底梁式全直桩码头结构动力响应研究.pdf

长沙理工大学
硕士学位论文
底梁式全直桩码头结构动力响应研究
姓名:林积大
申请学位级别:硕士
专业:港口海岸及近海工程
指导教师:刘晓平
201205
摘要底梁式全直桩码头结构具有阻水面积较小,对河段泄洪能力影响小,能承受较大的船舶水平荷载等特点,在防洪要求较高的河段有较好的适用性。由于该码头结构型式应用尚处于起步阶段,有必要对码头结构的动力特性进行研究,以助于人们准确了解该结构的动力特性和刚度特性:另一方面,码头结构在运营过程中最主要的水平力为船舶靠泊码头过程中的船舶撞击力,因此研究船舶靠泊过程底梁式全直桩码头结构的动力响应具有重要的工程意义。码头结构的动力响应问题属于典型的流固耦合问题,现有研究对码头结构进行动力响应分析时一般都忽略了周围水体对结构的影响,但由于码头结构物一般是处于水中工作,其结构实际动力响应往往与忽略水体影响下的动力特征有所差别。,首先对码头结构在水中的振动特性进行分析,得到结构固有振型和固有频率,并讨论了不同水位对结构动力特性的影响。在此基础上,,得到了船舶靠泊过程中的能量转换方式,水对结构动力响应的影响以及底梁式全直桩码头结构在水平动力作用下的动力响应特征;讨论了不同靠泊因素��ú煌�坎次恢茫�煌�坎此�唬�煌�坎创�伲�不同靠泊船舶质量�越峁苟�ο煊Φ挠跋欤�剿髀胪方峁棺畈焕�淖不髑榭鲆�及不同靠泊因素对船舶撞击力的影响。关键词:全直桩码头;底梁式;流固耦合;模态分析;碰撞;动力响应
篴���������������������������畍�����畃���������������甌����琲����������������甇���,�������,���ぁ�����ぁ�������.����甌����甀����瑃����猻���������.�������—�������,�����.��������瑆����,��������·�����.������瑃����;������籉��‘���������;�����籇�������獁�������獁������.������瑃�����,�����琲�����.����;
第一章绪论
国内外研究现状��.�胪方峁苟�Ψ抡嫜芯肯肿���.��弊�胪方峁寡芯肯肿�全直桩码头结构具有以下几个优点:��磷�┕し奖憧焖伲��桩力均匀,施工期桩的受力相比较斜桩更为有利;��弊�峁箍梢越虾玫厥视Π镀卤湫危����弊�胪泛嵯蚋斩认喽越闲。�诖�白不髯饔孟驴梢圆��洗蟊湫危���部分船舶撞击能量,从而减小船舶撞击力;���弊�谧�詈妥�虏壳豆檀Σ�生最大弯矩,利于设计时采用等强度设【,】。全直桩码头在近几年码头建设中应用日趋广,相应的全直桩码头结构研究亦增多。国外在研究和开发全直桩码头结构型式结构设计、空间计算、可靠性分析、专业软件、施工设备、外海施工工艺、细部结构等技术方面己相当成熟,广泛应用于欧美、中东及日本等地区【:��目前国内针对全直桩码头结构也有较多的研究。张志明⋯对全直桩码头结构伸缩缝传递水平力进行了研究进行了研究,提出了全直桩码头结构伸缩缝构造的特殊处理方法,最后推导出伸缩缝传递水平力的计算公式。河海大学的宗泽【�慷�离岸深水全直桩码头结构在外海大水平荷载条件下的稳定变形情况进行了研究,得到不同嵌岩深度对桩基承载力的影响,对最佳嵌岩深度进行分析。重庆的王多垠等���莩そ�嫌嗡�畲蟆⑺�槐浞�叩奶氐闾岢黾芸罩绷⑹郊�跋渎胪方峁梗�并针对大水位差全直桩框架码头的多层系缆以及相对传统高桩码头存在纵横撑的量大特点,应用数值模拟方法对结构的多种水平撞击力工况进行分析,得到个工况下排架的水平撞击力分配系数。肖政等�】基于地基系数折减法提出全直桩高桩排架的计算方法,通过与假想嵌固点法计算结果比较得到地基系数法考虑桩的非线性变形与群桩效应,内力和变形更吻合实际工程的结论。刘松�】对全直桩连片式码头、高桩梁板和高桩框架的造船平台在船舶撞击力作用下结构相对位移进行研究,并对各排架的船舶撞击力的分配系数进行比较分析。综上所述,目前研究主要针对全直桩码头结构的施工及受力特点进行研究,对全直高桩板梁式码头的优化研究较少见。��.��结构固有动力特性分析结构振动特性包括结构自然频率,振型,振型参与系数�丛谔囟ǚ较蛏夏�个振型在多大程度上参与了振动�=峁构逃械亩�μ匦缘慕沂究梢酝ü�峁鼓L�分析实现,它仅与结构本身的刚度、质量和阻尼有关。模态分析实质是一种坐标变换,其目的在于把原物理坐标系统中的响应向量放到所谓的“模态坐标系统��
中描述。由于结构的振动特性决定结构对于各种动力荷载的响应情况,所以在准备进行其他动力分析之前