大直径钢圆筒变形特性分析* 一期工程的主要技术问题与研究成果

大直径钢圆筒已在国内外港口、跨海桥梁等工程中应用,但对于大直径钢圆筒的变形特性认识依然不足。基于国家科技支撑计划项目依托工程——港珠澳大桥东人工岛岛壁结构-钢圆筒的深层水平位移实测资料,结合数值模拟,对大直径钢圆筒变形特性进行探讨。实测资料和数值模拟结果表明：钢圆筒结构随着筒内土体固结程度,其变形特性近似于重力式结构。     

考虑土体竖向剪切刚度的大直径圆筒结构变位计算方法

文中建立了考虑土体对筒壁竖向变形剪切刚度时大直径圆筒挡墙结构变位的计算方法在对实验资料和各种计算方法进行比较和分析的基础上，提出了一种考虑筒壁与内外土体摩阻作用的土体剪切变形系数模型。通过实验数据资料测定了有关计算模型参数，用本文方法对上条件下大直径圆筒结构的位移进行计算，并与实测结果与基佗计算方法进行比较、分析     

大直径钢圆筒变形特性分析

大直径钢圆筒已在国内外港口、跨海桥梁等工程中应用,但对于大直径钢圆筒的变形特性认识依然不足。基于国家科技支撑计划项目依托工程——港珠澳大桥东人工岛岛壁结构-钢圆筒的深层水平位移实测资料,结合数值模拟,对大直径钢圆筒变形特性进行探讨。实测资料和数值模拟结果表明:钢圆筒结构随着筒内土体固结程度,其变形特性近似于重力式结构。     

大圆筒结构稳定性分析

本文研究探讨了大圆筒在结构临界状态下内外土压力的分布模式，建立了大圆筒的抗倾稳定条件。结合工程实例分析，得到结论：结构失稳时绕轴线上某点转动；转动点以上筒前土体和转动点以下筒后土体的抗力形成的抗倾力矩是总抗倾力矩的主要部分；加大筒体的沉人深度以及提高回填土的强度是有效的工程措施。     

沉入式大直径圆筒结构的动力塑性变位研究

新型的无底大直径圆筒结构以其可直接嵌入地基而无需开挖的优势,在港口工程中得到广泛应用.利用有限元思想,视筒体为刚体,将筒内外土体用垂直于筒体、竖向以及法向的弹簧进行模拟,建立三维模型,进行动力计算分析.当土体发生塑性变形后,进行塑性变形累积.通过分析埋深、直径、土体重度等重要参数对塑性变住累积的影响,得出土体塑性变形累积受埋深、土体重度、孔隙比影响较大.该研究为进一步深入计算分析沉入式大圆筒结构在动力荷载作用下的力学行为提供计算模型,并为实际工程设计提供了有价值的参考.     

基于Plaxis 3D空间的钢圆筒围护结构稳定性控制

钢圆筒围护结构为桥墩施工创造干施工环境,是施工期重要的临时辅助结构。基于有限元软件Plaxis 3D建立空间有限元模型模拟钢圆筒围护结构的施工过程,采用线弹性模型模拟大圆筒结构,采用Hardening soil model定义土体的本构关系,并在圆筒与筒内土、筒外土之间均加入界面单元模拟接触的实际性质。通过计算不同工况下钢圆筒本身的变位和土体产生的位移,探讨减小圆筒变位、增加结构稳定性的措施。     

沉入式大圆筒有关理论问题的探讨

通过试验研究及理论分析，从受力机理对沉入式大圆筒作了定义；对沉入式大圆筒的试验方法提出了新途径；阐明了筒内土体的抗倾机理及抗倾模式，提出了描述筒内，外土体压力的特征参数；地基抗倾折减系数的力学概念；筒的深入深度与筒底持力层土性的关系及提高沉入式大圆筒稳定性措施等有关理论；为今后沉入式大圆计算方法的研究指出了正确的方向。     

大圆筒结构振动下沉过程的瞬态有限元分析

基于以不连续的时间点和空间点近似描述大圆筒结构连续振动下沉过程的方法 ,利用ANSYS-LSDYNA瞬态有限元计算软件,建立土体的粘弹塑性弹簧模型来模拟大圆筒结构的振动下沉过程,以获得大圆筒结构下沉过程筒体各点的应力极值,并与现场试验的数据进行对比,为大圆筒结构的设计和施工提供参考。     

大直径钢圆筒结构稳定性离心模型试验研究

大直径钢圆筒结构是近年来兴起的一种新型水工结构形式,具有结构简单、施工速度快、结构受力条件好、造价低等优点,能够适应水深浪大的恶劣环境,在软土地区具有广阔的应用前景。在钢圆筒施工过程中,其在风浪荷载下的稳定性是工程关注的主要问题。以东海某码头工程钢圆筒护岸为研究对象,通过土工离心模型试验,研究钢圆筒结构的破坏模式和稳定性,并对位移、筒壁土压力、筒身应变等进行分析。结果表明：软土地基上钢圆筒结构在水平荷载作用下的失稳破坏模式主要表现为倾斜失稳,而不是整体平移;钢圆筒失稳破坏时的极限荷载约为其所受水平荷载的2倍;在水平荷载作用下,陆侧筒壁土压力逐渐升高,海侧筒壁土压力逐渐降低,陆侧筒壁土压力明显大于海侧;筒身应变随深度的增加而增大,钢圆筒底部的筒身应力明显大于上部。     

大直径圆筒结构施工期稳定性的试验和分析

本文通过对四个大直径圆筒结构工程施工期稳定性模型资料的分析，说明空筒的稳定的大直径圆筒结构施工安全的控制条件，从目前几个工程常用的圆筒来看，空筒仅可承受１Ｍ左右的波高，为保证施工稳定，空筒就位后必须立刻回填，文中分析了施工明圆筒失稳方式，圆筒直径，筒顶高程对稳定的影响，指出迭合圆筒位于水位变动区一节稳定性最差。     

不同地质条件下河流对临近建筑物的地震反应影响分析

为了研究不同地质条件下临近河流建筑物的抗震能力及河流存在对建筑物地震反应的影响，分别采用三种适合于软弱场地、中软场地、中硬场地的地震波，对三种场地土、河流与建筑物构成的相互作用体系进行时域内数值分析。计算结果表明，建筑物靠近河流时，体系顶层总位移明显增大，且软弱场地时基础平动与摆动引起的水平位移成分的幅度明显大于中软、中硬场地;场地土越软，基础转动引起的摆动分量和平动分量在体系顶层总加速度中所占比重越大，而结构顶层弹性变形加速度分量则不断减小。     

常用的边坡地震位移简化算法对比

对于强震区的边坡工程抗震设计,国际主流规范允许采用位移分析的方法。由于地震的复杂性,选用什么样的位移计算方法至关重要。针对这个问题,对比了国际主流规范和手册常用的位移简化算法,包括AmbraseysMenu公式、Jibson公式、NCHRP 611公式、Bray and Travasarou公式、Makdisiseed法以及Shang-Yu HsiehChyi-Tyi Lee公式等,并采用SLIDE软件进行对比验证,分析了不同简化算法的优缺点。同时结合地震波特性,提出了1种基于阿里亚斯烈度的边坡残余位移计算表达式,并采用马尼拉某项目的多组地震波和不同地质不同边坡高度下的位移分析结果拟合了一个简化公式。结论可为类似条件下边坡工程地震位移简化计算提供一定的参考。     

可液化场地20万吨级卸荷式板桩码头地震反应分析

地震作用下场地液化是码头结构发生破坏的主要原因之一。针对一种20万吨级卸荷式板桩码头建立二维有限元数值模型，采用有效应力法对该码头结构进行动力时程分析，研究其在可液化场地条件下的受力变形特征以及周围土体的动力反应。结果表明：可液化场地条件下，板桩码头的前墙变形与传统单锚式柔性挡墙不同，未出现明显的凸胀变形；地震作用过程中前墙承担的弯矩最大，最大弯矩位于海底泥面附近；码头结构对周围土体的地震反应有放大效应，临空面对土体地震动峰值加速度(PGA)影响范围随地震强度的增加有减小的趋势；墙后填土液化范围随地震动强度的增加逐渐扩大，在0.50g情况下存在整体滑移的危险。     

结构振动模型和刚度矩阵对地震响应影响研究

对平面钢框架算例模型分别采用质点系、双翼鱼刺型和杆系振动模型输入天然和人工地震波进行地震响应时程分析.在分析中,与质点系振动模型相关的结构侧移刚度矩阵由反弯点法、D值法、非线性静力分析法以及柔度法确定;与双翼鱼刺型振动模型相关的结构侧移刚度矩阵由双鱼刺法确定;与杆系振动模型相关的结构侧移刚度矩阵由矩阵位移法确定.通过算例讨论了采用上述不同方法确定的结构侧移刚度对结构地震响应影响.     

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。     

底梁式全直桩码头结构的地震响应

底梁式全直桩码头结构是近年来在长江中上游地区应用较多的结构形式,近年来该地区常常遭受地震灾害,有必要系统研究该新型结构的抗震性能,为其抗震设计提供参考。采用经典的EI-Centro地震波,研究了底梁式全直桩结构的自振特性,以及底梁布设和地震烈度对该结构的面板和桩基位移、桩身弯矩与损伤等的影响效应。分析结果表明,底梁布设有效提高结构刚度、减小桩基内力,从而改善结构抗震能力;其次,随着地震烈度的增大,面板和桩基的响应增大、损伤加剧,底梁设置对桩基侧移的降幅也相应增大,并与桩基处泥面高度相关,桩基弯矩的最不利位置也与该泥面高度相关。     

美标高桩码头抗震计算位移法的对比

从原理和适用性的角度对美标高桩码头抗震计算方法进行对比,着重研究了位移法及其中的替代结构法。对替代结构法中推覆曲线的双折线化方式、阻尼比计算、反应谱衰减等影响因素进行分析。通过推覆分析和替代结构法计算变形能力和地震位移、复核码头抗震性能。结合实际案例,采用反应谱法和替代结构法对某高桩码头结构进行抗震分析。结果表明反应谱法趋于保守,不能反映塑性后的荷载衰减,相比而言替代结构法更为准确。而对于替代结构法,不同的等效阻尼比会较大程度影响地震位移结果。     

高桩码头抗震性能的推覆分析方法研究

对于地震高发地区内的高桩码头,抗震设计占有重要地位,为了了解码头抗震性能,设计时要求进行位移分析。文章阐述了推覆分析的基本原理。在所采用的桩滞回特性的基础上,得出等效阻尼比与位移延性系数的关系,提出了一种评价高桩码头抗震性能的推覆分析方法,通过迭代计算可确定高桩码头结构的目标位移需求。为了证明推覆分析方法的正确性,文中将推覆方法分析所得目标位移需求结果与与国内外16个不同地震记录波时程分析结果进行比较,证明其与时程分析的平均计算结果值十分接近,因此实际工程设计中推覆分析方法可用于高桩码头抗震性能的分析和评估。     

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。     

高桩码头结构地震响应分析

为了研究强震区高桩码头结构在地震动作用下结构的安全性,采用快速拉格朗日时域有限差分法进行地震时程分析,并利用FLAC3D软件进行某高桩码头数值模拟。结果表明:双向地震动作用下,码头结构产生的水平、竖直残余位移较小;平台纵梁正应力及横梁正应力幅值波动较大,但均在材料的允许强度范围之内;桩体轴力幅值变化较大,但均小于其承载力。从码头结构刚度、强度角度分析,码头结构安全可靠。