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桩土相互作用下高桩码头随机地震反应分析
| 论文题名： | 桩土相互作用下高桩码头随机地震反应分析 |
| 关键词： | 高桩码头;地震响应;桩-土接触模拟法;反应谱分析;功率谱曲线 |
| 摘要： | 高桩码头是我国港口建设中常用的码头结构型式，在港口建设和发展中有着重要作用。历次震害表明，高桩码头结构极易遭受地震破坏，因此在其设计使用年限内是否拥有足够的抗震能力非常重要。本文考虑桩-土相互作用，以随机过程作为地震动输入，对高桩码头随机地震响应特征进行分析，主要研究内容及成果如下: (1)在对常用地震动输入和桩-土接触模拟方法总结的基础上，参考建筑抗震设计规范(GB50011-2010)和前人的研究成果获得相关计算参数，以大型通用有限元软件ABAQUS为平台，建立了高桩码头的二维有限元模型。 (2)对该有限元模型进行结构自振分析，计算了高桩码头结构的模态振型，确定了结构的振动特性及所需模态阶次。 (3)考虑桩-土相互作用，对高桩码头结构进行了反应谱分析，获得了三种不同方向地震激励作用下结构的位移及应力曲线。并对所得的曲线进行分析发现:在水平地震激励作用下码头结构向前倾覆，竖向地震激励作用下码头结构整体向前水平移动，水平激励对土体和结构的变形起主导作用。 (4)对高桩码头有限元模型进行随机地震响应分析，得出了在随机地震激励下结构响应位移及拉应力的功率谱曲线。随后，对拉应力响应的功率谱曲线进行分析，得到了其在概率保证为75％的置信区间内的拉应力均方根值。依此可以确定，码头节点的相对位移功率谱曲线的峰值均出现在较小频率处，且高阶振型对结构响应的影响有限。 (5)将反应谱分析与随机地震响应分析结果进行比较，可看出，两者所得位移及应力曲线变化趋势较为一致，且数量级相同。只是两者在数值上有所差异，其中，反应谱分析所得到的应力最大值较大。据此可确定，反应谱分析相对较为保守，而对工程实例进行功率谱分析是十分必要的。 (6)在地震作用下，对结构地震响应的影响因素（如上部结构型式、后方填土等）进行分析，可发现:上部为框架结构时，桩顶处拉应力值较小，危险截面位于桩-土交界面;码头结构后方有高填土时，后排桩基拉应力较大，码头前沿桩基应力反而较小。在此基础上，对类似结构的设计提出了一些建议。 |
| 作者： | 莫鋈 |
| 专业： | 水利工程;港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 何光春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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