南京某高桩码头靠泊能力仿真分析与在线监测预警*

高桩码头服役环境复杂,码头结构在数十年的运行期内会发生不同程度的损伤,影响码头的安全运营。在码头运行过程中,船舶荷载是高桩码头结构的主要荷载,对码头结构的安全性、耐久性影响较大。本文对南京港某码头靠泊能力进行了有限元仿真分析,提出船舶靠泊过程中的三级安全预警阈值;结合长期在线监测,为码头结构安全服役提供技术支撑。研究结果表明：在船舶撞击1#排架的情况下,船舶撞击力达到238 kN时,码头结构响应达到三级预警指标,码头位移为3.8 mm,桩基顶部应变为69×10-6;船舶撞击力达到323 kN时,码头结构响应达到二级预警指标,码头位移为5.1 mm,桩基顶部应变为100×10-6;船舶撞击力达到471 kN,码头结构响应达到一级预警指标码头位移为7.5 mm,桩基顶部应变为156×10-6。在线监测预警结果表明,码头结构具备5 000吨级船舶靠泊能力,在规范靠泊的前提下,能够满足 8 000吨级船舶靠泊的结构安全要求。     

高桩码头结构安全监测预警模型及工程应用

高桩码头结构在服役期内会出现不同程度的损伤,导致码头结构安全性降低。为保证码头长期安全运行,可通过实时监测确定码头运行状态并及时预警。提出一种高桩码头结构安全监测预警模型,采用不同结构状态的设计控制值作为不同级别的预警阈值,每级预警阈值对应不同的风险程度,针对不同级别的预警提出相应处置措施。将该预警模型应用于南京港某高桩码头的安全监测,对可变荷载作用下码头结构位移和桩基应变进行实时监测,并计算设置码头结构位移和桩基应变三级安全预警阈值。结果表明,码头安全预警阈值的设置及安全告警的应对措施科学有效,实现了码头结构全工况整体技术状态评估和安全预警。     

高桩码头水平位移的控制

文章分析了高桩码头产生水平位移的原因及预防措施。     

高桩码头位移原因分析及其预防措施

高桩码头的位移一直是工程界关注的问题。结合工程实例分析了高桩码头横向水平位移的原因,提出了预防措施和建议。在软弱地基上建造高桩码头,应从勘察、设计、施工和使用等方面避免岸坡变形及滑坡事故。     

基于EMD-VMD-LSTM预测算法的高桩码头结构安全预警方法*

基于高桩码头健康监测数据,针对存在复杂环境因素影响监测精度问题,提出EMD-VMD-LSTM组合算法处理并预测高桩码头结构中的监测信息,通过对比分析验证在高桩码头结构现场监测大数据的预测预警分析中采用EMD-VMD-LSTM 组合算法的可行性。同时,基于EMD-VMD-LSTM方法和固定预警阈值,提出动态预警阈值的确定方法,设计动静态预警结合的高桩码头结构预警方法,构建多指标、多层次的高桩码头结构安全预警体系以及相应的预警流程。研究成果可以提升高桩码头结构安全预警的准确性和效率,也可为类似工程结构的安全预警管理提供一定的参考。     

基于位移的高桩码头抗震设计方法

在美国高桩码头抗震设计规范的基础上,从设计流程、设计地震动和性能目标、材料特性、结构分析模型、抗震分析方法等方面,介绍了高桩码头基于位移的抗震设计方法,并对规范采用的方法及有关问题进行解释,通过一个工程案例说明高桩码头基于位移的抗震设计的实施过程。基于位移的抗震设计可以很好地实现多地震水平、多设防目标的抗震设计思想,是目前和未来高桩码头抗震设计发展的方向。     

高桩码头在船舶撞击力作用下的应变监测研究

为了得到合理准确地监测上海港口高桩码头的方法,用有限元软件ANSYS计算分析高桩码头在船舶撞击力作用下的应变情况。根据ANSYS分析结果得到码头结构中的大应变危险点,并在现场进行实测。实测数据与ANSYS模拟结果数据的对比表明,船撞力作用下码头受力趋势相近,各榀排架空间作用明显。     

基于ANN的船舶撞击高桩码头群桩损伤位置预测

本文采用有限元软件ABAQUS建立了船舶撞击高桩码头群桩的空间有限元模型。通过计算评估了撞击力、桩体刚度、撞击位置和撞击角度下对群桩结构损伤位置的影响。基于人工神经网络(ANN)方法,对不同参数组合下的群桩结构损伤位置进行了预测,并对ANN方法的可行性进行了评估。     

高桩码头位移原因分析及其预防措施研究

高桩码头是一种常见的码头结构形式,建立在水陆接壤的岸坡边缘,码头质量直接决定了使用安全性以及使用寿命,是码头施工建造关注的重点.高桩码头受到设计、施工、自然因素以及使用因素的影响,可能会出现码头位移问题,严重影响码头的正常使用.所以,本文对高桩码头的问题原因进行了分析并提出了相应的预防措施,希望可以为相关施工单位提供一...     

冲击荷载作用下高桩码头结构的动力响应分析

采用数学理论推导与动力时程仿真计算相结合的方式,对靠泊船舶撞击作用下高桩码头结构的动力响应及动力放大效应进行了研究,获得了多自由度结构在单点冲击荷载作用下的动力响应公式,推荐了数值计算时船舶撞击荷载的时程曲线类型及持时,获取了船舶靠泊撞击荷载下高桩码头结构的动力放大效应规律。计算与分析结果表明:码头结构设计时船舶撞击荷载的取值应充分考虑码头结构的动力放大效应;靠泊船舶撞击下的高桩码头结构对撞击荷载的动力放大系数推荐为2.0。     

基于ABAQUS的板桩码头地震动力响应研究*

基于ABAQUS软件的隐式模块和有限元-无限元方法对单锚板桩码头进行了地震动响应研究。研究发现,在相同地震波不同加速度峰值情况下,峰值加速度对板桩码头的板桩弯矩、剪力和拉杆拉力有重要影响,与静力分析时的情况相比较,地震加速度峰值每增大0.1g,板桩最大弯矩相应增大约40%,拉杆拉力增大约10%~50%,但拉杆拉力增幅在后期逐渐趋于稳定;地震作用下,拉杆最大拉力与板桩墙最大剪力(单宽)基本相等;地震加速度峰值对板桩墙底与锚碇之间塑性区开展范围也有一定的影响。结果表明,与静载相比,地震对板桩码头的影响不容忽视。研究结果可为板桩码头考虑地震影响的设计提供参考。     

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。     

软土地基钢板桩码头允许位移探讨

板桩码头的位移是一种普遍现象,位移的量值通常与板桩结构、地质条件、回填材料等因素有关,不同工程差异较大,正因为如此,板桩码头设计规范中未就允许位移作出相关规定.根据某钢板桩码头沉降位移实测情况,通过模拟计算测算钢板桩各结构部位的受力,给出了特定情况下位移值和结构受力的相关性,对钢板桩结构的允许位移进行探讨,并提出建议.分析结果表明,对于一般的单锚钢板桩结构,累计位移控制在结构挡土高度的1.0%～1.2%是安全的.如果超出该值,建议通过模拟计算或其他方式确定钢板桩的受力.     

高桩码头安全评估中桩身完整性检测比例的探讨

在役高桩码头检测评估中桩身完整性是必测项目,根据现行水运行业标准一般采用低应变反射波法,抽检数量不少于桩总数的10%或20%,且不得少于10根,当检测发现缺陷桩时,应扩大桩的抽检比例。根据多年在役高桩码头安全检测评估、尤其是交通运输部开展码头靠泊能力核查和沿海港口码头结构加固改造工作中遇到的问题,通过现行水运工程和相关行业规范的对比分析,结合桩基完整性检测割桩损伤对码头水平承载力影响计算结果,探讨了桩基完整性检测抽样比例的合理性。提出在役高桩码头安全检测应以码头桩基施工质量合格为基础,以排除运行过程中产生的安全隐患为目的。安全检测时只需考虑在役高桩码头运行年限、靠泊方式、运行环境、异常靠泊率和结构型式等运行因素,选择较不利受力以及外观检查中桩基完整性存疑的桩基作为对象进行验证检测。     

高桩码头全寿命周期的健康监测技术

随着智慧水运的蓬勃发展,基于全寿命周期的高桩码头结构运营安全与健康状态监测越来越受到重视。以某港区新建码头工程为依托,开展高桩码头全寿命周期的健康监测系统研究,基于高桩码头结构荷载条件、运营环境、监测仪器特点进行全寿命周期传感器及其耐久性设计,线路保护及更换预留设计,开发与之相适应的监测系统,并结合数据归一化和动态时间规整对获取的监测数据进行分析。结果表明,采用的数据处理方法可以较好地量化不同测点数据之间的相似度,实时监测的数据可用来评价码头结构现有状态,为码头结构的维修、养护与管理决策提供依据。     

离岸式高桩码头对后方护岸工程的影响

针对受离岸高桩码头掩护的后方护岸工程设计波浪难以确定的问题,结合实际工程,通过波浪断面物理模型和局部整体物理模型试验,研究码头工程对护岸设计波浪、越浪量和断面结构稳定性的影响。结果表明,高桩码头上部结构对后方护岸有良好的掩护效果,尤其在高水位时,消浪效果较好;受掩护良好的后方护岸工程,堤顶高程受高水位控制,可以适当降低堤顶高程;护岸结构稳定性,尤其护底、护脚块石,主要受较低水位控制,而低水位时码头对护岸的掩护效果有限,波高降低幅度很小。     

高桩码头刚接PHC管桩新型接桩结构设计

PHC管桩对工程地质适应性较强,在港口工程中被广泛应用。当其以坚硬黏土层、密实砂层或基岩作为持力层且上述土层起伏变化剧烈、无规律可循时,沉桩质量极难控制,易造成打高或打低等异常桩问题。对于打低桩而言,为保证工程进度和节省投资费用,一般优先考虑采取接桩措施。针对打低桩接桩方案,重点探讨了一种PHC管桩新型接桩结构,即根据实际桩顶高程偏差程度,采用桩芯槽钢加强或联合桩顶外包圆柱形混凝土处理,以达到桩基与上部结构之间刚性连接的要求。实践结果表明：该种新型接桩结构适用于不同斜度的打低桩,通过调整上部结构尺度,能够有效规避常规接桩所导致的额外结构自重和施工难度增加偏大、整体外观质量较差等弊端。     

高桩码头混凝土横梁裂缝影响因素分析

根据国内某高桩码头结构横梁混凝土开裂情况,结合现场混凝土温度监测,从内约束应力和外约束应力分析了横梁混凝土开裂的原因。结果表明:码头上横梁混凝土的开裂主要是由外约束应力导致的,各种参数对外约束应力的影响幅度从大到小依次是:基础水平阻力系数、浇筑间隔时间、构件长度、构件高度,研究成果可用于类似工程混凝土裂缝控制。     

基于模态柔度的高桩码头桩基损伤识别

无损、快速的高桩码头桩基检测方法是工程界的研究热点.设计了高桩码头桩基动力损伤识别模型,通过有限元模拟计算和物理模型试验研究模态柔度在高桩码头损伤识别中的适用性.研究结果表明:1)在有限元模拟中模态柔度可准确识别损伤所处位置,损伤程度越大模态柔度变化越大,模态柔度变化量可定性反映结构损伤程度.2)基于试验振型得到的模态柔度可反映损伤位置,但由于测试噪声和试验误差的存在,损伤识别效果没有基于数值模拟计算理想,且不能反映损伤程度.高桩码头桩基模态柔度损伤识别的广泛应用还需要动力测试技术和模态分析技术的进一步发展.