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地震作用下高桩码头结构动力响应分析
| 论文题名： | 地震作用下高桩码头结构动力响应分析 |
| 关键词： | 高桩码头;抗震分析;桩土相互作用;有限元分析 |
| 摘要： | 高桩码头是修建在软弱地基上的一种主要码头结构形式,能承受较大的荷载,且挖方量较少,回填砂石用量亦较少,在沿海深水港口中应用较广泛。从上个世纪至今,高桩码头发生严重震害的现象较多,因此高桩码头的抗震研究日益受到重视。高桩码头的地震反应取决于码头面板结构-桩-土的动力相互作用特性,相关研究涉及不同的材料特性以及不同的结构形式,分析难度大,已有成果相对较少。目前,我国高桩码头抗震设计主要基于拟静力计算分析,对于高桩码头面板结构-桩-土的动力相互作用分析相对较薄弱。 本文以不同结构型式的高桩码头为研究对象,考虑码头面板结构-桩-土相互作用,研究在各种情况下高桩码头结构的变形和受力特征,以地震动力响应分析为主,研究不同结构型式高桩码头结构的抗震性能,并在此基础上给出设计建议。本文完成的主要工作和取得的研究成果如下: (1)对国内外的高桩码头震害损失现象以及抗震研究现状进行了归纳总结,主要与高桩码头抗震研究较成熟的美国相比较,指出我国目前抗震研究现状的不足以及有待发展的方面。 (2)采用有限元程序ANSYS建立某高桩码头的二维模型和三维模型,考虑码头面板结构-桩-土相互作用,分别对码头进行了不考虑堆货荷载的重力分析、考虑堆货荷载的静力分析、模态分析、加速度动力响应分析这四种情况的计算,寻找两种数值模拟方式计算结果的不同之处和相同之处,为下文进行高桩码头地震动力响应分析选取模型方式做铺垫;研究发现,在固结边界条件下,三维模型能较真实地模拟竖向静力载荷作用下的位移变形情况和受力情况;而二维模型较容易实现扩大模型的计算区域以增加地基的辐射阻尼作用,所以二维模型更适合运用于高桩码头的动力响应计算中。 (3)为了解叉桩的布置对高桩码头抗震性能的影响,以1989年美国LomaPrieta地震为研究背景,采用有限元程序.ANSYS分别建立了奥克兰港的第七街高桩码头和霍华德高桩码头,对模型施加LomaPrieta地震原波以进行地震动力时程反应计算分析,研究叉桩承台码头结构、直桩承台码头结构、独立叉桩结构的地震反应结果,并在此基础上给出设计建议;研究发现,叉桩置于码头结构中使得其刚度和水平残余位移为三种结构中最大,其叉桩承台码头结构靠自身保持水平力平衡的能力最差,叉桩最有可能发生拉压破坏,其叉桩面板最有可能发生剪切破坏;而在码头结构的后方布置叉桩的结果与之相反,其抗震性能显著提高了。 |
| 作者： | 梁雨兰 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 喻泽红 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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