L型布置內(nèi)河框架直立式碼頭結(jié)構(gòu)模態(tài)分析

文中詳細闡述了結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論的研究現(xiàn)狀,分析了內(nèi)河架空直立式碼頭結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究與設(shè)計中存在的不足,并提出了今后的研究重點和發(fā)展方向,即內(nèi)河架空直立式碼頭結(jié)構(gòu)穩(wěn)健性優(yōu)化、全局多目標優(yōu)化和一種適合內(nèi)河架空直立式碼頭結(jié)構(gòu)優(yōu)化的優(yōu)良算法——遺傳算法的研究。

通過對以往發(fā)生的高樁碼頭震害的類型及特點的分析,并結(jié)合接岸結(jié)構(gòu)的常見病害及其對碼頭的不利影響,針對內(nèi)河架空直立式碼頭接岸結(jié)構(gòu)的選擇進行探討,提出一種較合理的高樁碼頭接岸結(jié)構(gòu),以提高高樁碼頭的抗震能力和適用能力,減少營運期間的維護費用。

本文針對目前碼頭平面設(shè)計方法的不足,采用有限元方法,對重慶市某內(nèi)河架空直立式框架碼頭進行模擬,分析探討了不同工況下碼頭的變形和各主要構(gòu)件的力學(xué)性能。研究表明:此結(jié)構(gòu)整體性很好,但工程設(shè)計偏于保守,可適當(dāng)加大樁徑、樁間距及排架間距,以減少工程投資,同時可以減小結(jié)構(gòu)對水流的影響,為碼頭結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)化設(shè)計提供了參考依據(jù)。

利用有限元法對內(nèi)河架空直立式集裝箱碼頭結(jié)構(gòu)進行了計算分析,采用有限元法建立了3種不同的有限元模型(平面剛架模型、不考慮面板剛度的空間剛架模型、考慮面板剛度的空間剛架模型),分別對內(nèi)河架空直立式集裝箱碼頭結(jié)構(gòu)進行了靜力計算和比較分析。分析表明,考慮面板剛度的空間剛架模型是適合內(nèi)河大水位差架空直立式碼頭結(jié)構(gòu)的計算模型。

大水位差架空直立式碼頭是出現(xiàn)在長江上游內(nèi)河地區(qū)的一種新型碼頭結(jié)構(gòu)型式。對該種碼頭的結(jié)構(gòu)特點、結(jié)構(gòu)型式及其適應(yīng)性進行歸納,并對碼頭的樁基、上部結(jié)構(gòu)及接岸結(jié)構(gòu)等的設(shè)計和計算要點進行點評。

采用有限元法,分別建立樁-土-碼頭結(jié)構(gòu)模型、地基剛性假定的碼頭模型和工程計算簡化的碼頭模型。通過模態(tài)分析和動力時程分析,得出3種碼頭模型的基頻和水平位移最大值,以及碼頭立柱內(nèi)力的最大響應(yīng)值。研究表明:與地基剛性假定模型相比,由樁-土-碼頭結(jié)構(gòu)模型所得的結(jié)構(gòu)基頻、水平位移最大值、立柱的剪力和彎矩值將會減小,軸力值基本不受影響;與工程計算簡化模型相比,結(jié)構(gòu)的基頻、立柱的剪力和彎矩值將增大,但是水平位移最大值將減小,軸力值基本不變。

根據(jù)規(guī)范方法并結(jié)合工程實際和內(nèi)河大水位差碼頭關(guān)鍵技術(shù)問題,依托大量的數(shù)值計算,對內(nèi)河大水位差架空直立式碼頭在各種荷載組合下的災(zāi)害進行了預(yù)測。利用arcview將預(yù)測結(jié)果與地理信息系統(tǒng)有效地結(jié)合起來,建立了內(nèi)河大水位差架空直立式碼頭災(zāi)害預(yù)測與管理系統(tǒng),實現(xiàn)了港口安全評估的動態(tài)化管理。通過對系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)的評估,可以有效提高碼頭的裝卸效率,實時評估碼頭的安全性能。

以三峽庫區(qū)某架空直立式碼頭為例,采用基于有限元軟件ansys的montecarlo法,對架空直立式碼頭樁基進行了靈敏度分析、散點圖分析,并討論了樁基在各種工況組合作用下的可靠指標.結(jié)果表明船舶撞擊力對碼頭樁基的可靠度計算起著決定性作用,碼頭樁基可靠度指標基本滿足規(guī)范要求,可靠指標計算方法和結(jié)果可為類似碼頭樁徑優(yōu)化設(shè)計提供參考.

重慶寸灘集裝箱碼頭為架空直立式高樁碼頭,架空平臺下部結(jié)構(gòu)為φ1300mm立柱和縱橫聯(lián)系撐,聯(lián)系撐采用鋼抱箍作為支撐點。本文以寸灘集裝箱碼頭為例,詳細介紹了鋼抱箍在直立式碼頭框架結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用,該工藝成功地解決了不需液壓千斤頂而調(diào)節(jié)底模板高程的施工難點,以期本文成果能為同類工程施工提供一定參考。

以三峽庫區(qū)架空直立式碼頭大直徑鋼護筒嵌巖樁為切入點,主要針對受鋼護筒影響下架空直立式碼頭嵌巖樁的受力性狀作一綜述.在闡明何為鋼護筒嵌巖樁的基礎(chǔ)上綜述了鋼護筒及鋼護筒嵌巖樁的受力性狀和嵌巖樁-土-巖的受力性狀的研究現(xiàn)狀,并從鋼管混凝土樁(柱)與鋼護筒嵌巖樁受力性狀的區(qū)別、鋼護筒與樁芯鋼筋混凝土的聯(lián)合受力和考慮重復(fù)荷載作用下鋼護筒效應(yīng)對嵌巖樁承載性能的影響3個方面探討有待研究的方向,為進一步研究鋼護筒嵌巖樁提供一些思路.

利用有限元法對性質(zhì)復(fù)雜的混凝土結(jié)構(gòu)——架空直立式碼頭進行塑性破壞分析,其中包括根據(jù)室內(nèi)模型試驗得到的混凝土參數(shù),利用有限元軟件進行數(shù)值模擬分析;結(jié)合重慶市寸灘碼頭模型試驗資料,對數(shù)值模擬結(jié)果進行對比分析。結(jié)果表明:碼頭結(jié)構(gòu)在受到頂層撞擊力后最先破壞的是結(jié)構(gòu)底層的聯(lián)系梁;隨著撞擊荷載的增大,結(jié)構(gòu)上部的縱撐、橫撐兩端均出現(xiàn)不同程度的開裂區(qū),但整個結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)較大位移,表明此種結(jié)構(gòu)具有較強的塑性變形能力,符合框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則,與試驗數(shù)據(jù)比較吻合。

利用有限元法對內(nèi)河大水位差架空直立式集裝箱碼頭結(jié)構(gòu)進行計算分析。采用等截面梁單元,按平面剛架建模分別對各控制工況進行了比較計算和分析,并按空間剛架建模對計算結(jié)果進行復(fù)核,計算結(jié)果可靠合理,為合理結(jié)構(gòu)型式的研究提供了依據(jù)。

針對內(nèi)河高水位差架空直立式碼頭的結(jié)構(gòu)形式,對多種荷載下的結(jié)構(gòu)靜力非線性響應(yīng)做了數(shù)值分析,通過與室內(nèi)模型試驗測試數(shù)據(jù)對比,驗證了分析方法的可靠性。隨后對該類結(jié)構(gòu)進行了大量的數(shù)值計算,得到了碼頭結(jié)構(gòu)和樁基在不同荷載下的力學(xué)響應(yīng)。分析結(jié)果表明:利用靜力非線性分析方法,能夠較好地分析結(jié)構(gòu)受力響應(yīng)的過程,同時還能發(fā)現(xiàn)其中的薄弱環(huán)節(jié);在結(jié)構(gòu)分析中計算各類截面塑性鉸的性能,很容易判斷構(gòu)件是否屈服或破壞;對于該類結(jié)構(gòu),在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時,宜分成樁1和其它樁兩類,通過優(yōu)化兩類樁之間的聯(lián)系方式使結(jié)構(gòu)受力更合理。

結(jié)合三峽工程建成蓄水后庫區(qū)港口航道水域特點和地形特點,充分考慮長江航運發(fā)展、長江上游重慶航運中心的建設(shè)等需求,以及碼頭建設(shè)對長江航運通航條件、通航環(huán)境安全及行洪能力的影響,對各種適合集裝箱裝卸的碼頭結(jié)構(gòu)進行了全面歸納、分析、篩選,提出了在長江上游30m以上大水位差條件下5種比較適合于集裝箱裝卸的碼頭結(jié)構(gòu)方案。

從三峽庫區(qū)變動回水區(qū)特殊的地形地質(zhì)及水文條件出發(fā),以寸灘港三期擬建工程為實例,通過對結(jié)構(gòu)形式特點比較、施工方法論述及合理施工水位確定等要素的分析,對架空直立式碼頭結(jié)構(gòu)進行排架跨度、基樁樁徑優(yōu)化設(shè)計,提出了適應(yīng)于三峽庫區(qū)變動回水區(qū)的大樁徑、大跨度架空直立式碼頭結(jié)構(gòu)形式,比傳統(tǒng)的碼頭結(jié)構(gòu)工程量減少、工程造價降低,并解決了三峽成庫后低水位施工期短的難題。此研究成果可為庫區(qū)碼頭建設(shè)提供良好的技術(shù)支持,具有一定的參考價值。

采用三維有限元數(shù)值分析方法,對大水位差架空直立式碼頭的力學(xué)特性展開了分析,得到了有限元簡化分析時的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及其誤差,并在此基礎(chǔ)上對結(jié)構(gòu)的模態(tài)及其塑性破壞過程進行了分析,得到了內(nèi)河架空直立式碼頭基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)共同作用的一些規(guī)律及其碼頭結(jié)構(gòu)的破壞模式。

采用響應(yīng)面數(shù)值模擬技術(shù)在設(shè)計驗算點處擬合了代替真實極限狀態(tài)曲面的響應(yīng)面函數(shù),并在此基礎(chǔ)上運用一次二階矩法編寫matlab程序?qū)芸罩绷⑹酱a頭樁基進行了可靠度分析求解。驗證了基于響應(yīng)面對大型結(jié)構(gòu)可靠度求解的可行性。

根據(jù)動力時程分析法基本理論,利用ansysworkbench有限元軟件分別建立新型架空直立式碼頭結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)架空直立式碼頭結(jié)構(gòu)有限元模型進行數(shù)值模擬分析,得出兩種結(jié)構(gòu)型式碼頭面板和樁的應(yīng)力、位移的時程響應(yīng)結(jié)果。最后,通過對兩者的結(jié)果進行分析對比,初步探討和評估新型碼頭結(jié)構(gòu)的抗震性能。

港口航道與海岸工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第1章設(shè)計資料 1.1地理位置 擬建重慶港涪陵港區(qū)黃旗集裝箱碼頭一期工程位于長江左岸黃旗鎮(zhèn)，距涪陵城以

人工島直立式沉箱護岸具有對環(huán)境影響因素小,開挖方量少,結(jié)構(gòu)堅固耐用,對地面荷載變化不敏感以及能夠承受較大的水平荷載等特點,直立式護岸是依靠與岸壁構(gòu)筑物底面直接接觸的基槽的可靠承載力來維護整體護岸的安全使用。因此,基床是直立式護岸的基礎(chǔ),基床夯實及整平質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到整個工程的穩(wěn)定性和耐久性,施工質(zhì)量控制的不好,容易引起沉箱安裝后移位以及沉降過大等質(zhì)量問題。珠澳口岸人工島工程的西北護岸是直立式沉箱結(jié)構(gòu),以此為例闡述直立式護岸結(jié)構(gòu)施工中基床施工工藝及其施工要點。

以重慶港寸灘碼頭三期工程的為依托,基于大渦模擬理論,應(yīng)用有限元軟件fluent模擬高雷諾數(shù)條件下的三維流場,得出超臨界狀態(tài)下串聯(lián)樁上的水流速度和壓強,探討碼頭結(jié)構(gòu)各排架樁上的阻力系數(shù)、水流壓強衰減、消能等相關(guān)規(guī)律,為三峽庫區(qū)大水位差架空直立式碼頭在結(jié)構(gòu)設(shè)計時考慮水流力的影響提供參考。

采用ansys有限元軟件,對5種不同碼頭承臺寬度、5種不同樁直徑進行數(shù)值分析,探討承臺寬度、樁直徑對架空直立式碼頭水平撞擊力分配系數(shù)的影響。結(jié)果表明,承臺寬度和樁直徑對排架分配系數(shù)有著不可忽視的影響,承臺寬度的增大有利于排架的均勻分配,樁直徑的增大不利于排架的均勻分配。為使結(jié)構(gòu)受力均勻,可適當(dāng)加大承臺寬度、減小樁直徑。同時對這兩個因素對水平撞擊力分配系數(shù)的影響進行敏感性分析。