不同加载模式下全直桩码头结构pushover分析

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1、第13卷第34期2013年12月科学技术与工程V01．13No．34Dec．20131671—1815(2013)34—10221—06ScienceTechnologyandEngineering⑥2013Sci．Tech．Engrg．不同加载模式下全直桩码头结构Pushover分析陶桂兰杨铭元(河海大学港口海岸与近海工程学院，南京210098)摘要以江苏某全直桩码头结构段为研究对象，建立空间有限元模型，选取五种具有代表性的加载模式，采用SAP2000软件，分别对全直桩码头横向和纵向进行Pushover分析。研究了加载模式对结构对称性、结构顶

2、点位移与基底剪力的关系曲线、屈服破坏机制等的影响。结果表明：五种加载模式对码头横向的分析结果总体差别不大，但对码头纵向，由于桩基刚度对纵轴不对称，一阶振型加载模式的分析结果与其他四种加载模式相比有较大差异；码头结构横向抗震能力高于结构纵向抗震能力；桩基塑性铰一般由陆侧向海侧发展，同一桩基，由底端向顶端发展。关键词全直桩码头加载模式Pushover分析抗震能力一中图法分类号U656．113；文献标志码A全直桩码头结构的桩基全部由直桩组成，由于估。它比静力分析的结果更准确，比动力时程分析该类码头较一般高桩码头结构具有桩力均匀，结构更简便。Pusho

3、ver分析方法较早应用于建筑工程领受力合理；沉桩方便；施工时期桩受力较小；能较好域，目前在国内外分析高桩码头抗震性能方面也逐地适应岸坡变形；受桩的水平承载能力影响，以前渐地得到应用。主要用于小型码头结构，随着预应力混凝土大直径在对全直桩码头结构进行Pushover分析中，不管桩技术的发展和钢管桩防腐技术的提高，越来越同侧向荷载的分布形式可能导致不同的分析结果。多的码头选择采用全直桩结构j，但在地震作用针对全直桩码头的特点，讨论加载模式、结构对称下的结构抗震性能目前尚缺乏深入研究。性和振型等因素对Pushover分析结果的影响，其研Pushove

4、r分析方法也称为静力弹塑性分析方究结果可为进一步开展全直桩码头Pushover分析提法，是近年来在国外建筑工程领域得到广泛应用的供参考，对全直桩码头结构的抗震性能分析具有重一种结构抗震能力分析方法，该方法是在预先假定要意义。的一种侧向力分布作用下，考虑结构中的各种非线1Pushover分析的加载模式性因素，逐步增加结构的受力，使结构某些薄弱截选取五种具有代表性的加载模式对工程实例面依次进入塑性状态，结构的特性发生改变，继续进行Pushover分析。加大水平荷载，直到结构达到预定的破坏。通过推(1)均匀分布模式。侧向力分布与质量成正覆分析，可以了

5、解和评估结构在地震作用下的内力比，即和变形特性、塑性铰出现的顺序和位置、薄弱环节F=m(1)及可能的破坏机制等，从而对结构进行抗震性能评式(1)中，为节点i处的侧向力；m为分配给节点i处的质量；0为地面加速度。2013年6月3日收到第一作者简介：陶桂兰(1962一)，女，江苏南通人，副教授，博士。研(2)集中力加载。在码头顶部节点i处施加一究方向：港航工程结构。E—mail：yangmingy1988@163．corn。个集中荷载，即F=(2)科学技术与工程13卷式(2)中，为结构基底剪力，可根据反应谱分析来桩外径1000ran1，壁厚10ln

6、m，底高程一23．71m；确定。横梁、轨道梁截面尺寸b×h=1．0m×1．71In，中纵(3)一阶振型模式。由一阶振型及节点质量确梁、前边梁和后边梁b×h=0．6I／1X1．71m，桩帽定侧向荷载分布模式，即6×h=2．0m×1．1In。混凝土强度等级C30，所有梁截面受力主筋选用HRB335级钢筋，受剪钢筋为Fi：=(3)HPB235级钢筋，钢管桩采用Q345B。地震基本烈∑lJ度7度(0．15g)，根据本工程土层地质情况，场地类(4)倒三角分布模式。侧向力沿高度分布与节型Ⅲ，特征周期为0．45S。结构常阻尼比取为点质量和高度成正比，即卵=0

7、．05。F：=(4)2．2计算模型∑计算模型选取全直桩码头前方桩台1个结构段，采用空间计算模型如图2所示，利用有限元软件式(4)中，h、为节点i、距基底的高度；、SAP2000进行数值分析。模型中采用框架(FRAME)是一阶正规化振型第i、节点的振幅。单元模拟桩和梁，用壳(SHELL)单元模拟码头面(5)振型组合分布模式(SRSS)。根据振型分层。纵横梁通过截面偏置模拟梁和面板的实际位解反应谱法，计算结构上的水平地震作用，然后计置，钢管桩与桩帽、横梁之间以及梁节点之间采用算出结构各节点问的剪力，由此剪力反算各节点的刚结。桩的计算长度按《港口工程

8、桩基规范》水平荷载，作为荷载的分布模式。这种水平力加载(JTS167_4-2012)采用嵌固点法确定，在数值模模式考虑到了高阶振型的影响，分析结果更加