内河架空直立式码头刚度退化性能研究

发布时间：2017-04-24 13:18

  本文关键词：内河架空直立式码头刚度退化性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：三峡库区成库后,极大的改善了川江流域的水流条件。高水位历时长,低水位历时短,为航运事业提供了良好的条件。内河架空直立式码头以其吞吐量大、装卸工艺简单、装卸效率高、对大水位变动适应性强等众多优点而被越来越多的运用于实际工程当中。目前,内河架空直立式码头所采用的仍然是全直桩,桩基之间设置纵横联系梁的结构型式。这种结构型式对整体的刚度要求较高,但是内河架空直立式码头工作环境恶劣,承受的荷载种类繁多,在使用的过程中刚度退化较为严重。所以,对于刚度退化后的内河架空直立式码头性能的研究就显得十分必要。文章采用数值模拟的方法,以实际工程为背景,建立三维有限元模型,分别对刚度退化前后的内河架空直立式码头进行静力分析,模态分析和地震分析,得出刚度退化后码头结构的性能变化特点。论文主要研究内容及结论如下:(1)建立三维有限元模型,选取自重、堆货、系缆力、撞击力和集装箱装卸桥为荷载,对果园港二期工程码头结构进行静力分析,得出码头结构各构件的弯矩、剪力和轴力,确定外荷载的作用下,码头结构的主要受力构件。结合码头结构的传力特点和各构件受外荷载的特点,最终定性的确定内河架空直立式码头结构在使用过程中:桩基、立柱、横梁、轨道梁、钢靠船构件、面板、前边梁和靠船梁的刚度退化较快,而其他构件刚度退化相对较慢。(2)根据静力学分析的计算结果,参考《民用建筑可靠性鉴定标准》中构件损伤系数与损伤状态之间的关系,设定结构各构件刚度的退化系数,拟定结构刚度退化的两种状态,分别建立有限元模型对结构进行模态分析。将码头结构三种状态下的模态参数进行比较。计算结果显示:结构的模态频率对结构的刚度退化比较敏感,并且随着结构刚度的退化,模态频率会随之减小。(3)选用EI Centro地震波,根据港区的抗震设防烈度调整峰值后,采用瞬态动力学分析将调整后的加速度时程作为输入,对三种状态下的码头结构进行抗震分析。结果表明:在刚度的退化过程中码头结构的整体变位随着刚度的减小而增加,码头结构构件的内力值先增大后减小,通过进一步的分析了解到,码头结构的桩基和立柱的刚度增加有助于提高结构的抗震性,而上部梁系结构的刚度增加反而会降低结构的抗震性。所以要提高内河架空直立式码头结构的抗震性,可以在满足安全性、适用性和耐久性要求的情况下,适当减小上部梁系的尺寸和数量来减小上部梁系的刚度,达到提高抗震性的目的。
【关键词】：刚度退化 数值模拟 模态分析 瞬态动力分析
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U656.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 问题的提出及研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 混凝土碳化方面的研究11-16
• 1.2.2 疲劳损伤方面的研究16-17
• 1.3 全寿命管理与设计简介17-20
• 1.4 本文主要研究内容和方法20-21
• 第二章 内河架空直立式码头刚度退化影响因素21-28
• 2.1 引言21
• 2.2 内河架空直立式码头刚度退化影响因素21-23
• 2.2.1 水对内河架空直立式码头刚度的影响21-22
• 2.2.4 荷载作用对码头刚度的影响22-23
• 2.3 刚度退化程度的定量描述23-25
• 2.3.1 损伤变量的基本概念23-24
• 2.3.2 损伤变量的描述方法24-25
• 2.4 构件的损伤模型25-27
• 2.4.1 退化模型25-26
• 2.4.2 变形模型26
• 2.4.3 变形和能量模型26-27
• 2.4.4 结构的损伤模型27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 内河架空直立式码头静力学分析28-44
• 3.1 引言28
• 3.2 ANSYS有限元软件及相关理论简介28-35
• 3.2.1 ANSYS软件概述28-29
• 3.2.2 ANSYS有限单元法的分析过程29-30
• 3.2.3 内河架空直立式码头分析常用单元介绍30-32
• 3.2.4 Timoshko梁理论简介32-35
• 3.3 工程实例35-37
• 3.3.1 港区地理位置和地质特征35
• 3.3.2 码头结构基本特征35-37
• 3.4 内河架空直立式码头有限元数值模拟37-42
• 3.4.1 有限元模型的建立和参数的选取37-38
• 3.4.2 荷载工况及模型求解38-40
• 3.4.3 模型的求解和数据的提取40-42
• 3.5 结果分析42
• 3.6 本章小结42-44
• 第四章 内河架空直立式码头刚度退化模态分析44-54
• 4.1 引言44
• 4.2 模态分析的基本概念44-45
• 4.3 模态分析数学模型45-47
• 4.3.1 模态分析的基本假设45
• 4.3.2 模态分析的基本原理45-47
• 4.4 内河架空直立式码头刚度退化模态分析47-53
• 4.4.1 计算模型的建立47
• 4.4.2 计算参数的选取47-48
• 4.4.3 模态分析结果的提取48-52
• 4.4.4 模态计算结果分析52-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第五章 内河架空直立式码头刚度退化抗震分析54-72
• 5.1 引言54
• 5.2 地震作用相关理论54-56
• 5.2.1 静力理论54-55
• 5.2.2 反应谱理论55-56
• 5.2.3 直接动力分析理论56
• 5.3 ANSYS地震分析方法56-57
• 5.3.1 谱分析技术56
• 5.3.2 瞬态动力分析56-57
• 5.4 瞬态动力学分析57-60
• 5.4.1 基本方程57-59
• 5.4.2 ANSYS瞬态分析基本步骤59-60
• 5.4.3 求解方法60
• 5.5 内河架空直立式码头抗震分析60-64
• 5.5.1 计算模型的建立60
• 5.5.2 荷载的选择60-64
• 5.6 计算结果的提取与结果分析64-71
• 5.7 本章小结71-72
• 第六章 结论与展望72-74
• 6.1 结论72-73
• 6.2 进一步工作的展望73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-79
• 附录EI CENTRO地震波数据79-86
• 在学期间发表的论文及学术成果86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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本文编号：324287