非线性土体桩土相互作用对高桩码头抗震设计影响的分析

针对目前高桩码头抗震设计中所存在的桩土相互作用对桩受力问题进行了分析，采用了非线性上ｐ－ｙ曲线桩土相互作用模式，编制了计算程序。通过实例分析表明对中强地震区，中软岸坡情况，桩土相互作用对桩受力的影响是显著的。     

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。     

水平力作用下底梁式全直桩码头单横向排架数值分析

考虑桩土相互作用,通过数值分析方法,对比分析3种不同方案码头结构的桩位移、弯矩变化以及剪力分配系数,研究底梁式全直桩高桩码头在水平力作用下的单横向排架受力变形机理.结果表明,底梁式全直桩码头能较好地抵抗水平力的作用,可供同类工程设计参考.     

船撞全直桩码头的损伤分析

采用集中参数模型和附加质量法分别考虑桩-土相互作用和动水压力作用,应用碰撞接触算法模拟船舶与码头碰撞效应,对全直桩码头进行了船舶撞击作用下的动力损伤分析。结果表明,考虑动水压力作用对船撞码头的碰撞力、码头位移和基桩损伤影响较小,基本可以忽略;考虑桩-土相互作用对船撞码头的位移和基桩损伤影响较大,不可忽略。同时分析了撞击位置、撞击角度和撞击速度对船撞码头结构损伤的影响。结果表明,撞击位置在码头边缘、撞击角度为90°(垂直于码头前沿)时对码头不利;撞击速度越大,码头破坏越严重。     

遮帘板桩式接岸结构桩土相互作用分析*

结合某工程,对遮帘板桩式接岸结构桩土相互作用进行数值分析,研究了桩土相关计算参数对桩土作用的影响。由于遮帘桩的存在,在受到后方土压力时,遮帘桩桩间土压力向两侧遮帘桩传递,这样减小了前排桩承受的土压力,产生土拱效应,提高了接岸结构的承载力。土的粘聚力与内摩擦角对桩土相互作用影响较大,随着粘聚力与内摩擦角的增加,遮帘桩荷载承担比均有所增加,最后都趋于稳定值,当粘聚力达到一定值时,内摩擦角对桩土相互作用影响较小。遮帘桩间距及遮帘桩与前板桩间距对桩土作用影响较大,只有综合考虑,才能优化码头设计。土的弹性模量、泊松比、桩土摩擦系数对桩土相互作用影响较小,在设计时可作次要因素考虑。     

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。     

可液化场地20万吨级卸荷式板桩码头地震反应分析

地震作用下场地液化是码头结构发生破坏的主要原因之一。针对一种20万吨级卸荷式板桩码头建立二维有限元数值模型，采用有效应力法对该码头结构进行动力时程分析，研究其在可液化场地条件下的受力变形特征以及周围土体的动力反应。结果表明：可液化场地条件下，板桩码头的前墙变形与传统单锚式柔性挡墙不同，未出现明显的凸胀变形；地震作用过程中前墙承担的弯矩最大，最大弯矩位于海底泥面附近；码头结构对周围土体的地震反应有放大效应，临空面对土体地震动峰值加速度(PGA)影响范围随地震强度的增加有减小的趋势；墙后填土液化范围随地震动强度的增加逐渐扩大，在0.50g情况下存在整体滑移的危险。     

考虑桩土非线性作用的近海风机高桩平台地震响应分析

分别建立全斜桩承台与全直桩承台三维有限元模型,研究了地震荷载作用下桩基的动力响应。考虑了地震引起的水体惯性力对动力响应的影响,并通过引入p-y曲线修正系数考虑了桩基倾斜对桩轴垂向桩土作用的影响。结果表明,在单桩的情况下,地震动水压力对桩基的弯矩与位移存在明显的放大效应;不同单桩的位移反应峰值发生在同一时刻,倾斜方向与峰值时刻地震加速度方向一致的桩承载性能最优。对于带承台的群桩,地震动水压力的放大效应没有单桩时明显,各个方位斜桩以及直桩之间弯矩与位移差异较小;直桩的位移峰值大于斜桩,而斜桩弯矩均较直桩在泥面以下处有一定的减小,但在承台交界面处较直桩更大。     

不同作用力下高桩码头叉桩受力分析

高桩码头结构的复杂性、桩体与土相互作用的非线性以及外力的多样性,使得桩体受力相当复杂。文章探讨了桩土相互作用的数值模拟方法,采用ANSYS有限元软件,建立了高桩码头桩体与土相互作用的数值计算模型,并结合正交化试验,进行了不同荷载下码头结构受力的仿真计算,并通过数理统计分析,得到了叉桩桩顶受力随荷载改变的变化规律以及叉桩桩顶受力的极限情况,为分析高桩码头叉桩破损原因提供了参考依据。     

美国板桩码头抗震设计方法

论述了美国板桩码头抗震设计的方法,比较了与我国板桩码头抗震设计方法的差别。分析表明,美国板桩码头抗震设计与我国抗震设计在地震系数的概念、动土压力计算及其作用点的确定、土中水影响的考虑、板桩墙弯矩和拉杆拉力计算、土参数和安全系数等方面存在差别。     

考虑后期维护费用的高桩码头结构优化

高桩码头建成后,受水工结构桩基的影响,水动力条件发生变化,部分地区码头面下部泥沙淤积较为严重。为保证码头结构安全,码头下方和后方在后期需要定期疏浚,维护困难且费用较高。为使工程初期投入和后期维护成本达到最优,考虑桩基与土之间的相互作用,采用三维实体有限元分析方法,结合某工程实例分析了泥沙淤积对码头基桩的影响。根据分析结果和结构受力特点,针对不同结构方案进行了优化计算和成本分析。分析表明：桩顶弯矩较大的向岸基桩采用钢管桩、其余基桩采用混凝土大管桩组合桩,工程初期投入和维护成本最优。     

考虑泥沙淤积影响的高桩码头三维有限元分析

泥沙淤积将影响高桩码头的正常使用。为掌握泥沙淤积对高桩码头基桩的影响规律,借助有限元分析方法,结构与土均按三维实体单元建模,桩土间设置接触单元考虑桩土相互作用,采用单元生死近似考虑泥沙淤积过程,岩土参数采用实测位移资料进行校准。分析结果表明,泥沙淤积引起的附加土压力将使最大弯矩出现在基桩顶部,且大部分为陆侧受拉,最危险截面出现在桩头向海的桩顶附近;对泥沙进行清淤处理后,将明显改善基桩受力状态,极大降低淤积对基桩造成的不利影响。     

考虑桩土相互作用的高桩梁板式码头pushover加载模式研究

通过对某梁板式高桩码头实例进行建模分析,采用p-y曲线法考虑桩土相互作用,研究不同加载模式对高桩码头pushover分析的影响。分析对比5种加载模式的受力、位移变化等特性,并与时程法计算结果进行对比。结果表明,桩基屈服顺序主要受到桩的斜度和倾斜方向的影响,均匀分布加载模式反映了结构弹塑性阶段的上限。对时程法计算结果综合分析表明,集中力加载模式和SRSS模式与时程分析结果符合较好。     

水平荷载作用下两种桩土模拟算法对高桩码头横向排架的影响

以某码头工程为例,横向排架按柔性桩台考虑,将实际结构图简化得到其计算简图;基于m法和假想嵌固点法,分别采用弹性嵌固和固端约束模拟桩土相互作用,利用ANSYS建立2种有限元模型计算水平力作用下横向排架的内力和变形;采用SPSS对计算结果进行数据统计分析。结果显示:当显著水平α取0.05时,采用m法和假想嵌固点法计算桩土相互作用对水平力作用下横向排架的内力和变形的影响无显著差异。     

叉桩扭角对高桩码头抗震性能影响分析

以高桩码头双轴对称桩基码头结构段为研究对象,建立空间有限元模型,采用振型分解反应谱法对水平地震作用横向、纵向输入进行了地震动力响应分析,对比分析了叉桩扭角变化对结构响应的影响,讨论了纵向斜桩对结构抗震性能的影响。计算结果表明:横向水平地震作用下,除桩轴力外,其结构的响应随着叉桩扭角的增大而增大;纵向水平地震作用下,桩轴力随扭角的增大而增大,其他结构响应则随扭角的增大而减小;纵向水平地震作用下结构的动力响应较大,增加纵向斜桩能更好的抵抗纵向水平地震荷载,但增加纵向斜桩其最大桩轴力响应将较无纵向斜桩时增加较多。     

横向力作用下的高桩结构分析方法对比

横向力作用下高桩结构分析是港口工程中常见的，如何考虑桩￣土之间的相互作用，对结构分析结果影响较大。文章就几种不同的考虑桩￣土相互作用方法：假想嵌固点法、ｍ法、Ｐ－Ｙ曲线法在分析高桩结构时进行了比较。     

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。     

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.     

水平地震作用下高桩码头结构响应谱分析

以高桩码头一个结构段为研究对象,建立空间有限元模型,采用振型分解反应谱法探讨了此类结构在水平地震作用下的响应,对不同地震方向作用下码头桩基内力变化进行分析。计算结果表明:结构在纵向水平地震作用下叉桩桩顶弯矩明显大于横向水平地震作用下的桩顶弯矩;当码头桩基布置对纵轴不对称时,纵向水平地震作用下桩的扭矩较大;横向地震作用下,后叉桩的轴力较大。研究结果可为高桩码头的抗震设计提供参考。     

水平荷载单桩的三维有限元分析

利用有限元程序ANSYS对桩土相互作用体系中单桩的横向静力响应进行了三维有限元数值模拟。分析了是否考虑土体的弹塑性、桩土之间是否考虑接触面等因素对单桩横向响应的影响。提出了确定接触面参数的方法,以及有效模拟单桩横向响应的有限元模型,最后进行了实例验证,得到了有价值的结论。