钢板桩施工中锤型的选择及动力沉桩分析

结合八所港老港区1#~4#泊位改造工程,深入探讨了钢板桩的动力打入及振动沉桩机理,分别采用应力波动方程分析法和振型叠加法对该工程使用的U型单根钢板桩及组合式钢板桩进行了动力沉桩分析,并将计算分析结果与工程实测数据进行了对比。研究表明,动力打桩导致土体发生塑性流动或挤密侧移,而振动沉桩则使土体出现振动液化;应用有限差分法求解波动方程可以有效地模拟动力打桩过程,应用振型叠加法求解运动方程可以有效地模拟振动沉桩过程。     

变阻抗桩非自由端竖向瞬态激振动力响应分析方法及应用

针对变阻抗桩非自由端竖向瞬态激振时反射波曲线复杂的问题,基于一维黏弹性杆件纵向振动理论和土体平面应变模型,建立简化的桩-土竖向振动数学模型.采用升余弦函数模拟瞬态激振力,通过矩阵运算和积分变换求解得到桩身任意位置动力响应的半解析解,并结合海上带长钢护筒灌注桩的低应变实测数据进行对比分析.结果表明,该方法能够反映混凝土顶...     

大直径PHC桩竖向承载特性数值模拟研究

以珠海高栏港码头结构为工程背景,对码头的大直径PHC桩的数值模拟技术和承载特性进行研究。首先采用ABAQUS进行数值模拟,并将数值模拟结果与试验结果进行对比分析,验证了有限元分析的可行性,然后通过桩径、桩长,桩侧土和桩端土等一系列参数的变化,探讨这些参数对PHC桩Q-S曲线的影响。结果表明,有限元计算出的位移比实测结果高出2%~20%,桩长超过50 m的PHC桩属于超长桩。     

波浪作用下高桩墩式结构时程动力分析

外海桩柱结构受波浪作用强烈且动力性质明显。以国内某LNG码头的高桩系缆墩台作为工程背景,利用ANSYS进行了波浪作用下的结构时程动力分析。计算结果表明:在同一波要素下,模拟的不规则波浪产生的结构位移和应力响应峰值大于规则波10%～20%;在结构时程动力分析中初期波动剧烈的结果可以舍弃。     

超大型风电安装船风暴自存状态下桩腿动力响应分析计算

桩腿支撑风机安装船舶(平台)的重量及风浪流等环境载荷,且桩腿部分在风浪流联合作用下,其结构动力学响应关系到平台的安全性,需要考虑风暴自存下桩腿动力响应以评价设计平台的安全性。利用Newmark法结合有限元分析方法对平台所处的最极端的状态-风暴自存状态下桩腿非线性变系数微分动力响应问题进行计算求解,并得出分析计算结果。作用方向为迎浪(180°)与横浪(90°)情况下桩腿发生最大位移的节点x方向和y方向位移响应曲线计算分析结果表明,在最危险工况的组合且计算值偏保守情况下,位移响应值在合理的范围内,设计符合刚度要求。     

循环荷载作用下黄河口海床土的动力响应数值模拟研究

针对黄河口海床典型研究区,应用plaxis有限元岩土工程数值模拟软件,采用摩尔-库伦本构模型对海床土在循环冲击荷载作用下的动力响应进行数值模拟。通过分析不同位置土体颗粒在不同级别振动能量下的位移及加速度等信息,研究海床土的动力响应及对振动能量的吸收特征,为黄河口海床土在循环荷载作用下的稳定性分析提供依据。     

地震作用下板桩码头结构动力响应研究

为探究地震作用下板桩码头结构动力响应,采用有限元软件ABAQUS建立了板桩码头二维有限元模型,对板桩码头进行了地震动力响应数值分析,研究了板桩墙入土深度对码头结构地震动力响应的影响及地震作用下的板桩墙后动土压力分布规律。研究表明:(1)板桩墙底部达到嵌固状态后,板桩入土深度的增加对于板桩墙的稳定性没有改善,反而小幅度增加了板桩顶位移及拉杆拉力;(2)地震模拟过程中的表层砂土动土压力较规范计算值偏大,其原因是板桩墙上部受到拉杆的约束作用及板桩墙自身变形,使表层砂土的动土压力更接近于动被动土压力,而在规范计算方法中表层砂土按照动主动土压力计算,表层砂土动土压力计算仍有待进一步完善。     

基于p-y曲线法对可伸缩桩侧向承载力的研究

本文提出一种适用于浅水域平台的新型定位装置,具体来说,是在平台上布置一定数量的可伸缩桩来插入海床以抵抗平台受到的外部载荷。本文主要基于有限元方法,通过Abaqus软件对该定位装置的可伸缩桩的侧向承载能力进行数值计算研究。分别用三维有限元法和p-y曲线法分析桩的位移响应,验证了p-y曲线法的准确性。比较3-4-5-6 m可伸缩桩与3 m和4 m桩径均匀桩的侧向承载力,结果显示3-4-5-6 m可伸缩桩承载力与4 m桩径均匀桩相近。通过模型试验获得平台的水平方向水动力载荷并分析可伸缩桩的动力响应。本文通过数值计算得出该新型定位装置的可伸缩桩侧向承载力表现较好,该定位装置值得进一步研究并考虑用于工程应用中。     

某系缆墩遭受船舶撞击的有限元分析

船舶大型化、靠泊作业频繁、管理漏洞以及某些不可抗力因素造成异常靠泊事故时有发生。目前,码头在异常靠泊情况下的受力及位移特性尚不明确,损伤评估缺乏理论基础。上部结构损坏情况相对来说易于检测,难度较大的是桩基损坏情况的准确检测和评估。不同于施工过程的常规检测,应力波在高桩码头承台下方基桩中的传播规律十分复杂,很多情况下低应变对于检测结果的准确判定存在较大的困难。系缆墩在船舶碰撞时受到的动力荷载是复杂的动力非线性问题,近代非线性有限元技术为该问题提供了有效的工具。文中简述了该技术的基本原理,运用商用有限元软件对一艘60,000t的外轮和系缆墩的碰撞进行了模拟,计算结果与实测数据具有较好的一致性,可以满足一般的工程精度要求。结论可为基桩完整性评判提供参考依据。     

车流荷载作用下三塔悬索桥主梁动力响应分析

利用ANSYS建立泰州长江大桥全桥模型,对车辆荷载模型进行简化,分析了随机车流作用下泰州长江大桥主梁的位移及内力动力响应.结果表明:随机车流作用下,主梁各截面的竖向位移静力响应曲线由若干个大的位移循环组成,竖向位移动力响应曲线围绕静力响应曲线小幅振动.车流集中于一跨时,该跨竖向位移值增加明显,另一跨竖向位移响应减小,两跨间相互影响.相比于1/4跨与3/4跨,主梁跨中截面的内力变化幅值较大.随着车速的增加,主梁不同位置冲击系数小幅增加,行车方式对冲击系数影响很小.     

采用碳纤维布加固的高桩码头地震响应数值模拟分析

高桩码头是我国沿海地区广泛应用的一种码头结构形式,同时也有易遭受地震破坏且难以修复的缺点。文章基于实际工程利用有限元软件ABAQUS建立高桩码头三维模型,对结构进行地震动力响应特性研究,分析碳纤维布加固前后高桩码头面板和桩基的位移、弯矩变化规律,研究碳纤维布的加固部位、加固厚度等不同加固参数对结构动力响应的影响规律。研究结果表明,碳纤维布节点加固抗震效果比较明显,在考虑经济和作用效果的前提下,存在一个最优加固厚度。     

基于ANSYS的高桩墩式码头可靠度分析

利用ANSYS有限元分析软件自带的概率设计系统(PDS)中的响应面法,对某一实际工程中的高桩墩式码头进行了三维有限元分析,得到结构的响应面方程。再利用Matlab软件结合验算点法(JC法),通过迭代搜寻验算点,最终求得了结构在各项外部荷载及其自身重力作用下的结构可靠性指标。由于结构的极限状态方程未知J,C法无法正常使用。根据ANSYS中响应面法的计算原理,采用了一种新的方法将上述荷载正态当量化。此外,还进行了高桩墩式码头可靠度的敏感性分析,得到了敏感性因素。计算结果与实际情况符合较好,可为高桩墩式码头的结构设计校核提供参考依据。     

海上风电单桩基础冰激振动及抗冰措施

为研究冰激振动对海上风电机组单桩基础的影响,基于我国北黄海海域海上风电工程的典型单桩基础,采用室内模型试验的方法研究单桩与海冰相互作用时,海冰的破坏模式及结构的振动特点,并验证抗冰锥结构的作用效果;建立ANSYS和SACS数值计算模型,对比分析典型冰激振动条件下单桩基础的动力响应。结果表明:直立的大直径单桩在海冰作用下会发生明显的冰激振动,试验得到的冰力与采用ISO 19906规范推荐方法的计算结果更加接近,并且在某一冰速下单桩结构会出现动响应明显的"锁频振动",这将威胁到风机的运行安全;而增加抗冰锥体后,海冰转化为弯曲破坏模式,结构的动力响应明显降低,能够满足风机运行需求。相关成果可以为其他有冰海域风电机组单桩基础设计与研究工作提供参考。     

船舶与钢板桩码头碰撞过程数值仿真

为了研究船舶与钢板桩码头碰撞过程中码头结构的动力响应,文中采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,模拟50 000 t级船舶与某钢板桩码头的碰撞过程,得到在不同碰撞速度下船舶与钢板桩码头碰撞过程中的撞击力时程曲线、钢板桩等效应力时程曲线和胸墙压力时程曲线,并将数值模拟计算的撞击力与各类船桥碰撞规范进行比较分析,得出了一般规律和特点.同时,提出了防止码头结构由于船舶撞击速度太大而被破坏的措施,为同类码头的设计和维修改造以及撞击力的研究提供理论参考依据.     

大尺度平台电机基座结构振动响应计算分析

基于ABAQUS建立涵盖主要结构要素的大尺度船舶试验平台全三维动力激励模型,以动力舱内侧挂式电机基座为研究对象,对四种不同结构形式电机基座在设备激励下所引起的振动响应进行数值计算模拟,比较分析基座结构形式对振动响应特性的影响,从降低振动响应角度提出一种改进优化的侧挂式电机基座结构,并应用于实船的设计与建造中。计算分析结果对类似基座结构减振设计具有一定的参考意义和工程借鉴价值。     

湛江港大直径钢管桩的压桩试验及其数值模拟

为研究大直径钢管桩压桩试验的数值模拟技术及其与试验结果的差值,以湛江港高桩码头结构为工程背景,对两个码头的3根大直径钢管桩进行了现场试验和数字模拟分析。首先采用锚桩法进行了现场压桩试验,得到了各条试验桩的Q-s曲线和极限承载力;然后采用ABAQUS进行了数值模拟,并将数值模拟结果与试验结果进行了对比分析。分析结果表明,在整个加载过程中,数值模拟的桩基沉降比现场实测结果大,且随着荷载的增加,两者的差值逐渐增大,沉降量的最终差值在20%~30%。     

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。     

水平主导地震作用下高桩码头抗震设计分析

本文基于有限元方法针对无梁板式高桩码头在地震作用下的动力响应与破坏状态开展了Pushover分析,分析了结构位移响应、关键位置塑性开展以及桩身内力分布。分析结果表明：Pushover分析法结合反应谱理论和结构自身的非线性变形特性,可以较为精细的获得结构弹塑性变形曲线和桩基承载力;与非线性时间历程法相比,Pushover分析法由于无法考虑结构的动态扭转效应以及阻尼的预估较为粗略,导致结构整体的分析结果略微偏小。本文研究成果为校核设计结构的抗震稳定性提供了一定的理论依据。     

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。     

基于ABAQUS的高桩梁板式码头地震动力响应分析

为研究高桩码头地震作用下的动力响应,对码头动力计算方法进行了综述,选取有限元方法,利用ABAQUS有限元软件,结合某高桩码头实例,建立了三维有限元模型,进行地震动力响应分析。分析表明,响应谱分析前三阶为主要振型,地震响应前两阶表现为平动和扭转的耦合振型,第三阶为平动振型。高桩码头最不利地震方向角为纵向,码头结构会产生较大的位移和内力,并对比分析了设防烈度分别为6°、7°和8°在最不利地震方向角时的基桩桩顶位移和内力。