船舶荷载作用下架空直立式码头排架分配系数及构件重要性系数研究

摘要

本文针对重庆果园二期扩建集装箱码头工程的实际情况，采用有限元法研究内河架空直立式码头结构排架中水平撞击力分配系数、主要影响因素及其敏感性，同时采用构件重要性系数方法，研究水平撞击力作用下架空直立式码头结构构件的传力途径、构件受力的重要程度。具体地，本论文的主要研究工作及研究成果包括下列方面:
　　 (1)采用有限元方法，分别分析了码头排架数、排架间距、桩基直径、承台宽度、岸坡坡度等5种因素对码头结构排架水平撞击力分配系数的影响规律。计算表明:适当减小排架间距、增加排架数、加大承台宽度有利于码头排架水平撞击力分配系数的均匀分配;增加桩基直径将导致水平撞击分配系数相对集中;避免船舶撞击力直接作用在端部排架上而往中间排架靠泊可以使分配系数更为均匀分配于各排架中。
　　 (2)运用单因素敏感性分析方法定量分析五种不同影响因素对水平撞击力分配系数的敏感性程度。结果表明，当撞击位置在1-2系缆层时敏感度顺序为:排架间距＞桩直径＞排架数＞承台宽度＞岸坡坡度;当撞击位置在3-7时，敏感度顺序为:排架间距＞排架数＞承台宽度＞桩直径＞岸坡坡度，排架间距对分配系数的影响最为敏感。
　　 (3)运用基于结构广义刚度的重要性评价方法，分别计算无荷载、受水平荷载、荷载组合作用下架空直立式码头构件重要性系数。水平荷载作用下构件重要性系数大小规律为:桩＞第二层柱＞最高层柱，底层梁＞第二层梁＞最高层梁;荷载组合下，桩与柱的构件重要性系数普遍比梁大，而且底层桩的构件重要性最大，计算结果与土木工程领域中“强柱弱梁”的设计思想相吻合。最重要的节点为排架的底层后方节点，此为架空直立式码头结构排架最薄弱的环节，在结构设计中应增加该节点的安全储备，加强该节点在设计及施工过程的监督与检查。
　　 (4)分析了构件重要性系数平均值与结构受力合理性关系。结构受力越合理，构件重要性平均值越小，结构可替代的路径越多，由此提出了基于结构重要性系数的架空直立式码头结构优化方法，算例表明该方法可行，可以用于类似复杂结构的优化。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 本文研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 架空直立式码头研究现状

1．2．2 水平撞击力分配系数研究现状

1．2．3 构件重要性系数研究现状

1．3 本文研究的主要内容及目的

1．3．1 主要的研究目的

1．3．2 主要的研究内容

第二章 水平撞击力分配系数及构件重要性系数计算方法

2．1 概述

2．2 码头排架水平撞击力分配系数计算方法的研究

2．2．1 规范法

2．2．2 弹性支承刚性梁法

2．2．3 剪切梁法

2．3 构件重要性系数的定义及基本描述

2．4 构件重要性系数分析及算法

2．4．1 基本思路

2．4．2 研究方法

2．4．3 局部破坏后结构最终承载力系数

2．4．4 加载过程中破坏的构件数目及破坏路径

2．5 本章小结

第三章 水平撞击力分配系数的影响因素研究

3．1 概述

3．2 工程概况

3．3 计算模型及计算方法

3．3．1 计算模型及参数选取

3．3．2 计算方法

3．3．3 计算工况

3．4 码头排架水平撞击力分配系数影响因素研究

3．4．1 排架间距

3．4．2 排架榀数

3．4．3 承台宽度

3．4．4 岸坡坡度

3．4．5 桩基直径

3．5 水平力分配系数与规范值比较

3．6 单因素敏感性分析方法

3．6．1 排架间距的敏感度

3．6．2 排架榀数的敏感度

3．6．3 承台宽度的敏感度

3．6．4 桩直径的敏感度

3．6．5 岸坡坡度的敏感度

3．6．6 敏感性计算结果分析

3．7 本章小结

第四章 架空直立式码头横向排架构件重要性系数研究

4．1 概述

4．2 与荷载无关的的构件重要性系数计算方法

4．2．1 模型的建立

4．2．2 计算结果分析

4．3 与荷载相关的构件重要性的分析方法

4．3．1 研究方法

4．3．2 构件重要性系数计算步骤

4．4 水平荷载下构件重要性的计算

4．4．1 水平荷载下构件重要性的计算模型

4．4．2 计算结果分析

4．5 荷载组合下构件重要性计算

4．5．1 计算工况

4．5．2 计算结果分析

4．6 本章小结

第五章 荷载组合下码头横向排架优化设计研究

5．1 概述

5．2 结构冗余度指标及结构整体属性指标

5．2．1 结果冗余度指标

5．2．2 结构其他整体属性指标

5．3 构件重要性指标整体指标运用验证

5．3．1 整体指标验证算例一

5．3．2 整体指标验证算例二

5．4 架空直立式码头单个排架优化设计

5．4．1 结构优化设方案一

5．4．2 结构优化设方案二

5．4．3 优化方案的结构计算结果分析

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 进一步研究方向

致谢

参考文献

在校期间发表的论著及取得的科研成果