離岸深水全直樁碼頭動力計算方法研究.pdf

1、離岸深水港建設(shè)是我國水運工程發(fā)展的方向,從國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及已有工程實踐看,樁柱承臺式結(jié)構(gòu)是一種適用于離岸深水海域的優(yōu)良結(jié)構(gòu)型式,具有廣闊的應(yīng)用前景。由于水深增加,樁柱加長,結(jié)構(gòu)柔性較大,結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)特性、波浪與結(jié)構(gòu)的相互作用等問題突出。傳統(tǒng)的剛度較大的近岸結(jié)構(gòu)設(shè)計理念、設(shè)計標準與計算方法等已不完全適用,而我國對離岸深水結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算方法還缺乏深入、系統(tǒng)的研究工作。本文針對以上問題,結(jié)合某離岸深水港的全直樁髙樁梁板碼頭設(shè)計方案,對離岸深

2、水碼頭結(jié)構(gòu)的動力計算方法開展了一系列研究工作,主要內(nèi)容如下:
　　1.利用有限元軟件 ABAQUS建立地基-離岸深水結(jié)構(gòu)相互作用的三維彈塑性有限元模型,根據(jù)失穩(wěn)判別準則,對波浪力及船舶撞擊力靜力作用下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行分析。明確了結(jié)構(gòu)的承載機理和失穩(wěn)破壞模式,并分析了樁基入土深度、壁厚、地質(zhì)條件等因素對結(jié)構(gòu)承載力的影響。
　　2.在現(xiàn)有水平承載樁計算方法的基礎(chǔ)上,分別基于m法和P-Y曲線法建立全直樁碼頭承載力靜力簡化計算方法。

3、通過與有限元計算結(jié)果進行對比,驗證了所建立簡化計算方法的正確性。
　　3.利用有限元軟件 ADINA建立了水體和樁基結(jié)構(gòu)相互作用的三維有限元數(shù)值模型。通過對水中樁基結(jié)構(gòu)的振動特性進行數(shù)值模擬,分析了水體對結(jié)構(gòu)自振特性、阻尼比的影響。采用速度入口法數(shù)值造波,模擬波浪與樁基結(jié)構(gòu)的相互作用,分析流固耦合作用對樁身波浪力的影響,并建立考慮流固耦合影響的波浪力放大系數(shù)簡化計算方法。
　　4.通過數(shù)值模型研究離岸深水結(jié)構(gòu)的自振周期、振型

4、等動力特性,并與傳統(tǒng)近岸結(jié)構(gòu)進行比較,深入了解離岸深水結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性。將波浪力和船舶撞擊力以動力的形式施加到結(jié)構(gòu)上,對結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)進行數(shù)值模擬。研究表明,全直樁碼頭結(jié)構(gòu)在波浪和船舶撞擊力作用下的動力響應(yīng)類似于樁頂凝聚質(zhì)量的單自由度系統(tǒng),得到了波浪力和船舶撞擊力作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的動力放大系數(shù)。
　　5.在全直樁碼頭承載力靜力簡化計算方法的基礎(chǔ)上,考慮流固耦合作用的影響及結(jié)構(gòu)響應(yīng)的動力放大效應(yīng),建立離岸深水全直樁結(jié)構(gòu)的動力簡化計算方法