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。     

码头结构布局优化及其离散复合形算法

码头结构的合理布局（指纵、横梁及桩的数目和布置）对其经济性有很大影响，可通过布局优化设计为码头结构的初步设计提供最优布局方案。研究了以最小造价为目标，以纵横梁及桩数为布局变量的全直桩梁板码头结构布局的优化设计，给出约束非线性混合离散变量优化模型，采用离散复合形法直接求其离散最优解。算例表明，本文为这种码头优化布局方案的确定提供了一个快捷实用的方法。     

对全直桩高桩码头结构破坏的预先危险性分析

高桩码头是浙江沿海地区主要的码头建筑物形式,对于沿海掩护较好,波浪力及撞击力较小的码头,一般采用全直桩的形式进行设计施工。本文从工程实例入手,运用系统安全原理和有限元分析方法,对一个不规则码头平台的结构破坏作出预先危险性分析。最后得出结论:根据设计要求,码头结构在设计荷载作用下没有达到屈服,符合使用安全规范;码头的应力集中在桩柱与平台结合部,应适当增加保护措施;码头结构的危险性等级定级为Ⅳ级,码头整体系统处于安全的使用状态。     

考虑扭转效应的全直桩码头动力简化计算方法

基于基桩+刚性平台空间简化计算模型,在考虑扭转效应的情况下对全直桩码头结构抗震响应进行分析,提出在水平地震荷载作用下全直桩码头整体结构简化计算方法。通过与水运规范法、有限元法进行对比分析,验证所提算法的合理性。结果表明,该算法的计算精度可以满足结构设计分析的需要,能合理反映结构平动扭转耦联效应。当结构平面质量中心与刚度中心不重合时,应采用平动扭转耦联振型分解法计算地震作用及其效应。地震方向平行于结构平面刚度中心与质量中心的连线时,平台不产生扭转;地震方向垂直于刚度中心与质量中心的连线时,平台扭转效应最大。     

高墩刚构桥系梁抗震分析

为研究系梁对高墩刚构桥抗震性能的影响,以系梁设置位置、系梁与桥墩截面刚度比以及系梁模拟方式为基本参数,通过分析结构动力特性及地震响应的变化,研究系梁对结构抗震性能的影响。研究结果表明：设置系梁后,桥梁的横桥向抗震性能降低,桥墩和系梁均成为抗震设计的薄弱环节;从提高结构整体抗震性能的角度出发,在墩中设置系梁效果最优,其中系梁与桥墩截面刚度比取0.5效果最优;系梁端部出现塑性铰后,对结构抗震性能的影响很小,可预先将系梁设计为与墩身铰接,以兼顾静力性能、动力性能和稳定性要求。     

高墩刚构桥系梁抗震分析

为研究系梁对高墩刚构桥抗震性能的影响,以系梁设置位置、系梁与桥墩截面刚度比以及系梁模拟方式为基本参数,通过分析结构动力特性及地震响应的变化,研究系梁对结构抗震性能的影响。研究结果表明：设置系梁后,桥梁的横桥向抗震性能降低,桥墩和系梁均成为抗震设计的薄弱环节;从提高结构整体抗震性能的角度出发,在墩中设置系梁效果最优,其中系梁与桥墩截面刚度比取0.5效果最优;系梁端部出现塑性铰后,对结构抗震性能的影响很小,可预先将系梁设计为与墩身铰接,以兼顾静力性能、动力性能和稳定性要求。     

基于Info-Gap决策的结构抗震稳健性优化设计

针对结构抗震设计中存在严重不确定性问题,基于Info-Gap理论建立一种考虑地震设计谱参数不确定的结构抗震稳健性优化设计方法.该设计方法采用Info-Gap模型来描述地震设计谱中反映地面运动强度的水平地震影响系数最大值αmax和场地特征周期Tg的不确定,通过嵌套优化使结构设计满足结构的临界性能要求的同时实现最大化不确定的稳健性.通过对一个6层3跨的钢框架的抗震稳健性优化设计验证分析表明:这种基于满足性能的结构抗震设计需在满足结构性能需求和提高不确定稳健性之间进行权衡取舍;同时也证实该方法为在不易得到不确定性因素足够信息情况下的基于性能结构抗震可靠性设计提供了一条新思路.     

高桩码头叉桩布置形式抗震性能分析

以湛江某高桩码头单个结构段为研究对象,建立空间有限元模型,采用反应谱法对水平地震作用横向、纵向输入进行地震动力响应分析,对比分析了4种叉桩布置形式在不同水平方向地震作用下码头桩基内力受力特性。计算结果表明:桩基横轴对称布置结构在横向水平地震作用时,整体最大位移和桩内力均较小;桩基双轴对称布置形式在不同水平方向地震作用下结构响应比其他形式相对较小。在高桩码头的抗震设计中,叉桩不会碰桩的情况下,采用桩基双轴对称布置形式较为合理。     

基于位移的高桩码头抗震设计等效阻尼比计算公式

现行高桩码头抗震设计规范中采用的等效阻尼比计算公式并非专门针对码头,无法反映其结构特点,也未考虑土体对体系阻尼的贡献,故通过对码头进行低周往复Pushover分析,研究了考虑桩土相互作用的码头滞回特性,确定了码头等效阻尼比的计算公式.为验证所提出的计算公式的准确性和适用性,采用60条地震波对2个高桩码头进行了非线性时程分析,并将采用替代结构法得到的位移需求与时程分析得到的位移需求进行了对比.研究表明,Pivot滞回模型可很好地反映混凝土桩码头的滞回和承载力退化特性,而Masing准则可较好地模拟钢管桩码头的滞回特性;以非线性时程分析结果为判定准则,采用所提出的等效阻尼比计算公式得到的位移需求精度高于采用规范中计算公式得到的位移需求精度.     

国家自然科学基金研究专著《基于性能的结构抗震设计——理论、方法与应用》

本书较系统地介绍了基于性能的抗震设计思想、理论和方法，建立起了基于性能的结构抗震优化设计的框架，着重介绍了作者多年来的相关研究成果，主要包括基于投资-效应准则的优化设计模型的建立、基于性能的目标可靠度优化决策、结构分灾抗震设计及基础隔震结构一体化优化设计、结构可靠度分析及基于可靠度的优化设计算法研究、ANSYS软件二次开发及其在实际工程中的应用等．     

减载空箱锚碇桩组合结构在板桩码头中的应用

结合工程实际,在板桩码头设计中提出减载空箱锚碇桩组合结构,运用竖向弹性地基梁法进行结构分析,并与传统的单锚板桩结构进行对比.分析和应用结果表明:该组合结构通过空箱减载,使墙后土体和码头面可变荷载引起的主动土压力减小,结构内力大幅降低,水平位移减小,提高了结构安全性,并能有效降低工程造价;此组合结构在岸壁式板桩码头工程中...     

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。     

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。     

基于纤维材料模型的无梁结构推覆分析

本文基于通用有限元程序ABAQUS的用户子材料接口,开发了适用于纤维梁单元的UMAT模型,采用纤维梁单元和UMAT模型对一个典型的8层无梁结构进行了静力弹塑性分析,研究了无梁结构的抗震性能,发现无梁结构在地震作用下楼板容易出现塑性铰,避免了典型框架结构中容易出现＂强梁弱柱＂的设计误区,在满足合理配筋要求的条件下,无梁结构的抗震性能可以满足规范的要求。     

无锚碇墙拉杆的直桩码头受力性状模型试验

针对当前国内外新型的锚碇墙拉杆与叉桩设计的两种整体卸荷式板桩码头结构,为了分析锚碇墙拉杆方案中锚碇墙和拉杆与叉桩方案中叉桩构件对码头结构受力变形与工程特性的影响和贡献,较系统的进行了2组纯粉细砂地基条件下无锚碇墙与拉杆的直桩码头结构受力性状大型土工离心模型试验.研究了前板墙与卸荷平台下各排混凝土灌注直桩的弯矩分布,并与前人带叉桩和锚碇墙拉杆构件试验结果作了性能比较,分析了这种整体卸荷式板桩码头结构的工作特性.     

某板桩码头墙后超深软基处理设计分析

板桩码头是我国常见的一种码头形式,主要由板桩墙与锚锭设施两部分构成,并借助板桩和锚碇设施承受地面使用荷载和墙后填土产生的侧压力。板桩码头具有施工速度快、结构简单等优点,但是在软土地基中施工,需要进行必要的软基处理,以保证码头整体结构的稳定性与耐久性。该文通过实际工程,分析了板桩码头超深软基处理设计,供有关人员参考。     

基础条件对SSDI体系动力特性的影响

基于影响土-结构动力相互作用(SSDI)体系抗震性能和动力特性的因素除地基土特性与上部结构特性外,基础作为联系上部结构和土体的桥梁,其构造形式以及埋置深度对SSDI体系动力性能的影响不可忽视。通过采用有限元方法,对某工程高层建筑算例进行计算分析;利用ANSYS程序中重新启动法、APDL参数设计语言编制程序实现对地基土的非线性模拟,并通过土体边界、土体与结构间非线性接触的研究,对整个SSDI体系在实测地震波作用下的动力反应进行计算分析,研究桩筏基础、桩箱基础2种不同基础形式以及不同基础埋深条件对上部结构动力反应效应的影响。研究结果表明:桩箱基础条件时上部结构动力反应较小,基础埋深越大,上部结构动力反应越小。研究成果为工程抗震设计考虑基础条件对土-结构动力相互作用效应的影响提供了理论依据,对完善抗震设计规范具有参考价值。     

桥梁高桩承台基础抗震性能研究

文章通过3个钢筋混凝土群桩试件在低周反复荷载作用下的受力性能试验研究,讨论了群桩基础破坏形态及滞回特征,解释了其破坏机理,分析了土体参数、密实度及桩身自由段长度等对其延性的影响。结果表明,极限状态时,群桩结构受力模式会由地基梁模型转变为悬臂柱模型;减小自由长度和提高土体含水率都会增加其抗震性能。在OpenSees有限元框架中建立了群桩基础有限元模型,使用弹塑性纤维梁柱单元模拟桩体,采用非线性p-y单元模拟桩土相互作用;对模型进行了单调Pushover分析,并且对分析结果与试验结果进行了比较,结果表明该模型能很好地模拟试验数据。     

钢筋混凝土框架结构延性抗震的能力设计方法

现在的多数高层建筑中,钢筋混凝土框架结构是最常用的结构形式．结构抗震的本质就是延性,提高延性可以增加结构抗震潜力,增强结构抗倒塌能力．通过介绍钢筋混凝土框架梁、柱和节点的能力设计方法．该设计使结构具有更加足够的强度和良好的延性,具有较好的抗震性能．     

影响钢筋混凝土框架节点抗震性能的因素

钢筋混凝土结构框架节点的设计是实现三水准抗震设计的重要环节。文章讨论了影响框架节点抗震性能的一些因素,提出了优化设计的一些方法,供钢筋混凝土框架抗震设计时参考。