有斜桩和无斜桩高桩码头地震反应的非线性有限元分析

为清楚了解斜桩在地震中的性能,采用非线性有限元软件ABAQUS对全直桩码头和斜桩码头分别进行了弹塑性时程分析.全直桩码头为全部采用直桩的码头,有斜桩码头分2种情况,一种是1根直桩顶部另设置1对斜桩,其余直桩全部与全直桩码头相同,另一种是将直桩截面尺寸和配筋减小后设置1对斜桩使其荷载-变形特性与全直桩码头相近.研究表明,有斜桩码头的刚度较大,水平位移、直桩桩端弯矩和水平力均较小,但残余位移较大.当地震作用较强时,由于斜桩变形能力较差,混凝土容易压碎,丧失水平承载力.计算分析也同时表明,近陆侧直桩比斜桩承受更大的地震弯矩和水平侧向力.     

基于位移的高桩码头地震易损性分析

鉴于目前高桩码头的地震易损性分析很少将码头的总位移作为性能指标,分别根据云图法和条带法建立了基于位移的码头地震易损性分析方法。该方法考虑地震动的不确定性,并基于桩身材料应变限值定义了码头的破坏状态。为了说明这种分析方法,采用80条地震动记录对一高桩码头案例分别进行了云图法和条带法分析,比较了两种方法建立的易损性曲线的差别,分析了位移能力不确定性对易损性曲线的影响。结果表明,由云图法和条带法建立的码头易损性曲线之间的差别较小,可以忽略,但考虑到云图法的计算量较小,建议在码头易损性分析中采用云图法;位移能力不确定性对于易损性曲线的影响较大,分析中不可忽略,应予以考虑。     

考虑桩土相互作用的高桩码头非线性地震反应分析

采用有限元软件ABAQUS对高桩码头的地震反应进行了分析,考虑了桩-土动力相互作用、土体和桩板混凝土的动力非线性特征,分析了码头结构在不同地震作用影响下的相对位移、加速度、剪力和弯矩,确定了结构塑性铰出现的时刻和顺序,从而判明结构的屈服机制、薄弱环节以及可能的破坏类型,并在此基础上提出了设计建议.计算表明,桩的地震加速度响应随着高度的增加先增大后减小,桩身各点相对桩底的位移反应峰值从桩底到桩顶逐渐增大,桩身弯矩从桩底到岸坡面先增大后减小,在岸坡面以上,弯矩先减小后增大,最后在桩顶达到峰值,桩顶部的剪力最大.     

高桩码头抗震性能的pushover分析

阐述了pushover分析的基本原理.在所采用的分析桩滞回特性的基础上,得出等效阻尼比与延性系数的关系,根据中的反应谱,提出评价高桩码头抗震性能的pushover分析方法,通过迭代计算确定高桩码头结构的目标位移需求.与收集的国内外16个不同地震记录波时程分析结果的比较表明,pushover方法分析所得目标位移需求结果与时程分析的平均计算结果十分接近,证明pushover方法可用于实际工程高桩码头抗震性能的分析和评估.     

高桩码头Pushover分析影响因素研究

非线性静力分析方法或Pushover分析方法是近年提出并在高桩码头抗震设计中得到应用的位移计算方法,该方法将Pushover曲线与反应谱相结合对结构位移进行估计。探讨了影响高桩码头Pushover分析结果的因素,对Pushover分析的能力谱法和N2法及能力谱法中采用的不同等效线性化方法、等效阻尼比公式和不同反应谱进行了定性和定量分析,同时通过一个实际工程案例,比较了上述不同情况的目标位移计算结果。研究表明,能力谱法与N2法的计算结果之间存在差异,差异的大小与能力谱法采用的等效阻尼比计算公式有关;能力谱法中,不同等效阻尼比公式和反应谱曲线下降段的形状对高桩码头目标位移的计算结果有较大影响;Pushover曲线双折线化方法对位移计算结果的影响不是很大。     

高桩码头水平位移原因分析及控制措施研究

某高桩码头施工期最大水平位移达到42 mm,且位移值不收敛。高桩码头水平位移过大将影响结构安全和耐久性,严重时将导致码头坍塌失事。影响高桩码头施工期水平位移的因素较多,为此,将码头结构形式、工程自然条件及施工工法等影响因素结合起来,准确找出了影响码头水平位移持续发展的主要原因。分析认为:码头区域岸坡太陡、固岸效果差、邻近打桩施工振动影响三个因素是导致码头位移过大的主要原因。为此,提出了控制码头水平位移的工程措施,使码头平台的最大水平位移值稳定,工程措施效果明显。     

国内外高桩码头抗震性能和设计方法研究进展

通过对高桩码头震害的分析,阐明了高桩码头破坏的主要原因。在此基础上,从高桩码头抗震设计方法、桩 土相互作用、斜桩和桩-上部结构连接的抗震性能等方面,论述了国内外高桩码头抗震研究的进展,总结了这些研究成果在高桩码头抗震设计规范中的应用,指出了高桩码头抗震性能研究的不足及需要深入研究的问题。对国内如何吸收国外高桩码头抗震的研究成果及抗震设计规范的修订方向提出了建议。该系列论文分为3部分,此为第1部分,主要介绍了高桩码头的震害和破坏形式以及高桩码头的抗震设计方法。分析表明,基于位移的设计方法是国外高桩码头抗震设计的主要发展方向,我国应开展相关研究,将基于力的抗震设计规范修订为基于位移的抗震设计规范。     

国内外高桩码头抗震性能和设计方法研究进展Ⅱ:桩-土相互作用

通过对高桩码头震害的分析,分析了高桩码头破坏的主要原因。在此基础上,从高桩码头抗震设计方法、桩-土相互作用、斜桩和桩-上部结构连接的抗震性能等方面,论述了国内外高桩码头抗震研究的进展,总结了这些研究成果在高桩码头抗震设计规范中的应用,指出了高桩码头抗震性能研究的不足及需要深入研究的问题。对国内如何吸收国外高桩码头抗震的研究成果及抗震设计规范的修订方向提出了建议。该系列论文分为3部分,此为第2部分,主要介绍高桩码头抗震计算中桩-土相互作用的评估方法以及高桩码头的动力分析方法和研究成果。研究表明,评估桩-土相互作用的方法已较为完善,而对高桩码头抗倒塌性能以及近断层地震动下码头反应特性的研究还有待深入。     

国内外高桩码头抗震性能和设计方法研究进展Ⅲ:斜桩和桩-上部结构连接的抗震性能

通过对高桩码头震害的分析,弄清了高桩码头破坏的主要原因。在此基础上,从高桩码头抗震设计方法、桩-土相互作用、斜桩和桩-上部结构连接的抗震性能等方面,介绍了国内外高桩码头抗震研究的进展,总结了这些研究成果在高桩码头抗震设计规范中的应用,指出了高桩码头抗震性能研究的不足及需要深入研究的问题,并就如何吸收国外高桩码头抗震的研究成果及修订抗震设计规范提出了建议。本文为系列论文第3部分,主要论述了斜桩和桩-上部结构连接的抗震性能。研究表明,斜桩的抗震性能存在较大争议,国外在桩-上部结构连接形式及隔震技术方面进行了大量理论和试验研究并在码头抗震设计中得到应用,我国在斜桩使用和桩-上部结构连接等方面还需要继续深入研究。     

高桩码头裂缝开合度监测模型研究

安全监测是确保水利工程安全运行的重要措施,监测模型是安全监测分析的重要工具,在水库大坝中应用广泛,然而相关理论和研究在港口码头方面应用较少,鉴于港口码头工作环境及工作性态与水库大坝不同,亟需研究符合码头自身工作特点的安全监测模型。针对高桩码头裂缝效应量和原因量的变化规律,选取温度、风、堆荷和时效分量为高桩码头裂缝的主要影响因素,探讨了相应的因子表达形式;在此基础上,建立了高桩码头裂缝开合度监测的统计模型和最小二乘支持向量机模型,研究了模型评价方法,对监测序列进行拟合和预测,验证了模型的有效性和合理性。结果表明,所建立的高桩码头裂缝开合度模型具有较高的精度和一定的预测能力,可为分析高桩码头裂缝监测资料,以及监控高桩码头安全提供科学依据。