左志剛

摘 要：《天科所內河框架碼頭軟件》V1.0是依據《高樁碼頭設計與施工規(guī)范》JTS 167-1-2010開發(fā)的行業(yè)設計分析軟件，軟件可以依據工程基本條件，自動形成計算分析模型，最終提供內力、配筋等計算結果。本文中給出了該軟件的功能設計、關鍵技術和工程應用實例。

關鍵詞：框架碼頭 大水位差 軟件 開發(fā) 應用

前言

高樁框架式碼頭是內河中常見的一種碼頭結構形式，適用于大水位差區(qū)域，但是該種結構形式復雜、荷載復雜，利用Ansys、Sap2000等通用有限元分析軟件對該結構分析時，需要設計人員對施工過程、設計荷載計算和通用分析軟件都要精通，對設計人員素質要求非常高，從而增加了設計院的人力成本。本軟件利用三維圖形顯示技術和有限元計算原理結合水運工程行業(yè)規(guī)范開發(fā)專用的高樁框架式碼頭設計分析軟件，該軟件具有荷載前處理、單元自動劃分、內力計算、效應組合、結構配筋和計算結果整理等功能，由于該軟件是為特定結構定制開發(fā)的設計分析軟件，因此可以將設計人員的設計思維程序化，簡化了設計人員在計算分析過程中前處理和后處理上的工作量，提高工作效率。

軟件開發(fā)關鍵技術

1、軟件編寫

軟件開發(fā)中采用Visual studio .net語言進行編程，.net可以將c++和 Vb等編程語言進行無縫結合，此外還提供美觀的界面控件，可以快速的設計界面，本軟件設計風格為左側為樹形菜單，右側為顯示區(qū)域，軟件基于Opengl技術提供三維實體顯示功能，并提供圖形控制菜單，可以對圖形進行放大、縮小和平移功能，軟件提供結構顯示、內力顯示和荷載顯示開關，軟件采用Dataset 數據集進行數據儲存，并使用表格控件進行數據輸入輸出，軟件可以直接將數據復制到EXCEL中。

2、內力計算

軟件內力考慮了施工階段，其中考慮打樁階段、現澆下橫梁階段和現澆上橫梁階段，結構模型簡化為剛架，按照桿系有限元法計算，計算中縱梁、橫梁、柱、泥面以上樁為梁單元，梁單元的剛度矩陣為考慮軸向變形桿剛度矩陣KEa和考慮彎曲的梁單元KEb的組合：

3、水平力分配系數

高樁框架式碼頭按照平面模式計算時，排架上的水平力需考慮水平力分配系數[1]，該系數計算原理是由于碼頭面板的剛度在水平面內遠超過平面外剛度，可以做剛性梁考慮，而每個排架可以作水平彈性支撐，當某榀上排架上作用水平力F（圖1）時：

工程實例

算例 碼頭荷載每個分段7個排架，排架間距7m，懸臂2m，基樁采用Φ110厘米嵌巖灌注樁，碼頭荷載：船舶荷載 30000噸級舾裝雜貨船設計，撞擊力按500KN設計，系纜按450KN設計，碼頭平臺均布荷載：20kPa；流動荷載：汽20，門機荷載輪壓 250kN 單支腿輪數量5，軟件依據結構斷面圖（圖 3）進行計算，并給出了計算結果在M法模型下計算結果（圖4），并利用通用有限元程序進行比對（表1）。

總結

《天科所內河框架碼頭軟件》V1.0是專用的行業(yè)設計分析軟件，軟件的開發(fā)首先滿足了計算功能所有的要求，此外采用參數化建模方式提高建模的效率，軟件提供圖形顯示功能和圖形輸入輸出界面提高軟件的可操作性，軟件采用桿系有限法對結構進行計算分析，計算中考慮了施工過程，軟件可以按照M法嵌固點法對框架進行計算分析，本文給出了各種單元的剛度矩陣的推導，軟件考慮了高樁框架結構和一般高樁梁板結構的水平分配系數的用法不同給出了修正的計算方法，軟件最終給出了工程計算實例，并通過通用計算分析軟件進行比對，計算結果表明本軟件計算時正確可靠的。

參考文獻：

[1]高樁碼頭設計與施工規(guī)范 （JTS 167-1-2010） 人民交通出版社 2010；

[2]港口工程荷載規(guī)范 JTS 144-1-2010人民交通出版社 2010；

[3]水運工程混凝土結構設計規(guī)范 JTS 151-2011；

[4]Open GL編程指南 （美國）施瑞奈爾（DaveShreiner） 機械工業(yè)出版社2010；

[5]有限單元法基本原理和數值方法（第二版） 王勖成、邵敏 清華大學出版社；

（作者單位：交通運輸部天津水運工程科學研究院）

摘 要：《天科所內河框架碼頭軟件》V1.0是依據《高樁碼頭設計與施工規(guī)范》JTS 167-1-2010開發(fā)的行業(yè)設計分析軟件，軟件可以依據工程基本條件，自動形成計算分析模型，最終提供內力、配筋等計算結果。本文中給出了該軟件的功能設計、關鍵技術和工程應用實例。

關鍵詞：框架碼頭 大水位差 軟件 開發(fā) 應用

前言

高樁框架式碼頭是內河中常見的一種碼頭結構形式，適用于大水位差區(qū)域，但是該種結構形式復雜、荷載復雜，利用Ansys、Sap2000等通用有限元分析軟件對該結構分析時，需要設計人員對施工過程、設計荷載計算和通用分析軟件都要精通，對設計人員素質要求非常高，從而增加了設計院的人力成本。本軟件利用三維圖形顯示技術和有限元計算原理結合水運工程行業(yè)規(guī)范開發(fā)專用的高樁框架式碼頭設計分析軟件，該軟件具有荷載前處理、單元自動劃分、內力計算、效應組合、結構配筋和計算結果整理等功能，由于該軟件是為特定結構定制開發(fā)的設計分析軟件，因此可以將設計人員的設計思維程序化，簡化了設計人員在計算分析過程中前處理和后處理上的工作量，提高工作效率。

軟件開發(fā)關鍵技術

1、軟件編寫

軟件開發(fā)中采用Visual studio .net語言進行編程，.net可以將c++和 Vb等編程語言進行無縫結合，此外還提供美觀的界面控件，可以快速的設計界面，本軟件設計風格為左側為樹形菜單，右側為顯示區(qū)域，軟件基于Opengl技術提供三維實體顯示功能，并提供圖形控制菜單，可以對圖形進行放大、縮小和平移功能，軟件提供結構顯示、內力顯示和荷載顯示開關，軟件采用Dataset 數據集進行數據儲存，并使用表格控件進行數據輸入輸出，軟件可以直接將數據復制到EXCEL中。

2、內力計算

軟件內力考慮了施工階段，其中考慮打樁階段、現澆下橫梁階段和現澆上橫梁階段，結構模型簡化為剛架，按照桿系有限元法計算，計算中縱梁、橫梁、柱、泥面以上樁為梁單元，梁單元的剛度矩陣為考慮軸向變形桿剛度矩陣KEa和考慮彎曲的梁單元KEb的組合：

3、水平力分配系數

高樁框架式碼頭按照平面模式計算時，排架上的水平力需考慮水平力分配系數[1]，該系數計算原理是由于碼頭面板的剛度在水平面內遠超過平面外剛度，可以做剛性梁考慮，而每個排架可以作水平彈性支撐，當某榀上排架上作用水平力F（圖1）時：

工程實例

算例 碼頭荷載每個分段7個排架，排架間距7m，懸臂2m，基樁采用Φ110厘米嵌巖灌注樁，碼頭荷載：船舶荷載 30000噸級舾裝雜貨船設計，撞擊力按500KN設計，系纜按450KN設計，碼頭平臺均布荷載：20kPa；流動荷載：汽20，門機荷載輪壓 250kN 單支腿輪數量5，軟件依據結構斷面圖（圖 3）進行計算，并給出了計算結果在M法模型下計算結果（圖4），并利用通用有限元程序進行比對（表1）。

總結

《天科所內河框架碼頭軟件》V1.0是專用的行業(yè)設計分析軟件，軟件的開發(fā)首先滿足了計算功能所有的要求，此外采用參數化建模方式提高建模的效率，軟件提供圖形顯示功能和圖形輸入輸出界面提高軟件的可操作性，軟件采用桿系有限法對結構進行計算分析，計算中考慮了施工過程，軟件可以按照M法嵌固點法對框架進行計算分析，本文給出了各種單元的剛度矩陣的推導，軟件考慮了高樁框架結構和一般高樁梁板結構的水平分配系數的用法不同給出了修正的計算方法，軟件最終給出了工程計算實例，并通過通用計算分析軟件進行比對，計算結果表明本軟件計算時正確可靠的。

參考文獻：

[1]高樁碼頭設計與施工規(guī)范 （JTS 167-1-2010） 人民交通出版社 2010；

[2]港口工程荷載規(guī)范 JTS 144-1-2010人民交通出版社 2010；

[3]水運工程混凝土結構設計規(guī)范 JTS 151-2011；

[4]Open GL編程指南 （美國）施瑞奈爾（DaveShreiner） 機械工業(yè)出版社2010；

[5]有限單元法基本原理和數值方法（第二版） 王勖成、邵敏 清華大學出版社；

（作者單位：交通運輸部天津水運工程科學研究院）

摘 要：《天科所內河框架碼頭軟件》V1.0是依據《高樁碼頭設計與施工規(guī)范》JTS 167-1-2010開發(fā)的行業(yè)設計分析軟件，軟件可以依據工程基本條件，自動形成計算分析模型，最終提供內力、配筋等計算結果。本文中給出了該軟件的功能設計、關鍵技術和工程應用實例。

關鍵詞：框架碼頭 大水位差 軟件 開發(fā) 應用

前言

高樁框架式碼頭是內河中常見的一種碼頭結構形式，適用于大水位差區(qū)域，但是該種結構形式復雜、荷載復雜，利用Ansys、Sap2000等通用有限元分析軟件對該結構分析時，需要設計人員對施工過程、設計荷載計算和通用分析軟件都要精通，對設計人員素質要求非常高，從而增加了設計院的人力成本。本軟件利用三維圖形顯示技術和有限元計算原理結合水運工程行業(yè)規(guī)范開發(fā)專用的高樁框架式碼頭設計分析軟件，該軟件具有荷載前處理、單元自動劃分、內力計算、效應組合、結構配筋和計算結果整理等功能，由于該軟件是為特定結構定制開發(fā)的設計分析軟件，因此可以將設計人員的設計思維程序化，簡化了設計人員在計算分析過程中前處理和后處理上的工作量，提高工作效率。

軟件開發(fā)關鍵技術

1、軟件編寫

軟件開發(fā)中采用Visual studio .net語言進行編程，.net可以將c++和 Vb等編程語言進行無縫結合，此外還提供美觀的界面控件，可以快速的設計界面，本軟件設計風格為左側為樹形菜單，右側為顯示區(qū)域，軟件基于Opengl技術提供三維實體顯示功能，并提供圖形控制菜單，可以對圖形進行放大、縮小和平移功能，軟件提供結構顯示、內力顯示和荷載顯示開關，軟件采用Dataset 數據集進行數據儲存，并使用表格控件進行數據輸入輸出，軟件可以直接將數據復制到EXCEL中。

2、內力計算

軟件內力考慮了施工階段，其中考慮打樁階段、現澆下橫梁階段和現澆上橫梁階段，結構模型簡化為剛架，按照桿系有限元法計算，計算中縱梁、橫梁、柱、泥面以上樁為梁單元，梁單元的剛度矩陣為考慮軸向變形桿剛度矩陣KEa和考慮彎曲的梁單元KEb的組合：

3、水平力分配系數

高樁框架式碼頭按照平面模式計算時，排架上的水平力需考慮水平力分配系數[1]，該系數計算原理是由于碼頭面板的剛度在水平面內遠超過平面外剛度，可以做剛性梁考慮，而每個排架可以作水平彈性支撐，當某榀上排架上作用水平力F（圖1）時：

工程實例

算例 碼頭荷載每個分段7個排架，排架間距7m，懸臂2m，基樁采用Φ110厘米嵌巖灌注樁，碼頭荷載：船舶荷載 30000噸級舾裝雜貨船設計，撞擊力按500KN設計，系纜按450KN設計，碼頭平臺均布荷載：20kPa；流動荷載：汽20，門機荷載輪壓 250kN 單支腿輪數量5，軟件依據結構斷面圖（圖 3）進行計算，并給出了計算結果在M法模型下計算結果（圖4），并利用通用有限元程序進行比對（表1）。

總結

《天科所內河框架碼頭軟件》V1.0是專用的行業(yè)設計分析軟件，軟件的開發(fā)首先滿足了計算功能所有的要求，此外采用參數化建模方式提高建模的效率，軟件提供圖形顯示功能和圖形輸入輸出界面提高軟件的可操作性，軟件采用桿系有限法對結構進行計算分析，計算中考慮了施工過程，軟件可以按照M法嵌固點法對框架進行計算分析，本文給出了各種單元的剛度矩陣的推導，軟件考慮了高樁框架結構和一般高樁梁板結構的水平分配系數的用法不同給出了修正的計算方法，軟件最終給出了工程計算實例，并通過通用計算分析軟件進行比對，計算結果表明本軟件計算時正確可靠的。

參考文獻：

[1]高樁碼頭設計與施工規(guī)范 （JTS 167-1-2010） 人民交通出版社 2010；

[2]港口工程荷載規(guī)范 JTS 144-1-2010人民交通出版社 2010；

[3]水運工程混凝土結構設計規(guī)范 JTS 151-2011；

[4]Open GL編程指南 （美國）施瑞奈爾（DaveShreiner） 機械工業(yè)出版社2010；

[5]有限單元法基本原理和數值方法（第二版） 王勖成、邵敏 清華大學出版社；

（作者單位：交通運輸部天津水運工程科學研究院）