壁樁框架碼頭結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、壁樁框架碼頭結(jié)構(gòu)研究壁樁框架碼頭結(jié)構(gòu)研究Researchonframefixedrowpatternpilewharfstructure學(xué)科專業(yè)：水利工程研究生：姚海元指導(dǎo)教師：別社安教授天津大學(xué)建筑工程學(xué)院二零一三年十一月摘要隨著當(dāng)前港口建設(shè)逐步向外海深水區(qū)和地基軟弱區(qū)發(fā)展，港口建筑物也將面臨水深、浪高和地基軟弱等更加苛刻的自然條件，特別是對(duì)于以淤泥質(zhì)土為主或呈現(xiàn)動(dòng)力軟化特性的軟土地基，地基上方的建筑物面臨著穩(wěn)定性和沉降變形等一系列問

2、題，處理不當(dāng)會(huì)影響工程質(zhì)量及使用功能。壁樁框架式結(jié)構(gòu)作為一種適用于軟土地基的新的結(jié)構(gòu)形式，在受力上類似于板樁式結(jié)構(gòu)，又集合了高樁式結(jié)構(gòu)、重力式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，在施工方面借鑒了插入式箱筒和格型鋼板樁的成功經(jīng)驗(yàn)。其創(chuàng)新之處在于壁樁可以快速靈活的打入到足夠深度的良好持力層以承受外部荷載，框架將壁樁連成整體，以拉桿的形式保證了前、后兩排壁樁受力的均勻性，改善了結(jié)構(gòu)的側(cè)向受力情況。本文結(jié)合天津港航公司建材碼頭試驗(yàn)工程，采用有限元軟件ABAQUS對(duì)壁樁

3、框架碼頭結(jié)構(gòu)的受力情況和穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算與優(yōu)化，并總結(jié)出能指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)施工的計(jì)算方法。首先，采用ABAQUS有限元軟件對(duì)壁樁框架碼頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行了工程尺度的模擬。利用有限元強(qiáng)度折減法，針對(duì)系纜力和堆貨荷載的最不利組合工況，分析研究了壁樁框架碼頭結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；采用板、殼單元進(jìn)行結(jié)構(gòu)的模擬計(jì)算，得到框架和壁樁的彎矩、剪力等內(nèi)力分布，并對(duì)工程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行了模擬分析。其次，針對(duì)工程具體情況，分別對(duì)框架結(jié)構(gòu)的寬度和壁樁的入土深度進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)比

4、各種組合情況的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)內(nèi)力值及工程造價(jià)，在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下，選取造價(jià)最低的設(shè)計(jì)尺寸作為最優(yōu)設(shè)計(jì)尺寸。最后，參考板樁碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，選取有限元算法優(yōu)化得到的最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸，總結(jié)壁樁框架碼頭的簡(jiǎn)化算法。提取有限元模型的計(jì)算結(jié)果與簡(jiǎn)化算法結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，對(duì)簡(jiǎn)化算法進(jìn)行修正，使之能夠適用于壁樁框架碼頭結(jié)構(gòu)。綜上所述，本文對(duì)壁樁框架碼頭結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)內(nèi)力進(jìn)行了研究，并結(jié)合工程背景進(jìn)行了結(jié)構(gòu)尺度的優(yōu)化，總結(jié)得出的簡(jiǎn)化算法對(duì)于壁樁框架碼