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架空直立式码头损伤诱因作用模式与桩基受力敏感性特征分析
| 论文题名： | 架空直立式码头损伤诱因作用模式与桩基受力敏感性特征分析 |
| 关键词： | 架空直立式码头;损伤诱因;敏感性分析;群桩应变;数值计算 |
| 摘要： | 内河架空直立式码头具有适应大水位变幅、泊稳条件好、对水流穿行影响小等优点，是三峡库区典型的码头结构。在码头运营过程中容易受到不规范靠泊、超限堆载、岸坡失稳等不利因素的影响，从而导致码头结构损伤，现有损伤诱因反演研究可以对损伤不良作用进行前期预警和溯源，但是关于损伤诱因的作用阈值、作用模式、以及如何选择收集数据的待测桩基及待测区域尚无明确的研究结论，这对损伤诱因反演造成了阻碍。 本文针对面向架空直立式码头损伤诱因的作用模式及损伤诱因作用下码头群桩的敏感性进行研究，主要工作内容如下： （1）建立不规范靠泊有限元数值模型及岸坡失稳有限元模型，分析比较设计规范荷载与有限元计算结果，不断增加船舶靠泊力和岸坡推力，结合混凝土CDP 塑性损伤模型研究确定损伤诱因的阈值范围，以码头荷载设计规范规定值、导致码头产生极限弹性应力的荷载值为临界点，对损伤诱因进行量化，为反演做好前置工作。 （2）针对损伤诱因的反演需求，利用有限元软件分析损伤诱因作用下码头群桩的应变分布特征。对比靠泊作用为 4500KN、5000KN、5500KN 岸坡作用为2MPa、2.5MPa、3MPa以及岸坡3MPa与靠泊作用为4500KN、5000KN、5500KN组合，发现当船舶靠泊码头时，第一排桩基的轴向应变较大，随着靠泊作用的增大，第一排桩基的轴向应变变化较小。在岸坡作用下，第四排、第三排和第二排桩基的轴向应变随着荷载的增加而增大。由于上部框架结构的复杂耦合作用，岸坡荷载部分会通过上部框架传递到第一排桩基，导致第一排桩基的轴向应变大于第二排桩基的轴向应变。 （3）通过有限元软件对损伤诱因作用下架空直立式码头群桩进行敏感性特征分析，提取不同损伤诱因作用下群桩的应变值，分析群桩应变响应大小及变化速率，确定高桩码头在损伤诱因作用下较敏感桩基为第一排、第四排，为损伤诱因反演提取数据集确定待测桩基，并对群桩的监测区域进行研究，分析轴向应变随高程的变化情况，选择在设计低水位线（143.6m）至桩顶（153.4m）之间的区域选取轴向应变采集点。为反演提供便利。 （4）按照相似性原理建立物理模型并施加相应的损伤诱因，对损伤诱因作用模式下码头群桩的敏感性特征进行验证试验，分析群桩的应变响应特征及桩基敏感性，结果表明在靠泊作用下，第一排、第四排桩基为较敏感桩基，其中 A1桩基的敏感性系数达到了1.046。在岸坡作用下，第四排桩基为较敏感桩基，其中A4桩基的敏感新系数达到了1.471，综合考虑选取1、4排桩基为损伤诱因反演的关键桩基，与有限数值分析的结果相互验证。 |
| 作者： | 吴凡 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 张绪进;吴俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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