如东洋口港某高桩码头安全评估基准模型建立及指标敏感性分析

为建立更准确地高桩码头工作状态的评估方法,本文以如东洋口港某高桩码头为实例模型,基于环境振动测试和贝叶斯框架理论建了高桩码头动力基准Benchmark模型,分别从宏观、微观角度提炼了评估指标,总结了评估流程;对船舶撞击作用下实例工程的宏观、微观指标统计结果进行了判断分析,结果显示实例工程的宏观、微观指标分布函数符合正态分布,并拟合了各指标的分布函数公式;最后对实例工程各评估指标的敏感性进行了分析,结果显示各指标都对外部荷载显著敏感,对其余指标的敏感性则有一定差异。将结构的安全评价指标分为宏观层面的位移或转角验算、基于微观层面的曲率或者应变验算。用结构损伤前后的应变模态等局部参数来推断结构单元损伤程度,用结构损伤前后的位移、转角等宏观参数识别准确地表示出整体结构的健康状态和损伤状态。     

堆货荷载下高桩码头结构整体安全度分析

以大型通用有限元软件ANSYS为平台,建立了高桩码头结构整体极限承载力分析的非线性有限元数值模型。将蒙特卡洛方法与有限元数值模型相结合,求取出堆载下高桩码头结构整体极限承载力的概率分布及其统计参数。以结构整体极限承载力(结构抗力)和作用荷载(作用效应)为随机变量,构建反映高桩码头结构整体安全度的功能函数,采用JC法计算结构的安全指标,建立了高桩码头结构整体安全度分析的有效方法。研究了堆货荷载下高桩码头结构损伤与尺寸型式改变对极限承载力样本概率分布与统计参数的影响,得出了堆载下高桩码头结构极限承载力概率分布为正态分布,结构损伤与尺寸型式改变对其统计参数影响不大的结论。计算表明,利用此法分析堆货荷载下高桩码头结构整体安全度简便且可行。     

梁板式高桩码头极限承载力概率分布

极限承载力概率分布是结构可靠度计算要解决的主要问题之一。针对在役高桩码头结构安全评估问题,选择结构材料性能参数与几何尺寸参数为随机变量,基于非线性有限元数值模型,采用蒙特卡罗法建立典型梁板式高桩码头极限承载力概率分布模型及统计参数。研究了水平荷载作用下无损结构的极限承载力概率分布及损伤位置、损伤程度和损伤数量对高桩码头极限承载力概率分布及统计参数的影响。结果表明:水平荷载作用下无损结构的极限承载力概率分布为正态分布,损伤位置、损伤程度和损伤数量不影响结构极限承载力的概率分布。在水平荷载作用下计算损伤结构的可靠指标时,可以采用无损结构极限承载力概率分布及统计参数进行计算。     

高桩码头固有频率敏感性与相关性分析

高桩码头构件众多,不同位置、程度、数量的构件损伤会对码头动力特性造成不同的影响。采用概率灵敏度分析方法,研究混凝土基桩损伤、上部结构损伤等情况下码头动力特性的变化。通过建立高桩码头有限元模型,分析不同参数对码头整体动力特性的影响,发现码头结构动力特性对土体参数、桩有效截面面积以及部分桩的弹性模量较为敏感;对横梁和纵梁的损伤并不敏感;码头前三阶自振频率的变化可以作为反映整体损伤的指标,四阶以上频率因其振型为桩自身的局部振型,其频率值仅对部分单桩损伤敏感,而对其他桩的损伤不敏感;码头前三阶频率间相关性强,三阶以上频率与前三阶频率中等强度相关。     

高桩码头评估的干扰能量法及与常规方法的对比

针对高桩码头的检测评估工作中缺少合理有效的评估方法和评估指标的问题,对结合干扰能量法的高桩码头结构评估指标进行研究。采用变分原理和最小势能原理,结合高桩码头的结构特点,建立基于干扰能量法的高桩码头结构整体安全评价的指标体系,并与现行规范进行对比。结果表明,此方法在评估局部构件的同时,还可定量给出结构的整体安全系数,能够反映不同构件对于整体安全性的贡献。     

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。     

高桩码头维护技术评价指标与体系研究

性能退化问题是影响高桩码头使用寿命的重要因素。运营过程中的船舶撞击、岸坡变形等因素也会对结构构件造成损伤。高桩码头维护技术多种多样,但对于损伤后码头的修复与维护,目前尚无科学合理的选择方案。针对高桩码头维护技术的特点,提出常用维护技术的专项指标和评价指标,建立可实现不同维护技术在同一层次进行评价指标对比的评价体系,为高桩码头维护技术的选择和维护设计方案的制定提供指导。     

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。     

基于模糊层次分析法的高桩码头安全性评估

影响高桩码头安全性的因素很多。传统的高桩码头安全性评估方法主要是依靠检测结果进行定性分析,很少对其进行准确的量化评估。为了准确分析高桩码头安全性状况,本文参考桥梁安全性评估法进行研究,将安全性评估分为外观检测评估和承载能力评估,通过模糊层次分析法最终得出码头的安全等级。该方法简洁明了,能准确反映在役高桩码头的安全性状况,为码头管理及维修加固提供依据。     

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。     

波浪力对高桩码头结构的影响分析

PHC管桩具有承载力高、耐久性好、施工速度快、造价合理等优点,已被广泛应用于高桩码头基桩。尽管高桩码头(PHC)理论研究取得长足进步,但在波浪力作用下高桩码头的结构受力分析仍不够完善。本研究在工程实例的基础上,采用ANSYS软件建立高桩码头有限元模型,研究波浪力对高桩码头结构的影响,并对桩的失稳提出解决方案。     

天津港岸坡土体蠕变对高桩码头的影响

岸坡土体的变形将导致高桩码头桩顶变位,影响桩帽与横梁之间的搭接,使得码头结构处于危险之中,蠕变则是形成土体变形的原因之一。以天津港高桩码头为例,分析了高桩码头的桩顶变位特征,对岸坡土体进行了蠕变特性试验,利用试验结果参数进行了结构与土相互作用的蠕变变形计算。结果表明,蠕变是影响桩基侧向变形的一个重要因素,岸坡土体蠕变主要分布在坡顶下方淤泥质粘土和坡面的淤泥层,蠕变随时间增长而增长,但增长速率降低。相关结论可为天津港和类似高桩码头的检测评估及加固提供指导。     

高桩码头三维效应影响区域的缺陷检测分析

由于上部结构的影响,当采用低应变反射波法进行高桩码头桩基检测时,会出现不满足一维应力波基本假定的情况。利用LS—DYNA有限元软件模拟高桩码头群桩结构,发现桩顶以下10m深度范围内都会受到三维效应的严重影响,检测结果呈现出类似于浅部缺陷的特征。利用各种浅部缺陷的定位方法对该区域进行检测,得出纵波改进方法在该区域不再有效,只有结合扭转波检测等方法才能有效定位缺陷,对于实现高桩码头桩基质量的全面检测具有重要的借鉴意义。     

满足桩轴向刚度条件的高桩码头桩基计算模型

通过在桩身一定的位置施加一个轴向弹簧,建立高桩码头的桩基计算模型。根据《高桩码头设计与施工规范》 中关于桩轴向刚性系数的计算公式,给出了不同情况下轴向弹簧刚度系数大小以及施加位置的计算方法。该方法能满足嵌 固点法和m法计算模式下桩基计算模型的轴向刚度相同且与规范规定一致。结合该方法,分别采用嵌固点法和m法建立某高 桩码头工程实例的空间有限元模型。计算结果对比表明：桩身轴力、桩顶弯矩、上部结构各构件的内力均十分接近,验证 了该方法的合理可行性,可为高桩码头结构计算提供参考。     

L型布置内河框架直立式码头结构模态分析*

以重庆某平面布置为“L型”的内河框架直立式码头为依托,采用MIDAS建立空间刚架模型并进行模态分析,提取关键模态分析结构的振型特点.初步探讨其动力特性,为结构设计、振动故障诊断以及结构动态特性的优化设计提供依据.     

在役高桩码头结构物的检测与评估

在役高桩码头结构物的加固、修补或者升级前需要对结构物进行检测与评估。本文通过介绍检测评估的工作特点,在考虑码头老化与损伤的情况下对现有检测评估执行标准和规范进一步细化,归纳分析了适合于在役高桩码头结构物的检测评估流程和评估方法,并结合工程实例进行阐述,成果可作为其他港工结构物检测评估的参考依据。