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根据使用要求、自然条件和施工条件可采用的码头结构形式有重力式、高桩式和板桩式。板桩码头具有结构简单,施工速度快,施工机具简单,噪音小的特点。本文将主要分析连续墙板桩码头的内力和变形。
1 三维有限元模型
本模型为单锚地下连续墙板桩码头,锚碇结构也为地下连续墙结构,两者以钢拉杆连接。前墙高21m,宽1m;锚碇墙高6.5m,宽1m;钢拉杆间距1.5m。基于结构和荷载的对称性,取码头面宽8.01m,土体底宽90m,深45m。有限元网格剖分如图1所示。
有限元分析时,钢拉杆弹性模量取E=2.1e11N/m2,材料为各向同性,泊松比为0.3。地下连续墙和胸墙弹性模量取E=3.5e10N/m2,材料为各向同性,泊松比为0.25。土层选用Mohr-Coulomb模型。(如图1)
2 结果分析
地下连续墙板桩码头的位移、应力等计算结果如图2所示。由图2-(1)可看到,结构整体上由上至下应力逐渐变大,由于连续墙和锚碇墙的存在,在连续墙和锚碇墙位置处的应力也相对比较大。由图2-(2)可以看出,码头前沿和后方区域沉降比较大,港池部位没有沉降,反而有土壤隆起。这是由于后方土压力的作用,造成整体结构向港池区域的变形。这一结果与实际码头的变形结果想符合,说明整体的计算结果是可信的。
通过本文的计算,说明有限元軟件进行码头设计和计算是可行的,并且可以更直观的观察重要设计部位的应力和变形。但有限元法计算结果的可靠程度取决于采用的计算模型及计算参数,目前有限元模型很难与实际工程的情况完全吻合。但有限单元法具有很大的灵活性和通用型,可以合理地模拟非线性、非均质和复杂边界等问题,其计算功能远比其他传统方法强,必将成为工程结构分析中的有力工具。(如图2)
1 三维有限元模型
本模型为单锚地下连续墙板桩码头,锚碇结构也为地下连续墙结构,两者以钢拉杆连接。前墙高21m,宽1m;锚碇墙高6.5m,宽1m;钢拉杆间距1.5m。基于结构和荷载的对称性,取码头面宽8.01m,土体底宽90m,深45m。有限元网格剖分如图1所示。
有限元分析时,钢拉杆弹性模量取E=2.1e11N/m2,材料为各向同性,泊松比为0.3。地下连续墙和胸墙弹性模量取E=3.5e10N/m2,材料为各向同性,泊松比为0.25。土层选用Mohr-Coulomb模型。(如图1)
2 结果分析
地下连续墙板桩码头的位移、应力等计算结果如图2所示。由图2-(1)可看到,结构整体上由上至下应力逐渐变大,由于连续墙和锚碇墙的存在,在连续墙和锚碇墙位置处的应力也相对比较大。由图2-(2)可以看出,码头前沿和后方区域沉降比较大,港池部位没有沉降,反而有土壤隆起。这是由于后方土压力的作用,造成整体结构向港池区域的变形。这一结果与实际码头的变形结果想符合,说明整体的计算结果是可信的。
通过本文的计算,说明有限元軟件进行码头设计和计算是可行的,并且可以更直观的观察重要设计部位的应力和变形。但有限元法计算结果的可靠程度取决于采用的计算模型及计算参数,目前有限元模型很难与实际工程的情况完全吻合。但有限单元法具有很大的灵活性和通用型,可以合理地模拟非线性、非均质和复杂边界等问题,其计算功能远比其他传统方法强,必将成为工程结构分析中的有力工具。(如图2)