中美日板桩码头设计方法对比分析

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港口码头是水上交通运输的枢纽,在一个国家经济发展中起着至关重要的作用。如果港口建筑物遭到破坏,不仅影响人民的基本生活,还会影响国家的对外贸易,经济发展也会受到严重影响,损失不可估量。而板桩码头是一种国内外常用的码头结构形式,其中板桩墙结构设计及其抗震计算是一项重要内容。目前,虽然板桩码头的设计及其抗震设计已经标准化,但是为了解国外港口码头的设计方法和抗震设计,延伸参考借鉴范围,我们应该不断总结经验,以便进一步提高设计方法的可靠性。本文对中国、美国和日本的板桩码头设计方法和抗震设计进行了比较研究,并采用FLAC3D进行了数值模拟,主要内容包括以下几个方面:(1)归纳总结了中国、美国和日本关于水运工程建筑物抗震设计规范的发展概况;(2)介绍了中国、美国以及日本规范中板桩码头的设计方法,并采用一个实例简要说明了按三国规范进行板桩码头设计的具体步骤。研究表明,三国规范所采用的计算方法都以库仑土压力公式为基础。计算板桩墙的入土深度和内力时,中国与美国和日本所采用的计算方法不同。美国方法锚碇验算时考虑了连续锚碇和不连续锚碇中的固结和排水的情况,而中国和日本则并未考虑;(3)对中国、美国以及日本规范中板桩码头的抗震设计方法进行了比较分析,通过一个实例具体说明了按三国规范进行板桩码头抗震设计的步骤。研究表明,三国规范所采用的计算方法都以物部-冈部的动土压力公式为基础。美国考虑了竖向地震作用的影响,而中国和日本则并未考虑,且三国规范的地震系数取值也不相同;(4)采用FLAC3D对板桩码头进行了非线性地震反应分析,得到了码头在静力作用下的竖向应力云图和竖向变形云图以及在地震作用下的水平位移和沉降云图、桩底的加速度时程分布图和侧向位移图,并考察了地震发生前后桩身的变形情况和弯矩分布,分析了静力和动力条件下二者的分布规律,得到了一些有参考价值的结论。
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