桩基布置对高桩码头撞击力分配的影响.pdfVIP

第 35卷第 1期 水 道 港 口 Vo1．35 No．1 2014年 2 月 JournalofW aterwayandHarbor Feb．2014 桩基布置对高桩码头撞击力分配的影响 吴 乔 ，黄卫兰 ，鲁子爱 ，吴同坤 (1．河海大学 港 口海岸及近海工程学院，南京 210098；2．南京水利科学研究院 材料结 构所，南京 210024) 摘 要：通过建立包含船、护舷 、码头的有限元模型，给定船舶的靠泊速度模拟了船舶靠泊的全过程，得到 更符合实际情况的船舶撞击力变化曲线和码头结构的动力反应。研究发现因为又桩扭角的影响，横向的 船舶撞击力在码头较薄弱的纵向也会产生较大的纵向力，最大可达撞击力峰值的6％～8％，这是规范所不 曾考虑的。通过对比5种不同的桩基布置方式的分配系数，可得出全对称布置方式优于非对称布置方式 的结论。 关键词：船舶撞击力；码头结构 ；桩基布置；动力分析；频域分析；分配系数 中图分类号：U656．1+13；0241．82 文献标识码：A 文章编号：1005—8443(2014)O1—0087—06 在船舶靠泊过程中，高桩码头各排架的分力是码头设计过程中很重要的内容，现行规范 《高桩码头设计 与施工规范)(JTS167—1—2010)对此采用将撞击力简化为静力作用到码头结构上，并给出了计算好的分配系 数表供设计人员使用 -1o这种方法虽然计算简单，但船舶撞击力在排架中的分配情况不仅与码头结构段的 排架数量 、排架间距、码头宽度、排架横纵梁及各构件尺寸、岸坡坡度、地质状况等相关[2]，而且靠泊过程中 各排架、桩的受力是一个随时间变化的动态过程_3]，因此研究码头在船舶靠泊过程中码头的动力特性显得 非常必要。此外码头的动力特性与桩基中叉桩的布置形式也有关系l4]。本文以江苏长宏国际港 口2号码头 为例，建立船、护舷、码头相互作用的有限元某型进行动力分析，通过假定的5种不同桩基布置形式进行研 究，得出撞击力在各个排架上的分配特点，研究成果可供类似码头的设计和旧码头的升级改造作为参考。 1 工程实例及动态分析简介 模型以长宏国际港 口2号码头某一结构段为实例进行分析，码头为高桩梁板式结构，每榀排架下设7根 方桩，其中二对为叉桩，斜度为4：1，其余各桩均为直桩，从码头前沿开始依次编号为A—G，如图1所示。桩基 均采用600mm~600mm的预制钢筋混凝土预应力空心方桩，桩长42．0～44．0m。 计算所使用的大型商业有限元软件ABAQUS是 目前国际上功能最全的有限元软件之一，其强大的 Explicit处理器采用中心差分求解模式，因为不需要求解线性方程组，所以每个增量步的计算时间较少，易于 收敛，特别适合求解碰撞接触类的问题[，其计算可靠性已得到广泛的认可。Explicit模块采用的瞬态动力分 析求解方程如下 []越+[c]+[K]M= t) (1) 式中：[]为质量矩阵；[c]为阻尼矩阵；[]为刚度矩阵；“为节点位移节点矢量；、／／为对应的节点速度和 加速度矢量 。 收稿 日期：2013—04—29； 修回日期 ：2013—06～20 作者简介：吴乔(1989一)，男，江苏省泰州人，硕士研究生，主要从事港工结构研究。 Biography：wuQiao(1989-)，male，masterstudent． 2014年2月 吴 乔，等 桩基布置对高桩码头撞击力分配的影响 89 2．4 阻尼 高桩码头结构的阻尼比 一般较小 ，可取为0．05E ，需要换算为材料阻尼。ABAQUS中材料阻尼采用瑞 利阻尼 C=aM+~SK，瑞利阻尼参数按如下公式确定 +譬 芸+譬 (3) 其中 、 为码头结构敏感的圆频率范围(w=2rrf)，一般认为对于不同的频率其阻