底梁式全直桩码头结构动力响应研究

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。本文考虑水.结构耦合作用,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,采用流固耦合方法建立了船-橡胶护舷-结构-水相互作用的有限元仿真模型对船舶靠泊码头结构过程进行模拟,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(包括不同靠泊位置,不同靠泊水位,不同靠泊船速,不同靠泊船舶质量)对结构动力响应的影响,探索码头结构最不利的撞击情况以及不同靠泊因素对船舶撞击力的影响。