隨著水運(yùn)行業(yè)的蓬勃發(fā)展和船舶的大型化趨向,高樁碼頭岸線條件漸趨復(fù)雜,承受的船舶靠泊荷載逐漸增加,受高樁碼頭自身結(jié)構(gòu)和使用條件的限制,碼頭結(jié)構(gòu)構(gòu)件隨時(shí)間推移難免損傷且修復(fù)困難,安全問題更加不容輕視。本文結(jié)合高樁碼頭工程實(shí)例,依托于有限元分析平臺(tái)建立全直樁碼頭風(fēng)險(xiǎn)水平仿真模型。選用結(jié)構(gòu)變形與抗彎強(qiáng)度作為風(fēng)險(xiǎn)判定指標(biāo),研究水平荷載作用下高樁碼頭的隨機(jī)響應(yīng)規(guī)律,建立對(duì)應(yīng)碼頭性能演變的失效風(fēng)險(xiǎn)曲線。根據(jù)失效風(fēng)險(xiǎn)曲線可預(yù)知碼頭結(jié)構(gòu)在不同損傷程度時(shí)所處的風(fēng)險(xiǎn)水平,以期及時(shí)采取相應(yīng)的防控措施,為量化碼頭結(jié)構(gòu)安全性能隨時(shí)間變化規(guī)律提供一個(gè)重要參照。(1)基于概率極限理論對(duì)水平荷載進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。研究影響船舶有效撞擊能的隨機(jī)變量概率分布模型及撞擊能與護(hù)舷反力的關(guān)系式,編程求解船舶撞擊力隨機(jī)樣本。(2)基于工程設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)破壞準(zhǔn)則,選用變形指標(biāo)和抗彎強(qiáng)度指標(biāo)對(duì)高樁碼頭進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)判定,依據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果分析指標(biāo)的有效性。研究發(fā)現(xiàn)在水平荷載作用效應(yīng)下,變形指標(biāo)為判定碼頭結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)水平的主要控制性指標(biāo)。(3)研究隨機(jī)水平荷載作用下高樁碼頭結(jié)構(gòu)的變形響應(yīng)�；赑DS概率設(shè)計(jì)仿真模擬獲取高樁碼頭結(jié)構(gòu)在隨機(jī)水平荷載作用下的位移解... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

第三章高樁碼頭風(fēng)險(xiǎn)水平仿真模型17第三章高樁碼頭風(fēng)險(xiǎn)水平仿真模型3.1工程背景及材料特性3.1.1工程背景有限元模型參照某深水全直樁高樁梁板式碼頭工程建立，并做一定的簡化處理。高樁碼頭平臺(tái)寬為39.5m，排架間距為13m。每榀排架設(shè)4根大直徑Q345鋼管樁，鋼管樁中心距均為11.5m，管樁壁厚20mm，直徑1.5m，樁長約75m，其中泥面以上樁長30m，樁基入土深度約45m。碼頭上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土梁板式，現(xiàn)澆倒T型橫梁長度為39.5m，上橫梁寬度為0.7m，高度為0.4m；下橫梁寬度為1.0m，高度為1.8m。普通縱梁為花籃型斷面，高度為1.8m，梁頂寬度為0.75m；邊縱梁為矩形斷面，寬度為0.5m，高度為1.8m；軌道梁為花籃型斷面，高度為2.2m，梁頂寬度為1.2m。樁帽尺寸為2.2m×2.2m×2.2m。碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖如圖3-1所示。圖3-1碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖3.1.2材料特性樁基礎(chǔ)與混凝土材料計(jì)算參數(shù)見表3-1，工程地質(zhì)土層參數(shù)見表3-2。表3-1鋼管樁及混凝土主要材料參數(shù)材料名稱彈性模量(MP)泊松比密度(g/m3)最小屈服應(yīng)力(MP)最小斷裂應(yīng)力(MP)鋼管樁2101050307850420510混凝土3451040202500--

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文20本文將樁基礎(chǔ)-土體間相互作用以及土體自身的側(cè)向變形簡化為彈簧裝置，采用COMBINE39單元模擬。COMBIN39是一種具有非線性功能的單向彈簧單元，考慮軸向或扭轉(zhuǎn)特性，用戶可對(duì)此單元自行定義荷載-變形曲線，本研究中設(shè)定，泥面以下部分樁基礎(chǔ)每間隔一定距離布置COMBINE39單元，定義單元只在X方向單軸拉伸-壓縮，荷載-變形曲線通過P-Y曲線定義。單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)有三個(gè)自由度：沿節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系x，y，z方向的平動(dòng)，不考慮彎曲作用，無面荷載和體荷載，考慮大位移特性。單元示意圖見圖3-5所示。圖3-5COMBINE39單元示意圖本文中樁頂與樁帽的連接采用MPC184單元模擬，該單元為多點(diǎn)約束單元，適用于使用拉格朗日乘子且具有運(yùn)動(dòng)約束的情況，通常設(shè)置在兩結(jié)構(gòu)的連接處，用于不同單元之間的連接與約束，可模擬傳遞力和力矩。該單元最多具有3個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)最多具有6個(gè)自由度。3.2.3樁土P-Y曲線本文將樁基礎(chǔ)-土體間相互作用以及土體自身的側(cè)向變形簡化為一彈簧裝置，采用COMBINE39單元模擬，單元荷載-變形曲線通過P-Y曲線定義。P-Y曲線是描述樁基礎(chǔ)在水平荷載作用下，地面以下某一深度z處的土體水平反力p與該點(diǎn)的樁身撓度y之間關(guān)系的曲線[61]。本文基于有限差分原理，選用MATLAB編程求解P-Y曲線。砂性土和黏性土的P-Y曲線均根據(jù)美國API規(guī)范確定。（1）砂性土P-Y曲線對(duì)于砂性土，P-Y曲線可按下式確定：tanh()uuKZpApyAp(3-1)式中：A為計(jì)算系數(shù)，對(duì)于靜載A＝(3.0－0.8x/D)≥0.90；pu為泥面以下深度Z處單位樁長的極限水平土抗力標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m）；Z為泥面以下樁的任意深度（m）；y為泥面以下Z深度處樁的側(cè)向水平變形（mm）；K為地基反力初始模量（N/m3），隨土體的內(nèi)摩擦角φ而變化，可查美國API規(guī)范圖得到。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]復(fù)雜高層鋼結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力分析關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 蔣瓅,倪建公,瞿革,李慶武.  建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào). 2019(06)
[2]水平偏心受荷樁基礎(chǔ)在砂土中的群樁效應(yīng)（英文）[J]. Ling-gang KONG,Ji-ying FAN,Jing-wen LIU,Yun-min CHEN.  Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2019(04)
[3]連續(xù)退化和隨機(jī)沖擊下基于狀態(tài)的結(jié)構(gòu)維修策略優(yōu)化（英文）[J]. Xiao-sheng ZHANG,Jian-qiao CHEN,Jun-hong WEI.  Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2019(04)
[4]基于粗糙集條件信息熵的山嶺隧道坍塌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J]. 陳舞,張國華,王浩,陳禮彪.  巖土力學(xué). 2019(09)
[5]面向混合不確定性的可靠性設(shè)計(jì)優(yōu)化方法研究[J]. 劉鑫,尹騫,吳義忠,趙建軍.  華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(03)
[6]高墩大跨鐵路橋梁構(gòu)件三維地震易損性分析[J]. 董俊,曾永平,單德山.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(03)
[7]價(jià)值沖突視角下敏感性工程社會(huì)穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)的成因及其治理困境[J]. 胡象明,劉鵬.  武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版). 2019(02)
[8]鋯對(duì)20碳鋼在鋅合金液中腐蝕行為的影響[J]. 劉亞,劉靚,吳長軍,王建華,蘇旭平.  材料熱處理學(xué)報(bào). 2019(02)
[9]基于Bootstrap方法的堆石壩壩坡穩(wěn)定可靠度分析[J]. 郭懌品,李典慶,唐小松,曹子君.  武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2019(02)
[10]再生混凝土-鋼筋黏結(jié)錨固可靠度設(shè)計(jì)[J]. 楊海峰,陳衛(wèi),張?zhí)鞂?蔣家盛.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(01)

博士論文
[1]傾斜荷載作用下斜樁基礎(chǔ)工作性狀研究[D]. 呂凡任.浙江大學(xué) 2004

碩士論文
[1]樁基礎(chǔ)水平受力承載性狀研究[D]. 賈鵬.中國地震局蘭州地震研究所 2018
[2]水平荷載下高樁碼頭結(jié)構(gòu)易損性曲線研究[D]. 高蘇洋.東南大學(xué) 2016



本文編號(hào)：2943614