四跨五桩柱架空直立式码头结构整体安全评估

摘要

内河中已投入使用的大水位差架空直立式码头大部分已近10年使用期，且码头的建设大量采用新材料、新结构型式，荷载环境越来越复杂，使得它的工作性状较传统结构有了很大的变化，但目前并没有统一的分析与评价体系。在此前提下，本文结合“重庆大水位差深水码头关键技术攻关与应用”研究项目，以重庆港寸滩集装箱码头一期工程为依托，开展对“四跨五桩柱”架空直立式码头结构最不利荷载工况、水平荷载下的失效模式及其结构的安全等级等研究，可为今后评估库区内该类结构型式码头的整体安全性能提供参考。主要完成以下工作:
　　首先，结合依托工程，对“四跨五桩柱”架空直立式码头结构可能出现的各种荷载工况进行平面刚架计算，对其结果进行组合分析，提出了该类结构型式码头结构的各主要构件分别在两种极限状态下的最不利荷载工况组合，可为今后类似架空直立式码头结构的设计计算提供参考。
　　其次，根据计算成果，以各构件最不利荷载工况组合对结构进行有限元静力分析，了解结构的整体受力状况和各主要构件的力学性能，为码头结构横向排架各构件的布置及其截面尺寸的确定等提供依据。
　　然后，利用有限元软件开展对码头结构平面刚架在七种水平荷载工况下的Pushover分析，明确了塑性铰产生的先后顺序及发展过程，了解结构力的传递途径以及机构演变过程，得出了码头结构在七种水平撞击工况下的失效模式，为结构的优化设计和安全评估提供参考。
　　最后，结合推覆分析的结果和安全等级的位移控制指标，分别对结构在七种水平撞击工况作用下，进行了弹性阶段和塑性阶段的分析评估，找到了结构在各水平工况下处于不同安全等级对应的撞击荷载值，为今后进一步研究该类码头结构的整体安全提供一定的依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 国内外研究现状及发展动态

1．2．1 大水位差架空直立式码头结构研究现状

1．2．2 码头承载能力研究现状

1．2．3 码头结构风险分析及安全评估研究现状

1．3 研究方法

1．4 本文研究内容

第二章 有限元分析基本理论

2．1 概述

2．2 有限元基本原理

2．3 有限元模型的建立

2．31 直接法

2．32 最小总势能法

2．4 梁单元的刚度矩阵

第三章 四跨五桩柱架空直立式码头结构作用效应组合研究

3．1 四跨五桩柱架空直立式码头结构有限元分析模型的建立

3．1．1 四跨五桩柱架空直立式码头结构的组成

3．1．2 有限元建模

3．1．3 计算荷载和工况组合

3．2 承载能力极限状态下持久状况的持久效应组合

3．3 正常使用极限状态下持久状况的短期效应组合

3．4 荷载作用效应组合的原则及方法

3．5 计算结果及分析

3．5．1 承载能力极限状态

3．5．2 正常使用极限状态

3．6 本章小结

第四章 四跨五桩柱架空直立式码头结构的静力分析

4．1 有限元模型的建立

4．2 计算荷载与工况组合

4．3 计算结果及其分析

4．3．1 计算结果

4．3．2 结果分析

4．4 本章小结

第五章 四跨五桩柱架空直立式码头平面刚架结构推覆分析

5．1 静力弹塑性分析方法

5．2 结构推覆分析的基本步骤

5．3 模型的建立

5．3．1 计算模型及参数

5．3．2 荷载工况组合

5．4 计算结果

5．4．1 七种撞击荷载工况下的静力弹塑性分析结果

5．4．2 撞击力工况1

5．4．3 撞击力工况2

5．4．4 撞击力工况3

5．4．5 撞击力工况4

5．4．6 撞击力工况5

5．4．7 撞击力工况6

5．4．8 撞击力工况7

5．5 小结与分析

第六章 四跨五桩柱架空直立式码头结构安全评估

6．1 分析模型

6．2 工况一计算分析

6．2．1 弹性阶段内的评估

6．2．2 弹塑性阶段内的评估

6．3 小结

第七章 主要结论与建议

7．1 主要结论

7．2 建议

7．3 结束语

致谢

参考文献

附录

在校期间发表的论著及取得的科研成果