董涛[1]2014年在《架空斜坡码头结构数值模拟研究》文中研究指明架空斜坡码头结构数值模拟研究是基于港口工程规范规程、静力分析和稳定性验证等理论，借助于大型通用有限元软件，对码头结构静力性能进行的分析研究。这是一种既有效又实惠的结构分析方法，通用于工程技术等很多领域中。由于三峡库区水位变幅大、岸坡地形和地质情况复杂等特殊的水文地质条件，码头建设中水工结构与岸坡的相互作用后结构受力变形等问题尤为突出。尽管有限元数值模拟法还具有本构模型参数的多样性和不确定性等缺陷，但利用其预测趋势无疑是当前最为经济而有效的方法。本文以重庆巴南区麻柳镇LNG船舶加气码头为依托，对长江上游库区大水位差LNG架空斜坡码头装卸工艺和总平面布置开展了研究；在考虑到桩基-岸坡土体相互作用效应和库区高水位工况下，对架空斜坡道桩柱结构进行了应力应变的分析研究，总结了架空斜坡码头在受力和变形方面的规律，验证设计的合理性，对受力不利部位提出优化结构的措施，从而为以后类似工程结构设计提供一定的参考。通过对LNG码头装卸工艺设计方案的比选，确定了装卸工艺和总平面布置方案，为相似工程的设计提供参考依据。借助于有限元数值模拟软件，创建各个组成整体模型的几何模型部件，并将其装配。采用架空斜坡码头桩基和岸坡接触表面绑定约束，建立码头桩基与岸坡土体整体模型。科学选取合乎工程实际的各类参数属性和模型本构关系，合理划分整体模型网格，有效加密局部接触部位网格。考虑码头高水位工况下，对整体模型施加码头上部LNG管道、人群产生的均布荷载和库区高水位水流力等作用，对LNG架空斜坡码头桩基与岸坡整体模型进行静力性能分析计算研究，得出整体模型结构的应力应变云图，分析总结架空斜坡码头在受力和变形方面的机理和规律，验证结构设计的合理安全性。此外，对架空斜坡道受力不利构件或薄弱局部部位进行单独的数值模拟分析研究，验证其在水流力等作用下的稳定性，确保工程设计安全可靠。
王年香[2]1998年在《码头桩基与岸坡相互作用的数值模拟和简化计算方法研究》文中进行了进一步梳理本文以华南某码头为工程实例，针对桩基码头的工程问题，通过现场观测、离心模型试验、砂槽模型试验和有限元数值模拟分析，着重研究由堆场填土和地面荷载引起的岸坡变形及其对码头桩基的影响，并提出相应的码头桩基-岸坡稳定分析和桩基性状的简化计算方法。 首先根据Mohr-Coulomb屈服准则推导了半无限土坡在坡项竖向荷载作用下的应力计算公式。研究表明，在坡顶荷载q作用下，半无限土坡将经历弹性—弹塑性的变化过程。当q小于临塑荷载q_p时，土坡处于弹性状态，当q=q_p时，土坡处于临塑状态，从临塑角处开始出现塑性变形。随着q的继续增大，塑性区不断扩大，土坡处于弹塑性状态，当q等于极限荷载q_f时，土坡达到极限平衡状态，坡内应力可分为三个区。文中还给出了半无限土坡临塑角θ_p、临塑荷载系数N_p和弹塑性状态的θ_1值的计算图表。 桩基码头中，岸坡变形的影响几乎是无法避免的。为此，趁湛江港某码头一期工程修复之际，在结构和岸坡中埋设和安装了钢筋计、反力计和测斜管，以测定6#斜桩的受力、后方承台对前方承台的水平推力、深层土体的水平位移。观测结果发现，6#桩的轴向拉力还有增长的趋势，桩顶受到了一个朝海方向弯矩的作用，水平推力虽然不大，但一直在增长，深层土体几乎没有水平位移。这些结果表明，在码头竣工初期，以侧向变形为主，引起码头向前位移。经过4～5年后，其影响可能逐渐衰减，而岸坡中不均匀沉降的影响可能慢慢上升为控制因素。
刘作飞[3]2009年在《内河架空直立式框架码头与高陡岸坡共同作用研究》文中研究指明近年来,内河架空直立式框架码头新型结构已广泛应用于港口建设中,取得了极为广泛的经济效益、社会效益和环境效益。尽管如此,目前关于架空直立式框架码头结构的工作机理尚未得到清楚的认识,设计理论与方法还远远落后于工程实践。另外,由于数值分析方法和计算机仿真技术的发展,以及相互作用本身问题的复杂性,共同作用问题已成为结构工程领域关注的热点问题之一。因此,研究内河架空直立式框架码头结构与岸坡共同作用问题对结构和地基基础设计有着十分重要的意义。本文总结了国内外在上部结构与地基基础共同作用分析方面的研究方法和成果,针对内河架空直立式框架码头可能出现的高填方和软弱夹层特点,以重庆港寸滩集装箱码头一期工程为背景,建立了概化的内河架空直立式框架码头结构与高陡岸坡共同作用计算模型,并运用大型有限元软件对该模型进行了考虑施工过程的共同作用三维仿真分析,得到了上部结构、基础和岸坡地基的位移、应力变化规律,以及刚度变化对共同作用各方的影响,并针对出现的问题建议了优化的结构型式。通过在不同施工顺序条件下,框架码头与岸坡共同作用的对比分析,提出了适合于内河架空直立式框架码头特点的合理施工顺序:先桩基施工并与地梁或一层框架形成整体排架,再对基础进行回填,然后框架上部结构与岸坡回填同步施工到设计高程,最后进行接岸结构施工。同时还针对码头高填方岸坡软弱夹层的问题,运用有限元强度折减法理论进行共同作用分析,得到了码头岸坡的破坏模式,并提出了一种可以考虑共同作用的加固方法,同时还提出了土体强度折减修正系数,为采用共同作用分析方法去指导实际工程和解决问题提供了一种参考。
宋成涛[4]2011年在《内河港高陡岸坡的接岸型式及其与码头结构的相互关系研究》文中研究说明随着三峡水库建成蓄水,重庆主城港区完全处于三峡库区变动回水段内,水位变幅大于30m、水深大于40m、地形纵横起伏、地质多为裸岩、岸坡较陡(陡于30°)等,使得这一地区高桩码头的接岸结构的处理更加复杂。因此,结合内河水深大、水位变幅高、岸坡较陡、码头结构自由长度大等实际情况,对内河港高陡岸坡的接岸型式及其与码头结构的相互关系进行研究,提高接岸结构自身适用能力,具有重要的现实意义。本文依据重庆市公路运输(集团)有限公司“纳溪沟码头建设关键技术研究项目”,以重庆纳溪沟改扩建工程码头为依托工程,针对内河港区特殊的水文、地质及地形条件,建立了高陡接岸结构与前方码头结构相互作用模型,并考虑了施工因素和运营期间的荷载变化、库水位变化等因素,进行了大量的数值分析研究,明确出这些因素对接岸结构与前方码头相互作用的影响。通过对不同接岸型式下相互作用的结果对比分析得出:在接岸结构与前方码头无直接相互作用的情况下,其相互作用主要体现在后排桩和接岸结构之间。因此,对于这种接岸型式可以采取前方码头和后方接岸结构分开设计,在设计时应分别采取措施,减小各自的变形。在接岸结构与前方码头直接相互作用的情况下,由于简支板的存在,使得前方码头与接岸结构之间有较大的相互作用力、码头结构受力更加复杂,在设计时应全局考虑,一体化设计。在接岸结构与码头结构之间增设隔震装置,以减轻后方土填土和堆载产生的水平力。针对以上两种接岸型式下的相互作用突出的问题,提出不同接岸型式的优化方案,为以后码头设计提供依据。
罗海程[5]2016年在《长期荷载作用下岸坡变形对高桩码头桩基安全性影响研究》文中认为岸坡蠕变对内河大水位差架空直立式框架码头结构的安全性影响早已引起工程界的高度重视,特别对于软土覆盖的高陡顺层岸坡,在岸坡陆域的高回填和堆货荷载的挤压下,高陡顺层岸坡软土拥有显著的“流变”性质,造成岸坡的大尺度蠕变,进而在桩基上产生的土体挤压力致使桩基受到长期的水平作用而造成显著的侧向水平运动。同时,在岸坡蠕变作用下,高桩码头的全直桩将形成“被动桩”,桩基的水平位移和弯矩的逐渐增大,桩基易产生安全隐患且码头结构将产生较大的水平变位。为保证内河码头的安全运行,有必要展开在长期后方堆载作用下的岸坡软土蠕变对码头桩基安全性影响的研究。(1)论文针对大水位差高桩码头后方堆载下的软土蠕变特性,以重庆港武隆港区白马码头项目为依托展开研究。通过现场取土进行土体蠕变试验,获得材料蠕变参数;选用大型通用有限元计算分析软件ABAQUS,创建单个码头结构段下的高陡顺层岸坡-桩基相互作用的三维有限元软土蠕变模型。(2)蠕变模型采用Drucker-Prager线性理论和Singh-Mitchell蠕变理论相结合的耦合模型。同时,在结合弹塑性模型的对比下,从能量耗散和力学特性的角度出发,研究高陡岸坡的蠕变特性和工作机理,精确掌握桩-土耦合作用实质和软土蠕变规律。(3)针对码头桩基安全性影响,论文研究了自然顺层岸坡的软土蠕变对码头桩基位移和弯矩随时间的变化规律,并以桩身弯矩和桩基垂直度为安全指标,重点分析蠕变参数、土体性质、荷载大小、岸坡结构以及排架桩基相对刚度等不同桩-土相互耦合因素对桩基力学性能和安全性的影响。结果表明:软土蠕变呈衰减-稳定特征,桩身弯矩曲线呈“S”型分布,桩基水平位移随桩身高度逐渐增大,桩基安全性受多因素影响,数值模拟能够较好的模拟实际情况。论文通过研究桩-土耦合作用下的码头桩基稳定性和合理性,为码头的施工设计提供参考和借鉴。
夏德敏[6]2017年在《内河深厚覆盖层岸坡上架空直立式码头结构特性研究》文中研究说明深厚覆盖层广泛分布于我国大江大河中,且覆盖层厚度普遍较大。由于其具有地质条件差、结构松散等特性,在深厚覆盖层上修建港口码头工程时,易出现土体不均匀沉降、滑坡、渗漏及砂土液化等地质问题,且在内河架空直立式码头的设计过程中,容易忽略水位的不断变化与深厚覆盖层岸坡的相互作用对内河架空直立式码头的影响。目前,国内对于深厚覆盖层条件下内河架空直立式码头结构特性方面的研究成果均较少。因此,本文以宜昌港口码头为依托,通过理论分析和有限元数值模拟等手段对深厚覆盖层与架空直立式码头的相互作用展开深入的系统研究。文章主要研究内容和结论如下:(1)基于内河深厚覆盖层复杂的地质条件,讨论现有的岸坡稳定性分析方法,并在前人研究的理论基础上,分析深厚覆盖层岸坡的稳定性。同时,通过改变岩土体的材料力学参数,分析不同的岩土体力学特性对深厚覆盖层岸坡稳定性安全系数的影响。(2)利用ABAQUS有限元软件分别对不同桩基约束条件(弹性嵌固点法和桩—土非线性相互作用法)的架空直立式码头进行数值模拟计算,对比分析不同桩基约束条件对内河深厚覆盖层条件下架空直立式码头结构特性的影响。(3)基于覆盖层强度折减下(“水—岩土”相互作用下的土质变化),对深厚覆盖层岸坡变形与架空直立式码头的整体结构特性进行了分析。阐明“水—岩土”相互作用对深厚覆盖层条件下内河架空直立式码头结构特性的影响。为基于“水—岩土”相互作用下内河深厚覆盖层岸坡与架空直立式框架码头的相互作用研究提供一定的理论参考。
左良栋[7]2009年在《山区河流大型水库港边坡稳定性及对高桩码头结构影响分析研究》文中认为三峡工程的修建改善了长江中游江段的航运条件,提高了长江中游航道的运输能力,同时也使得库区水文地质条件发生了很大的变化。库水位升高使得河流两岸边坡被淹没部分增加,库水位变动最大幅度可以达到30米,这给库区岸坡的稳定性造成了极不利的影响。在大水位变幅条件下的岸坡稳定性研究,国外由于缺乏这类水文条件,还未见研究成果出现。国内的许多学者结合三峡库区实际情况,就山区河流水库港边坡稳定性及对码头结构的影响做了大量的研究。由于问题的复杂性和理论的及研究手段的欠缺,导致该问题的研究还未取得可以应用于工程实践的研究成果,甚至某些领域还存在一定的空白。山区河流水库港边坡是由经复杂地质条件改造过的岩块和地质构造结构面(如断层、裂隙、节理等)共同组成、具有特定的结构和力学特征的,赋存于一定的地质环境中(初始地应力、地下水、温度等)的复合体。边坡土体通常以饱和或非饱和状态存在,是固-液-气多相复合体,是一种典型的多孔介质。土体颗粒组成的孔隙结构构成可变形骨架,以变形为其运动学特征;水体可以分为两部分:位于岩体裂隙内的以静水压力为主要特征,位于控制裂隙内的水体以动水力为主要特征。因此,实际的边坡稳定性问题是典型的流固耦合问题,而现行的计算方法大都将问题进行简化处理。例如,只考虑静水力、不考虑固体骨架的变形影响和将裂隙体积平均分配到岸坡体内等,从而导致了计算结果与实际情况存在较大差别。在岸坡与码头结构相互作用的研究上,大都将码头的受力(堆载、车辆荷载及船舶荷载)作为主导因素,但是很少见到以岸坡稳定性变化作为主导因素进行分析的研究。现有的研究手段在理论研究和指导工程实践方面都存在很多局限,特别是对复杂条件下的岸坡稳定性及对高桩码头结构稳定性影响分析研究中,这些方法已经不能满足需要。本文在分析岸坡稳定性国内外研究动态及两相多孔介质流固耦合作用分析中所取得的研究成果的基础上,采用理论分析和数值模拟方法,开展山区河流大型水库港边坡稳定性及对高桩码头结构影响分析研究。论文的主要工作和结论如下:(1)对水库岩质边坡稳定性分析研究的历程及研究手段进行了回顾;比较分析了水库边坡稳定性分析的不同方法;结合水库港边坡的特点,运用流固耦合理论,提出了适用于水库岩质边坡稳定性分析的流固耦合分析计算模型。同时,对岸坡与码头结构相互作用研究的过程进行了回顾,分析了岸坡与高桩码头相互作用研究的特点。在此基础上,提出了该问题研究的方案。(2)对比分析了岸坡稳定性计算的各种方法,并着重分析了极限平衡分析法和有限元强度折减法。结合两种计算方法的特点,分别提出了对考虑流固耦合影响下岸坡稳定性对码头结构稳定性影响分析计算的方案。(3)运用成熟的边坡稳定性分析方法——极限平衡理论(结合计算软件理正),对岸坡稳定性影响因素与其稳定性关系进行了对比分析。通过计算,得到了各种影响因素同安全系数之间的关系曲线,同工程实际吻合较好,从而说明了计算的正确性。同时,为下文计算提供了对比依据。(4)结合重庆市自然科学基金项目“复杂条件下岸坡与高桩码头相互作用研究”和重庆长寿李家坪大件码头改造工程,运用有限元计算软件,对不同水位变动速度条件下的岸坡稳定性进行了分析研究。通过计算,得到了水位变动速度同岸坡稳定性变化的关系曲线,为下文岸坡稳定性对码头结构影响分析提供了基础。(5)在数值分析的基础上,岸坡稳定性对高桩码头结构影响的规律进行了分析。计算采用有限元计算软件—Plaxis,得到了岸坡稳定性变化过程中对高桩码头结构稳定性影响的变化规律曲线,计算过程中忽略了高桩码头结构的受力。(6)结合岸坡稳定性变化对高桩码头结构稳定性影响分析的结果,提出了岸坡加固的方案,并对加固后体系的稳定性进行了分析,将计算结果与未加固体系进行了比较。最后,提出了码头加固的合理建议。
陶晶晶[8]2014年在《斜坡填方施工对框架码头桩基承载性状的影响》文中进行了进一步梳理山区河流架空直立式码头的一个突出特点是后方岸坡陡,码头桩基承载特性受岸坡回填施工影响较大。本文结合“十二五”国家科技支撑计划课题“山区河流渠化河段港口码头建设关键技术研究”(2012BAB05B04),采用室内模型试验和数值模拟相结合的方法,研究分析了斜坡填方施工对框架码头桩基的受力变形规律,分析不同施工顺序对桩基承载性状的影响。总结起来,本文完成的主要工作及取得的成果如下:(1)、分别选用砂土、质量比为8:2的砂泥岩混合料作为地基,通过预制两组共计12根Φ10cm长度为100cm的钢筋混凝土桩,开展室内桩基静载试验。第一组试验选用砂土为地基,通过对桩施加竖向力,研究砂土地基中桩基的承载特性;第二组试验选取地基坡度为1:3的砂泥岩混合料作为地基,对桩分别施加竖向力和水平力,研究斜坡下桩的受力变形规律。(2)、结果表明:竖向力作用下,两种地基中桩基的荷载-沉降曲线均表现出明显的陡降趋势,破坏模式明显,为地基破坏。试验桩身轴力沿桩埋深迅速递减,桩身下部轴力远远小于上部轴力值,而桩侧摩阻力沿着桩埋深分布较复杂,随着荷载增加而增加,自上而下逐步发挥。水平力作用下,桩基弯矩随桩埋深先增为最大值后迅速减小,在距离桩底20cm处桩身弯矩基本上趋于零,说明桩基已达到嵌固深度。(3)、建立单桩与岸坡回填土相互作用的模型,采用有限元分析方法,研究桩基与岸坡回填土施工顺序的不同对单桩承载性状的影响。通过分析桩的最大位移及弯矩,得出先回填岸坡后施工桩的施工顺序更利于单桩的稳定;且在该施工顺序下,码头岸坡施工期影响因素中,岸坡回填厚度的变化对桩基承载性影响最大,其敏感性值为1.387,回填材料重度、内摩擦角及边坡坡度的变化对其影响较小,而嵌岩桩基的嵌岩深度对桩基位移及内力影响最小。(4)、参考重庆港果园二期扩建码头结构型式及地勘资料建立模型,通过计算岸坡回填对码头结构的影响,得出先建码头后回填岸坡的施工顺序对结构不利,建议先建一到两层码头结构后再回填岸坡,此时的码头结构已部分成为整体,既能抵御岸坡变形,利于岸坡的稳定,自身变形也较小,是种比较合理的施工顺序。(5)、采用三维有限元软件建立模型模拟斜坡上灌注桩的施工,研究施工影响因素的变化对混凝土护壁变形的影响,得出各影响因素与护壁变形的函数关系,为斜坡护壁的施工提供指导。
张尧[9]2013年在《大变幅水位作用下架空式斜坡码头与岸坡的整体稳定性研究》文中进行了进一步梳理云南省富宁港工程建成后，由于受到白色水利枢纽的影响，港区将会长期处于一个水位涨落变化的环境中，库水位的变化不仅会改变岸坡岩土体的物理性质使得材料参数下降，同时还会改变岩土体的应力状态，使得岸坡原有的平衡状态被打破，发生位移变形甚至是滑坡。而岸坡的位移变形则会导致码头桩基的内力状态发生改变，造成桩基的位移开裂甚至断桩，岸坡后部的不均匀沉降还会导致码头堆场以及接岸结构的变形。因此如何有效评价大变幅水位对岸坡以及码头结构整体稳定性的影响是一个亟待解决的问题。为此本文以富宁港一期通用码头工程为依托，对大变幅水位作用下的港区岸坡稳定性及架空式斜坡码头结构的稳定性进行了较深入的研究，主要研究内容及结论如下：（1）利用有限元强度折减法计算得到码头岸坡在不同水位下的稳定系数以及岸坡的位移变形特征，分析得到岸坡的失稳破坏模式主要为岸坡表层残积土沿着与下卧基岩接触面的滑动破坏，水平位移最大值位于岸坡下部1/3位置处，且高水位条件下岸坡的位移值远大于低水位条件下岸坡位移值，但稳定系数远小于低水位条件下的岸坡稳定系数。同时后部填方较大的沉降量也是一个导致岸坡不稳定的因素。（2）利用有限元软件计算得到岸坡在水位骤降条件下的稳定系数远远小于最高水位和最低水位情况，说明水位骤降对岸坡是最不利的阶段。同时得到岸坡的破坏模式同样为表层残积土沿着与下卧基岩接触面滑动破坏。还分析了滑体内部的粘聚力、孔隙水压力以及抗剪强度的变化特点。（3）通过有限元二维及三维建模计算，对不同水位条件下的岸坡与码头整体稳定性进行分析，得到了岸坡及架空式斜坡码头整体结构在不同水位作用下的应力应变特性。分析并对比高水位和低水位条件下码头各排桩基的水平位移、沉降、弯矩值和剪力值。对比无码头结构下岸坡的水平位移和应力值看出码头桩基对岸坡稳定性有着一个积极的作用。（4）通过对不同水位情况下的岸坡以及码头结构进行离心模型试验，得到岸坡的位移变形值及破坏模式，同时还得到码头桩基的水平位移值。对比分析有限元计算结果看出两种手段得到的岸坡与码头位移趋势是相同的，但有限元计算由于将材料看做理想弹塑性体，结果过于保守。
张石平[10]2013年在《高桩码头体系受力变形特性静动力分析》文中研究指明高桩码头因前挖后填的建造过程而受到岸坡土体侧向变形作用成为了典型的被动桩问题,而现有的抗震设计规范不考虑或很少考虑高桩码头的被动桩特性。历次地震中码头的损毁案例经验表明目前对高桩码头被动桩特性的认识还不足。因此,在考虑被动桩特性的基础上探讨高桩码头在不同影响因素作用下的抗震性能很有必要。目前,对于相互作用体系抗震问题,很难单独依靠室内外模型试验与检测技术方法进行深入全面地研究和分析。这样,建立在成熟理论框架上的数值模拟方法,因其良好的参数外推性和复杂边界条件适应性而逐渐成为当前研究动力相互作用体系问题的有效研究途径和主要技术手段。本文基于前人研究成果的特点和局限性,更为合理全面地考虑影响高桩码头与岸坡相互作用的诸如接触界面行为、地基弹塑性特性以及结构材料非线性等各种因素,通过建立符合实际的数值模型及相应的数值计算,深入地探讨和分析高桩码头共同作用体系的被动桩特性以及在此基础上所反映的抗震性能,对设计理论和工程实践具有一定指导作用和参考价值。研究的主要内容如下：1.在课题简化成平面应变的状态下,针对高桩码头和岸坡相互作用体系,采用Mohr-Coulomb屈服准则模拟地基土的弹塑性性质,利用基于罚函数算法的Coulomb接触对描述桩基与地基土之间允许滑动和脱开的界面接触行为,首先进行高桩码头体系在自重状态下的被动桩特性分析,然后在此基础上对常见工况下的码头体系进行影响因素参数化有限元分析。较为详细地讨论了高桩码头因岸坡侧向变形作用而形成被动桩所呈现的受力变形特性以及相关影响因素变化时内力位移的相应响应规律。进一步地,考虑结构材料的非线性特性,研究码头结构在最不利工况下的裂缝开展情况和塑性铰分布规律。2.在静力分析的基础上,通过施加地震波进行动力状态下高桩码头体系相关影响因素的参数化分析,同时探讨码头结构在地震过程中混凝土裂缝的开展情况和塑性铰的形成过程。
参考文献：
[1]. 架空斜坡码头结构数值模拟研究[D]. 董涛. 重庆交通大学. 2014
[2]. 码头桩基与岸坡相互作用的数值模拟和简化计算方法研究[D]. 王年香. 南京水利科学研究院. 1998
[3]. 内河架空直立式框架码头与高陡岸坡共同作用研究[D]. 刘作飞. 重庆交通大学. 2009
[4]. 内河港高陡岸坡的接岸型式及其与码头结构的相互关系研究[D]. 宋成涛. 重庆交通大学. 2011
[5]. 长期荷载作用下岸坡变形对高桩码头桩基安全性影响研究[D]. 罗海程. 重庆交通大学. 2016
[6]. 内河深厚覆盖层岸坡上架空直立式码头结构特性研究[D]. 夏德敏. 重庆交通大学. 2017
[7]. 山区河流大型水库港边坡稳定性及对高桩码头结构影响分析研究[D]. 左良栋. 重庆交通大学. 2009
[8]. 斜坡填方施工对框架码头桩基承载性状的影响[D]. 陶晶晶. 重庆交通大学. 2014
[9]. 大变幅水位作用下架空式斜坡码头与岸坡的整体稳定性研究[D]. 张尧. 重庆交通大学. 2013
[10]. 高桩码头体系受力变形特性静动力分析[D]. 张石平. 大连海事大学. 2013