【摘要】：在經(jīng)濟(jì)全球化不斷發(fā)展的今天,港口已經(jīng)成為全球國際性貿(mào)易與運輸鏈的重要環(huán)節(jié)。我國作為一個港口大國,在現(xiàn)有的碼頭結(jié)構(gòu)中,高樁碼頭占據(jù)了很重要的比重。全直樁碼頭是一種新型的高樁碼頭結(jié)構(gòu)型式,由于能夠適應(yīng)外海碼頭離岸深水大型化、內(nèi)河碼頭大水位差的需求而得到越來越廣泛的應(yīng)用。因此,開展全直樁碼頭結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的研究具有重要的經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)實意義。本文首先介紹了全直樁碼頭發(fā)展與應(yīng)用的現(xiàn)狀,介紹了前人對全直樁碼頭優(yōu)化設(shè)計所做的工作,闡述了優(yōu)化設(shè)計基礎(chǔ)理論和基本方法,確定了用ANSYS有限元分析軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的具體方法。其次對某具體全直樁碼頭案例進(jìn)行幾何實體建模和靜力分析,實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)。之后建立了合理的優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型,確定了優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)為單位面積碼頭所需材料體積,約束條件為結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形,設(shè)計變量為預(yù)應(yīng)力空心方樁邊長、排架間距、樁距、橫縱梁高度和面板厚度。接著對全直樁碼頭進(jìn)行優(yōu)化,得到了使目標(biāo)函數(shù)最低的設(shè)計序列:預(yù)應(yīng)力方樁邊長為0.7m、排架間距為6.3m、縱梁間距為5.3m、橫縱梁高度為1.0m、面板厚度為0.4m,單位面積碼頭所需材料體積由1.6895m~3,降低為0.9646 m~3,優(yōu)化的效率達(dá)到了42.91%。最后基于優(yōu)化模型對新型碼頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,通過優(yōu)化前后兩種方案的對比分析,得到底梁式全直樁碼頭結(jié)構(gòu)整體剛度好、抗水平力能力高的結(jié)論,并分析了底梁的位置變化對結(jié)構(gòu)的影響。本文通過工程實例,證明了將結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法應(yīng)用到全直樁碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性和合理性,對工程具有指導(dǎo)意義�？傮w上說,本文所用的優(yōu)化方法操作簡單、計算過程清晰、優(yōu)化效率良好,在全直樁碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計中有一定的應(yīng)用價值。
【圖文】：

程領(lǐng)域的工程結(jié)構(gòu)具有不同的特點，在選擇優(yōu)化算法時應(yīng)考慮的算法，以達(dá)到精確收斂、減少工作量的目的。優(yōu)化設(shè)計的基本過程優(yōu)化設(shè)計中，需要在給定荷載的作用下求出結(jié)構(gòu)的響應(yīng)量（可以進(jìn)一步求響應(yīng)量對設(shè)計變量的靈敏度。求響應(yīng)量的過程程，，根據(jù)求得的響應(yīng)量來判斷得到的設(shè)計是否滿足可行性的前常用的數(shù)值計算方法， 能夠有效地進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和靈敏度的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計軟件都離不開有限元法，因此這種優(yōu)化方法也元法的優(yōu)化設(shè)計方法[23]。限元法的優(yōu)化設(shè)計的基本過程如圖 2-1 所示：

第 3 章 基于 ANSYS 的全直樁碼頭有限元分析第 3 章 基于 ANSYS 的全直樁碼頭有限元分析工程實例 工程概況文以某全直樁碼頭為例，取 4 榀排架×4 排縱梁的墩臺進(jìn)行相關(guān)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計，其結(jié)構(gòu)段斷面簡圖和立面簡圖如下圖所示。該碼頭工程為 5 萬化工泊位，泊位長度 296m，結(jié)構(gòu)安全等級為 II 級，設(shè)計使用年限為
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U656.1

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本文編號：2625478