钢护筒嵌岩桩框架码头桩柱与联系撑节点受力特性研究

发布时间：2017-04-23 07:07

  本文关键词：钢护筒嵌岩桩框架码头桩柱与联系撑节点受力特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：钢护筒嵌岩桩框架结构作为一种新的码头结构型式在内河港口码头建设中应用广泛。钢护筒嵌岩桩框架码头共设两层纵横联系撑,上层为钢筋混凝土纵横撑,下层为钢纵横撑,在复杂的受力条件下,框架码头节点的受力状况对码头结构受力起控制作用,但目前针对框架码头结构节点受力的研究成果比较匮乏。本文基于“十二五”国家科技支撑计划课题“山区河流渠化河段港口码头建设关键技术研究”,通过大比尺(1:10)室内模型试验、数值模拟等方法对框架码头节点的受力特性进行了研究。主要研究工作及成果如下:(1)以码头结构整体模型为依托,制定了码头节点的试验方案。试验共布置了104个测点,设置了7种撞击力加载工况,得到了不同荷载工况下节点各组成构件的应变以及构件横截面的剪应力分布情况。(2)基于模型试验,揭示了钢护筒嵌岩桩—钢纵横撑节点、钢护筒嵌岩桩—钢筋混凝土纵横撑节点的应力应变特性。撞击力作用下,钢—钢节点各构件横截面剪应力由大到小依次为钢横撑、钢纵撑、钢护筒;钢—砼节点各构件横截面剪应力由大到小依次为钢护筒、立柱、钢筋混凝土横撑、钢筋混凝土纵撑。对钢—钢节点间钢横撑进行应变分析,得到了撞击力在各节点间沿传递路径呈减小趋势。(3)通过分析不同撞击水位下对节各构件的应变曲线,获得了撞击力作用水位变化对节点各构件、桩身、排架受力的影响规律。对于钢—钢反L型节点,钢横撑随应变作用水位的降低而增大,钢纵撑应变随作用水位的降低而减小;对于钢—钢L型节点,钢横撑应变随作用水位的降低逐渐减小,钢纵撑应变受作用水位变化影响较小。钢护筒的应变在与钢纵撑形成节点处会发生突变,且撞击力作用点离节点所在位置越近,钢护筒应变值突变越明显。码头结构排架中,受节点的影响,在撞击力作用下产生最大应变的桩会发生改变,高水位撞击时为最后排桩,低水位撞击时为最前排桩。(4)在合理选取材料本构关系模型和钢护筒与桩芯钢筋混凝土接触关系的基础上,建立了钢—钢反L型节点、钢—砼L型节点的局部有限元模型并提出了节点构造的优化方案,对于钢—钢反L型节点可在钢纵撑下侧与钢护筒、钢横撑下侧与钢护筒设置斜撑进行构造优化;对于钢—钢反L型节可选择钢护筒进入钢筋混凝土纵横撑10mm时作为钢护筒钢筋混凝土桩—钢筋混凝土纵横撑连接的L型节点的优化方案。
【关键词】：钢护筒嵌岩桩 节点 模型试验 构造优化
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U656.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10
• 1.2 国内外研究现状及发展动态10-15
• 1.2.1 钢—钢节点研究现状10-13
• 1.2.2 钢—砼节点研究现状13-14
• 1.2.3 内河框架码头受力分析14-15
• 1.2.4 目前研究中存在的问题15
• 1.3 主要研究内容及技术路线15-17
• 1.3.1 主要研究内容15-16
• 1.3.2 技术路线16-17
• 第二章 码头结构节点模型试验设计17-34
• 2.1 引言17
• 2.2 试验目的17
• 2.3 模型试验比尺17-18
• 2.4 模型设计及制作18-23
• 2.4.1 码头结构原型概况18-19
• 2.4.2 码头结构模型尺寸19-21
• 2.4.3 模型材料选择及其力学参数21-23
• 2.5 码头结构整体模型23-24
• 2.6 加载方案24-26
• 2.6.1 试验荷载换算24
• 2.6.2 加载装置24-25
• 2.6.3 加载方案25
• 2.6.4 加载工况25-26
• 2.7 测点布置与数据采集26-30
• 2.7.1 测点布置26-29
• 2.7.2 量测仪器29-30
• 2.8 试验数据处理方法30-32
• 2.8.1 异常测点剔除31-32
• 2.8.2 应变代表值计算32
• 2.9 本章小结32-34
• 第三章 框架码头结构节点受力特性分析34-50
• 3.1 引言34
• 3.2 钢护筒嵌岩桩—钢纵横撑节点受力特性分析34-46
• 3.2.1 钢护筒嵌岩桩—钢纵横撑节点概况34-35
• 3.2.2 钢护筒嵌岩桩—钢纵横撑节点应变分析35-39
• 3.2.3 钢护筒嵌岩桩—钢纵横撑节点应力分析39-46
• 3.3 钢护筒嵌岩桩—钢筋混凝土纵横撑节点受力特性分析46-48
• 3.3.1 钢护筒嵌岩桩—钢筋混凝土纵横撑节点概况46-47
• 3.3.2 反L型节点应力分析47-48
• 3.3.3 L型节点应力分析48
• 3.4 本章小结48-50
• 第四章 框架码头结构节点构造优化50-70
• 4.1 引言50
• 4.2 有限元模型的建立50-51
• 4.2.1 材料参数设置50-51
• 4.2.2 接触关系51
• 4.2.3 单元类型与网格划分51
• 4.2.4 边界条件51
• 4.3 有限元模型的验证51-54
• 4.3.1 断面内力计算51-53
• 4.3.2 ABAQUS模型计算与验证53-54
• 4.4 钢护筒嵌岩桩—钢纵横撑反L型节点构造优化54-65
• 4.4.1 反L型节点概况54-55
• 4.4.2 反L型节点构造方案55-56
• 4.4.3 不同方案构件应力对比分析56-65
• 4.5 钢护筒嵌岩桩—钢筋混凝土纵横撑L型节点构造优化65-69
• 4.5.1 L型节点概况65-66
• 4.5.2 L型节点构造改进方案66
• 4.5.3 不同方案构件应力对比分析66-69
• 4.6 本章小结69-70
• 第五章 结论与展望70-72
• 5.1 结论70-71
• 5.1.1 研究结论70
• 5.1.2 工程建议70-71
• 5.2 展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-76
• 附表一 高水位撞击力作用下各测点应力应变值76-81
• 在校期间发表的论文及取得的学术成果81
• 一.发表论文81
• 二.参与项目81

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本文编号：321993