设置黏滞流体阻尼器高桩码头抗震性能与有限元分析

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1、武祝理『^学硕L学位论文机的100倍；同时在能耗方面，水运只有汽车的I，8、火车的一半还不到，更足只有飞机的1／100。结合我国人口多、底子薄、人均资源占有量稀少的国情柬看，发展水运能更大限度地节约能源，从而符合戎国社会经济可持续发展的战略要求。码头是船舶进出港口装卸货物的主要承载体，在水运中发挥着举足轻重的作用，而国内目前水路运输的巨大市场需求和港口生产的积极发展态势，必然要对码头建设的数量和质量提出更高的要求。在码头的使用过程中，除了不可避免地自然耗损和老化外，对其破坏力最大的就是地震了，一旦码头受到地震的震害，那么所引起的经济

2、损失和社会效应是不可估量的。因为我国是一个多地震的国家，因此如何提高码头的抗震性能便成为码头建设中需要考虑的重要课题。我国从20世纪50年代起，就已经在内河和沿海修建了许多高桩码头．它们在结构七具有普遍的共性，即以直桩承担竖向荷载，在此基础上，又设置了一一定数量的叉桩来辅助直桩，借以增强码头抵抗水平力和地震作用的能力。然而，这种结构的高桩码头在地震时仍有一定的缺陷，例如叉桩桩顶受震害较严重。国内有关码头的震害资料较少，只在1976年的唐山地震和1969年的广东阴江地震的记载中有过简单的描述。在1976年的唐山大地震中，天津港的码头遭

3、受了严重破坏，给港口造成重大经济损失。建造在海河沿岸的20个河岸码头和建造在塘沽新港的26个海港码头都遭受了不同程度的震害。据统计，这46个码头总长度有7426m，出现中等破坏和严重破坏的就有2117m，占总长度的2851％。主要震害表现为斜桩断裂、桩帽碎落、承台变形、挡土培沉降位移等。在唐山地震中．典型的码头节点震害现象(如图11-I所示)。鍪瞬弱图1_1．1唐山地震叉桩节点震害在海河沿岸的20个河岸码头中，大部分为高桩码头。码头总长度为2519m，出现中等破坏和严重破坏的有101lm，占总长度的4013％。其中新河外运仓库码头、

4、于家堡外贸码头、三块板冷库码头以及航道局检修厂码头的破坏晟严重，导致这四个码头基本报废。另外，在这20个河岸码头中，共有叉桩335对，出武汉理：J：人学硕士学位论文现中等破坏和严重破坏的有201对，占总量的60％；共有直桩1068根，出现中等破坏和严重破坏的有324根，占总量的30。34％。在塘沽新港的26个海港码头中，除4个为板桩码头外，其余均为高桩码头。码头总长度为4907m，出现中等破坏的有l106m，占总长度的22．5％。在这22个高桩码头中，共有叉桩700对(1400根)，出现断裂的有464根，占总量的33．14％：共有桩

5、帽700个，出现断裂的有306个，占总量的43．71％；在塘沽新港22个高桩码头的700对叉桩中，总共调查了681对。叉桩及桩帽出现严重破坏的有175对，占25．70％；出现轻微破坏的有382对，占56．09％；基本完好的仅有63对，占9．25％121。通过以上所引的资料数据不难发现，同国外的码头相比，我国高桩码头的地震灾害更加严重。但是，就高桩码头抗震性能方面的研究而言，目前我国在还远远跟不上国际的步伐，相关的文献资料至今也尚不多见。可以说，港口码头的大规模建设和抗震工作的相对滞后，必然会加大我国港口码头潜在的地震灾害风险。而在我

6、国17个亿吨大港中，就有14个大港位于7度及7度以上地震区，一旦遭受地震灾害，后果将十分严重。因此，开展码头结构抗震研究，对于提高码头结构抗震能力，减轻地震灾害，不仅非常必要，而且十分紧迫【3J。1．2国内研究现状从1978年开始，关于高桩码头方面的研究就陆续地在学术界和工程界展开了，其中码头直桩节点的受力性能和构造措施方面的研究尤为集中，其他方面的则相对匮乏，研究面略显偏狭。1982年，鲍臻，李成泉通过唐山地震对塘沽新港地区的码头构筑物震害的分析，提出建议将叉桩项部节点改为摩擦或摩擦一阻尼节点，并在振动台上做了模型动力实验，然后对

7、模型结构进行了计算，计算结果和实验结果基本一致。【4J1992年，苑耕浩以天津港建设的高桩码头为主要参照目标，同时结合了我国其他港口高桩码头建设的情况，梳理了我国建国以来高桩码头和接岸结构处理方面的主要经验和做法，主要从其设计、施工和现状等各方面做了较全面的分析和介绍，在此基础上，他提出了进一步的关于高桩码头建设的优化设计理念。【5J1996年，鲁静兰提出了在横梁和挡土墙之间增加由相间排列的橡胶和钢板组成的隔震装置，并从振动、能量及挡土墙后面的土体三方面分析了该隔震装置来提高高桩码头抵抗水平力的能力161。1998年，《高桩码头设计

8、与施工规范JTJ291--98)}17J、《港口工程桩基规范JTJ354--98))181和《水运工程抗震设计规范JTJ225--98))【9J、《港口工程荷载规武汉理工人学硕士学位论文范JTJ225．98》UoJ四本规范相继修订出版