大型高桩梁板式码头数模计算与物模试验比较分析.pdfVIP

第 30卷第 1期 水 道 港 口 Vo1．3O No．1 2009 年 2 月 JournalofW aterwayandHarbor Feb．2009 大型高桩梁板式码头数模计算与物模试验匕较分析 张宝华 ，任增金2，郑锋勇 (1．交通部天津水运工程科学研究所 水工构造物检测、诊断与加 固技术交通行业重点实验室， 天津 300456；2．中交水运规划设计院，北京 100007) 摘 要：物理模型试验一直是解决新型结构或复杂课题的重要手段，数学模型技术与计算机技术的结合 是解决工程问题的有效方法。采用物理模型试验和数学模型计算相结合的方法来分析某大型高桩梁板 式结构，该结构特点是长桩、深梁、大跨度 、大荷载。通过 比较分析，发现数学模型计算和物理模型试验 数据基本吻合，从而确保了码头结构设计的可靠性，并进一步丰富和完善了码头结构试验和计算手段。 关键词：高桩梁板式；物理模型；数学模型；对 比试验 中图分类号：0242．1；0411．3 文献标识码： A 文章编号：1005—8443(2009)01—0049—04 有限元法和数学模型的结合能快速有效地解决很多工程实际问题。但数学模型受数学理论、试验技术以 及计算精度的局限l】J：一是对于像钢筋混凝土这样具有复杂本构关系的结构，尚需进一步的理论支持；二是混 凝土的破坏准则及本构关系均需要试验基础。大型结构的整体非线性分析结果离散性大，收敛困难。物理模 型在一定程度上可以弥补数学模型的不足，能刻画出加载至破坏阶段的全部结构性能l2j。数学模型和物理模 型相互结合是解决新型结构或复杂课题的重要手段。早在 1980年，南京水利科学研究所的赵颖曾发表关于高 桩码头整体试验研究l3的论文，对高桩码头的五跨排架整体作为连续空间结构进行了试验分析。2O04年，交通 部天科所崔步红、郑锋勇等人开展了大型桩基非预应力梁板码头结构模型试验研究 J，通过对某港 口20万 t级 泊位大型桩基非预应力高桩梁板码头结构的物理模型试验研究，初步分析了该码头结构构件的受力特性和码 头在最不利组合荷载作用下的结构变位。2005年，河海大学的周伟才_5通过平面计算方法、ANSYS有限元模拟 和模型试验 3个方面对梁宽支座结构进行了较深入的研究，结果表明考虑桩帽处节点域弹性和宽支座梁的AN— SYS有限元计算结果与试验结果较为吻合。本文采用数学模型计算和物理模型试验相结合的方法来分析某大 型高桩梁板式结构，该结构特点是长桩、深梁、大跨度、大荷载。通过模型对比分析，确保了结构设计的可靠性， 并能优化设计、指导施工和使用，丰富和完善了码头结构试验和计算手段。 1 工程概况及特点 J 该工程为2O万t级泊位新建工程，新建码头承台长356．97In，宽37．3120，码头前沿水深 一20111。码头为 连片式大型桩基非预应力高桩梁板结构型式。码头承台分成 6段，平均每段长 58m。标准段由6跨 7个横 向排架组成，排架间距为 9．0nq。每个排架为 4跨横梁、5个桩帽支承，跨距 7．5133_，预制横梁高 2．5Ill。横向 排架间的两边梁为卸船机轨道梁，中间为3道联系纵梁，预制纵梁高2．4m。桩基采用 1200n3In钢管桩，横 向排架前卸船机轨道梁下为两根直桩，后卸船机轨道梁下为两根斜桩，中间联系梁下为两根斜桩，其他 2道 联系梁下为单根直桩，在前后卸船机轨道梁下 2个横 向排架问增设一根直桩。上部的钢筋混凝土横梁、轨道 梁、联系梁均为非预应力大断面构件 ，桩顶长6m采用混凝土灌芯。 该码头具有以下特点：(1)码头上的卸船机 自重力达 21500kN，为国内最大，其垂直和水平荷载是其他 同类码头设计中未见的；(2)码头位于渤海湾冰冻最严重的地区，结构将承受较其他水平荷载均大的冰荷载 收稿 日期：2008—06—02； 修回日期：2008—10—16 作者简介：张宝华 (1978～)，男 ，天津市人 ，助理研究员 ，主要从事港工结构研究。 Biography：ZHANGBao—hua(1978一)，male，assistantprofessor． 50 水 道 港 口