動(dòng)荷載作用下預(yù)應(yīng)力混凝土靠船樁裂縫形態(tài)研究.pdf

1、樁基是工程建設(shè)中非常重要的一種基礎(chǔ)型式，樁基工程造價(jià)通常占到土建工程總造價(jià)的1/4以上。在港口工程中，通常在碼頭前沿設(shè)置靠船樁來(lái)減小碼頭所受的船舶撞擊力、延長(zhǎng)碼頭的使用壽命。靠船樁是在碼頭前沿打入土中的直樁，其利用自身的彈性變形和其上設(shè)置的橡膠沖墊的變形來(lái)吸收船舶的巨大撞擊能量。
　　 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土靠船樁在偶然荷載作用下可能出現(xiàn)裂縫，混凝土的開(kāi)裂對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性的影響成為不可避免的工程難題。裂縫不僅影響結(jié)構(gòu)的外觀，更給使用者造成

2、心理恐慌;特別是對(duì)于水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，與水直接接觸的構(gòu)件很多，裂縫的存在容易導(dǎo)致構(gòu)件內(nèi)鋼筋銹蝕，也嚴(yán)重地影響著結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的承載能力、耐久性，以及抗?jié)B性、抗凍性等性能。
　　 對(duì)于外荷載作用下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問(wèn)題，人們往往對(duì)三個(gè)方面的問(wèn)題普遍關(guān)注，一個(gè)為裂縫的開(kāi)裂荷載和對(duì)應(yīng)開(kāi)裂彎矩的大小，第二個(gè)為裂縫的發(fā)展及分布，第三個(gè)就是裂縫的寬度。截至目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土靠船樁的研究甚少，關(guān)于靠船樁在船舶動(dòng)荷載下的裂縫問(wèn)題的

3、研究幾乎處于空白狀態(tài)。
　　 基于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的基本理論和鋼筋混凝土仿真分析原理，運(yùn)用研究所涉及的接觸—碰撞理論、動(dòng)力大變形理論、材料非線性理論，本文提出用單元?jiǎng)h除法來(lái)模擬預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土靠船樁在外荷載下的裂縫，給出了單元?jiǎng)h除法實(shí)施的具體步驟和裂縫寬度的計(jì)算方法，并將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)研究的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。經(jīng)過(guò)比選，采用JHC模型作為混凝土材料的本構(gòu)模型，非常適合模擬動(dòng)荷載作用下混凝土材料的彈塑性和粘性性質(zhì)，可以模擬大應(yīng)

4、變、高應(yīng)變率和高壓作用下的混凝土材料的變形和破壞。最后證明，單元?jiǎng)h除法不僅可以真實(shí)形象地模擬荷載作用下靠船樁的開(kāi)裂荷載、開(kāi)裂位置、裂縫的發(fā)展分布及裂縫形態(tài)，而且通過(guò)計(jì)算可以得到在不同荷載下裂縫寬度的大小。
　　 基于材料的開(kāi)裂韌性理論，對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土靠船樁進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)果表明，運(yùn)用較高的混凝土強(qiáng)度(C80)、較大的預(yù)張拉力（1.4倍的原設(shè)計(jì)值）、相對(duì)較高的配筋率(p=1.51％)對(duì)靠船樁試件重新優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠顯著地提高靠