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离岸深水全直桩码头动力计算方法研究
| 论文题名： | 离岸深水全直桩码头动力计算方法研究 |
| 关键词： | 离岸深水港建设;全直桩码头;动力计算方法;有限元模型 |
| 摘要： | 离岸深水港建设是我国水运工程发展的方向,从国内外发展现状及已有工程实践看,桩柱承台式结构是一种适用于离岸深水海域的优良结构型式,具有广阔的应用前景。由于水深增加,桩柱加长,结构柔性较大,结构的动力响应特性、波浪与结构的相互作用等问题突出。传统的刚度较大的近岸结构设计理念、设计标准与计算方法等已不完全适用,而我国对离岸深水结构的设计计算方法还缺乏深入、系统的研究工作。本文针对以上问题,结合某离岸深水港的全直桩髙桩梁板码头设计方案,对离岸深水码头结构的动力计算方法开展了一系列研究工作,主要内容如下: 1.利用有限元软件 ABAQUS建立地基-离岸深水结构相互作用的三维弹塑性有限元模型,根据失稳判别准则,对波浪力及船舶撞击力静力作用下结构的稳定性进行分析。明确了结构的承载机理和失稳破坏模式,并分析了桩基入土深度、壁厚、地质条件等因素对结构承载力的影响。 2.在现有水平承载桩计算方法的基础上,分别基于m法和P-Y曲线法建立全直桩码头承载力静力简化计算方法。通过与有限元计算结果进行对比,验证了所建立简化计算方法的正确性。 3.利用有限元软件 ADINA建立了水体和桩基结构相互作用的三维有限元数值模型。通过对水中桩基结构的振动特性进行数值模拟,分析了水体对结构自振特性、阻尼比的影响。采用速度入口法数值造波,模拟波浪与桩基结构的相互作用,分析流固耦合作用对桩身波浪力的影响,并建立考虑流固耦合影响的波浪力放大系数简化计算方法。 4.通过数值模型研究离岸深水结构的自振周期、振型等动力特性,并与传统近岸结构进行比较,深入了解离岸深水结构的力学特性。将波浪力和船舶撞击力以动力的形式施加到结构上,对结构的动力响应进行数值模拟。研究表明,全直桩码头结构在波浪和船舶撞击力作用下的动力响应类似于桩顶凝聚质量的单自由度系统,得到了波浪力和船舶撞击力作用下结构响应的动力放大系数。 5.在全直桩码头承载力静力简化计算方法的基础上,考虑流固耦合作用的影响及结构响应的动力放大效应,建立离岸深水全直桩结构的动力简化计算方法,为工程实践提供指导和设计依据。通过与有限元计算结果进行对比,验证了所建立简化计算方法的正确性。 |
| 作者： | 王朝阳 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 王元战 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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