基于极限承载力的在役高桩码头整体安全度分析方法研究

摘要

高桩码头结构在使用的过程中,由于环境条件、管理运营不善及结构老化等因素作用,致使结构构件破损劣化,难以发挥其应有的功能,结构整体的安全性也因此而受到严重影响。为避免重大安全事故的发生,掌握码头结构所处的安全状态,需利用有效的分析方法对其安全程度进行判定。然而目前工程界所使用的分析方法多集中于构件层面上,对结构整体安全度分析方法的研究较少。本文依据可靠度基本理论,以结构整体极限承载力(结构抗力)和作用荷载(作用效应)为随机变量,构建反映高桩码头结构整体安全度的功能函数,采用JC法计算结构整体安全度下的可靠指标,建立了对在役高桩码头结构进行整体安全分析的有效方法。本文的主要研究内容如下:
　　(1)以大型通用性有限元软件 ANSYS为平台,建立了高桩码头结构整体极限承载力分析的非线性三维数值模型,分别对堆货荷载、门机荷载以及组合竖向荷载条件下高桩码头结构的整体极限承载力进行了计算分析,并对模型计算结果的准确性进行了验证。
　　(2)应用ANSYS软件的APDL程序语言编写自动智能化有限元分析系统程序,将影响结构极限承载力的因素进行抽样并形成求取高桩码头结构整体极限承载力的输入样本,进行有限元计算得到不同荷载条件、不同组合工况下高桩码头结构极限承载力的统计分析样本。
　　(3)利用有关概率分布检验方法及样本统计分析方法,分别对不同荷载条件、不同组合工况下高桩码头结构整体极限承载力的样本进行了详细的统计分析,确定了高桩码头结构极限承载力的概率分布类型为正态分布,并给出了相应的统计参数。
　　(4)参照目前结构可靠度的基本理论,以结构整体极限承载力及其对应的作用荷载为随机变量,构建反映高桩码头结构整体安全度的功能函数,结合本文得出的结构极限承载力的概率分布与统计参数,采用 MATLAB编写 JC法迭代计算程序对结构整体安全度下的可靠指标进行计算,建立了高桩码头结构整体安全分析的高效近似计算方法。
　　(5)根据天津港某高桩码头的工程检测资料,建立该码头的三维有限元模型。采用本文所述的高桩码头结构整体安全分析方法,对该结构的可靠指标进行计算分析,全面展示了本文方法的应用流程并验证了该方法的有效性。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

第二章 高桩码头整体有限元模型

2.1概述

2.2三维数值模型的建立

2.3模型计算与结果验证

2.4本章小结

第三章 高桩码头整体极限承载力统计分析

3.1极限承载力概率分布与统计分析方法

3.2单独竖向荷载下高桩码头极限承载力统计分析

3.3组合竖向荷载下高桩码头极限承载力统计分析

3.4组合双向荷载下高桩码头极限承载力统计分析

3.5本章小结

第四章 基于极限承载力的高桩码头整体安全分析方法

4.1基本理论与方法

4.2高桩码头整体安全分析方法

4.3本章小结

第五章 算例分析

5.1工程概况

5.2有限元模型

5.3计算分析

5.4本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

附录

致谢