亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于樁-土相互作用的內(nèi)河架空直立式碼頭地震響應(yīng)分析

        2010-07-16 08:10:34周世良吳飛橋
        水道港口 2010年5期
        關(guān)鍵詞:基頻剪力立柱

        周世良,吳飛橋,李 怡

        (1.重慶交通大學(xué)河海學(xué)院,重慶400074;2.長江航運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院,武漢430030)

        隨著內(nèi)河航運(yùn)事業(yè)的發(fā)展,內(nèi)河架空直立式碼頭結(jié)構(gòu)正被越來越多的應(yīng)用于內(nèi)河碼頭中,成為內(nèi)河集裝箱碼頭中最重要的結(jié)構(gòu)型式。與此同時(shí),三峽庫區(qū)的蓄水增加了庫區(qū)誘發(fā)地震的可能性,為了保證碼頭結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下能夠安全工作,對(duì)其抗震性能進(jìn)行全面的研究是十分必要的?,F(xiàn)有的研究中,其計(jì)算模型都是將樁基礎(chǔ)在嵌固點(diǎn)處截?cái)嗖⒓僭O(shè)為彈性嵌固,不考慮樁土相互作用對(duì)結(jié)構(gòu)抗震的影響。這樣的處理方法在土體覆蓋層較薄的地區(qū)是合理的,不僅結(jié)構(gòu)的計(jì)算方便,而且能滿足工程要求。但在土體覆蓋層較厚的地區(qū),樁土相互作用是一個(gè)不可忽略的因素[1-3],如果仍采用上述處理方法就會(huì)與實(shí)際情況不符,導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果存在偏差。本文結(jié)合實(shí)際工程,采用有限元法,分別建立樁-土-碼頭結(jié)構(gòu)模型和不考慮樁土相互作用的2種碼頭結(jié)構(gòu)計(jì)算模型,通過模態(tài)分析和動(dòng)力時(shí)程分析,研究不同的計(jì)算模型對(duì)碼頭岸坡土體覆蓋層較厚地區(qū)內(nèi)河架空直立式碼頭抗震性能的影響。

        1 理論依據(jù)

        1.1 有限元法的基本步驟[4]

        (1)連續(xù)體的離散化。

        結(jié)構(gòu)的離散化是將被分析的結(jié)構(gòu)用選定的單元?jiǎng)澐譃橛邢迒卧w,把單元的一些指定點(diǎn)作為單元的結(jié)點(diǎn),以單元的集合來代替原結(jié)構(gòu)。

        (2)位移模式的選擇。

        將單元中任一點(diǎn)位移用節(jié)點(diǎn)位移與坐標(biāo)函數(shù)來表示,該坐標(biāo)函數(shù)稱為位移模式或位移函數(shù)

        式中:{f}為單元內(nèi)任一點(diǎn)的位移矩陣;[N]為單元的形函數(shù)矩陣;{δ}為單元節(jié)點(diǎn)位移矩陣。

        (3)單元?jiǎng)偠染仃嚒?/p>

        利用虛位移或最小勢能原理建立單元?jiǎng)偠确匠?/p>

        式中:{F}e為等效節(jié)點(diǎn)力列陣;[k]e為單元?jiǎng)偠染仃?;{δ}e為單元節(jié)點(diǎn)位移矩陣。

        (4)總體剛度矩陣。

        對(duì)單元進(jìn)行組裝建立結(jié)構(gòu)的剛度方程

        式中:[k]為整體剛度矩陣;{δ}為整個(gè)結(jié)構(gòu)體的結(jié)點(diǎn)位移列陣;{F }為荷載列陣。

        (5)求解方程組。

        對(duì)整體剛度方程進(jìn)行求解,計(jì)算出各結(jié)點(diǎn)位移,再利用以上幾個(gè)方程,可計(jì)算出各單元任一點(diǎn)的位移、應(yīng)變及應(yīng)力。

        1.2 動(dòng)力方程及求解[5]

        樁-土-碼頭結(jié)構(gòu)體系在地震動(dòng)作用下任意時(shí)刻t的運(yùn)動(dòng)方程為

        采用混合法求解式(4),將荷載劃分為多個(gè)荷載步,每個(gè)荷載步采用牛頓-拉普森法求解,而每個(gè)迭代子步采用Newmark法計(jì)算。

        2 模型的建立

        2.1 計(jì)算參數(shù)

        取寸灘港一期工程的碼頭結(jié)構(gòu)作為內(nèi)河架空直立式碼頭的一般型式,樁基和上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu),采用線彈性本構(gòu)模型,彈性模量為30 GPa,泊松比為0.167,密度為2 500 kg/m3;岸坡覆蓋層土體采用Drucker-Prager彈塑性本構(gòu)模型,其土體參數(shù)和彈塑性本構(gòu)關(guān)系見表1。

        表1 岸坡覆蓋層土體參數(shù)Tab.1 Soil parameters for solpe overburden

        2.2 邊界條件與網(wǎng)格劃分

        分別建立樁-土-碼頭結(jié)構(gòu)體系模型(模型Ⅰ)、地基剛性假定的碼頭結(jié)構(gòu)模型(模型Ⅱ)以及工程計(jì)算簡化的碼頭結(jié)構(gòu)模型[6](模型Ⅲ)(圖1)。模型Ⅱ的樁基在土層表面處彈性嵌固,通過與模型Ⅰ的對(duì)比分析,研究樁土相互作用對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)抗震性能的影響;模型Ⅲ是工程中框架碼頭結(jié)構(gòu)計(jì)算常采用的計(jì)算模型,其樁基在彈性嵌固點(diǎn)處嵌固,通過與模型Ⅰ的對(duì)比分析,研究與樁-土-碼頭結(jié)構(gòu)模型相比所產(chǎn)生的偏差。碼頭結(jié)構(gòu)采用梁單元,岸坡土體采用平面應(yīng)變單元,由于2種單元間的自由度不對(duì)應(yīng),故需用約束方程約束rz方向的自由度。模型Ⅰ在岸坡土體底部固定,為了消除有限元邊界對(duì)地震波的影響,土體兩側(cè)采用粘彈性邊界;模型Ⅱ、Ⅲ在嵌固點(diǎn)處固定。

        圖1 碼頭地震響應(yīng)分析有限元模型Fig.1 Finite element models for the seismic response analysis of the wharf

        2.3 計(jì)算荷載及其輸入

        為了準(zhǔn)確模擬地震發(fā)生時(shí)的實(shí)際情況,并滿足彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析的要求,將同時(shí)考慮地震荷載和結(jié)構(gòu)自重。由于采用的碼頭岸坡屬于Ⅱ類場地,故選用El-Centro和Taft地震波,按抗震設(shè)防烈度的要求,調(diào)整加速度峰值后輸入。樁-土-碼頭結(jié)構(gòu)體系計(jì)算模型,采用土層底部輸入地震波,而地基剛性假定下的碼頭結(jié)構(gòu)模型則是采用樁基底部輸入地震波,其中地基剛性假定模型輸入的地震波是將樁-土-結(jié)構(gòu)計(jì)算模型中的地震波在該模型土體中的自由場反應(yīng)分析得到的地表時(shí)程,工程計(jì)算簡化模型仍采用原地震波輸入。

        3 碼頭地震響應(yīng)分析

        3.1 模態(tài)分析

        通過模態(tài)分析得到上述2種體系3種計(jì)算模型的前2階固有頻率,并分析其變化規(guī)律。為了考慮結(jié)構(gòu)阻尼的影響,采用瑞雷阻尼并由前2階頻率值計(jì)算出相應(yīng)的系數(shù)(表2)。

        由表2可以看出,模型Ⅱ的基頻最大,采用樁-土-碼頭結(jié)構(gòu)模型和工程計(jì)算簡化模型時(shí),模型的基頻將變小,周期變長,而且模型Ⅲ的基頻要小于模型Ⅰ的基頻。

        表2 模型的前2階固有頻率和瑞雷阻尼系數(shù)Tab.2 First and second natural frequencies and Rayleigh damping of the models

        3.2 時(shí)程分析

        為了方便比較,將考慮相互作用后碼頭的內(nèi)力和變形與不考慮相互作用的情況下的比值(稱為折減系數(shù))作為分析指標(biāo),分別考察碼頭結(jié)構(gòu)的最大水平位移以及主要立柱的軸力、剪力和彎矩的變化情況(表3及圖2~圖4)。

        表3 碼頭各計(jì)算模型的水平位移值及折減系數(shù)Tab.3 Horizontal displacements and reduction factors of the models

        圖2 立柱剪力折減圖Fig.2 Shear reductions of column

        圖3 立柱軸力折減圖Fig.3 Axial load reductions of column

        圖4 立柱彎矩折減圖Fig.4 Bending moment reductions of column

        由圖2可見,模型Ⅰ相對(duì)于模型Ⅱ的折減系數(shù)分布在0.25~0.60;對(duì)于中間立柱的剪力,下層立柱的折減比上層的大;對(duì)于兩邊立柱的剪力,中間層的折減比靠近底部和頂部的大。模型Ⅰ相對(duì)于模型Ⅲ的折減系數(shù)均大于1,其分布主要集中在1.3附近,而且下層立柱剪力的折減系數(shù)要比上層的小。由圖3可見,立柱軸力峰值的折減系數(shù)均在1附近,并且在各層均勻分布。由圖4可見,彎矩折減系數(shù)與剪力折減系數(shù)沿立柱層變化規(guī)律基本相同。

        由表2可以看出,不同的地震波引起的水平位移的折減系數(shù)不同,但均小于1,并且模型Ⅰ相對(duì)于模型Ⅱ的折減系數(shù)要小于模型Ⅰ相對(duì)于模型Ⅲ的折減系數(shù)。模型Ⅱ的最大水平位移值大于模型Ⅰ的值,這是因?yàn)榻?jīng)過岸坡土體的自由場反應(yīng),放大了地震波,導(dǎo)致碼頭結(jié)構(gòu)的水平位移相應(yīng)變大;而模型Ⅲ的最大水平位移值也大于模型Ⅰ,但是通過前面的分析,其對(duì)應(yīng)的彎矩值卻小,這是因?yàn)榭蚣艽a頭的上部結(jié)構(gòu)剛度大于樁基的剛度,碼頭結(jié)構(gòu)的水平位移主要由樁基貢獻(xiàn),而由于岸坡的存在,模型Ⅰ樁基的自由長度變小、剛度變大,使碼頭在立柱內(nèi)力變大的情況下,水平位移反而減小。

        4 結(jié)論

        通過上述對(duì)內(nèi)河架空直立式碼頭的地震響應(yīng)分析,可以得出如下結(jié)論:

        (1)樁-土-碼頭結(jié)構(gòu)模型的基頻比地基剛性假定模型的基頻小,比工程計(jì)算簡化模型的基頻大,所以當(dāng)采用工程計(jì)算簡化模型作為內(nèi)河框架碼頭結(jié)構(gòu)計(jì)算模型時(shí),求解該計(jì)算模型的基本頻率所得到的結(jié)果將小于實(shí)際值。

        (2)樁-土-碼頭結(jié)構(gòu)模型中立柱的位移、剪力和彎矩值比地基剛性假定模型相應(yīng)的計(jì)算值小,存在一定的折減規(guī)律,但是軸力值卻基本不受影響;樁-土-碼頭結(jié)構(gòu)模型中立柱的剪力和彎矩值比工程計(jì)算簡化模型相應(yīng)的計(jì)算值大,但是位移反而減小,軸力值基本不受影響。

        (3)當(dāng)采用工程計(jì)算簡化模型,對(duì)內(nèi)河碼頭岸坡土體覆蓋層較厚地區(qū)的集裝箱碼頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震分析時(shí),立柱剪力和彎矩計(jì)算結(jié)果比實(shí)際值要小,而位移值偏大,所以不建議采用該模型進(jìn)行抗震分析,而改用樁-土-碼頭結(jié)構(gòu)模型。

        [1]李永梅,孫國富,王松濤,等.樁-土-桿系結(jié)構(gòu)的動(dòng)力相互作用[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2002,23(2):75-81.LI Y M,SUN G F,WANG S T,et al.Dynamic Interaction of Pile-Soil-Frame Structure[J].Journal of Building Structures,2002,23(2):75-81.

        [2]賈宏宇.框架集裝箱碼頭結(jié)構(gòu)抗震分析[D].重慶:重慶交通大學(xué),2009.

        [3]鄭子龍,鄭昕陽.水運(yùn)工程水下震動(dòng)臺(tái)的應(yīng)用研究與進(jìn)展[J].水道港口,2010,31(3):214-229.ZHENG Z L,ZHENG X Y.Construction and application of underwater shaking table for water transport engineering[J].Journal of Waterway and Harbor,2010,31(3):214-229.

        [4]劉立平.水平地震作用下樁-土-上部結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力相互作用分析[D].重慶:重慶大學(xué),2004.

        [5]楊小衛(wèi).樁-土-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的數(shù)值分析[M].武漢:武漢理工大學(xué),2006.

        [6]黃建勇,王多垠.內(nèi)河架空直立式集裝箱碼頭結(jié)構(gòu)計(jì)算模型探討[J].水道港口,2008,39(1):59-62.HUANG J Y,WANG D Y.Study on calculation model of inland river suspended vertical container terminal[J].Journal of Waterway and Harbor,2008,39(1):59-62.

        猜你喜歡
        基頻剪力立柱
        語音同一認(rèn)定中音段長度對(duì)基頻分析的影響
        基于時(shí)域的基頻感知語音分離方法?
        八旬老者 文化養(yǎng)生——記85歲北大老學(xué)長陳立柱
        中老年保健(2021年8期)2021-08-24 06:24:14
        橋面鋪裝層對(duì)中小跨徑橋梁基頻影響分析
        五臺(tái)山掠影
        記者觀察(2019年1期)2019-04-04 01:06:36
        組合鋁合金立柱在超大跨度玻璃幕墻中的應(yīng)用
        上海建材(2018年4期)2018-11-13 01:08:54
        懸臂箱形截面梁的負(fù)剪力滯效應(yīng)
        考慮截面配筋的箱梁剪力滯效應(yīng)分析
        45000kHz基頻晶體濾波器
        電子制作(2017年20期)2017-04-26 06:57:35
        漢畫像石墓出土仿木結(jié)構(gòu)石立柱初步研究——兼談白楊店畫像石墓出土立柱位置
        東方考古(2016年0期)2016-07-31 17:45:44
        天堂网在线最新版www中文网| 激情五月开心五月麻豆| 精人妻无码一区二区三区| 人妻无码αv中文字幕久久琪琪布| 热久久网站| 精品人妻一区二区三区蜜臀在线| 亚洲av日韩一卡二卡| 欧美又大又色又爽aaaa片| 国产在线白丝DVD精品| 国产亚洲一区二区三区夜夜骚| 国产精品亚洲一区二区麻豆| 亚洲乱亚洲乱妇| 国产午夜成人久久无码一区二区| 果冻蜜桃传媒在线观看| 一区二区三区中文字幕脱狱者| 亚洲熟妇无码一区二区三区导航| 正在播放一区| 亚洲中文字幕国产综合| 免费久久久一本精品久久区| 亚洲av永久无码精品| 男人j进女人p免费视频| 精品蜜臀国产av一区二区| 日本欧美大码a在线观看| 人人玩人人添人人澡| 亚洲AV无码日韩综合欧亚| 中文字幕一区二区综合| 让少妇高潮无乱码高清在线观看 | 亚洲欧洲精品无码av| 亚洲AV无码国产永久播放蜜芽| 中文字幕一区二区在线看| 欧美xxxxx在线观看| 最近免费中文字幕| 国产午夜av一区二区三区| av男人的天堂亚洲综合网| 国产裸体xxxx视频在线播放 | 亚洲色欲综合一区二区三区| 窄裙美女教师在线观看视频| 成人国产一区二区三区av| 亚洲va国产va天堂va久久| 亚洲日本欧美产综合在线| 视频一区中文字幕在线观看|