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

1、港口碼頭在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中占有十分重要的地位。港口中斷造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響十分巨大，港口碼頭修復(fù)和重建的代價也非常高昂。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，很少有人研究這個問題。因此，開展港口碼頭的抗震研究工作，對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。 針對中、美兩國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。擬通過理論分析，探討這種叉樁節(jié)點的抗震性能和破壞機(jī)理，提出這種叉樁節(jié)點的抗震設(shè)計方法和抗震構(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)點的試驗研究提供參考依據(jù)。 本文運用有限元Ansys軟件，對叉樁節(jié)點進(jìn)行彈性和非線性有限元分析，深入探討叉樁節(jié)點的受力特點和抗震性能。本文的研究工作如下：(1)對高樁進(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)計滿足要求的叉樁節(jié)點；(3)通過對叉樁節(jié)點進(jìn)行彈性有限元分析，分析節(jié)點相關(guān)截面的應(yīng)力、應(yīng)變分布情況；(4)通過對叉樁節(jié)點進(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，討論試驗參數(shù)對節(jié)點抗震性能的影響。 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，碼頭的最大側(cè)移85.6mm；在抗震設(shè)防烈度為9度時，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，承載力安全度較高，偏于保守，適用與初步分析和設(shè)計；(3)在非線性狀態(tài)下，樁帽配箍率、混凝土強(qiáng)度等級以及配置樁芯鋼筋對叉樁節(jié)點的延性和耗能能力有較大影響，樁帽軸壓比對叉樁節(jié)點的承載力、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)滑移對節(jié)點的延性、耗能能力有影響，但對承載力、剛度影響不大