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。     

强震区全直桩码头结构响应谱分析

利用有限元分析软件ANSYS,基于振型分解反应谱法对全直桩码头结构在强震下的抗震性能进行数值分析,探讨了此类结构在水平纵横向地震作用下位移和内力的变化规律。计算结果表明:全直桩码头结构的近陆侧桩承担的水平地震力最大,码头最可能发生的地震破坏为扭转剪切破坏。研究成果可为国内外强震区高桩码头结构抗震设计提供参考。     

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。     

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。     

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。     

新型带有水平撑的全直桩码头结构的应用

针对目前很多地质条件较好的地区存在斜桩沉桩困难并且全直桩结构水平荷载抵抗能力不足的问题,通过对比计算,探讨一种新型带有水平撑的全直桩码头在实际工程运用的可能性。通过在传统的全直桩结构间增加水平撑以形成互连结构,可以显著提高结构整体刚度,从而弥补全直桩水平荷载抵抗能力不足的缺陷, 同时避免了斜桩施打。研究成果对于类似地区方案选择具有指导意义。     

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。     

摩擦板支撑型高桩梁板码头设计

桩基结构设计是高桩码头设计的重点，常规高桩码头水平荷载完全由桩基本身承担，从而导致码头桩基数量多、尺度大、工程造价高。针对水平荷载导致码头桩基结构增加的难题，通过在码头后方设置摩擦板支撑系统，承担水平荷载，并利用有限元计算方法与传统高桩码头进行对比计算，揭示摩擦板支撑系统的作用机理和作用效果。结果表明，摩擦板支撑系统可大幅降低桩基内力，从而减少桩基数量、优化结构尺度、节约工程投资。     

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。     

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。     

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.     

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。     

高桩码头桩梁节点连接形式对其受力状态的影响

采用数值模拟方法,通过改变高桩码头桩梁节点刚度模拟不同的连接形式,分析高桩码头桩梁节点连接形式对其水平受力状态的影响。研究指出,高桩码头桩梁节点的连接形式对其受力以及整体位移均有较大影响,并获得了全直桩码头、有斜桩码头桩顶节点连接形式对码头整体受力状态影响的一般规律,可以为码头整体承载性能的评估提供参考。     

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。     

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。     

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。     

水平温差作用对高桩码头结构的影响分析

采用有限元分析方法,分别对不考虑和考虑水平温差作用下,高桩码头结构进行计算,对比分析其结构的变形和内力特征。结果表明水平温差作用下,高桩码头梁板结构内力发生变化,需针对性采取结构加强措施。     

多个横向水平力作用下高桩码头排架反力计算分析

对于高桩码头不同排架同时受多个横向水平力作用下排架反力的计算,可将高桩码头上部结构在水平方向上简化为一个弹性支撑刚性连续梁,并依此推导出计算公式。通过将公式计算结果与规范分配系数及ABAQUS模型计算结果比较分析,验证了公式的合理性及适用性。     

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.