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壁桩框架码头结构研究

发布时间:2018-01-22 22:51

  本文关键词: 壁桩框架码头结构 ABAQUS 结构优化 简化算法 出处:《天津大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:随着当前港口建设逐步向外海深水区和地基软弱区发展,港口建筑物也将面临水深、浪高和地基软弱等更加苛刻的自然条件,特别是对于以淤泥质土为主或呈现动力软化特性的软土地基,地基上方的建筑物面临着稳定性和沉降变形等一系列问题,处理不当会影响工程质量及使用功能。 壁桩框架式结构作为一种适用于软土地基的新的结构形式,在受力上类似于板桩式结构,又集合了高桩式结构、重力式结构的优点,在施工方面借鉴了插入式箱筒和格型钢板桩的成功经验。其创新之处在于壁桩可以快速灵活的打入到足够深度的良好持力层以承受外部荷载,框架将壁桩连成整体,以拉杆的形式保证了前、后两排壁桩受力的均匀性,改善了结构的侧向受力情况。本文结合天津港航公司建材码头试验工程,采用有限元软件ABAQUS对壁桩框架码头结构的受力情况和稳定性进行了计算与优化,,并总结出能指导工程设计施工的计算方法。 首先,采用ABAQUS有限元软件对壁桩框架码头结构进行了工程尺度的模拟。利用有限元强度折减法,针对系缆力和堆货荷载的最不利组合工况,分析研究了壁桩框架码头结构的稳定性;采用板、壳单元进行结构的模拟计算,得到框架和壁桩的弯矩、剪力等内力分布,并对工程中可能出现的问题进行了模拟分析。 其次,针对工程具体情况,分别对框架结构的宽度和壁桩的入土深度进行优化,对比各种组合情况的结构稳定性、结构内力值及工程造价,在保证结构安全的前提下,选取造价最低的设计尺寸作为最优设计尺寸。 最后,参考板桩码头结构设计方法,选取有限元算法优化得到的最优结构尺寸,总结壁桩框架码头的简化算法。提取有限元模型的计算结果与简化算法结果进行对比,对简化算法进行修正,使之能够适用于壁桩框架码头结构。 综上所述,本文对壁桩框架码头结构的稳定性和结构内力进行了研究,并结合工程背景进行了结构尺度的优化,总结得出的简化算法对于壁桩框架码头结构的进一步推广应用具有着重要意义。
[Abstract]:With the development of the port construction gradually to the deepwater area offshore and soft foundation area development, port buildings will also face water depth, wave height and soft foundation more harsh natural conditions, especially for the soft soil foundation in the silty soil or presents dynamic softening characteristics, a series of problems on the side of the building facing the foundation stability and settlement, improper handling will affect the quality of the project and the use of function.
The structure of the new pile wall frame structure as a kind of suitable for soft soil foundation, similar to the sheet pile type structure in the force, and the combination of high pile type structure, the advantages of gravity type structure, in the construction of learning from the successful experience of the plug-in box and lattice steel pile. The new record lies in the wall of the pile can be fast and flexible into good bearing layer of sufficient depth to bear external load, the pile wall frame as a whole, to ensure that the form of the rod, after the two row pile wall uniformity of stress, stress can improve the structure of the lateral. Combined with Tianjin port wharf building materials company test engineering, using the finite element software ABAQUS to calculate and optimize the stress and stability of pile wall frame wharf structure, and summarizes the calculation method can guide the engineering design and construction.
First of all, on the wall of the pile frame wharf engineering scale were simulated by the finite element software ABAQUS. By using the finite element strength reduction method, the most dangerous conditions for mooring force and heaped loads, analyzed the stability of pile wall frame wharf; using plate shell element to simulate the structure, get moment frame and wall pile, the distribution of shear force, and the possible problems in engineering are analyzed.
Secondly, according to the actual situation of the project, to frame the width and the depth of pile wall structure optimization, stability comparison of various combinations of internal force value and project cost, under the premise of ensuring the safety of the structure, select the minimum cost design size for optimal design size.
Finally, the design method of reference sheet pile wharf structure and optimal selection of structural dimension finite element algorithm optimized, simplified algorithm of wall pile frame wharf. Summarize the calculation results of the finite element model of the extraction were compared with the results of the simplified algorithm, simplified algorithm is modified, which can be applied to the wall of the pile frame wharf.
To sum up, the stability and structural internal force of the pile supported wharf structure are studied in this paper, and the structural scale optimization is carried out combined with the engineering background. The simplified algorithm is of great significance for the further popularization and application of the wall pile frame wharf structure.

【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U656.11

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本文编号:1455946

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