地震荷载作用下板桩码头抗震性能与残余位移研究
发布时间：2017-05-23 09:05
本文关键词：地震荷载作用下板桩码头抗震性能与残余位移研究，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：板桩码头具有结构简单,材料用量小,造价便宜,主要构件可在工厂预制等优点,被广泛应用在沿海和内河地区。但由于板桩码头结构自身的受力特点,水深的变化对其强度和稳定性影响十分敏感,限制了板桩结构向深水化的发展,行业内新近提出了一种新型的遮帘式板桩码头结构,使得板桩码头结构得以向深水化发展。它们在使用过程中除承受一般设计中的作用外,还会受到地震的作用,设计不当在地震中会发生破坏,如日本神户Hyogo-ken地震中板桩码头遭到严重破坏,钢板桩断裂。从结构抗震安全角度而言,真正对结构物安全性起控制作用的是变形问题而非强度问题。目前关于这两种板桩码头结构静力设计与抗震设计研究甚少,而关于前墙位移及地震残余位移的研究未见报道。本文借助有限元分析方法及现有土压力理论,对传统板桩码头及遮帘式板桩码头结构静力设计和抗震设计进行了研究,推导了板桩码头结构前墙地震残余位移的计算方法,全文的主要内容如下:(1)通过查阅国内外关于板桩码头及遮帘式板桩码头的研究成果及设计规范,并结合有关板桩码头地震破坏案例,例证了研究板桩码头结构抗震设计参数及前墙残余位移的重要性。(2)基于大型有限元软件ADINA,分别研究了静力荷载作用下板桩码头及遮帘式板桩码头的设计参数对结构受力及前墙位移的影响,分别给出了静力荷载作用下两种板桩码头结构设计参数的合理选取范围。(3)通过导入kobe波,研究了地震荷载作用下板桩码头及遮帘式板桩码头的设计参数对两种板桩码头结构受力及前墙位移的影响,讨论了地震加速度幅值对板桩码头前墙受力及残余位移的影响,给出了地震荷载作用下板桩码头及遮帘式板桩码头设计参数的合理取值范围。(4)利用目前较为成熟的静土压力理论及土拱效应理论,推导出了静力荷载作用下板桩码头及遮帘式板桩码头前墙位移计算公式,并分别与京唐港10#泊位码头及京唐港32㥮码头的原位观测数据进行了对比,验证了理论推导的正确性。(5)借鉴中南大学林宇亮关于图解法求解粘性土动土压力研究成果,结合板桩码头结构特点及材料力学挠曲线微分方程,推导出了地震荷载作用下板桩码头前墙残余位移的计算公式,并与有限元软件模拟结果进行了对比,验证了理论推导的正确性。
【关键词】：地震 板桩码头 遮帘桩 残余位移 等效应力 位移理论
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U656.112
【目录】：
- 摘要6-7
- Abstract7-17
- 第1章 绪论17-25
- 1.1 研究背景17-18
- 1.1.1 传统板桩码头简介17
- 1.1.2 遮帘式板桩码头简介17-18
- 1.2 研究意义18-20
- 1.3 国内外研究现状20-23
- 1.3.1 土压力理论发展20
- 1.3.2 板桩码头研究现状20-22
- 1.3.3 遮帘式板桩码头研究现状22-23
- 1.4 本文研究内容23
- 1.5 本文技术路线23-25
- 第2章 静力荷载下板桩码头工作机理分析25-40
- 2.1 引言25
- 2.2 分析过程25-28
- 2.2.1 计算模型与荷载25-26
- 2.2.2 材料参数26-27
- 2.2.3 边界条件27
- 2.2.4 接触条件27
- 2.2.5 计算工况27-28
- 2.3 板桩码头静力特性研究28-38
- 2.3.1 水平位移与受力特性分析28-29
- 2.3.2 前墙与锚碇墙间距影响29-31
- 2.3.3 前墙厚度影响31-32
- 2.3.4 锚碇墙厚度影响32-33
- 2.3.5 前墙深入比影响33-34
- 2.3.6 锚碇墙高度影响34-36
- 2.3.7 拉杆直径影响36-37
- 2.3.8 土体模量影响37-38
- 2.4 本章结论38-40
- 第3章 静力荷载下遮帘式板桩码头工作机理分析40-52
- 3.1 引言40
- 3.2 分析过程40-43
- 3.2.1 计算模型与荷载40-41
- 3.2.2 材料参数41-42
- 3.2.3 边界条件42
- 3.2.4 接触条件42
- 3.2.5 计算工况42-43
- 3.3 遮帘式板桩码头静力特性研究43-51
- 3.3.1 水平位移与受力特性分析43-44
- 3.3.2 前墙与遮帘桩间距影响44-46
- 3.3.3 遮帘桩厚度影响46-47
- 3.3.4 遮帘桩长度影响47-48
- 3.3.5 遮帘桩强度影响48-50
- 3.3.6 遮帘桩挡土效果50-51
- 3.4 本章结论51-52
- 第4章 地震荷载作用下板桩码头抗震性能分析52-66
- 4.1 引言52
- 4.2 分析过程52-54
- 4.2.1 计算模型与荷载52-53
- 4.2.2 材料参数53
- 4.2.3 边界条件53
- 4.2.4 接触条件53
- 4.2.5 计算工况53-54
- 4.3 板桩码头抗震特性研究54-65
- 4.3.1 残余位移与受力特性分析54-55
- 4.3.2 前墙与锚碇墙间距影响55-57
- 4.3.3 前墙厚度影响57-58
- 4.3.4 锚碇墙厚度影响58-59
- 4.3.5 前墙深入比影响59-60
- 4.3.6 锚碇墙高度影响60-61
- 4.3.7 地震加速度幅值影响61-63
- 4.3.8 拉杆直径影响63-64
- 4.3.9 土体模量影响64-65
- 4.4 本章结论65-66
- 第5章 地震荷载作用下遮帘式板桩码头抗震性能分析66-78
- 5.1 引言66
- 5.2 分析过程66-67
- 5.2.1 计算模型与荷载66
- 5.2.2 材料参数66
- 5.2.3 边界条件66-67
- 5.2.4 接触条件67
- 5.2.5 计算工况67
- 5.3 遮帘式板桩码头抗震特性研究67-76
- 5.3.1 残余位移与受力特性分析67-69
- 5.3.2 前墙与遮帘桩间距影响69-70
- 5.3.3 遮帘桩厚度影响70-71
- 5.3.4 遮帘桩长度影响71-72
- 5.3.5 遮帘桩强度影响72-73
- 5.3.6 地震加速度幅值影响73-75
- 5.3.7 遮帘桩抗震效果75-76
- 5.4 本章结论76-78
- 第6章 静力荷载作用下板桩码头前板桩墙的水平位移理论计算78-105
- 6.1 引言78
- 6.2 基于文克尔假定的受力计算方法归纳78-80
- 6.3 换算桩长80-81
- 6.4 静力荷载作用下板桩码头前墙位移计算81-87
- 6.4.1 前墙泥面以下部分位移计算81-84
- 6.4.2 忽略锚碇点位移时前墙位移计算84-86
- 6.4.3 考虑锚碇点位移时前墙位移计算86-87
- 6.4.4 静力荷载作用下板桩码头前墙位移计算流程图87
- 6.5 静力荷载作用下板桩码头前墙位移算例87-90
- 6.5.1 工程概况87-88
- 6.5.2 理论计算结果88-89
- 6.5.3 计算结果对比分析89-90
- 6.6 静力荷载作用下遮帘式板桩码头前墙位移计算90-101
- 6.6.1 遮帘式板桩码头结构简化计算模型及土压力区域分布90-91
- 6.6.2 前板桩墙与遮帘桩之间土压力计算91-93
- 6.6.3 遮帘桩间土体传给前墙力的计算93-95
- 6.6.4 前板桩墙泥面以下部分所受土压力95
- 6.6.5 前板桩墙泥面以下部分位移计算95-97
- 6.6.6 忽略锚碇点位移时前墙位移计算97-99
- 6.6.7 考虑锚碇点位移时前墙位移计算99-100
- 6.6.8 静力荷载作用下遮帘式板桩码头前墙位移计算流程图100-101
- 6.7 静力荷载作用下遮帘式板桩码头前墙位移算例101-103
- 6.7.1 工程概况101-102
- 6.7.2 理论计算结果102-103
- 6.7.3 计算结果对比分析103
- 6.8 本章结语103-105
- 第7章 地震荷载下板桩码头前板桩墙的残余位移理论计算105-127
- 7.1 引言105
- 7.2 计算模型105-106
- 7.3 粘性土动主动土压力计算106-111
- 7.3.1 平衡方程106-107
- 7.3.2 动主动土压力分布强度107-108
- 7.3.3 动主动土压力合力作用点位置108-109
- 7.3.4 动主动土压力临界破裂角计算109-111
- 7.4 粘性土动被动土压力计算111-115
- 7.4.1 平衡方程112
- 7.4.2 动被动土压力分布强度112-113
- 7.4.3 动被动土压力合力作用点位置113-114
- 7.4.4 动被动土压力临界破裂角计算114-115
- 7.5 前板桩墙位移计算115-123
- 7.5.1 计算模型115-116
- 7.5.2 前板桩墙受力116-117
- 7.5.3 前板桩墙泥面以下部分位移计算117-119
- 7.5.4 前板桩墙泥面以上部分位移计算119-123
- 7.6 地震荷载作用下板桩码头前墙位移算例123-126
- 7.6.1 工程概况123-124
- 7.6.2 理论计算结果124-125
- 7.6.3 计算结果对比分析125-126
- 7.7 本章结语126-127
- 第8章 结论与展望127-134
- 8.1 全文总结127-132
- 8.1.1 本文的主要内容与结论127-131
- 8.1.2 本文的主要创新点131-132
- 8.2 存在的问题与研究展望132-134
- 参考文献134-138
- 攻读硕士学位期间发表的学术论文138
- 攻读硕士学位期间所获得的奖励138-139
- 攻读硕士学位期间所参与的项目139-140
- 致谢140
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 王丽艳;蔡艳;刘汉龙;;液化地基中重力式码头地震残余变形计算法的动力试验验证[J];土木工程学报;2011年10期
2 蒋建平;刘春林;蒋宏鸣;史旦达;;基于ABAQUS的板桩码头地震动力响应研究[J];水运工程;2013年06期
3 林宇亮;杨果林;赵炼恒;钟正;;地震动土压力水平层分析法[J];岩石力学与工程学报;2010年12期
本文关键词：地震荷载作用下板桩码头抗震性能与残余位移研究，由笔耕文化传播整理发布。
，本文编号：387438
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