水平荷载下高桩码头结构易损性曲线研究

发布时间：2017-09-04 06:07

  本文关键词：水平荷载下高桩码头结构易损性曲线研究

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【摘要】：高桩码头是一种广泛应用于软土地区的重要码头结构型式。船舶靠泊撞击荷载往往是高桩码头设计时考虑的控制性水平荷载。已发生的多起高桩码头船撞事故造成了巨大损失,评估码头受撞危险性需要评定码头结构的易损性。本文选用位移延性比作为桩基结构损伤指标,并以此判别高桩码头结构的损伤状态。以某高桩码头为原型,运用ANSYS有限元软件进行仿真模拟,分析高桩码头空间结构的模态,研究高桩码头单榀排架结构和空间结构在水平力作用下的理论易损性曲线。对比采用“受弯嵌固点法”和采用“接触单元法”考虑桩土作用时高桩码头单榀排架结构和空间结构的易损性曲线。本文得出的易损性曲线对于判断高桩码头结构在不同质量船舶对应的水平撞击力作用下的损伤概率具有重要作用,可以为高桩码头结构设计和安全监测提供参考。(1)对高桩码头空间结构进行模态分析,得出结构前六阶模态对应的自振频率,可以避免结构受到特定频率的外部激励而发生共振。(2)选用桩顶的位移延性比为高桩码头桩基的损伤指标,研究各个损伤状态与损伤指标之间的关系。根据串联模型理论,用高桩码头桩基的损伤状态来评定高桩码头整体结构的损伤状态。(3)对水平撞击荷载作用下高桩码头进行结构易损性分析。将船舶靠泊撞击荷载简化为作用在码头上的均布力,分别建立高桩单榀排架结构和空间结构的有限元模型,研究靠泊撞击荷载作用下结构的易损性,得到对应不同质量船舶的结构损伤概率。(4)使用“接触单元法”考虑桩土作用而建立的高桩码头单榀排架结构和空间结构模型,经仿真计算,桩身水平位移零点出现在距离桩顶约13m处,即泥面以下约3m(5倍桩宽)处。(5)对船舶撞击荷载作用下高桩码头结构易损性进行参数分析,建立了船舶撞击荷载作用下高桩码头结构易损性曲线。对应于高桩码头单榀排架结构和空间结构的有限元模型,比较使用“受弯嵌固点法”和使用“接触单元法”考虑桩土作用得到的结构易损性曲线,对应于相同的船舶质量,“受弯嵌固点法”得到的易损性较大。
【关键词】：高桩码头 易损性曲线 水平荷载 位移延性比 桩土作用
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U656.113
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究意义及背景9-10
• 1.1.1 研究问题的提出9
• 1.1.2 研究问题的意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 高桩码头水平荷载作用研究现状10-13
• 1.2.2 结构易损性研究现状13-15
• 1.3 本文主要研究内容和技术路线15-17
• 第二章 水平荷载下高桩码头结构易损性理论基础17-28
• 2.1 理论易损性曲线的建立流程17-18
• 2.2 水平荷载的施加18-21
• 2.2.1 船舶法向靠泊速度18-19
• 2.2.2 船舶质量19
• 2.2.3 橡胶护舷19-21
• 2.3 结构损伤指标的确定21-27
• 2.3.1 破坏准则21-22
• 2.3.2 损伤评定指标22-24
• 2.3.3 基于位移延性比的桩基损伤指标确定24-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 水平荷载下高桩码头易损性分析模型的建立28-38
• 3.1 基于有限元的仿真分析模型28
• 3.2 有限元仿真建模的基本步骤28-29
• 3.3 高桩码头分析模型的建立方法29-33
• 3.3.1 码头模型尺度29-30
• 3.3.2 码头计算参数30
• 3.3.3 桩的材料模型30-31
• 3.3.4 码头模型建立31-33
• 3.4 高桩码头结构模态分析33-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 水平荷载下高桩码头结构易损性分析38-66
• 4.1 有限元模型38
• 4.2 损伤指标的确定38-40
• 4.2.1 桩基损伤指标的确定38-40
• 4.2.2 结构体系易损性40
• 4.3 高桩码头结构易损性分析40-65
• 4.3.1 水平荷载作用40-41
• 4.3.2 易损性分析41-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第五章 考虑桩土作用的高桩码头结构易损性分析66-100
• 5.1 桩土作用的分析方法66-67
• 5.1.1 理论分析法66
• 5.1.2 数值计算法66-67
• 5.1.3 试验法67
• 5.2 考虑桩土作用的有限元模型67-70
• 5.2.1 土体模型67
• 5.2.2 接触面设置67-69
• 5.2.3 有限元模型69-70
• 5.3 单榀排架结构易损性对比分析70-82
• 5.3.1 单榀排架结构易损性分析70-80
• 5.3.2 单榀排架结构易损性曲线对比分析80-82
• 5.4 高桩码头结构易损性对比分析82-98
• 5.4.1 高桩码头结构易损性分析82-96
• 5.4.2 高桩码头结构易损性曲线对比分析96-98
• 5.5 本章小结98-100
• 第六章 总结与展望100-102
• 6.1 总结100
• 6.2 研究贡献100
• 6.3 进一步工作的展望100-102
• 致谢102-103
• 参考文献103-108
• 个人简历108

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：789763