架空直立式碼頭結(jié)構(gòu)三維數(shù)值塑性破壞分析

文中詳細(xì)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(jì)中存在的不足,并提出了今后的研究重點(diǎn)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(biāo)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(diǎn)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(jìn)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(yùn)期間的維護(hù)費(fèi)用。

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(jìn)行了靈敏度分析、散點(diǎn)圖分析,并討論了樁基在各種工況組合作用下的可靠指標(biāo).結(jié)果表明船舶撞擊力對碼頭樁基的可靠度計(jì)算起著決定性作用,碼頭樁基可靠度指標(biāo)基本滿足規(guī)范要求,可靠指標(biāo)計(jì)算方法和結(jié)果可為類似碼頭樁徑優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考.

以三峽庫區(qū)架空直立式碼頭大直徑鋼護(hù)筒嵌巖樁為切入點(diǎn),主要針對受鋼護(hù)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(hù)筒嵌巖樁的基礎(chǔ)上綜述了鋼護(hù)筒及鋼護(hù)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(hù)筒嵌巖樁受力性狀的區(qū)別、鋼護(hù)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(hù)筒效應(yīng)對嵌巖樁承載性能的影響3個(gè)方面探討有待研究的方向,為進(jìn)一步研究鋼護(hù)筒嵌巖樁提供一些思路.

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(shí)例,通過對結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)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(jìn)行排架跨度、基樁樁徑優(yōu)化設(shè)計(jì),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(jià)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(jià)值。

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

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(jìn)行計(jì)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(jìn)行了比較計(jì)算和分析,并按空間剛架建模對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行復(fù)核,計(jì)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)。

由于內(nèi)河架空直立式碼頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不能采用一般的傳統(tǒng)計(jì)算方法進(jìn)行模態(tài)分析,而應(yīng)采用結(jié)構(gòu)專業(yè)軟件進(jìn)行分析。采用有限元法建立空間剛架模型,對內(nèi)河架空直立式集裝箱碼頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析,初步探討了內(nèi)河架空直立式碼頭結(jié)構(gòu)的動力特性,為合理結(jié)構(gòu)型式的研究提供了依據(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(jìn)行了計(jì)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(jìn)行了靜力計(jì)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(jì)算模型。

結(jié)合三峽工程建成蓄水后庫區(qū)港口航道水域特點(diǎn)和地形特點(diǎn),充分考慮長江航運(yùn)發(fā)展、長江上游重慶航運(yùn)中心的建設(shè)等需求,以及碼頭建設(shè)對長江航運(yùn)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(jìn)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。

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(diǎn)、結(jié)構(gòu)型式及其適應(yīng)性進(jìn)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(jì)和計(jì)算要點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)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(jì)算簡化的碼頭模型。通過模態(tài)分析和動力時(shí)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(jì)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。

本文針對目前碼頭平面設(shè)計(jì)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(jìn)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(jì)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(shí)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(jì)提供了參考依據(jù)。

根據(jù)規(guī)范方法并結(jié)合工程實(shí)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(jì)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(jìn)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(shí)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(shí)時(shí)評估碼頭的安全性能。

港口航道與海岸工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第1章設(shè)計(jì)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

架空直立式碼頭樁基礎(chǔ)具有數(shù)量多、密度大的特點(diǎn),結(jié)構(gòu)使用過程中樁基與周圍土體的相互作用機(jī)理一直受到工程界的關(guān)注。按照復(fù)合材料力學(xué)的處理方法,基于自洽理論和應(yīng)變相容原理,將樁—土相互作用體系進(jìn)行等效連續(xù)化處理,建立了樁土復(fù)合材料力學(xué)模型。依次對一架空直立式碼頭樁基與土體相互作用體系進(jìn)行了數(shù)值分析,并與"接觸模型"計(jì)算方法及大尺度模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比。研究表明,復(fù)合材料計(jì)算方法與"接觸模型"計(jì)算方法及模型試驗(yàn)結(jié)果在趨勢和數(shù)值上具有較好的一致性,并且采用復(fù)合材料模型能夠減少計(jì)算單元?jiǎng)澐謹(jǐn)?shù)量,提高有限元計(jì)算方法的計(jì)算效率。

以重慶某平面布置為"l型"的內(nèi)河框架直立式碼頭為依托,采用midas建立空間剛架模型并進(jìn)行模態(tài)分析,提取關(guān)鍵模態(tài)分析結(jié)構(gòu)的振型特點(diǎn)。初步探討其動力特性,為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、振動故障診斷以及結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

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(jìn)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(shí)對這兩個(gè)因素對水平撞擊力分配系數(shù)的影響進(jìn)行敏感性分析。

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(qiáng),探討碼頭結(jié)構(gòu)各排架樁上的阻力系數(shù)、水流壓強(qiáng)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(jì)時(shí)考慮水流力的影響提供參考。

高樁框架碼頭是高樁碼頭結(jié)構(gòu)型式之一,實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)人員往往采用平面計(jì)算的方法來進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,這種計(jì)算得出的結(jié)果往往會使樁內(nèi)力值與實(shí)際偏差增大,這使得結(jié)構(gòu)安全可能存在隱患或浪費(fèi)。本文依托安徽銅陵港某工程,利用易工軟件和autodeskrobot軟件分別進(jìn)行二維和三維結(jié)構(gòu)計(jì)算分析,對高樁框架碼頭承受船舶荷載這一問題進(jìn)行較為深入的研究。

直立式加筋土擋墻力學(xué)特性分析——結(jié)合廣東河(源)龍(川)高速公路的加筋土擋墻試驗(yàn)，運(yùn)用非線性有限元法對加筋土擋墻的力學(xué)特性進(jìn)行數(shù)值分析，對直立式加筋土擋墻墻面變形、墻內(nèi)土壓力的分布規(guī)律進(jìn)行探討。

利用彈塑性有限元理論和基于autocad的二次開發(fā)結(jié)構(gòu)分析軟件nosacad,引入變剛度梁單元和彈簧模型柱單元,建立框架結(jié)構(gòu)空間三維桿系模型,并分別在雙向地震波和單向地震波作用下的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了彈塑性反應(yīng)時(shí)程分析,得到了結(jié)構(gòu)的自振周期、各層層間位移角和頂層水平位移曲線,并對兩組結(jié)果進(jìn)行比較。通過對框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算,得到框架結(jié)構(gòu)在地震作用下結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。