离岸深水全直桩码头的地震损伤分析
发布时间：2021-10-08 22:49
全直桩码头作为离岸深水海域广泛应用的一种高桩码头结构形式,其抗震性能和地震损伤破坏机理尚未被掌握。采用集中参数模型和附加质量法分别考虑桩-土相互作用和地震动水压力作用,应用纤维单元模型进行全直桩码头结构的地震损伤分析,并定义了基桩构件损伤准则和结构整体损伤准则。对一榀全直桩码头进行了强震作用下的损伤分析,结果表明全直桩码头结构在不同土层间和土与水间的交界处以及基桩顶部位置的基桩损伤较大,达到严重损伤程度;随着土层剪切波速的减小,结构的地震损伤指数明显增大,并且改变土层剪切波速会明显影响基桩的损伤分布模式;当剪切波速为100m/s时,水深变化对码头地震损伤影响基本可以忽略;当剪切波速为400m/s时,随着水深增加,结构地震损伤指数明显增大。
【文章来源】：振动工程学报. 2020,33(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
桩-土相互作用模型
所分析结构为某港一榀离岸深水全直桩梁板式码头，码头排架首尾桩中心距为36 m,4根基桩均采用壁厚为20mm，Φ1800mm的Q345钢管桩，桩基自由高度为32.5m，入土深度为44.5m，码头面板由钢筋混凝土板制成，板厚为500mm，码头结构排架尺寸如图3所示。码头面设计均布面荷载为30kPa。码头所处水域设计高水位为3.82m，所处地质参数如表2所示。采用LS-DYNA有限元程序[18]中的纤维单元模型模拟码头结构排架的基桩构件，基桩沿轴向离散成154个梁单元，每个梁单元长度为0.5m，梁单元横截面离散成36个钢纤维，每个钢纤维的材料模型采用1.1节所述的钢材损伤本构模型。码头结构横梁采用梁单元模拟，其材料采用弹性模型模拟，面板按等效质量分布在横梁上，面板设计荷载按线荷载作用在横梁上。采用2.1节的桩-土相互作用模型模拟1-4层土与桩相互作用，由于第五层土为非常密实粉砂，可作为持力层，因此在第五层土顶部桩基位置设置固定端，其考虑桩-土相互作用的码头结构有限元模型如图4所示。桩-土相互作用模型参数可通过式（4)-(7）和表2计算得到。根据式（11）可计算得到每根基桩每米动水压力附加质量为2606kg。
采用LS-DYNA有限元程序[18]中的纤维单元模型模拟码头结构排架的基桩构件，基桩沿轴向离散成154个梁单元，每个梁单元长度为0.5m，梁单元横截面离散成36个钢纤维，每个钢纤维的材料模型采用1.1节所述的钢材损伤本构模型。码头结构横梁采用梁单元模拟，其材料采用弹性模型模拟，面板按等效质量分布在横梁上，面板设计荷载按线荷载作用在横梁上。采用2.1节的桩-土相互作用模型模拟1-4层土与桩相互作用，由于第五层土为非常密实粉砂，可作为持力层，因此在第五层土顶部桩基位置设置固定端，其考虑桩-土相互作用的码头结构有限元模型如图4所示。桩-土相互作用模型参数可通过式（4)-(7）和表2计算得到。根据式（11）可计算得到每根基桩每米动水压力附加质量为2606kg。3 全直桩码头的地震损伤分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]多介质体作用下近海桥梁的地震损伤分析[J]. 陈宇,李忠献,李宁. 土木工程学报. 2015(10)
[2]离岸深水全直桩码头动力简化计算方法研究[J]. 王元战,贺林林,王朝阳. 岩土力学. 2014(10)
[3]基于材料损伤的钢筋混凝土构件损伤模型[J]. 李忠献,陈宇,李宁. 工程力学. 2014(06)
[4]考虑土-结构相互作用的大跨度连续刚构桥振动台阵试验研究[J]. 闫晓宇,李忠献,韩强,杜修力. 工程力学. 2014(02)
[5]竖向荷载下群桩-土-承台相互作用数值分析[J]. 杜家庆,杜守继,赵丹蕾,唐文勇. 岩土力学. 2013(08)
[6]基于瑞雷波法的都江堰市区场地剪切波速结构[J]. 卢建旗,李山有,李伟. 地震工程与工程振动. 2012(06)
[7]钢-混凝土混合结构振动台试验的弹塑性损伤分析[J]. 李忠献,吕杨,徐龙河,丁阳. 建筑结构学报. 2012(10)
[8]地震作用下饱和土-桩-上部结构动力相互作用研究[J]. 刘林超,杨骁. 岩土力学. 2012(01)
[9]应用纤维单元模型的钢筋混凝土框架结构损伤与失效分析[J]. 吕杨,徐龙河,李忠献,丁阳. 天津大学学报. 2011(10)
[10]桩基础承台水平附加质量分析[J]. 赖伟,王君杰,胡世德. 同济大学学报(自然科学版). 2004(10)
博士论文
[1]多点激励下大跨度钢筋混凝土桥梁地震响应振动台阵试验研究[D]. 闫晓宇.天津大学 2013
[2]高层建筑结构地震失效模式优化及损伤控制研究[D]. 吕杨.天津大学 2012
[3]水—桥墩动力相互作用机理及深水桥梁非线性地震响应研究[D]. 黄信.天津大学 2012
本文编号：3425119
【文章来源】：振动工程学报. 2020,33(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
桩-土相互作用模型
所分析结构为某港一榀离岸深水全直桩梁板式码头，码头排架首尾桩中心距为36 m,4根基桩均采用壁厚为20mm，Φ1800mm的Q345钢管桩，桩基自由高度为32.5m，入土深度为44.5m，码头面板由钢筋混凝土板制成，板厚为500mm，码头结构排架尺寸如图3所示。码头面设计均布面荷载为30kPa。码头所处水域设计高水位为3.82m，所处地质参数如表2所示。采用LS-DYNA有限元程序[18]中的纤维单元模型模拟码头结构排架的基桩构件，基桩沿轴向离散成154个梁单元，每个梁单元长度为0.5m，梁单元横截面离散成36个钢纤维，每个钢纤维的材料模型采用1.1节所述的钢材损伤本构模型。码头结构横梁采用梁单元模拟，其材料采用弹性模型模拟，面板按等效质量分布在横梁上，面板设计荷载按线荷载作用在横梁上。采用2.1节的桩-土相互作用模型模拟1-4层土与桩相互作用，由于第五层土为非常密实粉砂，可作为持力层，因此在第五层土顶部桩基位置设置固定端，其考虑桩-土相互作用的码头结构有限元模型如图4所示。桩-土相互作用模型参数可通过式（4)-(7）和表2计算得到。根据式（11）可计算得到每根基桩每米动水压力附加质量为2606kg。
采用LS-DYNA有限元程序[18]中的纤维单元模型模拟码头结构排架的基桩构件，基桩沿轴向离散成154个梁单元，每个梁单元长度为0.5m，梁单元横截面离散成36个钢纤维，每个钢纤维的材料模型采用1.1节所述的钢材损伤本构模型。码头结构横梁采用梁单元模拟，其材料采用弹性模型模拟，面板按等效质量分布在横梁上，面板设计荷载按线荷载作用在横梁上。采用2.1节的桩-土相互作用模型模拟1-4层土与桩相互作用，由于第五层土为非常密实粉砂，可作为持力层，因此在第五层土顶部桩基位置设置固定端，其考虑桩-土相互作用的码头结构有限元模型如图4所示。桩-土相互作用模型参数可通过式（4)-(7）和表2计算得到。根据式（11）可计算得到每根基桩每米动水压力附加质量为2606kg。3 全直桩码头的地震损伤分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]多介质体作用下近海桥梁的地震损伤分析[J]. 陈宇,李忠献,李宁. 土木工程学报. 2015(10)
[2]离岸深水全直桩码头动力简化计算方法研究[J]. 王元战,贺林林,王朝阳. 岩土力学. 2014(10)
[3]基于材料损伤的钢筋混凝土构件损伤模型[J]. 李忠献,陈宇,李宁. 工程力学. 2014(06)
[4]考虑土-结构相互作用的大跨度连续刚构桥振动台阵试验研究[J]. 闫晓宇,李忠献,韩强,杜修力. 工程力学. 2014(02)
[5]竖向荷载下群桩-土-承台相互作用数值分析[J]. 杜家庆,杜守继,赵丹蕾,唐文勇. 岩土力学. 2013(08)
[6]基于瑞雷波法的都江堰市区场地剪切波速结构[J]. 卢建旗,李山有,李伟. 地震工程与工程振动. 2012(06)
[7]钢-混凝土混合结构振动台试验的弹塑性损伤分析[J]. 李忠献,吕杨,徐龙河,丁阳. 建筑结构学报. 2012(10)
[8]地震作用下饱和土-桩-上部结构动力相互作用研究[J]. 刘林超,杨骁. 岩土力学. 2012(01)
[9]应用纤维单元模型的钢筋混凝土框架结构损伤与失效分析[J]. 吕杨,徐龙河,李忠献,丁阳. 天津大学学报. 2011(10)
[10]桩基础承台水平附加质量分析[J]. 赖伟,王君杰,胡世德. 同济大学学报(自然科学版). 2004(10)
博士论文
[1]多点激励下大跨度钢筋混凝土桥梁地震响应振动台阵试验研究[D]. 闫晓宇.天津大学 2013
[2]高层建筑结构地震失效模式优化及损伤控制研究[D]. 吕杨.天津大学 2012
[3]水—桥墩动力相互作用机理及深水桥梁非线性地震响应研究[D]. 黄信.天津大学 2012
本文编号：3425119
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