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高桩墩式码头在非正常撞击作用下的动力响应分析
| 论文题名： | 高桩墩式码头在非正常撞击作用下的动力响应分析 |
| 关键词： | 高桩墩式码头;船舶撞击;防撞设计;动力响应;弹性变形系数 |
| 摘要： | 高桩码头凭借其结构简单、施工快速方便、承载力高、地基适应能力强等优点，在淤泥质海岸得到了广泛的应用。码头在正常运营期间很有可能会受到船舶非正常撞击这种偶然荷载的作用，国内外曾出现过多起船舶撞击码头的事故，造成了很大的经济损失和人员伤亡。虽然这种撞击荷载发上的概率较小，但一旦出现，荷载的量值非常大，因此在结构设计中也需要加以考虑。 《港口工程荷载规范》（JTS144-1-2010）只规定了船舶正常靠泊，即在低速、有护舷缓冲的情况下的撞击力计算公式。船舶非正常撞击研究在码头结构领域成果较少。在查阅国内外关于船舶与其他结构撞击的文献成果后发现，桥梁领域中桥墩防撞与高桩码头非正常撞击问题相似，都涉及到结构-桩-土相互作用等关键问题，其中不乏一些研究成果已经被写入了规范，在工程设计过程中得到了广泛的应用。但这些规范中大多采用静力等效方法，没有考虑土-结构-船舶撞击过程中的动力响应问题。有限元是解决撞击问题的一个很好的方法，无论是考虑撞击力的计算，还是桩土相互作用模拟，均可利用该手段。伴随着计算理论的日益成熟，有限元软件已经比较完善，可以精确模拟桩土结构在船舶撞击力下的应力、位移变化过程，可以得到精确的撞击力随时间变化的动力碰撞曲线。 本文基于ABAQUS有限元软件完成了对船舶撞击高桩墩台码头过程的模拟，主要工作如下： （1）查阅文献较为详细的研究了结构-桩-土相互作用以及船舶与结构撞击的研究现状。 （2）对接触类撞击仿真模拟过程中常见的理论和问题进行了详细的介绍。如：系统阻尼、接触的算法和收敛、模型边界类型的选择和设置、合理单元尺寸的选择等。建立了单桩数值检验模型，借鉴同行所作的物理模型试验，反复检验所采用方法和参数选取的合理性，为后文复杂的高桩墩式码头整体数值模型的建立做好铺垫。 （3）建立高桩墩式码头有限元模型，对于次要因素进行合理的简化，详细考虑包括土体的非线性响应，塑性变形，桩土间脱离、滑移，以及群桩效应等桩土间非线性特性。最终得出墩台撞击点位移以及墩台撞击力时程曲线等结果。 （4）分别选取国内和国外的两个结构防撞规范中的方法，计算得到高桩墩式码头的撞击力。发现由于弹性变形系数在缺乏实验数据的情况下，规范推荐取一个定值，导致在计算速度较小的船舶产生的撞击力时与数值模型所得到的结果有一定偏差。针对此种情况，采用简化模型进行多工况的撞击试验，得到了弹性变形系数的修正公式，使公式的适用范围得到了扩展。 |
| 作者： | 骆城 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 赵冲久 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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