全直桩码头结构优化设计

发布时间：2020-04-13 02:33

【摘要】：在经济全球化不断发展的今天,港口已经成为全球国际性贸易与运输链的重要环节。我国作为一个港口大国,在现有的码头结构中,高桩码头占据了很重要的比重。全直桩码头是一种新型的高桩码头结构型式,由于能够适应外海码头离岸深水大型化、内河码头大水位差的需求而得到越来越广泛的应用。因此,开展全直桩码头结构优化设计的研究具有重要的经济和现实意义。本文首先介绍了全直桩码头发展与应用的现状,介绍了前人对全直桩码头优化设计所做的工作,阐述了优化设计基础理论和基本方法,确定了用ANSYS有限元分析软件进行结构优化的具体方法。其次对某具体全直桩码头案例进行几何实体建模和静力分析,实现了结构优化的基础。之后建立了合理的优化设计数学模型,确定了优化的目标函数为单位面积码头所需材料体积,约束条件为结构的应力和变形,设计变量为预应力空心方桩边长、排架间距、桩距、横纵梁高度和面板厚度。接着对全直桩码头进行优化,得到了使目标函数最低的设计序列:预应力方桩边长为0.7m、排架间距为6.3m、纵梁间距为5.3m、横纵梁高度为1.0m、面板厚度为0.4m,单位面积码头所需材料体积由1.6895m~3,降低为0.9646 m~3,优化的效率达到了42.91%。最后基于优化模型对新型码头结构进行优化,通过优化前后两种方案的对比分析,得到底梁式全直桩码头结构整体刚度好、抗水平力能力高的结论,并分析了底梁的位置变化对结构的影响。本文通过工程实例,证明了将结构优化设计方法应用到全直桩码头结构设计的可行性和合理性,对工程具有指导意义。总体上说,本文所用的优化方法操作简单、计算过程清晰、优化效率良好,在全直桩码头结构设计中有一定的应用价值。
【图文】：

程领域的工程结构具有不同的特点，在选择优化算法时应考虑的算法，以达到精确收敛、减少工作量的目的。优化设计的基本过程优化设计中，需要在给定荷载的作用下求出结构的响应量（可以进一步求响应量对设计变量的灵敏度。求响应量的过程程，，根据求得的响应量来判断得到的设计是否满足可行性的前常用的数值计算方法， 能够有效地进行结构分析和灵敏度的结构优化设计软件都离不开有限元法，因此这种优化方法也元法的优化设计方法[23]。限元法的优化设计的基本过程如图 2-1 所示：

第 3 章 基于 ANSYS 的全直桩码头有限元分析第 3 章 基于 ANSYS 的全直桩码头有限元分析工程实例 工程概况文以某全直桩码头为例，取 4 榀排架×4 排纵梁的墩台进行相关的结构化设计，其结构段断面简图和立面简图如下图所示。该码头工程为 5 万化工泊位，泊位长度 296m，结构安全等级为 II 级，设计使用年限为
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U656.1

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本文编号：2625478