土体强度对荷式板桩码头地震影响

发布时间：2017-06-01

　　这篇地震论文通过对地震作用对比计算结果表明，增加上层土体的强度，可明显减小地震引起的码头板桩墙水平位移以及最大正负弯矩值，但对地震引起的码头板桩墙陆侧土压力影响较小。研究结果可为分离卸荷式板桩码头结构设计及施工提供理论基础。《地震工程与工程振动》机械工程师论文发表是由中国地震局主管、中国地震局工程力学研究所与中国力学学会共同主办的地震工程与工程振动科学领域的学术性期刊，1981年正式创刊，双月刊，科学出版社出版，国内外公开发行。

　　摘要：采用数值分析方法研究了地基土体强度对分离卸荷式板状码头地震响应的影响。计算结果表明：增加持力层及其以上土体的强度，可明显减小地震引起的码头板状墙水平位移以及最大正负弯矩值;对地震引起的码头板桩墙陆侧土压力影响较小。研究结果可为分离卸荷式板桩码头结构设计提供理论基础。

　　关键词：土体强度;板桩码头;地震响应;数值分析

　　引言

　　分离卸荷式板桩码头在前板墙后方较低高程处设有桩支撑的卸荷承台，群桩来承担承台上方土重和码头面上的荷载，以达到卸荷效果。部分学者已经对分离卸荷式板桩码头展开研究，卸荷承台及群桩可以有效地降低前板墙水平位移、陆侧土压力和弯矩，且承台尺寸、桩截面尺寸、桩间距、胸墙与承台间距等都对卸荷效果有一定影响。谭慧明[1]等采用有限元数值分析方法计算分析了地震特性对分离卸荷式板桩码头地震响应的影响。本文基于ABAQUS有限元数值分析软件，采用有限元—无限元方法[2-3]计算分析了在均质土情况下不同强度土体对分离卸荷式板桩码头地震响应的影响。

　　1码头数值分析模型

　　1.1码头工程概况

　　工程概况如图1所示,板桩墙和锚碇墙之间距离为5cm，板桩墙和锚碇墙为钢筋混凝土材料，两者之间采用Q345Ф95钢拉杆连接，承台基础横向由两根灌注桩组成，港池挖深20m。

　　1.2码头数值分析模型及参数选取

　　板桩墙、卸荷平台、锚定墙、拉杆均采用实体单元。土体采用摩尔—库伦强度模型，采用四节点缩减积分实体单元(CPE4R)模拟，具体参数见表1。为使得地震荷载对土—结构的响应效果好，假设地基50米深范围内为均质土，在50米深处施加地震荷载，不考虑其他荷载。本模型地基土体简化为三层，上层(0m—50m)为码头结构所在土层，中层(50m—100m)为海底粘土层，下层为基岩，基岩物理力学性质与混凝土相同。本文采用瑞利阻尼模拟材料阻尼，可以在设置材料的模块里直接定义[2]，土体的阻尼比及阻尼系数计算参考陈国兴[4-5]的成果，地震波采用KOBE地震波按照加速度时程的方式输入。

　　2数值计算结果分析

　　2.1前板墙水平位移

　　由数值计算结果分析可得，土体强度增大，沿前板墙水平位移变化规律相似且都明显减小，同时前板墙整体的平均前倾幅度度也略有减小。

　　2.2前板墙陆侧土压力

　　由数值计算结果分析可得，土体强度增大，前板墙陆侧土压力有所增大，但从数值上看土压力增幅较小。

　　2.3前板墙弯矩

　　由数值计算结果分析可得，土体强度增大，前板墙各部分弯矩都有不同程度减小，在最大正弯矩与最大负弯矩附近减小尤为明显。