高樁碼頭整澆裝配式叉樁節(jié)點(diǎn)有限元分析及設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、港口碼頭在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中占有十分重要的地位。港口中斷造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響十分巨大，港口碼頭修復(fù)和重建的代價(jià)也非常高昂。大量震害表明，土體液化、碼頭結(jié)構(gòu)性能和節(jié)點(diǎn)抗震性能不恰當(dāng)是造成高樁碼頭(pile-wharfstructures)破壞的主要原因。然而，到目前為止，很少有人研究這個(gè)問題。因此，開展港口碼頭的抗震研究工作，對(duì)于提高港口碼頭的抗震能力，減輕港口碼頭的地震災(zāi)害是十分必要的。 針對(duì)中、美兩國(guó)高樁碼頭存在的共性問

2、題，提出一種整澆裝配式鋼管叉樁節(jié)點(diǎn)。擬通過理論分析，探討這種叉樁節(jié)點(diǎn)的抗震性能和破壞機(jī)理，提出這種叉樁節(jié)點(diǎn)的抗震設(shè)計(jì)方法和抗震構(gòu)造措施，以尋求改善高樁碼頭抗震性能的新途徑，為這種節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)研究提供參考依據(jù)。 本文運(yùn)用有限元Ansys軟件，對(duì)叉樁節(jié)點(diǎn)進(jìn)行彈性和非線性有限元分析，深入探討叉樁節(jié)點(diǎn)的受力特點(diǎn)和抗震性能。本文的研究工作如下：(1)對(duì)高樁進(jìn)行整體分析，在不同地震波峰值加速度和抗震設(shè)防烈度下，計(jì)算碼頭的最大側(cè)移；(2)根據(jù)碼

3、頭整體分析的最大側(cè)移值、相關(guān)規(guī)范和叉樁內(nèi)力分析，設(shè)計(jì)滿足要求的叉樁節(jié)點(diǎn)；(3)通過對(duì)叉樁節(jié)點(diǎn)進(jìn)行彈性有限元分析，分析節(jié)點(diǎn)相關(guān)截面的應(yīng)力、應(yīng)變分布情況；(4)通過對(duì)叉樁節(jié)點(diǎn)進(jìn)行非線性有限元分析，分別進(jìn)行單調(diào)和低周反復(fù)加載分析，討論試驗(yàn)參數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)抗震性能的影響。 本文通過研究可得到以下結(jié)論：(1)地震峰值加速度為200gal時(shí)，碼頭的最大側(cè)移85.6mm；在抗震設(shè)防烈度為9度時(shí)，碼頭的最大側(cè)移為74.45mm，叉樁承擔(dān)的最大水平力為

4、499.25kN；(2)在彈性狀態(tài)下，力與位移成線性關(guān)系，叉樁節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力分布呈偏心拉壓狀態(tài)。按線彈性本構(gòu)關(guān)系分析的鋼筋混凝土應(yīng)力進(jìn)行設(shè)計(jì)，承載力安全度較高，偏于保守，適用與初步分析和設(shè)計(jì)；(3)在非線性狀態(tài)下，樁帽配箍率、混凝土強(qiáng)度等級(jí)以及配置樁芯鋼筋對(duì)叉樁節(jié)點(diǎn)的延性和耗能能力有較大影響，樁帽軸壓比對(duì)叉樁節(jié)點(diǎn)的承載力、剛度、延性和耗能能力均有較大的影響，考慮鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)滑移對(duì)節(jié)點(diǎn)的延性、耗能能力有影響，但對(duì)承載力、剛度影響不大