的不利影响。     

考虑桩土非线性作用的近海风机高桩平台地震响应分析

分别建立全斜桩承台与全直桩承台三维有限元模型,研究了地震荷载作用下桩基的动力响应。考虑了地震引起的水体惯性力对动力响应的影响,并通过引入p-y曲线修正系数考虑了桩基倾斜对桩轴垂向桩土作用的影响。结果表明,在单桩的情况下,地震动水压力对桩基的弯矩与位移存在明显的放大效应;不同单桩的位移反应峰值发生在同一时刻,倾斜方向与峰值时刻地震加速度方向一致的桩承载性能最优。对于带承台的群桩,地震动水压力的放大效应没有单桩时明显,各个方位斜桩以及直桩之间弯矩与位移差异较小;直桩的位移峰值大于斜桩,而斜桩弯矩均较直桩在泥面以下处有一定的减小,但在承台交界面处较直桩更大。     

基于ABAQUS的高桩梁板式码头地震动力响应分析

为研究高桩码头地震作用下的动力响应,对码头动力计算方法进行了综述,选取有限元方法,利用ABAQUS有限元软件,结合某高桩码头实例,建立了三维有限元模型,进行地震动力响应分析。分析表明,响应谱分析前三阶为主要振型,地震响应前两阶表现为平动和扭转的耦合振型,第三阶为平动振型。高桩码头最不利地震方向角为纵向,码头结构会产生较大的位移和内力,并对比分析了设防烈度分别为6°、7°和8°在最不利地震方向角时的基桩桩顶位移和内力。     

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。     

地震作用下深水高桩码头动水压力特性研究

随着一些国家高桩码头建设走向强震区和深水区,地震作用下动水压力对深水高桩码头动力性能的影响成为亟待研究的课题。然而,世界各国针对考虑动水压力的深水高桩码头的地震动力响应研究很少,缺乏适用于强震区深水高桩码头的动水压力计算方法。基于附加质量理论,采用p-y曲线法模拟桩土相互作用,通过简化的Morison动水力计算式,研究深水高桩码头结构地震作用下,考虑动水压力和不考虑动水压力时深水高桩码头各项动力性能指标差异。研究结果表明:动水压力对结构的自振特性和结构动力特性影响较明显;强震区深水高桩码头抗震设计需要考虑动水压力对结构的影响。     

高桩码头桩位放样中几个问题的探讨

阐述用交会法放样高桩码头的直桩和斜柱时所采用的计算公式和决定水平扭角正负号的原则。     

基于外环境变化下高桩码头的水平承载力不足及补强研究

高桩码头由于自身结构特点,对于荷载变化的适应能力较弱,尤其对于大批设计建造年代较早的高桩码头,比较容易发生破损现象.现场检测结果表明,高桩码头承受的过大水平力是导致码头结构破损的主要原因,结构破损的主要表现形式为叉桩破坏.建立了高桩码头的有限元模型,通过正交分析和敏感度分析的方法得到叉桩最不利受力工况,对叉桩的受力机理和破损形态进行了深入研究,从而奠定了补强高桩码头水平力不足的基础.对于补强加固叉桩的研究是通过分别加固桩帽和基桩本身两个方面来进行,研究结果表明外包加固桩帽只有修复作用,而加固基桩本身方有补强的效果.研究结果对维修和加固高桩码头叉桩具有较强的参考价值.     

考虑桩土相互作用高桩码头单桩地震反应

本文以唐山地震时天津地区港口高桩码头实际震害为背景，采用Ｎｏｖａｋ模型，研究桩土动力相互作用对码头单桩地震反应的影响；采用Ｐｏｕｌｏｓ差分法，考虑桩土静力相互作用，研究在地震引起岸坡永久变形作用下，码头单桩的地震反应；综合考虑桩土动、静力要互作用，研究单桩地震反应的各影响因素，分析桩的不同破坏形式茅坑同桩码头抗震提出建议。