基于塑性铰性能的高桩码头地震损伤分析

以高桩码头为研究对象,从塑性铰性能角度对码头的损伤特性进行分析,并根据2个实际码头结构建立模型,通过有限元软件SAP2000对结构的24种工况进行Pushover分析,研究码头结构在不同等级地震下的损伤情况,建立了基于塑性铰的码头损伤等级和位移延性损伤指数之间的对应关系。结果表明:不同烈度地震下,码头的破坏形式主要为桩基塑性铰的产生和桩顶发生一定侧向位移,上部结构从开始到最终破坏并未出现塑性铰;高烈度罕遇地震作用下,纵向的码头桩基塑性铰发展程度和位移延性损伤指数均大于横向的各对应指标,表明码头纵向刚度较小,更容易发生破坏;通过码头桩基塑性铰的性能将码头在地震作用下的损伤分为基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏、倒塌5个等级,其对应的位移延性损伤指数分别为0~0.1、0.1~0.35、0.35~0.6、0.6~0.8、0.8。     

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。     

基于美标的全直桩码头振型分解反应谱抗震分析

基于美标抗震计算理论,结合加勒比海地区某全直桩LNG码头为计算案例,采用振型分解反应谱法,将码头结构简化为空间墩台桩系结构。针对OBE和SSE两个设防水准对码头结构进行两个不同水平方向的地震激励,研究码头结构的自振特性以及桩基和墩台的内力、位移响应。研究表明:对于整体质量中心偏离水平刚度中心的全直桩码头,1、3阶为平扭耦合振型,2阶为平动振型,振型分解反应谱法可以适用平扭耦合计算。边桩、角桩的轴力及弯矩明显大于中间桩,陆侧桩承担较多水平地震荷载,设计时应适当加强边角桩与上部结构的连接,加强或加密陆侧桩群,合理增强水平承载力。在X、Y向地震作用下,桩基位置对应的墩台区域形成上部受拉密集区,密集区内配筋宜适当加密,一般区域内可适当减少。     

长江中上游大水位差码头钢管混凝土桩基础设计

以湖北宜昌某码头为依托,探讨了钢管混凝土桩基中桩径、钢管壁厚、砼强度等级、排架桩数、排架横撑对码头结构位移的影响,为基于钢管混凝土桩基码头设计提供参考。     

桩基-重力式靠船墩结构抗震特性研究

桩基-重力式码头结构作为一种具有发展前景的新型开敞式深水码头结构型式,能够结合桩基结构和沉箱结构的优点,规避两者的缺点与不足。采用无限元与有限元相耦合的方法,充分考虑材料的塑性损伤,对桩基-重力式靠船墩结构抗震特性进行研究,探索结构的薄弱区域、破坏机理和能量耗散规律。结果表明,结构敏感的动力荷载频率范围集中在2 Hz附近;地震波的入射方向对结构的地震响应存在一定影响;桩基与墩台连接部位较桩基与沉箱连接部位更易遭到破坏;通过损伤耗散确定结构的破坏方式为脆性断裂。     

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.     

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。     

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。     

钢管桩码头地震易损性分析的单自由度模型

结构地震易损性分析的关键是确定结构在不同地震动强度下的反应值。由于需要考虑地震动的不确定性,须对大量地震动记录进行统计分析,特别是直接对码头结构进行抗震分析的情况下,计算量很大。为降低钢管桩码头易损性分析的复杂程度,提出一种可用于码头易损性分析的单自由度模型,该模型采用曲线型骨架线和Masing准则模拟钢管桩码头的恢复力特性。为验证该模型的合理性和有效性,将一个钢管桩码头结构等效为单自由度模型,并基于云图法分别对原型结构和单自由度模型进行了易损性分析,结果表明二者的易损性曲线吻合良好。     

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。     

大中型高桩码头不同类型桩基结构的应用与分析

基于若干高桩码头工程实践经验,结合国内高桩码头发展趋势,就大中型高桩码头工程应用较多的钢管桩、大管桩和PHC桩等桩基型式,根据工程实例进行桩基结构的技术和特点分析.     

地震作用下的液化砂土地基PHC管桩动态响应

为研究液化砂土地基上的PHC管桩在地震作用下的动态响应,利用FLAC3D有限差分软件建立土体、实体PHC管桩和桩顶等效质体组成的数值模型,同时考虑水体、土体和PHC管桩之间的耦合作用。通过在模型底部施加地震荷载进行完全非线性动力分析,研究土体的液化情况、场地的变形以及PHC管桩的响应。结果表明,地震作用引起了饱和砂土有效应力减小,全高度的砂土均发生了液化;液化的发生与否以及发生时间不仅与土体的埋深有关,也与地震荷载的序列和地震荷载的峰值加速度相关;埋入土中的桩身正应力呈先增大再减小的趋势,最大值出现在护坡和砂土交界处;埋深较浅处桩的侧向位移大于埋深较深处;由于PHC管桩在强震作用下的位移和内力值均较大,应在码头建造之前对极易液化的场地进行改善。     

中外钢管桩内力验算方法对比

钢管桩作为一种多轴对称的钢结构,性能稳定,受力机理相对明确,在国内外港口工程中主要用于高桩码头的基础结构和板桩码头的主体结构。通过对比研究国标、欧标、美标API和美标AISC共4种国内外规范对于钢管桩内力验算方法,探究4种规范验算方法的差异性,为海外港口工程钢管桩内力验算方法选取提供参考建议。以某港口高桩墩台结构为例对比4种规范钢管桩内力验算方法,结果表明:1) AISC规范计算结果最小,即其充分考虑发挥结构的性能,偏安全。2)欧标计算的结果最大,相对保守。3)国标和API规范计算结果介于AISC规范和欧标之间。     

老码头混凝土方桩修复加固方案及技术要点

老高桩码头桩基多采用混凝土方桩,经长期运营后,桩基普遍存在不同程度的破损缺陷,严重威胁结构的安全性和耐久性,影响码头的正常使用,亟需对破损桩基进行修复加固。目前,混凝土方桩修复加固通常采取粘贴碳纤维布、加大桩帽、局部外包、钢抱箍、玻纤套筒等措施,均取得良好的工程效果。探讨各措施的实施方案、特点、要点以及适用工况等,以便为合理选用提供参考。应用结果表明:针对老高桩码头混凝土方桩的破损缺陷,根据不同破损特征和施工条件合理选择修复加固方案,可满足安全可靠且经济合理的维护要求。     

柬埔寨优联码头钢管桩变形处理

建造在风化岩地基上的高桩码头,当地质变化较大、岩层起浮波动且存在较多裂隙或地质与设计不符时,若岩石强度高,钢管桩在打设过程中容易发生变形,导致嵌岩桩冲孔过程中发生卡锤,无法正常成孔,影响桩基施工。以柬埔寨优联码头工程为例,阐述如何避免嵌岩桩施工时钢管桩的变形,介绍钢管桩变形后采用水下切割并对切割处进行堵漏等方法,保证了嵌岩桩后续的正常施工。施工完成的嵌岩桩经检测均为I类桩,证明此方法的实用性和可操作性。     

基于欧洲规范的高桩码头结构地震作用分析

根据欧洲规范BS EN 1998的有关规定,采用有限元计算软件ANSYS中的振型分解反应谱法,对纵、横两个方向水平地震作用下的某高桩码头结构进行分析,得到码头结构钢管桩基础的轴力、弯矩等结果及其分布规律。     

外包覆防腐系统在天津港水位变动区钢管桩防腐修复中的应用

针对海洋钢结构浪溅区和水位变动区腐蚀的严重性,首次在天津港范围内选用两种新型外包覆防腐系统(PTC新型包覆防蚀系统和Denso矿脂防腐带冷包缠系统),用于解决某码头钢管桩水位变动区的涂层破损问题,取得了良好的修复效果。为天津港水上区钢管桩的防腐修复工作积累了宝贵的经验。     

半封闭钢管桩桩身自沉原因及预防措施

某港散货码头接长工程部分桩基采用半封闭钢管桩,桩尖打至砂持力层后,由于砂层液化引起管涌发生。结合工程实践分析找出管涌发生原因,提出具体解决方案,为类似工程预防管涌发生提出了很好的建议。     

基于国际标准的强震作用下高桩结构LNG码头桩基布置

LNG码头抗震等级要求高,抗震分析是高桩结构LNG码头需要重点研究的问题。按国际标准采用振型分解反应谱法,通过有限元软件,对不同桩基布置形式的高桩结构进行地震动力响应分析。结果表明不同桩基布置形式对结构自身刚度影响较大,从而改变结构自振周期,使结构承受不同的地震荷载;斜桩控制地震作用下的水平位移效果较好,但桩力偏大;对于具有多排多列的高桩墩式结构,桩基宜对称布置,同时边桩与内侧桩基可采用不同斜率来改善桩基受力分布情况。