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底梁式全直桩高桩码头水平受力分析

作　者: 卢陈
导　师: 刘晓平
学　校: 长沙理工大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 高桩码头 全直桩 物理模型 有限元 底梁式 水平承载力 荷载分配系数
分类号: U656.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 112次
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内容摘要


水平承载力是全直桩高桩码头重点研究问题,特别是其水平力作用下的分配系数更是广大设计、研究工作者所关心的问题。而随着船舶大型化趋势的发展,全直桩码头承受的水平撞击荷载也越来越大,因此改进全直桩高桩码头结构,使之能停靠新型船泊已是当前设计研究工作者所面临的问题。本论文以某内河港集装箱码头为例,提出了底梁式全直桩高桩码头结构。对全直桩高桩码头结构特点和适用条件进行归纳,总结全直桩高桩码头研究现状,并在此基础上对水平荷载作用下桩基承载机理的研究现状进行综述。以某内河港的底梁式全直桩高桩码头为实例,进行物理模型试验。试验主要考虑码头在水平荷载作用下的受力变形特性,因此结构抗弯刚度是主要考虑的因素,即主要保证E和I相似,地基主要考虑弹模相似,然后根据相似三大定理进行相似推导,确定出模型各相似系数。然后通过室内的结构EI标定试验和地基材料的配比试验,确定模型材料的使用。最后对不同分级水平荷载作用下,结构整体的侧移,桩上应变分布规律,以及其弯矩变化特点进行研究。分别建立单横向排架和空间排架的数学模型,对比三种全直桩高桩码头方案在船舶撞击荷载作用下桩的位移、弯矩和剪力,以及横梁轴力和纵梁的剪力,最后对各种不同撞击工况的水平力分配系数进行计算,得到水平荷载作用下的各桩分配系数,以及各排架的分配系数。综合分析室内物理模型试验和数学模型试验结果,通过对比三种全直桩高桩码头结构的受力特性,得到了底梁式全直桩高桩码头结构在水平力作用下的受力传递机理,并总结了其增加水平抵抗力的机理,相关结论可为全直桩高桩码头结构的设计和施工等提供参考。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 概述  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-15
    1.2.1 全直桩高桩码头研究现状  10-11
    1.2.2 水平荷载下桩基承载机理研究现状  11-15
  1.3 本文的研究目的  15-16
  1.4 本文的研究内容  16-17
第二章 物理模型试验研究  17-33
  2.1 试验目的和方法  17
  2.2 试验方案  17-26
    2.2.1 模型相似理论  17-18
    2.2.2 模型设计  18-20
    2.2.3 模型制作与安装  20-21
    2.2.4 加载系统设计  21-22
    2.2.5 模型材料实验  22-25
    2.2.6 测试内容及测点布置  25-26
  2.3 模型可靠性验证  26-28
    2.3.1 加载位移关系  26-27
    2.3.2 加载弯矩关系  27-28
  2.4 试验结果分析  28-31
    2.4.1 位移分析  28
    2.4.2 应变分析  28-30
    2.4.3 弯矩分析  30-31
  2.5 本章小结  31-33
第三章 码头结构-桩-土有限元理论与方法  33-37
  3.1 概述  33
  3.2 有限单元法  33-35
    3.2.1 有限单元法基本原理  33-34
    3.2.2 有限单元法基本步聚  34-35
  3.3 有限单元法在本论文中的应用  35-37
    3.3.1 本构模型的选择  35
    3.3.2 桩土接触的模拟  35-37
第四章 水平荷载作用下单横向排架数值模拟分析  37-50
  4.1 概述  37
  4.2 单横向排架模型的建立  37-40
    4.2.1 几何模型的建立及计算域的确定  37-38
    4.2.2 材料参数和单元的选择  38-39
    4.2.3 网格的划分  39-40
  4.3 数学模型试验与物理模型试验对比  40-41
  4.4 水平荷载作用下三方案受力对比分析  41-48
    4.4.1 高水位工况  41-45
    4.4.2 低水位工况  45-48
  4.5 本章结论  48-50
第五章 水平荷载作用下空间排架数值模拟分析  50-61
  5.1 概述  50-51
  5.2 模型的建立  51
  5.3 水平荷载作用下三方案受力对比分析  51-58
    5.3.1 高水位工况  51-54
    5.3.2 低水位工况  54-58
  5.4 剪力空间分配系数分析  58-60
  5.5 本章小结  60-61
第六章 结论与展望  61-63
  6.1 结论  61-62
  6.2 展望  62-63
参考文献  63-66
致谢  66-67
附录 A 攻读学位期间发表论文目录  67
附录 B 攻读学位期间从事科研项目目录  67

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 港口工程 > 港口水工建筑物 > 码头
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