基于桩土相互作用下高桩码头地震响应分析

针对桩土相互作用下髙桩码头结构在不同工况下的地震响应情况,利用大型商业软件ABAQUS建立了桩-土-结构有限元模型。在假定桩土之间非线性作用下,对高桩码头在不同地震幅值、土体强度、桩间间距、有无斜桩等工况下进行模拟分析,得到了码头面板及桩的位移和加速度动态响应图。结果表明:码头的地震响应随地震幅值的增大而增强;土体的强度对码头的地震响应影响相对较小;码头结构对码头的地震响应有较大影响。     

基于地震反应谱分析的全直桩码头结构优化

文章建立了参数化全直桩码头空间有限元模型,通过振型分解反应谱法分析了该结构在水平地震作用下的响应,在此基础上构建了合理的码头抗震优化设计数学模型,通过灵敏度分析和零阶算法进行求解,得到了满足抗震设计要求且单位面积码头所需材料最少的设计序列;同时探讨了不同位置底梁对于全直桩码头结构抗震性能的影响。仿真结果表明:采用整体布局优化和增设底梁相结合的方法对全直桩码头结构进行抗震优化设计是可行的;底梁布设可有效限制结构变形、减小桩基内力,从而提高结构的抗震性能。     

基于性能的高烈度地区高桩码头结构设计方法

针对高烈度地区高桩码头结构抗震计算的问题,本文依托某高烈度地区高桩码头,首先,采用传统的承载力计算方法对该码头进行计算;其次,运用基于性能的抗震理论,针对不同的码头性能水平,对高桩码头进行抗震计算。结果表明：在高烈度震区,采用传统的承载力计算方法,计算过于保守,不能满足结构稳定性、钢管屈曲校核等要求;按照基于性能的设计方法,结构的抗震性能可以满足相应的地震作用要求,能够较好的反映地震对高桩码头结构的作用。因此,基于性能的计算方法更符合性能化抗震设计的发展趋势,为我国高桩码头抗震设计规范的修订提供了参考和借鉴。     

高桩码头体系被动桩特性及破坏机制

为深入了解高桩码头结构体系在最不利工况下的被动桩特性及破坏机制,考虑桩土共同作用、地基土弹塑性性质、桩土界面接触不连续特性以及码头结构材料非线性,采用有限元方法研究了码头结构在最不利工况下的受力变形特性及塑性铰分布规律,一定程度上为施工设计提供参考.计算结果表明:岸坡变形导致码头结构内力分布明显地向海侧调整,从而引起靠岸侧桩基产生较大拉力,处于不利工作状态;靠岸侧边桩弯矩沿桩身呈先增大后减小的分布规律,其余桩体弯矩则均沿桩身呈逐渐增大的分布形式;桩顶与码头面板连接处因钢筋较先进入塑性状态而形成塑性铰,在工程设计中应予以重视.     

预应力高桩码头振型反应谱抗震分析

高桩码头结构非线性地震时程分析时由于桩群数量众多,计算量过大,需要采用简化分析方法.首先介绍了超级桩的概念,将结构的桩群分组形成超级桩,用多个超级桩码头结构替代原结构,超级桩的刚度取为采用pushover分析得到的高桩码头力-位移曲线上对应于目标位移的割线刚度,阻尼采用等效阻尼,对超级桩模型进行弹性振型反应谱分析求解最大目标位移.将算例简化方法分析结果与非线性时程反应分析结果进行了对比,发现数值比较接近,表明超级桩模型可以用于估计地震下高桩码头的最大位移值,从而减少计算量.     

不同加载模式下全直桩码头结构Pushover分析

以江苏某全直桩码头结构段为研究对象,建立空间有限元模型,选取五种具有代表性的加载模式,采用SAP2000软件,分别对全直桩码头横向和纵向进行Pushover分析。研究了加载模式对结构对称性、结构顶点位移与基底剪力的关系曲线、屈服破坏机制等的影响。结果表明：五种加载模式对码头横向的分析结果总体差别不大,但对码头纵向,由于桩基刚度对纵轴不对称,一阶振型加载模式的分析结果与其它四种加载模式相比有较大差异;码头结构横向抗震能力高于结构纵向抗震能力;桩基塑性铰一般由陆侧向海侧发展,同一桩基,由底端向顶端发展。     

高桩码头承载能力的有限元分析

采用ANSYS软件,按照实际的结构形式和约束条件建立有限元空间模型,对某改建后的高桩码头拟放置25 t和50 t门机的承载能力进行了有限元分析,获得了各种荷载作用下码头各构件的内力及群桩中的单桩桩力,并将这些结果进行荷载组合后与码头各构件的极限承载力进行了比较。结果表明,码头中的基桩和轨道梁均满足承载要求,但对横梁需作适当加固后才能安全使用。     

高桩码头中桩土相互作用数值模拟研究

调查资料显示,高桩码头在使用过程中,桩、梁等构件以及岸坡土体会不同程度地发生变形和位移,严重影响生产安全.为更全面了解高桩码头受力变形特性,我们对高桩码头在不同工况下承载性状进行了分析,并利用ABAQUS软件对桩基和土相互作用进行数值模拟研究.     

高桩码头拱式纵梁结构

针对拱式结构受力,结合码头工程及其荷载特点,提出了高桩码头双跨连续拱式纵梁结构型式,相对于单一的拱脚固结或拱脚配置拉杆的拱式纵梁型式,该结构能充分利用混凝土的抗压性能,不但扩展了码头结构的跨越能力,而且减小了拱脚对桩基的水平推力。文中结合上海港洋山港区某工程实例,开展了多种改进的拱式结构与普通纵梁结构内力对比研究。结果表明,采用改进的拱式纵梁结构,排架间距可增加到30 m,总桩基数量比实际工程大大减少,明显降低了工程量,加快了施工进度。     

水流力作用下高桩码头基桩有限元分析

在高桩码头基桩设计时,一般只考虑土体对基桩的水平荷载,很少水流力水平荷载的作用。本文考虑水流力对高桩码头基桩的作用,采用空间有限元法运用ANSYS有限元软件对不同荷载条件下的南通某高桩码头的基桩进行计算分析。通过对比分析在不同荷载条件下的基桩的应力位移变化,为码头基桩设计提供参考,具有一定的社会经济效益     

地震作用下桩基的1/3次亚谐波共振分析

建立了均匀地基下桩基础的非线性运动方程。运用Galerkin方法对运动方程进行一阶模态截断,得到离散的非线性振动方程。利用多尺度法求得该系统1/3次亚谐波共振的一阶近似解。分析了频率比、剪切波速度及土层厚度等参数对地震惯性力和亚谐波共振幅频响应的影响,并通过与非共振硬激励情况对比分析1/3次亚谐波共振对系统实际动力反应的影响。研究结果表明:在软弱土层中,剪切波速度及土层厚度对地震惯性力影响显著;1/3次亚谐波共振区域对外激励幅值敏感;阻尼大于一定值后,系统将不出现1/3次亚谐波共振响应;1/3次亚谐波共振显著增大系统稳态动力响应位移。     

桩身外露高度对山区输电线路桩基地震反应的影响

陡坡地形条件下山区输电线塔桩基础由于受坡度、地形地貌的影响,桩身常外露一定的高度。但塔基各桩的桩身外露高度及高差对桩基的地震反应有什么影响,尚不清楚。以地震作用下受损的西南山区某输电线塔桩基础为研究对象,采用FLAC3D数值分析软件,对桩身不同外露高度、不同高差时桩基础地震动力响应的变化情况进行分析。结果表明:随着桩身外露高度的增加,桩身峰值加速度、桩身位移、桩身内力的量值均有所增大。随着相邻桩基高差的减小,桩基础的地震反应也相应减小,进而为抗震设防区陡坡地形条件下合理的选取桩身外露高度提供一定依据。     

可液化河谷场地不同形式梁式桥的地震反应

场地液化对河谷场地中不同结构体系、不同基础形式的梁式桥的地震反应可能具有不同程度的影响.针对该问题,以典型可液化河谷场地三跨梁式桥为背景,建立了二维场地-桥梁结构一体化有限元模型,包括群桩基础简支梁桥、群桩基础连续梁桥和桩柱式基础简支梁桥3种桥型,并进行非线性地震反应分析.从场地和桥梁震后变形、桩基础变形分布、桥墩漂移率、滑动支座位移和桥台伸缩缝位移等方面,探究不同形式梁桥的地震反应规律,重点揭示场地液化对不同形式梁式桥地震反应的影响规律.结果表明:场地液化会显著增大群桩基础简支梁桥的落梁风险,群桩基础连续梁桥受场地液化的影响次之,桥台处的落梁、台梁碰撞风险也较大,而桩柱式基础简支梁桥受场地液化的影响较小.     

橡胶混凝土与常规混凝土组合桩抗震性能研究

地震中,桩基础常常因抗弯能力不足或位移过大而发生破坏.为改善桩基的抗震性能,研发了一种上部为橡胶混凝土、下部为常规混凝土的组合桩.为分析组合桩的抗震性能,在施工现场采用落锤激振模拟震源,对组合桩进行现场足尺试验研究.研究表明:桩顶荷载产生侧向约束,可增强桩基抗震性能.试验中,橡胶混凝土桩段与桩身长度比小于1/6时,荷载约束影响深度为橡胶混凝土桩段长度,橡胶混凝土桩段与桩身长度比大于1/6时,荷载约束影响深度恒为1/6桩长.桩位临近震源,橡胶混凝土桩段减震作用明显,随着桩位远离震源,橡胶混凝土桩段减震性能降低,且不再全长发挥作用.减震效率和橡胶混凝土桩段与桩身长度比值的拟合曲线呈S形,抗震设计时,不可采用持续增加橡胶混凝土桩段长度的方式提高桩的抗震性能.     

基于极限分析法的桩周土体承载力探讨

考虑复合桩基极限状态时承台下土体可能破坏的特点，将土体的塑性变形分为竖直向的整体滑动和水平向的绕桩流动。根据极限分析法上限定理，分析上述因素对条形承台复合桩基的极限承载力的贡献，给出圆桩时地基土极限承载力的上限理论解。算例分析表明桩在复合桩基中的另一种不可忽视的贡献，无论只是把它当作安全储备还是考虑到设计中，都是合理和有必要的。     

预应力锚索抗滑桩抗震优化设计与试验研究

据汶川灾后调查发现,预应力锚索抗滑桩具有较好的抗震表现;但在地震的作用下,部分桩仍出现锚索锚头失效现象。为了解决锚头失效问题和提高锚索抗滑桩的抗震性能,结合中国抗震规范及结构抗震设计规范,对预应力锚索抗滑桩给予优化设计,并开展大型振动台试验进行试验验证。结果表明:(1)从震后桩头倾角来看,在锚索抗滑桩锚头与桩间设置消能弹簧可在一定程度上缓解锚头失效问题。(2)桩后设置EPS材料可以减小受力侧动土压力;且其缓冲消能效果跟输入的动峰值加速度相关,输入的动峰值加速度越大,缓冲消能效果减弱。(3)通过试验现象及实测结果分析可以得出,上述优化措施是行之有效的,可以为高烈度地震区锚索抗滑桩设计提供参考。     

土-结构相互作用对LRB减震桥梁影响的分析

探讨了地震作用下桩基础刚度对采用锯销橡胶支座(LRB)桥梁减震效果的影响，提出以墩底弹簧约束模型模拟群根基础的方法，建立了考虑地基刚度影响的桥梁非线性动力分析模型。算例的非线性时程分析结果表明：结构设计中如采用刚性基础假设，即忽略土—结构相互作用，对普通橡胶支座(RB)和锯销橡胶支座(LRB)都会使设计结果偏于安全，尤其对LRB而言富裕度较大。     

水平地震下单桩动力响应的数值模拟及参数分析

针对水平地震作用下的桩土相互作用体系,建立了单桩-地基土系统三维有限元几何模型,运用此模型,对系统进行了水平地震作用下的单桩横向非线性动力响应分析,计算中,考虑了地基土的材料非线性、桩土界面状态非线性以及桩土弹模比、土体材料阻尼比和输入地震动水平等非线性因素和材料参数的影响.计算结果表明:桩土弹模比对桩土动力相互作用的影响较为明显.