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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

菲律宾马利万斯2×300 MW燃煤电厂码头水工结构设计要点

针对境外开敞海域和强震区域码头结构设计的难点,以菲律宾马利万斯2×300 MW燃煤电厂码头工程为例,对结构承受波浪荷载及地震荷载特点进行分析,对不同工况下结构位移限制标准进行差异化选择,研究胶结地质对桩基适应性的影响,确定采用带下层靠系船平台的全直桩冲孔灌注桩码头结构形式。结果表明,该设计方案适应大浪、强震的环境影响,基础对地质条件适应良好,码头运行时结构位移控制良好。     

水平地震作用下全直桩码头底梁作用影响分析

以全直桩梁板式码头单层梁结构和增设底梁的双层梁结构为研究对象,采用振型分解反应谱法,对两者在水平地震作用下的动力响应进行对比分析,研究底梁对结构自振特性、位移响应、桩基及横梁内力的影响。结果表明,增设底梁可有效提高结构刚度,减小结构侧向位移和桩顶弯矩,改善桩基和横梁内力分布,从而提高结构抗震能力。     

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。     

高桩码头震害分析及减震措施

基于日本宫城县冲地震和阪神大地震中高桩码头结构震害调查的结果,分析了2次地震中高桩码头出现震害的原因,探讨了其破坏机理。通过对现有高桩码头结构导入减震橡胶支座后的地震反应分析得出,采用减震支座将使桩上部固定端处的最大弯矩减小到减震前的三分之一,有利于提高高桩码头的抗震能力。     

境外高桩码头结构抗震设计方法

针对境外高桩码头结构在强震作用下的抗震设计问题,建立一套适应境外抗震设计习惯和境外咨询公司认可的 方法是十分必要的。结合三航院承担的拉美地区某高桩码头的抗震设计以及与境外咨询公司的沟通交流情况,重点介绍了 高桩码头结构抗震设计方法和技术细节,可供海外工程设计时参考。     

桩-土共同作用下的高桩码头抗震性能分析

高桩码头作为一种重要的码头结构形式,在我国港口码头建设中应用非常广泛,但是高桩码头一旦遭受地震荷载,其影响很大甚至产生破坏。因此,开展高桩码头结构的抗震性能分析,具有非常重要的工程实际意义。本文基于有限元方法,考虑高桩码头桩-土共同作用,对比不同桩基间距的影响和有无斜桩的影响条件下的高桩码头结构动力响应特性,分析顶部最大位移,为实际工程提供参考依据。     

水平力作用下全直桩高桩码头斜撑作用影响分析

针对较大水位差作用情况下,全直桩高桩梁板式码头结构的水平荷载抵抗能力不足的问题,提出了一种斜向支撑的结构形式。采用有限元分析方法,分别对不设支撑和设置斜向支撑两种结构进行计算,对比分析其在水平力作用下结构的变形和内力特征。结果表明斜向支撑能有效的提高全直桩高桩码头的水平抗力。     

重力式方块码头的抗震动力性能分析

以抗震性能相对较差的带有卸荷板的重力式方块码头为研究对象,首先对其在静力荷载作用下的变形和等效应力及稳定性进行了初步分析,然后对其在规范拟静力地震作用下和基于动力时程的强震记录下的水平地震惯性力、水平和竖向变形、最大等效应力、抗滑移和抗倾覆稳定性进行了对比分析。结果表明强震作用下除了码头的抗倾覆和抗滑移验算外,对结构的水平残余变形和竖向沉降变形同样要给予密切的关注,按当前规范给出的标准进行抗震设计,罕遇地震下会存在一定的风险。     

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%。     

遮帘式板桩码头抗震特性及设计参数研究

板桩码头是港口工程建筑物一种重要的结构形式,但受墙身高度限制,只适用于中小码头建造。遮帘桩的加入,极大地改善了前墙受力,使码头泊位大型深水化成为可能。作为一种新型的结构形式,遮帘式板桩码头抗震特性尚不清楚,地震破坏机理与变形灾变性能是抗震安全设计中需考虑的较复杂的问题。基于非线性有限元分析技术,考虑遮帘桩到前墙间距、遮帘桩长度和遮帘桩厚度等一系列抗震设计参数,研究不同参数时,遮帘式板桩码头前墙残余变形分布特征、墙身以及拉杆受力特性,阐述各设计参数下板桩码头的抗震机理和变形特性,给出各设计参数的合理抗震取值,研究结果为遮帘式板桩码头的抗震安全设计提供参考。     

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。     

强震作用下基于美国标准的高桩码头结构分析

基于美国抗震设计标准规范ASCE/Coasts,Oceans,Ports,and Rivers Institute(COPRI)61-14Seismic Design of Piers and Wharves,结合东南亚某国高桩码头工程实例,计算高桩梁板码头在水平方向强地震作用下的内力分布规律。利用MidasCivil软件建立一个结构段的三维模型,根据工程所在地的地震设计参数,计算码头结构在强地震作用下横纵梁弯矩内力值,为其他强地震区域的涉外工程抗震设计提供参考。     

基于国外抗震规范全直桩码头抗震设计研究

随着国际竞争力的增强,建立一套适合境外码头抗震设计方法是十分必要的,以土耳其某全直桩码头结构为研究对象,结合土耳其抗震设计规范、美国码头结构抗震规范(美标)及欧洲规范8:结构抗震设计(欧标)等抗震规范,重点介绍了码头结构抗震设计方法及技术细节,同时采用SAP 2000有限元软件对结构进行抗震计算分析。设计流程可为海外港工结构抗震设计提供参考。     

菲律宾某电厂卸煤码头结构设计要点

随着我国“一带一路”倡议的实施,通常大型燃煤电厂都需要配备卸煤码头以满足厂区的煤炭运输。针对位于马尼拉湾口处的某卸煤码头结构设计问题,考虑工程区域台风季风浪条件恶劣、地震多发的自然特点,在保证结构安全和可靠性的前提下,结合中国和菲律宾当地规范对钢筋、混凝土和结构设计等方面的规定,确定适合本工程的码头结构形式、桩基形式和地震参数,并总结在台风频繁、地震多发的菲律宾进行码头设计的要点。结果表明,高桩梁板式码头结构对风浪有较好的适应性,二层系缆平台保证了船舶的安全靠泊,全直桩的灌注桩结构满足码头承重能力和结构抗震要求。