全直桩码头结构温度应力计算方法

当码头平台梁系、面板施工完成结构封合时的气温与使用期气温存在温差,将会引起温度应变,使全直桩产生侧向变形和内力.有限元模拟分析认为桩基对上部结构伸缩的约束作用可以忽略不计,温变后上部结构的形状不变.基于梁板系自由温差假设,首次提出了全直桩码头结构温度内力的基桩+刚性平台空间简化计算模式,并给出了相应的计算方法.实例计算结果表明,简化方法计算精度可以满足结构初步设计分析的需要.基桩宜尽量对称布置,使温差作用下桩顶位移的发散中心靠近平台几何中心,以便减小桩顶内力.还指出,在温差作用下桩顶的内力与桩径的4次方成正比,随着全直桩码头基桩大直径化,对温度内力的分析值得重视.     

预制高强混凝土薄壁钢管桩在满堂式码头中的应用

对于采用全直桩的满堂式高桩码头,在水平荷载作用下,对基桩的抗弯强度和刚度要求高。预制高强混凝土薄壁钢管桩(TSC桩)外壁为钢管桩,内壁为混凝土管桩,兼具钢管桩与混凝土管桩的优点,具有桩身抗弯能力好、刚度大、耐锤击性能好的特点,且生产效率高、施工工序简单。在某工程全直桩码头设计中,桩基选用TSC桩,较常规PHC桩灌注桩及钢管桩具有优势,可为今后类似的码头设计提供借鉴。     

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%。     

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。     

毛里塔尼亚某25万吨级矿石码头工程创新设计

为了有效地节约成本,降低海上沉桩难度,提高施工速度等一系列问题,码头设计方大胆创新,采用靠船墩与码头平台分离的结构型式,桩基采用全直桩,突破常规采用叉桩来抵抗由波浪、船舶和装卸机械产生水平分力的常规做法,充分发挥钢管桩自身抗弯刚度大的特点。设计首次采用欧洲标准进行设计,桩基采用全直钢管桩,引桥横梁、码头桩帽、靠船墩和系缆墩采用薄壁外壳结构方案,大大降低了工程成本,提高了施工速度。     

高桩码头基桩的轴向刚度

根据数理统计的方法确定桩土的轴向刚度与桩土极限阻力之间的比例关系,基桩的轴向刚度采用桩土轴向一维有限元法计算。该方法能反映桩身轴向刚度、桩入土长度、桩侧各分层土以及桩尖支承土对桩轴向刚度的影响,能适用于各类桩型和不同入土长度的桩基情况,并适合与m法配套用于桩基采用有限元计算。统计表明:该方法计算的桩轴向刚度比规范法更接近实测结果。当无桩轴向刚度试桩资料时,可为高桩码头结构计算时确定桩轴向刚度提供参考。     

全直桩高桩码头平联撑作用影响分析

对自由高度较大的全直桩高桩码头,桩基设计是码头设计的关键。以某工程设计为例,对全直钢管桩高桩码头桩基增设2种平联撑措施前后的设计进行对比分析,研究平联撑对码头平台受力的影响特性。结果表明合理的平联撑可有效减小排架位移、减小桩顶弯矩,使桩身弯矩更为协调。     

底梁式全直桩高桩码头水平力作用下的特性分析

全直桩高桩板梁式码头结构整体刚度较小,抵抗水平荷载的能力较差,为改善其不足,提出了底梁式全直桩高桩板梁码头结构型式。文中运用有限元方法,并选用非线性钢筋混凝土结构为计算模型,分别对有无底梁的全直桩高桩码头结构在水平力作用下结构的变形及内力特征进行了计算分析比较。结果表明:全直桩高桩码头结构由于设置了底梁后,结构整体刚度增大,其抗水平能力大幅度提高。     

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。     

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。     

空间简化算法在高桩码头改造工程中的应用

基于基桩+刚性平台空间简化计算模型,引入坐标转换矩阵,提出了可适用于一般高桩码头在水平荷载作用下的空间简化算法,并进行升级改造工程算例验证。算例表明,六维空间简化计算的桩顶侧向位移、侧向内力与有限元方法计算结果接近,简化计算精度可以满足结构设计分析的需要。分析了5种方案的加固效果,认为应优先考虑在横排海侧端的加固方法。对带斜桩的原结构加固,双斜新桩方案优势并不明显,为便于斜桩布置、减少斜桩施工量,推荐采用直桩+斜桩加固方案。     

考虑流固耦合影响的桩基波浪力简化计算方法

离岸深水全直桩码头,由于其桩基的自由高度大、柔度增加、自振周期长,且位于无掩护开敞海域,波浪与结构相互作用问题突出。如何考虑流固耦合作用对桩上波浪力的影响,并建立便于工程应用的计算方法,是工程实践提出的亟待解决的课题。文中利用有限元软件ADINA建立了水体和桩基结构相互作用的三维有限元数值模型,并采用有限元数值模型对考虑流固耦合影响的改进Morison波浪力计算公式进行了验证。采用改进Morison波浪力计算公式研究了流固耦合对桩身波浪力的影响,并给出了考虑流固耦合影响的波浪力放大系数图表。在此基础上,提出了考虑流固耦合影响的波浪力简化计算方法。     

前板桩高桩承台码头结构计算

结合某工程前组合钢管板桩高桩承台码头实例,运用高桩墩台计算软件建立简化模型,并运用有限元程序ANSYS建立三维模型,对比两种情况下结构的内力变形。结果表明:有限元模型计算的结果比简化计算的结果更符合实际受力情况。     

高桩梁板码头按平面横向排架计算时门机荷载作用取值

通过所选模型进行高桩码头结构空间计算与简化的平面排架计算对比,分析门机不同位置时传递到所简化横梁的作用效应,从而得出门机荷载的传递分配规律及传递的经验系数。     

高桩梁板式码头空间结构计算中忽略面板作用的方法

针对最新颁布的《高桩码头设计与施工规范》中的建议——高桩梁板式码头按空间结构计算时,宜忽略面板的作用来计算纵梁和横梁的内力,选取湛江某高桩码头工程的一个结构段为工程实例,采用有限元分析软件ANSYS建立多种空间结构计算模型,研究两种忽略面板作用的建模方法,并通过对比各模型的计算结果,分析高桩梁板式码头空间结构计算中面板刚度发挥的作用。对比结果表明:把面板的弹性模量设成一极小值是高桩梁板式码头空间结构计算中忽略面板作用较为简便且可行的方法,为高桩码头设计者提供了参考。     

高桩梁板码头起重机械水平力作用效应计算方法

随着码头规模及装卸机械大型化的趋势,起重机械水平力对码头横向排架的影响愈发明显。介绍高桩梁板式码头基于平面计算前提下横向排架及轨道梁在起重机械水平力作用下效应计算方法,并对作用在横向排架上的装卸机械水平力简化取值提出建议。     

基于参数化模型的架空直立式码头损伤诱因反演

近年来架空直立式码头成为长江上游地区码头主要的结构形式之一,由于其构件数量多、外部损伤因素复杂,又缺乏有效的损伤获知手段,导致很多码头处于“亚健康”服役状态。桩基作为整个码头结构的关键构件,是“窥视”码头结构受力状态及外界损伤诱因作用的重要“窗口”。通过构建神经网络反演模型对采集的有限元计算数据进行分析,采用Python-MANSYS建立了简化计算模型,通过与实体单元模型进行对比,验证了简化计算模型的适用性。通过抽样的方式获取参数化分析的数据样本空间,并通过降维提取反演模型所需数据。在此基础上,对主要损伤诱因的相关参数进行反演,并对反演结果和模型性能进行分析。     

定机移船码头的靠船桩系统计算方法

定机移船码头结构由装卸平台、移船平台和设置于平台前沿的靠船桩组成。其中靠船桩在靠泊过程中承受船舶撞击力并将其传递给后方橡胶护舷和码头平台,结构受力形式复杂,为码头设计的关键,现有规范和手册没有相应的计算方法。针对该问题,着重论述了靠船桩的设计特点;通过把护舷压缩过程简化为理想弹塑性变形、将靠泊过程分为3个阶段分别分析其受力状态;并利用能量守恒的原理,建立了系统受力、位移和吸能的方程组;总结了一套简化计算方法,并通过实际工程加以检验。     

满足桩轴向刚度条件的高桩码头桩基计算模型

通过在桩身一定的位置施加一个轴向弹簧,建立高桩码头的桩基计算模型。根据《高桩码头设计与施工规范》 中关于桩轴向刚性系数的计算公式,给出了不同情况下轴向弹簧刚度系数大小以及施加位置的计算方法。该方法能满足嵌 固点法和m法计算模式下桩基计算模型的轴向刚度相同且与规范规定一致。结合该方法,分别采用嵌固点法和m法建立某高 桩码头工程实例的空间有限元模型。计算结果对比表明：桩身轴力、桩顶弯矩、上部结构各构件的内力均十分接近,验证 了该方法的合理可行性,可为高桩码头结构计算提供参考。