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

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。     

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.     

高桩码头钢管斜桩施工关键技术研究

随着码头建设朝着深水化、大型化方向发展,高桩码头因能较好地满足地质及水深要求,应用前景广泛。为解决高桩码头钢管斜桩施工问题,采用理论与实践相结合的方法,结合钢管桩在宏业货柜高桩码头工程中的成功应用实践,探索斜桩沉桩定位方法、斜桩嵌岩成孔方法以及斜桩浇筑方法。结果表明,该方法对覆盖层较薄和淤泥层以下直接到达强风化或中风化岩层的钢管嵌岩桩施工具有良好的适用性,可为同类工程施工提供借鉴。     

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.     

高桩码头结构研究综述

本文介绍码头结构整体空间计算，码头面板在集中荷载作用下的有限分布宽度和弯矩分配系数试验，大跨度大空心板的研制和试验，有限棱条法计算，叠合拼板试验和面板横向配筋研究等。     

一种创新的码头结构新型式——整体箱板式高桩码头结构设计与施工技术

阐述了传统高桩码头结构在耐久性、整体性方面存在的主要问题,针对问题提出了几个新的设计理念,并据此设计了一个创新的码头结构方案.其要点是上部结构采用双向预应力整体箱板结构,桩基采用全直桩基础.上部结构沿码头纵向分段拼装,按短线匹配法箱梁预制施工技术进行设计,在纵向分段预制时形成横向无粘结预应力构件,预制的纵向分段在桩基上安装后,在预留的孔洞及管道中进行预应力张拉,形成纵向粘结预应力.在整体箱板与桩基连接处,采用三向预应力纤维混凝土.施工完成后,一个标准段码头的上部结构形成一个整体箱板.文中通过2个案例,从设计、施工、工程量及经济指标等方面论证了本方案的优越性及其推广应用价值.     

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.     

波浪作用下后板桩高桩码头结构受力特性研究

以某海堤后板桩高桩码头工程为背景,采用ABAQUS有限元软件对波浪作用下,后板桩高桩码头地基土体模量变化对其结构受力的影响进行了分析。计算结果表明:后板桩高桩码头结构和土体的水平位移与土体模量之间存在明显的非线性关系,随着模量的增大,水平位移逐渐减小,位移的变化量也逐渐减小;码头钢筋混凝土结构的最大压应力和最大拉应力均主要集中在承台的下部,结构中的最大应力值随土体模量的变化较小;码头结构中4根桩的桩身水平位移曲线基本一致,在距桩顶约25 m处存在位移零点,且位移零点的位置基本不随土体模量变化。更多还原     

高桩码头桩群对河道流场影响的数值模拟

为较好的指导工程实践，本文用数值模拟的方法对高桩码头数值计算的两种处理方法进行对比研究，通过对理想矩形水槽和实际高桩码头项目的计算，得出这两种处理方法的差异，归纳总结出两种方法的优缺点和适用条件。     

高桩码头对河道流场影响数值模拟方法研究现状与展望

本文对高桩码头对河道流场影响数值模拟方法进行了归纳和总结,且指出了数值模拟方法研究的不足和研究者以后努力的方向。     

基于等效单自由度模型的高桩码头地震位移需求分析

在基于位移的高桩码头抗震设计方法中, 准确合理地确定码头地震位移需求是关键。在位移需求分析方法中, 非线性时程分析方法可以很好地考虑地震动的不确定性, 但由于复杂的桩-土相互作用, 使得直接对码头结构进行时程分析的计算量较大。为简便确定码头地震位移需求, 提出了一种可用于码头非线性时程分析的等效单自由度模型。该模型可以很好地模拟码头的承载力和刚度退化以及土体耗能, 并可通过对码头结构进行往复加载分析来确定模型的恢复力特性。为验证所提出的等效单自由度模型的合理性和准确性, 以两个高桩码头为例, 选取60条地震波, 分别对码头及其等效单自由度模型进行非线性时程分析, 结果表明二者的最大位移相关性很好, 位移比的均值接近于1, 且变异性很小。     

汽车荷载作用下高桩码头平台横梁结构响应试验

为加强港口码头安全管理,保证港口码头结构正常运行,通过现场调查观测出高桩码头平台桩基、横梁、帽梁和面板的受损情况。针对码头后平台横梁进行现场载荷试验,测试出后平台横梁在汽车荷载作用下的应变、挠度和裂缝宽度变化等行为,检验码头后平台横梁的抗弯和抗剪承载力是否满足设计要求。结果表明,试验过程中在汽车荷载作用下码头后平台横梁近支座截面最大应变、跨中最大挠度、裂缝宽度变化均在正常范围内,码头平台结构安全性和使用性均满足设计要求。     

某高桩码头桩基受力有限元分析及结构损伤研究

为研究高桩码头桩基受力及结构损伤,对某高桩码头3类典型断面进行有限元数值模拟,并对基桩进行承载力计算分析;之后,将数值模拟结果与现场桩基结构损伤检测结果作比较,二者吻合较好,从而验证了理论分析的正确性,并最终给出受损部位的加固措施。根据基桩承载力有限元分析及实测结果,可以断定基桩顶部(距桩帽下方1~2 m)为最易受损部位;对于码头3种断面类型,应尽量避免使用断面1、断面2的形式,原因是这2类断面的水平承载力太小,极易受水平力作用而在使用过程中发生损坏;提出2种加固基桩受损部位的措施,增大桩帽截面法和钢抱箍法,但在具体修复时,应根据实际情况在考虑时间因素、经济效益的前提下,认真总结比较这2种措施的优缺点,灵活选用修复措施,对桩基受损部位进行妥善处理。     

高桩码头对邻近爆破的非线性动力响应分析

爆破施工会对周围已有的建筑物产生安全隐患, 因此, 预测爆破施工对周边建筑物的影响能有效降低风险, 消除安全隐患。在某港口周边进行爆破施工前, 为保证邻近高桩码头的安全, 先建立爆破位置与高桩码头整个区域的三维非线性有限元数值模型。在爆破荷载及高桩码头在役期间的最不利荷载作用下, 计算分析港口内部结构与土的非线性相互作用动力响应。根据港口结构所能承受的爆破冲击波通过土体传递给结构的动力响应, 并以高桩码头的安全振动速度为衡量标准, 得到爆破点距离码头最近位置时的最大单孔炸药量, 分析此时码头的位移变形、弯矩、剪力以及应变情况, 发现码头的位移受爆破荷载的影响较小, 但码头内部斜桩较直桩承受更大的应力、剪力, 因此在爆破施工时, 斜桩更容易受到破坏。     

引桥式高桩码头对弯道河道水流影响的数值模拟研究

为研究引桥式高桩码头对弯道河道水流的影响,建立了平面二维数学模型,基于弯道水流的运动机理,首先对数学模型进行了典型试验验证,然后模拟西江一多引桥式高桩码头对西江某弯道段水流的影响,指出了此类码头使弯道河道水流发生的独特变化,并指出数值计算中存在的不足及今后研究的努力方向。     

平面形状不规则高桩码头对河道流场影响的数值模拟研究

为对东江北干流中下游右岸一形状不规则桩基码头对河道流场影响进行数值模拟,本文在前人研究成果的基础上,建立平面二维数学模型模拟此码头对河道流场的影响。计算结果表明：码头建设后其局部水域流速变化较大,但对整个河道的影响并不大。     

汽车下河码头架空斜坡道结构性能的模态分析

本文采用有限元法建立简支梁板刚架模型,对汽车下河架码头架空斜坡道结构进行了模态分析,明确了此结构的动力特性,找到了该结构振动中的危险区域,为架空斜坡道结构进行动力修正和优化设计提供了依据。