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新型板桩码头抗震性能评价与液化灾害防护措施研究

韩小凯  
【摘要】:在我国,不少地区比较适合于建设挖入式港池,而板桩码头可以发挥投资省、施工速度快等特点,可产生巨大的社会和经济效应。因此,开发高吨位吨深水板桩码头新结构,是水运事业发展的需要,是区域经济发展的需要,是码头技术发展的需要。对于粉砂质地基,地震条件下砂土的液化问题是一个非常重要的问题,对结构可能会造成致命的破坏,因此必须研究高吨位深水板桩码头结构抗震动与减震问题。本文拟通过三维动力反馈计算分析,模拟土压力和地震荷载联合作用下的地基液化、桩土滑移等现象,并且研究了该新型板桩码头在强震下的工作特性,提出科学合理的新型板桩码头地震安全评价方法和评价标准,在此基础上提出深水板桩码头抗震措施和减震技术。主要包括以下几个方面。1.首先介绍了本文采用的有限元方法,其中控制方程是基于Biot提出的饱和砂土动力特性理论而建立的水土耦合控制方程,本构模型采用的是OKA提出的循环弹塑性本构。2.建立了简单板桩有限元模型与振动台试验进行对比验证。验证了该程序可有效模拟饱和砂土在地震动力作用下的非线性及大变形特性,同时也可模拟砂土液化流动对前墙的动土压力。3.针对已有的初步设计资料和地质资料,建立了卸荷式板桩码头的有限元模型,并进行了初步模拟。研究表明:地震作用下,可液化土层超孔隙水压力比增长并发生了较大的水平流动变形,对前墙的水平破坏大于竖向破坏;地震荷载越大,相应的土体孔压变化越剧烈;前墙与遮帘桩的土压力一般在不同土层交界处出现突变;卸荷平台对遮帘桩顶部的位移有一个比较好的协调作用。4.建立三维有限元模型,模拟该新型板桩结构在强震下的工作特性,并与采用相应抗震措施后的模型做了比较。与地震等级较差时相比,土层液化速度增加,结构形式破坏严重;当采用一定数量的碎石桩后,第三层砂土的液化程度有了明显的降低,对结构的抗震效果有一个非常明显的提高。


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