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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;地震动强度;动力响应;易损性分析;BP神经网络;数值模型 |
| 摘要： | 港口作为海洋运输的门户，是连接水路交通和陆路交通的纽带。随着我国经济的不断发展，进出口贸易的需求量逐年升高，港口的建设规模也在不断扩大。高桩码头因具有用料少、挖方小、泊稳条件好等诸多优点，得到了港工建设领域的广泛认可。随着更多的高桩码头在港口中投入使用，高桩码头结构的设计要求也逐步提高。地震是高桩码头遭受破坏的主要原因之一，尽管相关的技术在不断发展，近年来高桩码头地震破坏案例仍屡见不鲜，开展多角度深层次的高桩码头抗震性能研究变得愈加重要。因此，本文以某全直桩高桩码头结构为研究对象，借助MidasGTSNX建立了地基土-高桩码头结构相互作用数值模型，模型尺寸为170×40m，码头布设5根直桩。主要研究内容如下： （1）通过地震波类别的选取和幅值的调整，分别对高桩码头面板结构和桩基结构进行了加速度、速度及位移的时程分析，并将结果进行对比。进一步选取土体参数及地震动强度为敏感性影响参数，开展基准值误差和灰色关联分析，探究了地震作用下桩周土体加速度峰值、侧向位移极值及码头结构桩顶、桩身动内力对各参数的敏感性。整体而言，土体特征点加速度和侧向位移灰色关联差异序列差异很大，而结构特征单元的灰色关联序列差异不大。 （2）将地基土内最大桩基应变作为损伤指标对高桩码头结构的损伤等级进行划分，并基于IDA分析法和PSDA线性拟合法得到高桩码头结构的易损性曲线，进而分析了结构在各级地震动强度作用下结构破坏的超越概率。研究表明，随着地震动强度的逐渐增加，结构基本完好的概率越来越小，各级损伤的概率依次增加。此外，考虑的不确定性影响因素越多，会使得易损性曲线越倾斜，且知识不确定性因素会对高桩码头结构风险概率评估有所影响。 （3）根据前文中所选参数，设计四因素五水平正交试验，借助Matlab神经网络工具箱搭建BP神经网络桩基应变计算模型，以解决地震易损性分析过程中数值计算消耗较大的问题。在此基础上，将网络预测结果与有限元数值模拟结果进行对比。结果表明，网络预测模型的精度较好，可用来代替大量的有限元数值计算，节约工作时间，提高工作效率。 |
| 作者： | 张新程 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 崔春义 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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