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高桩码头地震响应非线性有限元分析
| 论文题名： | 高桩码头地震响应非线性有限元分析 |
| 关键词： | 高桩码头;地震响应;抗震性能;有限元模拟;非线性时程分析 |
| 摘要： | 自1978年改革开放以来，我国一直处于基础设施建设的高峰期。一大批水利、交通和土木工程设施相继建成，作为陆域和海洋交通运输纽带的港口工程也不例外。高桩码头作为一种常用的码头结构型式，广泛应用于我国港口建设。国内外震害显示，高桩码头遭受地震后，结构破坏十分严重。开展高桩码头结构抗震问题的研究，对保证高桩码头结构安全和减少经济损失，具有十分重要的意义。本文利用ABAQUS对高桩码头抗震性能进行研究，主要内容如下: (1)为了了解高桩码头在强震作用下的内力及变形，利用ABAQUS软件建立高桩码头结构三维模型，采用Drucker-Prager准则模拟岸坡土体，考虑钢筋弹塑性特性，利用塑性损伤模型模拟混凝土，采用埋入单元模拟两者间接触作用，利用时程分析方法对高桩码头模型展开非线性地震响应分析。得出高桩码头结构在不同地震作用下码头面板水平位移响应、桩身弯矩和剪力分布情况，总结结构应力和土体残余位移规律。分析比较不同地震波对码头整体结构的受力影响效果，寻找考虑线性材料和非线性材料两种模拟计算结果的异同，并总结分析规律。结果显示:高桩码头结构中桩和岸坡土体的交界处和桩顶为弯矩、剪力、应力最大位置，最先达到塑性状态。同时，考虑材料线性和非线性的桩身内力差距较大，差值幅值范围在9.0％-72.2％。考虑材料非线性对优化高桩码头结构设计和准确计算抗震能力是十分重要的。 (2)采用控制变量法，通过比较高桩码头结构的水平位移响应和桩身内力确定岸坡土体强度和斜桩的布置对码头结构抗震性能的影响效果。研究显示，增加土体强度能有效降低高桩码头的水平位移响应和桩身内力，土体强度提高一倍后码头面板的水平位移、弯矩和剪力降低了大概11.2％-27.8％。斜桩的布置能有效降低高桩码头的水平位移，斜桩码头的水平位移仅为全直桩码头的2/3，同时对桩身内力的降低也有明显效果，但却增大了码头土体的残余位移，这对于震后修复重建工作十分不利。 (3)为探究桩基个数对高桩码头抗震性能的影响，在原有码头结构基础上各减少、增加一根桩，得到5桩和7桩码头结构，分别对这两种码头结构进行非线性时程分析。对比分析结果显示:桩基个数从5根增加到7根后，结构刚度得到提高，码头水平位移、桩身内力均减小了约1/3。 |
| 作者： | 李强 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 姜萌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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