堆货荷载下高桩码头结构整体安全度分析

以大型通用有限元软件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有限元数值模型。将蒙特卡洛方法与有限元数值模型相结合,求取出堆载下高桩码头结构整体极限承载力的概率分布及其统计参数。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法计算结构的安全指标,建立了高桩码头结构整体安全度分析的有效方法。研究了堆货荷载下高桩码头结构损伤与尺寸型式改变对极限承载力样本概率分布与统计参数的影响,得出了堆载下高桩码头结构极限承载力概率分布为正态分布,结构损伤与尺寸型式改变对其统计参数影响不大的结论。计算表明,利用此法分析堆货荷载下高桩码头结构整体安全度简便且可行。

基于极限平衡法的箱筒型基础防波堤稳定性分析

箱筒型基础防波堤是一种适用于软土地基和深水波浪条件的新型港口与海岸工程结构,依靠沉入地基中的筒型基础维持结构稳定。根据箱筒型基础防波堤极限状态下的结构运动模式,考虑箱筒型基础防波堤的三维空间几何特性、受力特点、极限状态转动点的位置等因素,建立了箱筒型基础防波堤稳定性计算的极限平衡法,通过与有限元结果对比,相互验证了正确性,与有限元法相比,极限平衡法计算速度快,效率高,更方便工程应用。结合天津港防波堤延伸工程,对箱筒型基础防波堤的稳定性进行了分析。结果表明,基础筒高8～10 m时,天津港延伸工程中的箱筒型基础防波堤的抗滑、抗倾和竖向承载力均具有较高的安全度。

考虑流固耦合影响的桩基波浪力简化计算方法

离岸深水全直桩码头,由于其桩基的自由高度大、柔度增加、自振周期长,且位于无掩护开敞海域,波浪与结构相互作用问题突出。如何考虑流固耦合作用对桩上波浪力的影响,并建立便于工程应用的计算方法,是工程实践提出的亟待解决的课题。文中利用有限元软件ADINA建立了水体和桩基结构相互作用的三维有限元数值模型,并采用有限元数值模型对考虑流固耦合影响的改进Morison波浪力计算公式进行了验证。采用改进Morison波浪力计算公式研究了流固耦合对桩身波浪力的影响,并给出了考虑流固耦合影响的波浪力放大系数图表。在此基础上,提出了考虑流固耦合影响的波浪力简化计算方法。

梁板式高桩码头结构整体可靠度计算方法

在环境条件和使用荷载作用下，高桩码头结构损伤和承载力降低是普遍存在的问题。在役梁板式高桩码头结构安全评估，是保证港口设施安全运行的必要措施。结构整体可靠度是结构安全评估的核心指标，但目前尚未建立结构整体可靠度计算的有效方法。基于非线性有限元数值模型，采用蒙特卡罗模拟技术确定了典型梁板式高桩码头结构整体极限承载力概率分布模型及其统计参数，研究了损伤位置、损伤程度和损伤数量等对极限承载力概率分布及其统计参数的影响，明确了无损结构整体极限承载力概率分布模型及其统计参数可用于损伤结构分析。将结构整体极限承载力作为结构抗力随机变量，采用一次二阶矩法计算结构的可靠指标，建立了一种在役梁板式高桩码头结构整体可靠度计算的有效方法。

半圆型防波堤地基承载特性的有限元数值分析

半圆型防波堤是适用于软土地基的轻型重力式结构,地基承载特性是工程应用中需解决的重要问题。以大型通用有限元软件ABAQUS作为分析平台,建立了波浪荷载作用下半圆堤结构的弹塑性有限元分析模型。结合工程实例,分别参照地基极限承载力、结构允许变位判别标准对半圆堤的地基承载特性以及影响因素进行了有限元数值分析,并与汉森公式计算结果进行比较。结果表明:基于允许变位判别标准下的地基承载力分析结果相对安全,地基极限承载力计算的有限元结果与理论公式结果基本吻合,证实了汉森公式对半圆堤结构的适用性。进一步利用有限元方法分析了地基土强度、基础宽度、加固深度等因素对地基承载力的影响。