T型截面板桩码头结构的承载特性与结构优化研究

发布时间：2020-08-20 14:18

【摘要】：板桩码头作为常用的码头结构型式之一,其特点是结构简单,施工方便,对复杂地基条件的适应能力强,但由于前墙的抗弯能力有限,目前板桩码头结构多用于中小型码头的建设。为适应板桩码头深水化发展的需要,近年来开发了一些新型板桩码头结构,如T型截面板桩码头、遮帘式板桩码头。T型截面板桩码头与传统的矩形截面板桩码头相比,其截面周长大,抗弯模量大,具有承受更大的竖向荷载与水平力荷载、减少码头的工后沉降和墙体水平位移的特点;遮帘式板桩码头通过在前墙陆侧设置一排遮帘桩承担部分挡土荷载,从而减小前墙所受土压力。然而,这些结构的承载机理相较传统的板桩码头更为复杂,其受力特性及失稳破坏模式尚不明确。本文采用有限元数值模拟法,对T型截面板桩码头结构与遮帘式板桩码头的承载特性及稳定性进行分析,并将两者的分析结果进行对比,给出较合理的结构型式,在此基础上对结构的优化设计提出建议,具体内容如下:1.建立了遮帘式板桩码头结构的有限元分析模型,根据加载系数法与强度折减法的稳定性分析步骤,对遮帘式板桩码头结构的稳定性进行了分析,给出了结构的极限失稳模式及稳定性安全系数的确定方法,在此基础上进一步分析了遮帘桩与前墙间距的设置对于遮帘式板桩码头遮帘效果及稳定特性的影响规律。2.建立了T型截面板桩码头结构与地基土体相互作用的三维弹塑性有限元分析模型,分别采用加载系数法与强度折减法分析了T型截面板桩码头结构的稳定性,得出结构的失稳破坏模式,并根据失稳判别准则给出了结构稳定性安全系数的确定方法。鉴于T型截面板桩码头与遮帘式板桩码头在结构型式上的相似性,将T型截面板桩码头结构与同尺寸的遮帘式板桩码头进行对比分析,得到了两种结构在承载特性及稳定性方面的差异。3.建立了与T型截面板桩相同截面面积的矩形截面板桩码头有限元分析模型,从变形及稳定性安全程度方面对两种结构进行了对比分析,给出了更合理的结构型式。4.利用本文建立的T型截面板桩码头结构的稳定性分析方法,分析了肋板间距、肋板长度与翼板厚度对于结构稳定性的影响,进而对结构尺寸的设计提出了优化。5.基于强度折减原理及极限平衡理论,建立了T型截面板桩码头结构的抗倾稳定性简化分析模型,在此基础上给出了结构稳定性安全系数的计算方法,并与有限元法的计算结果进行对比,验证了简化算法的合理性。
【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】：U656.112
【图文】：

结构示意图,板桩码头,码头,钢板桩

2图 1-2 T 型地连墙结构示意图2 国内外研究现状2.1 板桩码头结构的发展板桩码头是码头的主要结构型式之一，我国自建国以来建成的板桩码头主要钢筋混凝土板桩码头、钢板桩码头和地下连续墙式板桩码头。在建国初期，我建成板桩码头 40 座左右，其中绝大部分为钢筋混凝土结构，小部分为钢板桩构，码头结构均为拉锚式，码头总岸壁长 5958m，且均为千吨级以下中小型码。20 世纪 70 年代建设了 39 座板桩码头，其中 31 座为钢筋混凝土结构，8 座钢板桩结构，岸壁总长 6754m。此时，板桩码头的结构型式已不再单一，除拉式之外，还建成了多座斜拉桩式板桩码头，码头规模发展到万吨级，但由于板

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第一章绪论小前墙所受的土压力，使结构能够适用于深水条件。对于这前尚缺乏足够深入的认识，其承载特性尚不明确，设计计算因而采用适当的方法[8]开展针对这些结构的承载特性、计算关研究具有重要的现实意义。

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