高桩梁板码头结构设计中的空间有限元分析

选取湛江某高桩码头结构段为工程实例,利用通用有限元软件ANSYS对高桩梁板式码头进行空间有限元分析.为了能较真实模拟码头结构的受力状态,研究和建立了多种不同的有限元模型,在相同使用荷栽组合作用下,通过多种不同模型的计算结果对比分析.找出不同计算模型作用效应的差异和受到的影响,提出较为合理的空间数值计算模型和若干建议,以供梁板高桩码头设计者参考.     

前板桩高桩码头结构形式的应用

提出一种适用于陆域狭窄、码头悬臂段大、地震液化条件下的前板桩高桩结构形式,主要结构特征为:前板桩选用钢管型组合钢板桩,其后结合PHC叉桩锚碇设高桩梁板结构,高桩结构后方设挡土板和减压棱体,钢板桩在极端低水位处设泄水孔;可液化的粉砂层地基土进行水下振冲密实处理。     

高桩框架式码头结构的温度效应影响分析

随着国内三峡大坝蓄水工程、白鹤滩水电站的建设，大坝上游的河道水位变化增大，导致高桩框架式码头的框架高度增加，其结构段尺寸也随之增加，温度对结构的影响随着结构尺寸的增加而增大。结合云南省东川港建设项目一期工程格勒旅游中心码头工程，采用ANSYS有限元软件建立温度应力作用下的高桩框架式码头实体模型，研究温度变化对结构造成的不利影响，同时研究了水平撑对结构温度效应的影响。结果表明：季节性升温后，结构最不利位置位于上层梁及顶板下部，该区域拉应力较大，可能出现混凝土拉裂破坏；季节性降温后，结构最不利位置位于底梁；在结构中设置水平撑能够有效降低结构的温度应力。     

H型钢与钢筋混凝土组合桩在风化岩地基中的应用

福清融侨千吨级集装箱码头建于风化岩地基，采用高桩梁板式结构，基桩为由Ｈ型钢和钢筋混凝土结合的组合桩。组合桩的Ｈ型钢段进入风化岩层的长度取２－４ｍ，埋入钢筋混凝土桩的长度取１．５５ｍ；桩尖能打入Ｎ－８０－１２０的风化岩层。     

梁板式高桩码头结构计算模型比选

通过计算比较分析,讨论了梁板式高桩码头结构计算的各种计算模型的适用性。分别以某15万t级集装箱高桩码头的结构段和单个排架段结构为研究对象,建立了梁板单元、实体单元和等效桩基实体单元的有限元分析模型,通过对控制工况进行计算比较,讨论了各种计算模型的计算效率、特点和适用性。计算码头桩基内力、横纵梁内力、沉降变形量时,可采用梁板单元结构段模型,作为近似,也可采用现设计规范推荐的投影梁板单元排架结构模型。     

码头荷载对全直桩码头分段长度的影响

对上部结构为装配整体式高桩梁板结构,规范规定结构的分段长度宜取为60~70 m,而在实际工程中,已有采用分段长度超过规范要求的案例,且运行状态良好,因此在实际工程中研究码头的合理分段长度具有重要的意义。本文采用单因素和多因素结合的方法,以均匀地质条件下全直桩码头为例,分析水平荷载、温度荷载及荷载组合情况下结构的位移和内力情况,得出影响码头分段长度的荷载控制因素为水平荷载和温度荷载,且随着结构跨度的变化,两者的主导地位发生变化。合理的码头分段长度应结合码头荷载工况,根据内力和变形来综合选取。     

双排桩-连拱式组合结构受力机理分析

针对双排桩-连拱式支护结构受力机理复杂的问题,提出了一种理论解法,在坑底以上,采用考虑桩土效应和空间拱效应的微分单元计算模型;坑底以下,采用弹性地基梁模型.随后通过建立有限元模型,对双排桩-连拱式结构的变形、受力特点进行分析,并将计算结果与理论计算结果进行对比.结果表明,在误差允许的范围内,理论计算的结果可作为工程设计和验算的参考依据.     

基于ABAQUS的主桩套板结构土拱效应分析

作为一种板桩墙结构形式,主桩套板结构的受力情况比较复杂,当套板相对变形较大时将产生土拱效应。在介绍土拱形成原理的基础上,利用ABAQUS软件建立主桩套板结构的平面应变模型,重点研究结构尺寸和土体性质对土拱效应的影响,结果表明前者影响较大,后者的影响相对较小。在对主桩套板结构进行设计时,为充分发挥土拱效应降低工程造价,可在一定范围内适当增加主桩净距、减小套板厚度。     

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。     

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.     

砂性地基自动化集装箱堆场ARMG基础分段长度

弹性地基梁具有施工速度快、经济效益高、结构刚度大等优点,是目前自动化集装箱堆场ARMG基础的优选方案。依托某境外砂性地基上的自动化集装箱堆场工程,利用有限元软件建立不同分段长度的ARMG基础模型,分析了弹性地基梁对分段长度、地基不均匀沉降和温度的敏感性。结果表明,在ARMG轮压作用下,弹性地基梁的弯矩和接缝剪力随梁长增大而增大,梁长超过10 m后,梁内弯矩和接缝剪力趋于稳定;当地基发生不均匀沉降时,梁长越大ARMG基础对不均匀沉降的适应性越强,梁长超过10 m后,梁内弯矩和接缝剪力趋于稳定;温度对梁内力影响较小,温度引起的弯矩随梁长增大而增大,当梁长大于25 m,温度引起的弯矩趋于稳定。     

应用斜桩实用公式计算高桩刚性桩台桩力影响线

应用桥梁承台斜桩实用公式法推导出刚性桩台桩力影响线的计算公式,并应用于港口工程高桩刚性桩台桩力影响线的计算,其结果完全能满足工程设计要求。该公式简单、实用、方便,可供设计人员结构设计时参考。     

襄阳汉江三桥主桥设计关键技术

针对襄阳汉江三桥主桥索塔采用无上横梁双直立索塔,主梁在索塔处设置紧缩段及顶板纵向设置加劲矮肋的特点,通过ANSYS有限元计算程序对索塔的横向稳定性、主梁紧缩段传力、设置纵向加劲矮肋后主梁应力分布特性等进行分析。     

船舶甲板分段纵骨焊接变形和残余应力数值模拟

基于非线性分析软件Abaqus,采用顺序耦合的热弹塑性有限元方法研究典型船舶甲板分段纵骨焊接的变形与残余应力问题。焊接过程中的温度场分析采用具有截面积分shell单元的shell/solid模型,移动热源为高斯分布与均匀体组合热源,材料考虑应变随温度变化的特性。通过与T型接头焊接实验结果对比,验证了方法的可靠性。在此基础上,计算分析了甲板分段纵骨焊接的整体变形和局部板格变形,并讨论了外板纵向和横向焊接残余应力分布规律。     

Violent water-structure interaction: Overtopping features and vertical loads on a fixed structure due to broken incident flows

This paper presents an alternative experimental study of the interaction of broken flows with a fixed structure, concerning the overtopping features and vertical loads over its deck. Wet dam-break tests were carried out to generate incoming flows. Synchronized measurements provided by high-speed cameras, water elevation and force sensors, were used to investigate the influence of tank length in overtopping behaviour and the patterns and loads formed by wet dam-break flows generated by different conditions. During some of the overtopping events analysed, large scale plunging waves were observed, hitting the deck directly and forming large air cavities. These events generated violent interactions with the structure, causing significant loads and chaotic behaviour over the deck, due to the combination of air cavity collapse, reactive splash and run-down. The present approach could be employed as an alternative to study interactions of broken incident flows with different types of fixed structures, allowing the acquisition of detailed data to compare analytical or numerical models.     

空间有限元理论在码头重型铺面结构设计中的应用

对于承受特重车辆荷载的港口铺面工程,其设计已不能按适用于普通车辆荷载作用的铺面设计规范进行控制设计。文中以国外某港口中承受特重车辆荷载的铺面工程实践为例,对此类铺面板采用有限元方法进行了空间弹性地基板受力分析,根据分析结果,对铺面板按钢筋混凝土构件进行抗弯强度、抗剪强度计算及限裂性验算,能够较直观地得出各种荷载情况下,铺面最不利位置及内力大小。     

高桩码头凹凸缝结构水平力传递的有限元计算

在高桩码头整体结构的三维有限元计算过程中,着重考虑了增加凹凸缝结构传递水平力的环节,从计算结果中发现,桩基内力结果比不考虑凹凸缝传递水平力的计算结果,无论是弯矩、剪力、扭矩和位移值均有一定程度的降低,从而达到减小桩型、节省工程造价的目的。     

三用工作船挡货栏杆结构设计与分析

诸多功能集于一身的三用工作船(Anchor Handing Tug Supply Vessel, 以下简称AHTS)在有限的甲板空间内既要保证载货面积,又要预留足够的人员通行和设备空间。挡货栏杆作为甲板上主要的结构件,其设计一直是个难点。本文以某AHTS为例,就挡货栏杆的立柱、顶梁、拦挡构件和设备基座等主要组成部分及其结构特性进行概述,并给出立柱受货物侧向压力和受绑扎件集中力的强度校核方案,为挡货栏杆的设计提供参考和借鉴。     

Estimation of wind loads on VLFS of semisubmersible type

This paper presents the results of investigation of wind lift force on VLFS of semisubmersible type. In the present study, wind–wave tank experiments on the scale model were also conducted in regular progressive waves. Lift forces and wind pressure were measured as a function of column diameter, unit number, superstructure and wave condition, and divided into time-averaged mean and fluctuating components. The importance of lift force, especially at the leading edge of deck, was verified in the experimental results. The results showed that fluctuation in lift force which was caused by interaction between the wind and wave was significantly large in typhoon conditions. Measured lift forces were linearly related to fluctuation of wind velocity. A lift force model is further proposed for the estimation of lift forces on VLFS of semisubmersible type and the effectiveness of this model was confirmed by the present experimental data.     

非稳态导热温度场及热应力的有限元计算

热分析涉及到温度场求解和热应力计算,文章以喷射热气流对甲板结构的影响为研究对象,利用MSC的THERMAL和STRUCTURAL模块进行热分析,具体研究理论原理、模型简化、有限元网格划分和边界条件.计算结果表明,热应力对结构安全和性能的影响不容忽视,在设计中必须给予考虑,也为相关的温度载荷研究提供参考.