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“一带一路”倡议实施以来,我国在海外修建的码头工程越来越多,部分高桩码头位于高烈度地区。地震一旦发生,将给码头结构安全构成严重威胁。目前,我国高桩码头抗震设计规范主要采用基于承载力的方法进行抗震分析,而国外高桩码头抗震设计则多采用基于性能的分析方法,二者之间的部分设防控制标准存在较大不同,设计方法的差异势必会对高烈度地区高桩码头的地震动力特性产生影响。因此,针对高烈度地区,开展基于性能设计的高桩码头结构动力特性研究是十分必要的。本文以高烈度地区的东帝汶高桩码头为工程背景,利用理论分析与数值模拟相结合的方法,对基于性能的高桩码头抗震设计方法与地震动力特性进行系统研究,主要研究内容及结论如下:
(1)收集、统计分析了高烈度地区高桩码头震后破坏形式、破坏规律及其特点,总结了提高高桩码头抗震能力的相关措施;
(2)对比分析了基于承载力与基于性能的抗震分析理论的基本原理、求解过程及参数取值。结果表明,基于承载力的计算理论属于弹性理论范畴,在计算过程中将地震作用转化为静力问题进行分析,适用范围较广;基于性能的抗震设计通过选择合适的性能控制指标对结构的抗震性能进行综合评估,可以满足多水准作用下结构抗震设防的要求;
(3)考虑性能系数的影响,分别采用基于承载力与基于性能的抗震设计方法对位于高烈度地区的东帝汶Tibar港高桩码头进行分析。结合纤维铰,对基于性能的抗震分析进行了修正。结果表明,性能系数的取值对基于承载力的计算结果影响较大,会致使钢管桩压弯强度等难以满足要求,且通过该方法设计的结构刚度偏大,此方法在高烈度地区的应用存在一定弊端;基于性能的抗震分析不考虑性能系数时,码头结构整体性能可以满足高烈度工况下的抗震设防要求。因此,进行高烈度地区高桩码头抗震设计时,推荐使用基于性能的抗震设计方法;
(4)以高烈度区的东帝汶Tibar港高桩码头为工程背景,采用通用有限元软件ABAQUS建立了高桩梁板式码头的三维有限元数值模型,并对Tibar港高桩码头结构的动力特性进行了系统研究。结果表明,基于性能的抗震分析中计算得到的破坏位置与码头实际破坏的位置基本相同,且模拟计算的位移反应误差控制在10%以内;桩顶弯矩较大,沿桩深方向弯矩存在“0”点。
(1)收集、统计分析了高烈度地区高桩码头震后破坏形式、破坏规律及其特点,总结了提高高桩码头抗震能力的相关措施;
(2)对比分析了基于承载力与基于性能的抗震分析理论的基本原理、求解过程及参数取值。结果表明,基于承载力的计算理论属于弹性理论范畴,在计算过程中将地震作用转化为静力问题进行分析,适用范围较广;基于性能的抗震设计通过选择合适的性能控制指标对结构的抗震性能进行综合评估,可以满足多水准作用下结构抗震设防的要求;
(3)考虑性能系数的影响,分别采用基于承载力与基于性能的抗震设计方法对位于高烈度地区的东帝汶Tibar港高桩码头进行分析。结合纤维铰,对基于性能的抗震分析进行了修正。结果表明,性能系数的取值对基于承载力的计算结果影响较大,会致使钢管桩压弯强度等难以满足要求,且通过该方法设计的结构刚度偏大,此方法在高烈度地区的应用存在一定弊端;基于性能的抗震分析不考虑性能系数时,码头结构整体性能可以满足高烈度工况下的抗震设防要求。因此,进行高烈度地区高桩码头抗震设计时,推荐使用基于性能的抗震设计方法;
(4)以高烈度区的东帝汶Tibar港高桩码头为工程背景,采用通用有限元软件ABAQUS建立了高桩梁板式码头的三维有限元数值模型,并对Tibar港高桩码头结构的动力特性进行了系统研究。结果表明,基于性能的抗震分析中计算得到的破坏位置与码头实际破坏的位置基本相同,且模拟计算的位移反应误差控制在10%以内;桩顶弯矩较大,沿桩深方向弯矩存在“0”点。