高桩码头的PHC管桩抗震性能研究
发布时间：2021-01-30 16:02
预应力高强钢筋混凝土管桩,即PHC管桩,在高桩码头使用最多,且在地震作用下容易破坏。PHC管桩的抗震性能影响着高桩码头的抗震性能,如何提高PHC管桩的抗震性能是解决高桩码头抗震问题的关键所在。本文基于某高桩码头工程实例,分析地震作用下高桩码头中PHC管桩的受力和变形规律,研究PHC管桩抗震性能的主要影响因素,以此为基础对PHC管桩设计与应用展开研究。主要研究内容如下:高桩码头抗震有限元模型的建立和分析。基于某高桩码头工程实例,运用ABAQUS有限元分析软件建立高桩码头抗震有限元模型,模拟其在地震作用下的全过程,分析PHC管桩的受力和变形分布规律。结果表明:PHC管桩的桩身水平位移不均匀,但变化趋势基本一致,从桩底到桩顶近似呈线性增大,桩顶出现最大值并趋于一致,桩底出现最小值且从临海侧到近陆侧逐渐减小;PHC管桩的桩身沉降不均匀,从临海侧到近陆侧逐渐减小;桩身弯矩和剪力在土层的交界面以及桩身和岸坡土体面的交界面附近变化趋势有不同;桩身弯矩和剪力最大值出现在桩顶、土层交界面或桩-土的交界面附近。PHC管桩抗震性能的主要影响因素分析。针对PHC管桩的桩径、桩壁厚度、桩截面形状和桩长,运用控制...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PHC管桩图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-2-的生命安全以及经济贸易。历次震害表明，高桩码头桩基极易在地震中破坏。高桩码头常采用斜桩来抵抗各种水平荷载，但是在地震作用下斜桩很容易破坏，比如，1976年的唐山地震引起天津塘沽港码头破坏[1]，码头斜桩全部破坏，而直桩只破坏了三分之一；1989年的LomaPrieta的地震造成美国Okland港第七街高桩码头超过九成的叉桩的破坏[2]。由此可见码头的叉桩在地震作用下容易破坏，直桩虽会因弯曲而受到损坏但易于修复，所以很多国家规定在除特殊情况外，应全部采用直桩。我国沿海港口采用全直桩的不多，积累的经验相对较少。注：单发式地震地震带以一次8级以上地震和若干中小地震来释放带内积累的能量；连发式地震带在一定时期内以多次7～7.5级地震释放其绝大部分积累的能量。图1-2我国地震带分布图故研究高桩码头中PHC管桩在地震作用下的受力和变形规律，分析影响PHC管桩抗震性能的主要因素，为工程中PHC管桩的设计与应用提供参考十分重要的。1.2国内外研究现状1.2.1高桩码头研究在国外，很多学者研究了高桩码头。1991年，Priestley等[3]研究结果表明使斜桩在地震作用下破坏首要是因为弯矩最大值所在的斜桩顶与承台交界面处是刚性连接。2004年，Shahrour等[5]进行的多种布置桩组合离心模型试验表明微斜桩斜度增加了群桩的刚度，降低了地表下桩身的弯矩，但增加了承台交界面处斜桩的弯矩。Yan等[6]采用二维有限差分计算程序FLAC对码头主桩的进行了静力分析和地震动力分析，分析了主桩结构外形对高桩码头结构抗震性能的影响，并与简化分析法进行了比较。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-7-第2章高桩码头抗震有限元模型的建立和分析2.1引言本章基于高桩码头工程实例，采用ABAQUS有限元分析软件建立高桩码头抗震有限元模型，模拟其在地震作用下的全过程，并分析PHC管桩的受力和变形分布规律，研究其抗震性能。2.2工程概况某港口泊位为高桩码头，地震设防烈度为7度（0.1g），泊位处水流流速为2m/s，泊位前的允许波高为0.5m，最大设计波高为H1%=3.92m、T=6.51s，设计高水位为1.00m，设计低水位为-1.50m。具体结构型式与工程地质条件如下所述[47]。2.2.1高桩码头结构工程码头采用梁板式高桩码头，其结构断面示意图如图2-1所示。该码头海岸线长为325m，桩台宽度为39m，桩排架间距为10m，每个排架由6～8根桩组成，平面布置示意图如图2-2所示。桩台下基桩共6根，采用大直径预应力钢筋混凝土管桩，直径为1200mm，桩身编号为1#~6#，桩间距约为6000mm，桩长为32m。码头前沿泥面为-18.04m，码头桩台面顶的高程为4.07m。图2-1高桩码头断面示意图图2-2高桩码头平面示意图2.2.2工程地质条件根据码头工程地质资料，沿码头纵向，按照底层成因及土体的物理力学性质，可以将场区土划分为5层：（1）淤泥，灰褐色与褐色，含云母、腐植物，高压缩性，低强度，连续分布，在工程中进行清淤换成回填土。该层层厚为5~10m；
【参考文献】：
期刊论文
[1]海水对PHC管桩的腐蚀机理及其防治措施[J]. 柯宅邦. 安徽建筑. 2019(07)
[2]大直径PHC管桩陆地斜桩的设计及施工[J]. 宋成涛,程凯. 水运工程. 2018(07)
[3]PHC管桩抗震性能试验研究及数值模拟[J]. 邸昊. 铁道工程学报. 2017(10)
[4]基于ABAQUS的高桩梁板式码头地震动力响应分析[J]. 徐军,潘春昌. 中国水运(下半月). 2017(08)
[5]考虑桩土相互作用的高桩梁板式码头pushover加载模式研究[J]. 洪亚东,陶桂兰. 水运工程. 2017(04)
[6]全直桩与斜桩高桩码头结构地震动力损伤对比研究[J]. 李吉人,宋波,吴澎. 建筑结构学报. 2016(07)
[7]高桩码头PHC管桩设计极限状态的曲率计算方法[J]. 阮健,陶桂兰. 水电能源科学. 2016(04)
[8]考虑桩土非线性作用的近海风机高桩平台地震响应分析[J]. 袁宇,黄挺,郑金海. 水道港口. 2016(01)
[9]强震作用下全直桩码头桩基泥面以下弯矩控制的抗震设计[J]. 江义,杨迪雄. 中国港湾建设. 2014(10)
[10]不同高强预应力管桩抗震性能的试验对比[J]. 王铁成,王文进,赵海龙,杨志坚. 工业建筑. 2014(07)
博士论文
[1]强震下PHC管桩与承台连接节点的抗震性能及设计方法研究[D]. 郭昭胜.太原理工大学 2017
[2]基于位移的高桩码头抗震设计方法研究[D]. 高树飞.大连理工大学 2017
[3]改进型PHC管桩抗震性能试验研究[D]. 王文进.天津大学 2014
硕士论文
[1]填芯PHC管桩抗弯抗剪性能研究[D]. 王威.湖南工业大学 2016
[2]预应力高强混凝土管桩抗震性能试验研究[D]. 徐晓哲.河北工业大学 2014
本文编号：3009186
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PHC管桩图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-2-的生命安全以及经济贸易。历次震害表明，高桩码头桩基极易在地震中破坏。高桩码头常采用斜桩来抵抗各种水平荷载，但是在地震作用下斜桩很容易破坏，比如，1976年的唐山地震引起天津塘沽港码头破坏[1]，码头斜桩全部破坏，而直桩只破坏了三分之一；1989年的LomaPrieta的地震造成美国Okland港第七街高桩码头超过九成的叉桩的破坏[2]。由此可见码头的叉桩在地震作用下容易破坏，直桩虽会因弯曲而受到损坏但易于修复，所以很多国家规定在除特殊情况外，应全部采用直桩。我国沿海港口采用全直桩的不多，积累的经验相对较少。注：单发式地震地震带以一次8级以上地震和若干中小地震来释放带内积累的能量；连发式地震带在一定时期内以多次7～7.5级地震释放其绝大部分积累的能量。图1-2我国地震带分布图故研究高桩码头中PHC管桩在地震作用下的受力和变形规律，分析影响PHC管桩抗震性能的主要因素，为工程中PHC管桩的设计与应用提供参考十分重要的。1.2国内外研究现状1.2.1高桩码头研究在国外，很多学者研究了高桩码头。1991年，Priestley等[3]研究结果表明使斜桩在地震作用下破坏首要是因为弯矩最大值所在的斜桩顶与承台交界面处是刚性连接。2004年，Shahrour等[5]进行的多种布置桩组合离心模型试验表明微斜桩斜度增加了群桩的刚度，降低了地表下桩身的弯矩，但增加了承台交界面处斜桩的弯矩。Yan等[6]采用二维有限差分计算程序FLAC对码头主桩的进行了静力分析和地震动力分析，分析了主桩结构外形对高桩码头结构抗震性能的影响，并与简化分析法进行了比较。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-7-第2章高桩码头抗震有限元模型的建立和分析2.1引言本章基于高桩码头工程实例，采用ABAQUS有限元分析软件建立高桩码头抗震有限元模型，模拟其在地震作用下的全过程，并分析PHC管桩的受力和变形分布规律，研究其抗震性能。2.2工程概况某港口泊位为高桩码头，地震设防烈度为7度（0.1g），泊位处水流流速为2m/s，泊位前的允许波高为0.5m，最大设计波高为H1%=3.92m、T=6.51s，设计高水位为1.00m，设计低水位为-1.50m。具体结构型式与工程地质条件如下所述[47]。2.2.1高桩码头结构工程码头采用梁板式高桩码头，其结构断面示意图如图2-1所示。该码头海岸线长为325m，桩台宽度为39m，桩排架间距为10m，每个排架由6～8根桩组成，平面布置示意图如图2-2所示。桩台下基桩共6根，采用大直径预应力钢筋混凝土管桩，直径为1200mm，桩身编号为1#~6#，桩间距约为6000mm，桩长为32m。码头前沿泥面为-18.04m，码头桩台面顶的高程为4.07m。图2-1高桩码头断面示意图图2-2高桩码头平面示意图2.2.2工程地质条件根据码头工程地质资料，沿码头纵向，按照底层成因及土体的物理力学性质，可以将场区土划分为5层：（1）淤泥，灰褐色与褐色，含云母、腐植物，高压缩性，低强度，连续分布，在工程中进行清淤换成回填土。该层层厚为5~10m；
【参考文献】：
期刊论文
[1]海水对PHC管桩的腐蚀机理及其防治措施[J]. 柯宅邦. 安徽建筑. 2019(07)
[2]大直径PHC管桩陆地斜桩的设计及施工[J]. 宋成涛,程凯. 水运工程. 2018(07)
[3]PHC管桩抗震性能试验研究及数值模拟[J]. 邸昊. 铁道工程学报. 2017(10)
[4]基于ABAQUS的高桩梁板式码头地震动力响应分析[J]. 徐军,潘春昌. 中国水运(下半月). 2017(08)
[5]考虑桩土相互作用的高桩梁板式码头pushover加载模式研究[J]. 洪亚东,陶桂兰. 水运工程. 2017(04)
[6]全直桩与斜桩高桩码头结构地震动力损伤对比研究[J]. 李吉人,宋波,吴澎. 建筑结构学报. 2016(07)
[7]高桩码头PHC管桩设计极限状态的曲率计算方法[J]. 阮健,陶桂兰. 水电能源科学. 2016(04)
[8]考虑桩土非线性作用的近海风机高桩平台地震响应分析[J]. 袁宇,黄挺,郑金海. 水道港口. 2016(01)
[9]强震作用下全直桩码头桩基泥面以下弯矩控制的抗震设计[J]. 江义,杨迪雄. 中国港湾建设. 2014(10)
[10]不同高强预应力管桩抗震性能的试验对比[J]. 王铁成,王文进,赵海龙,杨志坚. 工业建筑. 2014(07)
博士论文
[1]强震下PHC管桩与承台连接节点的抗震性能及设计方法研究[D]. 郭昭胜.太原理工大学 2017
[2]基于位移的高桩码头抗震设计方法研究[D]. 高树飞.大连理工大学 2017
[3]改进型PHC管桩抗震性能试验研究[D]. 王文进.天津大学 2014
硕士论文
[1]填芯PHC管桩抗弯抗剪性能研究[D]. 王威.湖南工业大学 2016
[2]预应力高强混凝土管桩抗震性能试验研究[D]. 徐晓哲.河北工业大学 2014
本文编号：3009186
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