高桩码头岸坡设计研究

针对高桩码头岸坡设计中的稳定性问题,对镇江港某高桩码头岸坡建立有限元模型进行分析.在高桩码头的岸坡设计中,通常没有考虑桩基的抗滑作用,所以同时建立了无桩和有桩的码头岸坡模型,进而对比分析高桩码头中桩基对岸坡稳定性的作用,从而为高桩码头岸坡设计提供依据.土体的强度准则选用的是与Mohr-Coulomb匹配的Dracker-Prager准则,运用有限元强度折减法进行计算.研究结果表明:高桩码头中桩基的存在对岸坡稳定性能起到一定的抗滑作用,但是岸坡设计时,桩对岸坡抗滑作用必须降低到规范以下,否则桩基会因为承受过大的水平推力而发生破坏.     

CDM法加固高桩码头软土岸坡的有限元分析

天津港曾多次发生岸坡变形导致高桩码头构件损伤的工程案例,现有的工程实践表明,CDM基础是加固高桩码头岸坡的有效方法。文章基于ABAQUS建立高桩码头的岸坡-CDM-结构三维有限元模型,分析采用CDM加固岸坡的效果。通过对比加固前后的岸坡土体位移、桩基变形和桩基内力,验证CDM方法加固高桩码头岸坡的有效性。为提高CDM加固高桩码头岸坡的实际应用,对不同CDM加固深度下的加固效果进行研究,结果表明,随CDM加固深度的增加,高桩码头桩帽-横梁处的剪力和弯矩、桩身最大拉应力均先减小后增大,存在最优加固深度。     

中外岸坡抗强震设计方法对比

天然岸坡以及工程岸坡(如防波堤、驳岸、航道等)在众多海外项目中普遍存在,并往往因为强震作用而产生显著的位移变形。国内外技术规范以及参考指南针对这一问题,分别提出拟静力法、Newmark滑块位移法、时程位移分析法等设计方法。针对不同方法以及判别标准,依托海外某回填陆域工程的岸坡稳定及位移分析结论,分别采用滑弧稳定分析、地震位移经验公式以及时程位移分析,进行方案的综合分析论证。结果表明,中外不同分析方法的判别标准稍有差别,但均能较好地依托实际,在总体安全储备方面相符。     

有限元在高桩码头岸坡稳定性分析中的应用*

根据珠海某10万吨级煤炭码头勘察报告提供的土层参数资料和实际码头结构施工图,建立了高桩码头三维有限元模型,包括无桩岸坡模型和带桩岸坡模型,并利用强度折减理论对其进行岸坡稳定性分析,给出了岸坡安全系数,并进一步分析了桩基对岸坡稳定性的影响。几何模型和力学模型均较为复杂,为了尽可能真实地模拟实际情况,土体屈服准则采用与摩尔-库仑准则相匹配的德鲁克-普拉格准则,桩土界面采用面面接触模式。同时,还给出了天然岸坡和考虑桩基影响下的岸坡塑性区和位移场,从而为高桩码头岸坡的稳定性计算提供参考依据。     

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。     

长期服役高桩码头岸坡-结构体系侧向变形实测与数值模拟*

长期服役高桩码头的侧向变形会导致桩顶变位,进而影响桩帽与横梁之间的连接,使得码头的工程安全处于危险状态。依托天津港某长期服役码头,开展结构位移和地基深层土体水平位移长期监测,在监测结果的基础上开展数值模拟分析,研究长期服役高桩码头岸坡-结构体系在蠕变影响下土体水平位移、沉降以及桩身水平位移、沉降等相应规律,并且研究岸坡后方不同填土厚度对岸坡-结构体系侧向变形的影响。结果表明,土体蠕变是长期服役高桩码头岸坡-结构体系侧向变形的一个重要影响因素,土体的蠕变变形主要集中于后方堆场沉降和坡面表层淤泥质黏土的竖向位移。岸坡土体的蠕变速率随时间增大而减小。桩身的竖向位移从桩顶到桩底不断减小;码头结构的受力最不利位置处于桩顶附近,各排架桩基在水平位移方面差异明显,越靠内侧越大。随着填土厚度不断增大,岸坡-结构体系侧向变形不断增大。     

等效阻尼比模型对高桩码头地震位移需求的影响分析*

替代结构法是基于位移的高桩码头抗震设计方法中确定地震位移需求的主要方法之一,等效阻尼比则是该方法的关键参数,但不同码头抗震设计规范采用的计算模型差异较大,另外一些文献也专门针对码头提出相关模型。为分析等效阻尼比模型对地震位移需求的影响,对3个码头案例分别采用替代结构法和非线性时程分析方法进行位移需求分析,在分析中考虑规范和文献采用的4种阻尼比模型,计算两种方法结果的比值,并对位移比进行统计分析。结果表明,由4种阻尼比模型进行非线性静力分析得到的位移与采用非线性动力时程法分析得到的位移之比均值在0.8～1.2,位移比服从对数正态分布;规范公式精度较文献公式差,建议对于灌注桩和钢管桩码头采用长滩港码头设计标准中的公式;对于预应力混凝土桩码头宜采用ASCE/COPRI 61-14的公式,同时当保证率分别取50%左右、75%和95%时,建议将位移需求结果分别乘以1.10、1.25和1.65的放大系数以提高结果的可靠性。     

水下真空预压在高桩码头岸坡工程中的应用及实践

天津港中化石化码头工程规划码头前沿线距离原有围堤轴线仅为50 m,如采用传统的接岸结构设计方案,工程费用较高且建设周期较长。经论证,采用水下真空预压加固高桩码头岸坡区土体并优化接岸结构的设计,获得实践性成功。文中结合水下真空预压在天津港中化石化码头工程中的应用,总结了窄承台高桩码头岸坡设计及实践中的经验,可为以后的相关工程建设提供参考。     

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。     

地震作用下深水高桩码头动水压力特性研究

随着一些国家高桩码头建设走向强震区和深水区,地震作用下动水压力对深水高桩码头动力性能的影响成为亟待研究的课题。然而,世界各国针对考虑动水压力的深水高桩码头的地震动力响应研究很少,缺乏适用于强震区深水高桩码头的动水压力计算方法。基于附加质量理论,采用p-y曲线法模拟桩土相互作用,通过简化的Morison动水力计算式,研究深水高桩码头结构地震作用下,考虑动水压力和不考虑动水压力时深水高桩码头各项动力性能指标差异。研究结果表明:动水压力对结构的自振特性和结构动力特性影响较明显;强震区深水高桩码头抗震设计需要考虑动水压力对结构的影响。     

常用的边坡地震位移简化算法对比

对于强震区的边坡工程抗震设计,国际主流规范允许采用位移分析的方法。由于地震的复杂性,选用什么样的位移计算方法至关重要。针对这个问题,对比了国际主流规范和手册常用的位移简化算法,包括AmbraseysMenu公式、Jibson公式、NCHRP 611公式、Bray and Travasarou公式、Makdisiseed法以及Shang-Yu HsiehChyi-Tyi Lee公式等,并采用SLIDE软件进行对比验证,分析了不同简化算法的优缺点。同时结合地震波特性,提出了1种基于阿里亚斯烈度的边坡残余位移计算表达式,并采用马尼拉某项目的多组地震波和不同地质不同边坡高度下的位移分析结果拟合了一个简化公式。结论可为类似条件下边坡工程地震位移简化计算提供一定的参考。     

高桩码头抗震性能的推覆分析方法研究

对于地震高发地区内的高桩码头,抗震设计占有重要地位,为了了解码头抗震性能,设计时要求进行位移分析。文章阐述了推覆分析的基本原理。在所采用的桩滞回特性的基础上,得出等效阻尼比与位移延性系数的关系,提出了一种评价高桩码头抗震性能的推覆分析方法,通过迭代计算可确定高桩码头结构的目标位移需求。为了证明推覆分析方法的正确性,文中将推覆方法分析所得目标位移需求结果与与国内外16个不同地震记录波时程分析结果进行比较,证明其与时程分析的平均计算结果值十分接近,因此实际工程设计中推覆分析方法可用于高桩码头抗震性能的分析和评估。     

底梁式全直桩码头结构的地震响应

底梁式全直桩码头结构是近年来在长江中上游地区应用较多的结构形式,近年来该地区常常遭受地震灾害,有必要系统研究该新型结构的抗震性能,为其抗震设计提供参考。采用经典的EI-Centro地震波,研究了底梁式全直桩结构的自振特性,以及底梁布设和地震烈度对该结构的面板和桩基位移、桩身弯矩与损伤等的影响效应。分析结果表明,底梁布设有效提高结构刚度、减小桩基内力,从而改善结构抗震能力;其次,随着地震烈度的增大,面板和桩基的响应增大、损伤加剧,底梁设置对桩基侧移的降幅也相应增大,并与桩基处泥面高度相关,桩基弯矩的最不利位置也与该泥面高度相关。     

L型框架码头扭转耦联振型反应谱分析

L型框架码头平面布置不规则,质量、刚度不均匀、不对称,水平地震作用下应考虑扭转影响。采用SAP2000有限元分析软件,考虑沿建筑结构的两个主轴方向及与主轴斜交方向的水平地震作用,对内河某L型布置的框架码头进行扭转耦联的振型反应谱分析。通过数值计算求得L布置码头结构在地震作用下的内力反应和位移变形,对码头结构的动力承载性状做出了评价,找出结构薄弱位置,为该类工程的结构设计和方案优化提供参考依据。     

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。     

港口结构抗震设计方法的发展（5）

以我国、美国和日本的港口码头设计规范、手册为基础,对我国、美国和日本港口码头抗震设计的方法进行了分析,同时介绍了国际航运协会标准《港口结构抗震设计指南》的有关规定.此系列论文共分6部分,该文为第5部分,分析和比较了我国、美国和日本规范中高桩码头的抗震设计方法.比较表明:对于高桩码头抗震设计,我国规范和美国规范采用反应谱法确定地震力,日本规范则将地震危险性分析得到的结果作为输入的地震波,根据结构的反应确定地震系数.美国规范给出了多种码头变形的计算方法.     

高桩码头结构地震响应分析

为了研究强震区高桩码头结构在地震动作用下结构的安全性,采用快速拉格朗日时域有限差分法进行地震时程分析,并利用FLAC3D软件进行某高桩码头数值模拟。结果表明:双向地震动作用下,码头结构产生的水平、竖直残余位移较小;平台纵梁正应力及横梁正应力幅值波动较大,但均在材料的允许强度范围之内;桩体轴力幅值变化较大,但均小于其承载力。从码头结构刚度、强度角度分析,码头结构安全可靠。     

地震作用下大型起重机与高桩码头耦合作用动力特性研究*

为了研究上部起重机对下部码头结构抗震性能的影响,基于所建立的起重机-码头整体结构的三维有限元模型,研究了不同峰值加速度以及近远场等不同地震动作用下结构的动力响应特征,分析了不同地震动作用下起重机的动力响应对下部码头结构动力特性的影响。研究表明：起重机对高桩码头结构的自振特性影响较大,使整体结构周期变长;考虑起重机时,码头桩顶弯矩极值大幅下降、剪力极值大幅下降的同时,其出现的位置也产生了明显的下移,进而将改变码头结构整体的破坏机制;近场地震动对结构的动力响应影响最大,对其弹塑性极限状态起控制作用。     

框架集装箱码头多点激励响应分析

通过对寸滩集装箱码头结构多点激励反应有限元数值模型分析,详细计算了码头结构在地震作用下的动位移及各构件的内力情况,同时通过对计算结果的比较分析来评价结构的整体动力工作效应,从而达到验证和优化工程设计以及为相关设计积累设计经验的目的,也为了进一步掌握集装箱码头的动力承载性状,并将这种先进的码头形式向其它地区推广.