大型深水板桩码头断面及计算方法研究

论文摘要

板桩码头作为码头结构的一种重要形式,在合适的条件下,具有结构强度、稳定性、施工及造价上的明显优势。国外的板桩码头应用较广,而国内由于多种原因发展迟缓,多应用于中小型码头。随着世界经济的高速发展,船舶工业呈现出大型化、深水化的发展态势,这就需要大型化深水化的码头作为重要支撑。基于此,本文针对大型深水板桩码头,采用规范与有限元分析结合的方法,对码头断面进行优化研究,寻求适用于大刚度码头结构的计算方法。本文首先运用规范中板桩内力及入土深度的计算方法对矩形、T形以及工字形截面的前墙断面进行计算,并从配筋率和造价的角度进行优化比选,得出T形断面更加适用于刚度较大的板桩码头这一结论。其次,用Plaxis有限元软件进行计算,采用其中的Hardening-Soil模型模拟土体,对影响板桩码头位移和内力的各因素进行分析,明确变化趋势,并基于此得到适用于大型深水板桩码头的结构优化尺寸。再次,基于前述有限元分析的结果,为了得到适用于大刚度码头结构的计算方法,考虑前墙锚碇点位移,引入拉杆刚度系数的概念进行计算,即拉杆力与前墙位移的比值,得到刚度系数的修正系数和m值,从而得到一套刚性体板桩墙计算方法。对影响拉杆刚度系数的各因素也进行了一定分析,明确了刚度系数的普遍规律。最后,将前述刚度系数计算方法应用于单层土体,综合改变土体参数,得到相应的修正系数和m值;用matlab程序进行曲线拟合,得到了修正系数和m改进值与规范中m推荐值的函数关系,为类似工况的计算提供了参考。综上所述,本文主要针对大型深水板桩码头的断面形式和内力计算理论进行研究,所得成果对于大型深水板桩码头的建造具有重要意义,可以为该类型码头结构的设计以及内力计算提供一定的参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 板桩码头结构型式及发展现状
• 1.2 板桩码头计算理论及研究现状
• 1.3 课题研究背景及意义
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 基于现有设计方法的板桩截面设计与优化
• 2.1 竖向弹性地基梁法简述
• 2.2 板桩码头前墙设计方案比选
• 第三章 板桩码头有限元方法计算研究
• 3.1 m法中存在的问题
• 3.2 有限元理论及土体本构模型
• 3.3 板桩码头结构影响因素分析
• 3.4 有限元方法最终优化结果
• 第四章 板桩码头拉杆刚度系数研究
• 4.1 整体优化思路
• 4.2 拉杆刚度系数影响因素分析
• 4.3 基于有限元优化结果的刚度系数研究
• 4.4 m值与修正系数取值研究
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢