高樁碼頭—岸坡體系三維彈塑性有限元分析方法及應(yīng)用.pdf

1、近年來(lái)的調(diào)查資料顯示，突堤式和順岸式高樁碼頭接合位置的碼頭結(jié)構(gòu)變形和橫向錯(cuò)位情況十分嚴(yán)重，本文從這些問(wèn)題入手，系統(tǒng)地研究了該區(qū)域碼頭結(jié)構(gòu)和岸坡相互作用機(jī)理、影響因素和變形特點(diǎn)。目前對(duì)突堤式和順岸式碼頭接合位置的碼頭結(jié)構(gòu)與岸坡土體相互作用的研究十分缺乏，本文對(duì)該區(qū)域碼頭及岸坡的研究開(kāi)辟了高樁碼頭研究的新方向。 現(xiàn)場(chǎng)情況表明，突堤式和順岸式高樁碼頭接合位置的碼頭結(jié)構(gòu)的受力和變形具有較為明顯的空間特點(diǎn)，而目前對(duì)高樁碼頭的研究基本停留在

2、二維層面上，用平面理論顯然無(wú)法解釋該區(qū)域出現(xiàn)的問(wèn)題。本文以天津港二突堤根部轉(zhuǎn)角區(qū)域?yàn)閷?duì)象，建立了碼頭結(jié)構(gòu)和岸坡土體耦合的大型三維彈塑性有限元模型，為了客觀反映結(jié)構(gòu)受力和變形的空間特征，按實(shí)際碼頭結(jié)構(gòu)的空間布局和結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行了真實(shí)模擬，提高了研究的針對(duì)性和可信度。 在土的數(shù)值模擬中，土體參數(shù)的確定對(duì)計(jì)算結(jié)果有很大影響，為了給土體數(shù)值模擬提供可靠的參數(shù)，對(duì)二突堤根部轉(zhuǎn)角區(qū)域進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)勘測(cè)并對(duì)土樣進(jìn)行了直剪、壓縮、回彈和固結(jié)不排

3、水三軸剪切等室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)，不僅提供了數(shù)值計(jì)算中土的D—P本構(gòu)模型需要的參數(shù)，而且通過(guò)對(duì)土體的壓縮指數(shù)、膨脹指數(shù)，以及球應(yīng)力和廣義剪應(yīng)力關(guān)系的分析，進(jìn)一步分析了土體的物理力學(xué)特性，并為引入其他更為精確的本構(gòu)模型打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 對(duì)天津港二突堤根部轉(zhuǎn)角區(qū)域首次開(kāi)展了岸坡內(nèi)部土體位移的監(jiān)測(cè)工作，對(duì)高樁碼頭和堆場(chǎng)的沉降、樁基的傾斜也進(jìn)行了觀測(cè)。獲得的數(shù)據(jù)是對(duì)數(shù)值計(jì)算的驗(yàn)證，為預(yù)測(cè)岸坡土體和碼頭結(jié)構(gòu)的變化趨勢(shì)提供了依據(jù)，并為港口運(yùn)營(yíng)時(shí)荷載

4、布局調(diào)整提供參考。這項(xiàng)工作不僅具有很高的科研參考價(jià)值，而且具有指導(dǎo)碼頭運(yùn)營(yíng)的實(shí)際意義。 岸坡穩(wěn)定是學(xué)術(shù)界和工程界中十分關(guān)心的問(wèn)題，但現(xiàn)行的設(shè)計(jì)方法中無(wú)法直接計(jì)算高樁碼頭岸坡的穩(wěn)定性。在應(yīng)用強(qiáng)度折減有限元方法分析岸坡穩(wěn)定的過(guò)程中，以一定幅值剪應(yīng)變貫通作為判斷岸坡失穩(wěn)的必要條件具有一定的人為性，以土體塑性區(qū)從坡腳到坡頂貫通作為依據(jù)則比較客觀，但塑性區(qū)的可視化顯示存在一定困難。本文定義并提出以應(yīng)力比作為判斷土體屈服的參數(shù)，解決了塑性狀