桩支码头结构二维地震响应分析

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港口是国家利益和安全的重要交通设施之一,在经济中起着重要作用。近年来发生的地震都凸显了桩支码头结构在强震作用下的脆弱性。在经济快速发展中,这可能已成为当前研究者非常关注的研究课题。因此,需要更好地理解码头结构在地震作用下的地震反应。鉴于此,采用二维有限元数值模型对桩支码头的动力特性进行了研究,重点分析了地震作用下土和桩体的变形特性。根据土体实际特性并采用OpenSees数值模拟平台,研究了土体在高渗透系数下桩支码头结构的动力响应。在整个分析过程中,为了保证数值模型的收敛性和模拟实际加载情况,模型采用5个分析步进行分析。前4个分析步模拟了在体系自重作用模型的响应,而第5个分析步模拟了地震动作用下模型响应。对于结构,计算结果主要包括了桩基位移、轴力、剪力以及弯矩。对于土体,计算结果包括加速度,位移,孔隙压力和应力。整体上,边坡变形模式明显地影响从陆侧到水侧群桩变形。  在此基础上,对影响码头结构响应的参数进行了分析,包括桩钉、桩土界面、桩顶约束、静力和动力Pushover分析和基底输入运动方式。为了更好地评价桩基抗震性能和适应新建工程项目的要求,通过已建立的二维有限元数值模型,用于研究不同模型参数对桩支码头结构响应的影响。此外,还研究了采用阻尼器输入基底运动对模型响应的影响。在这里,主要分析桩基在地震动前和地震中两个典型时刻的响应。在上述研究的基础上,详细分析了这些参数对码头-土体系响应的影响,特别分析了基于速度的基底输入和采用零长度单元模拟桩-土界面这两种工况下体系的响应。  最后,还对边坡稳定性的改进措施进行了研究,改进行措施主要包括板桩、销桩和水泥加固土。文中给出了数值模拟的细节,并对结果进行了讨论。研究结果表明,水泥加固土不能有效地减少边坡位移。利用水泥加固土作为边坡的改进措施,将会引起桩基为了较大位移、轴力及弯矩。模拟结果表明:板桩和销桩可以作为改善边坡稳定性的措施,进而减弱边坡破坏和减少码头结构的地震变形。但是,二者之间何者为最优选择可能将取决于经济成本。
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