【摘要】：鋼筋混凝土叉樁是高樁碼頭結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件。碼頭結(jié)構(gòu)在服役期間,除了承受恒載、活載等正常工作環(huán)境的荷載作用外,還可能遭受船舶擠靠力、系纜力、系泊船舶撞擊力等沖擊荷載作用。其中,能量巨大的沖擊作用可在極短的時(shí)間內(nèi)造成受力構(gòu)件的嚴(yán)重?fù)p壞,甚至導(dǎo)致碼頭結(jié)構(gòu)的整體倒塌,造成嚴(yán)重后果。因此,研究沖擊荷載作用下鋼筋混凝土叉樁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)具有十分重要的研究意義與工程價(jià)值。本文主要工作如下:(1)以鋼筋混凝土叉樁結(jié)構(gòu)為分析對象,應(yīng)用ABAQUS有限元軟件建立可靠的水平?jīng)_擊數(shù)值模型,對后續(xù)研究鋼筋混凝土叉樁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)特點(diǎn)有參考意義。(2)采用建立的數(shù)值模型對水平?jīng)_擊作用下鋼筋混凝土叉樁結(jié)構(gòu)的工作機(jī)理進(jìn)行了計(jì)算,并與作者參與工作的以結(jié)構(gòu)傾角和沖擊速度為參數(shù)的9個(gè)試件的水平?jīng)_擊試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,從破壞形態(tài)和動(dòng)力響應(yīng)時(shí)程曲線等方面驗(yàn)證了數(shù)值模型的正確性。然后從能量狀態(tài)、沖擊力時(shí)程、位移時(shí)程、沖擊能耗情況、應(yīng)力發(fā)展和內(nèi)力分析等方面,對水平?jīng)_擊作用下鋼筋混凝土叉樁的動(dòng)力響應(yīng)特點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。(3)對影響水平?jīng)_擊作用下鋼筋混凝土叉樁結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能的主要參數(shù)進(jìn)行了拓展參數(shù)分析�？紤]的參數(shù)包括沖擊質(zhì)量、樁體截面配筋率、鋼筋強(qiáng)度、混凝土等級(jí)和結(jié)構(gòu)傾角等。針對結(jié)構(gòu)傾角為72°、81°、90°的三組常用高樁碼頭叉樁結(jié)構(gòu),回歸計(jì)算獲得可預(yù)測叉樁結(jié)構(gòu)在沖擊位置處最大位移的實(shí)用計(jì)算公式,為基于性能的抗沖擊設(shè)計(jì)和實(shí)際工程設(shè)計(jì)提供參考。初步探究受側(cè)向約束的鋼筋混凝土叉樁結(jié)構(gòu)在水平?jīng)_擊作用下的動(dòng)力位移響應(yīng)。
【圖文】：

t=4ms t=10ms t=20mst=40ms t=60ms t=80ms圖3-6 試件DG1-3破壞過程沖擊方向從左向右，在 t=4ms 時(shí)，樁體的受壓側(cè)和受拉側(cè)都出現(xiàn)塑性應(yīng)變累積的集中區(qū)域。t=10ms 時(shí)，試件受壓側(cè)的塑性應(yīng)變累積比受拉側(cè)多，因此在往后的沖擊時(shí)間里，等效塑性應(yīng)變云圖顯示的 PEEQ 值較大的區(qū)域都為樁體的受壓側(cè)，而此時(shí)在沖擊荷載的作用下，該結(jié)構(gòu)的薄弱位置為樁體上端的受壓側(cè)。隨著沖擊時(shí)間的增加，PEEQ 值持續(xù)增加，在后樁下端的受壓側(cè)也出現(xiàn)明顯塑性應(yīng)變積累區(qū)域。在 t=40ms 時(shí)，試件沖擊位

體與試件接觸，試件樁體上端最先出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中區(qū)域，各樁體上端表現(xiàn)為左側(cè)受壓，右側(cè)受拉。在 t=2ms 時(shí)，試件兩樁體沿中和軸出現(xiàn) 4 個(gè)明顯應(yīng)力分布區(qū)域，與試驗(yàn)破壞形態(tài)中樁體沿中和軸形成的 4 個(gè)拉壓側(cè)相對應(yīng)，且前樁（靠近水平荷載方向一側(cè)）的拉壓區(qū)形成并達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間先于后樁，表明沖擊過程中由于慣性效應(yīng)的作用，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力發(fā)展從樁體上端傳至下端，且前樁會(huì)稍微先于后樁。在 t=4ms 時(shí)，樁體上端的受壓側(cè)區(qū)域進(jìn)一步向下發(fā)展。在 t=10ms 時(shí)，樁體上端（約 10mm）的混凝土應(yīng)力幾乎變?yōu)榱悖砻髟撎幓炷烈亚�，并形成了塑性鉸。在 t=20ms 時(shí)，試件后樁的應(yīng)力分布較為均勻，，且后樁下端混凝土應(yīng)力開始減小，表示該處將形成一個(gè)新的塑性鉸，后樁的受力狀態(tài)與拉壓桿類似。由圖 3-27(b)可知，水平?jīng)_擊作用下試件 DG3-2（雙直樁試件）的混凝土應(yīng)力發(fā)展與試件 DG1-2 類似，主要區(qū)別為在 t=40ms 時(shí)刻，試件 DG3-2 兩樁體上下端的混凝土應(yīng)力都接近于零，表明在沖擊過程中，雙直樁試件會(huì)在四個(gè)角部形成塑性鉸。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU473.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2616122