基于无基准动态位移监测的江苏某高桩码头变位特征与安全预警*

高桩码头服役环境复杂，船舶与门机等可变荷载作用下结构变位安全问题突出。然而，高桩码头通常不具备参照基准，且在离岸严苛条件下服役是常态，动态位移监测成为挑战。采用码头无基准动态位移监测技术，对江苏某高桩码头进行实时位移监测。详细分析门机作业和船舶撞击条件下码头位移响应规律，基于码头适用性、安全性提出该码头的两级预警指标。结合数值仿真计算，提出该码头不同吨级船舶靠泊建议。研究表明：门机的作业位置是影响码头位移响应大小的直接因素。码头第一结构段在船舶撞击作用下，因引桥等边界条件的影响，导致A2监测点的位移响应在X、Y方向上均较大。一级预警指标由码头主要荷载作用组合的最大值推算，位移响应值为15.39 mm。二级预警指标由混凝土抗拉极限应力值为评判标准，位移响应值为19.14 mm。相应地，1万吨级船舶靠泊时法向速度不应超过0.19 m/s，5 000吨级船舶靠泊时法向速度不应超过0.22 m/s。     

金华江重力式码头三维数值模拟分析

结合金华江航道特性和现存重力式码头结构建立三维模型,通过对桩基承载特性进行研究,分析结构的稳定性。计算不同荷载状况下桩基的位移曲线和码头面板的位移曲线,分析撞击力和系缆力分别作用时对码头结构的整体受力变形的影响。     

新型筒型透空式码头结构的失稳分析

针对离岸深水环境特点,文章提出了新型筒型透空式码头结构,依据筒型基础的结构特性,提出了水平荷载作用下结构的失稳判别标准。然后,建立了筒型透空式码头的三维弹塑性有限元模型,对其水平荷载作用下的结构失稳进行分析。结果表明筒型透空式码头结构基础周围土体在水平荷载作用下发生楔形剪切破坏,增加筒长可显著增加基础的水平承载力,但对基础的屈服和极限水平位移影响较小。     

高桩码头桩梁节点静动态力学性能有限元分析

采用数值模拟方法,对高桩码头排架在静、动力荷载作用下的荷载传递进行对比分析。研究指出动态荷载作用下其轴力、弯矩的传递在一定时间范围内与静态荷载作用情况相同,因此可根据动态测试数据对节点连接状态进行分析。研究成果可以为既有高桩码头桩梁节点性能的测试、评估提供依据。     

光线光栅传感技术在板桩码头教学模型的监测位置选择与实施

码头全寿命周期中的监测数据对研究码头的受力状态和结构特点有着重要意义。本文以巴基斯坦某军事造船厂码头为原型建立缩尺比码头教学模型,根据板桩码头结构运营荷载分布规律,设计埋设光纤光栅传感器,研究了光纤布拉格光栅(光纤光栅)传感器在板桩码头上的安装工艺和保护措施,通过模型试验观测结构应变状态。研究成果可为沿海板桩码头的结构健康监测系统建设方案提供参考。     

高桩码头健康监测系统中桩基应变监测位置的选择与实施

桩基关键位置的应变监测是结构健康监测系统中一个不可缺少的监测参数。本文根据沿海高桩码头结构的运营荷载分布规律,分析了高桩码头结构桩基的荷载效应特点;指出了高桩码头结构健康监测中桩基应变监测的关键位置,并选择天津港某高桩码头为依托工程,实施了桩基应变监测传感器的安装与保护,对传感器选型、性能指标要求及相应监测传感器的安装实施方法进行了论述,研究成果可为沿海高桩码头的结构健康监测系统建设提供技术参考。     

叉桩和平联撑在高桩码头中抵抗水平力作用分析

当高桩码头承受较大水平力荷载作用时,码头因位移大而存在安全隐患。为此,研究叉桩和平联撑在高桩码头中抵抗水平力作用大小。运用易工水运工程结构CAD集成软件建立高桩排架空间结构模型,计算分析叉桩排架结构在水平力作用下,码头横梁、桩基的内力和位移大小随叉桩的斜度和转角改变的规律,同时对比叉桩和平联撑在高桩码头中抵抗水平力大小。结果表明:叉桩排架结构抵抗水平力产生的位移作用远大于设置平联撑的排架结构。     

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.     

基于Zigbee网络的船舶环境信息采集系统

为了提高船舶的实时监控能力,需要进行船舶环境信息采集,提出一种基于ZigBee网络的船舶环境信息采集系统设计方法,进行系统的总体构架,系统包括传感器基阵模块、信号放大检波模块、滤波器模块、总线传输模块和数据存储模块。采用ZigBee作为分布式传感器的组网结构模型,采用树形和星型网络拓扑结构相结合方式进行船舶环境信息采集的传感组网设计。在ARM Cortex-M3内核中进行船舶环境信息采集系统的嵌入式开发,进行模块化设计和集成电路设计。最后进行仿真测试,结果表明,该系统能有效实现船舶环境信息采集,采集信号输出的抗干扰性较强,检测率较高。     

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。