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内河架空直立式码头结构特性模拟分析
| 论文题名： | 内河架空直立式码头结构特性模拟分析 |
| 关键词： | 模拟分析;结构性状;框架结构;模型试验;有限元;直立式码头 |
| 摘要： | 本文结合西部交通建设科技项目“内河架空直立式集装箱码头结构关键技术研究”，采用模型试验和有限元数值计算两种模拟手段，对内河架空直立式码头结构特性进行了系统深入地分析，并提出了内河架空直立式码头结构的实用计算方法。 物理模型采用1：10的几何比尺，试验模拟了集装箱码头上的各种荷载(包括岸吊、集装箱堆载、船舶荷载等)对码头框架结构的作用。模型试验分8种工况进行。试验分别模拟并测试了横梁、前后排桩柱、前撑，靠系船构件、联系梁等主要构件在最不利工况下的受力状况。 借助于ANSYS结构计算软件，对模型试验中的8种工况分别进行了对应的有限元数值计算。数值模拟分别建立了平面框架和空间框架两种模型，计算得出了在各种工况下结构的受力状况。从计算结果来看，由于各柱的轴向变形而引起码头顶面产生的相对竖向位移对码头结构受力状况影响很大。横梁最大正弯矩出现在第三跨中(从江向岸)；前排桩最大弯矩出现在与前撑联结点处，前排桩的荷载效应主要是通过前撑传递的；后排桩弯矩主要是由水平荷载引起的，最大弯矩出现在桩的嵌固点处；立柱与联系梁产生的弯矩相对较小。 通过比较分析，物理模型试验结果与有限元计算结果能够较好的吻合。采用平面框架模型进行有限元计算的应力值普遍比物理模型试验结果大，两者相差在10﹪～40﹪之间；采用空间框架模型计算的应力值与物理模型试验结果更加吻合，两者相差在0﹪～30﹪之间。由此可知，空间框架模型比平面框架模型更接近于框架的实际状况。 通过分析数值计算和模型试验的结果及荷载效应的传递特点，提出了实用的工程设计近似计算方法。将荷载分为竖向荷载和水平荷载分别作用计算，然后进行迭加。竖向荷载的荷载效应计算时假定剪力、轴力引起的变形以及刚架侧向位移为零，采用力矩分配法进行计算；水平荷载的荷载效应计算时假定刚架结点转角为零，采用无剪力分配法进行计算；由桩柱轴向变形引起的码头顶面竖向位移所产生的荷载效应，则简化为相应结点的支座位移产生的固端弯矩而进行分配和传递。通过对近似计算结果和有限元计算结果的比较分析，最大相差约16﹪。建议框架码头结构计算可采用上述实用计算方法。 |
| 作者： | 丁德斌 |
| 专业： | 水工结构工程 |
| 导师： | 何光春;周世良 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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