設(shè)置黏滯流體阻尼器高樁碼頭抗震性能與有限元分析

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1、武祝理『^學(xué)碩L學(xué)位論文機(jī)的100倍；同時(shí)在能耗方面，水運(yùn)只有汽車的I，8、火車的一半還不到，更足只有飛機(jī)的1／100。結(jié)合我國(guó)人口多、底子薄、人均資源占有量稀少的國(guó)情柬看，發(fā)展水運(yùn)能更大限度地節(jié)約能源，從而符合戎國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。碼頭是船舶進(jìn)出港口裝卸貨物的主要承載體，在水運(yùn)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，而國(guó)內(nèi)目前水路運(yùn)輸?shù)木薮笫袌?chǎng)需求和港口生產(chǎn)的積極發(fā)展態(tài)勢(shì)，必然要對(duì)碼頭建設(shè)的數(shù)量和質(zhì)量提出更高的要求。在碼頭的使用過程中，除了不可避免地自然耗損和老化外，對(duì)其破壞力最大的就是地震了，一旦碼頭受到地震的震害，那么所引起的經(jīng)濟(jì)

2、損失和社會(huì)效應(yīng)是不可估量的。因?yàn)槲覈?guó)是一個(gè)多地震的國(guó)家，因此如何提高碼頭的抗震性能便成為碼頭建設(shè)中需要考慮的重要課題。我國(guó)從20世紀(jì)50年代起，就已經(jīng)在內(nèi)河和沿海修建了許多高樁碼頭．它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)七具有普遍的共性，即以直樁承擔(dān)豎向荷載，在此基礎(chǔ)上，又設(shè)置了一一定數(shù)量的叉樁來輔助直樁，借以增強(qiáng)碼頭抵抗水平力和地震作用的能力。然而，這種結(jié)構(gòu)的高樁碼頭在地震時(shí)仍有一定的缺陷，例如叉樁樁頂受震害較嚴(yán)重。國(guó)內(nèi)有關(guān)碼頭的震害資料較少，只在1976年的唐山地震和1969年的廣東陰江地震的記載中有過簡(jiǎn)單的描述。在1976年的唐山大地震中，天津港的碼頭遭

3、受了嚴(yán)重破壞，給港口造成重大經(jīng)濟(jì)損失。建造在海河沿岸的20個(gè)河岸碼頭和建造在塘沽新港的26個(gè)海港碼頭都遭受了不同程度的震害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，這46個(gè)碼頭總長(zhǎng)度有7426m，出現(xiàn)中等破壞和嚴(yán)重破壞的就有2117m，占總長(zhǎng)度的2851％。主要震害表現(xiàn)為斜樁斷裂、樁帽碎落、承臺(tái)變形、擋土培沉降位移等。在唐山地震中．典型的碼頭節(jié)點(diǎn)震害現(xiàn)象(如圖11-I所示)。鍪瞬弱圖1_1．1唐山地震叉樁節(jié)點(diǎn)震害在海河沿岸的20個(gè)河岸碼頭中，大部分為高樁碼頭。碼頭總長(zhǎng)度為2519m，出現(xiàn)中等破壞和嚴(yán)重破壞的有101lm，占總長(zhǎng)度的4013％。其中新河外運(yùn)倉(cāng)庫(kù)碼頭、

4、于家堡外貿(mào)碼頭、三塊板冷庫(kù)碼頭以及航道局檢修廠碼頭的破壞晟嚴(yán)重，導(dǎo)致這四個(gè)碼頭基本報(bào)廢。另外，在這20個(gè)河岸碼頭中，共有叉樁335對(duì)，出武漢理：J：人學(xué)碩士學(xué)位論文現(xiàn)中等破壞和嚴(yán)重破壞的有201對(duì)，占總量的60％；共有直樁1068根，出現(xiàn)中等破壞和嚴(yán)重破壞的有324根，占總量的30。34％。在塘沽新港的26個(gè)海港碼頭中，除4個(gè)為板樁碼頭外，其余均為高樁碼頭。碼頭總長(zhǎng)度為4907m，出現(xiàn)中等破壞的有l(wèi)106m，占總長(zhǎng)度的22．5％。在這22個(gè)高樁碼頭中，共有叉樁700對(duì)(1400根)，出現(xiàn)斷裂的有464根，占總量的33．14％：共有樁

5、帽700個(gè)，出現(xiàn)斷裂的有306個(gè)，占總量的43．71％；在塘沽新港22個(gè)高樁碼頭的700對(duì)叉樁中，總共調(diào)查了681對(duì)。叉樁及樁帽出現(xiàn)嚴(yán)重破壞的有175對(duì)，占25．70％；出現(xiàn)輕微破壞的有382對(duì)，占56．09％；基本完好的僅有63對(duì)，占9．25％121。通過以上所引的資料數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，同國(guó)外的碼頭相比，我國(guó)高樁碼頭的地震災(zāi)害更加嚴(yán)重。但是，就高樁碼頭抗震性能方面的研究而言，目前我國(guó)在還遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上國(guó)際的步伐，相關(guān)的文獻(xiàn)資料至今也尚不多見。可以說，港口碼頭的大規(guī)模建設(shè)和抗震工作的相對(duì)滯后，必然會(huì)加大我國(guó)港口碼頭潛在的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。而在我

6、國(guó)17個(gè)億噸大港中，就有14個(gè)大港位于7度及7度以上地震區(qū)，一旦遭受地震災(zāi)害，后果將十分嚴(yán)重。因此，開展碼頭結(jié)構(gòu)抗震研究，對(duì)于提高碼頭結(jié)構(gòu)抗震能力，減輕地震災(zāi)害，不僅非常必要，而且十分緊迫【3J。1．2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀從1978年開始，關(guān)于高樁碼頭方面的研究就陸續(xù)地在學(xué)術(shù)界和工程界展開了，其中碼頭直樁節(jié)點(diǎn)的受力性能和構(gòu)造措施方面的研究尤為集中，其他方面的則相對(duì)匱乏，研究面略顯偏狹。1982年，鮑臻，李成泉通過唐山地震對(duì)塘沽新港地區(qū)的碼頭構(gòu)筑物震害的分析，提出建議將叉樁項(xiàng)部節(jié)點(diǎn)改為摩擦或摩擦一阻尼節(jié)點(diǎn)，并在振動(dòng)臺(tái)上做了模型動(dòng)力實(shí)驗(yàn)，然后對(duì)

7、模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致?！?J1992年，苑耕浩以天津港建設(shè)的高樁碼頭為主要參照目標(biāo)，同時(shí)結(jié)合了我國(guó)其他港口高樁碼頭建設(shè)的情況，梳理了我國(guó)建國(guó)以來高樁碼頭和接岸結(jié)構(gòu)處理方面的主要經(jīng)驗(yàn)和做法，主要從其設(shè)計(jì)、施工和現(xiàn)狀等各方面做了較全面的分析和介紹，在此基礎(chǔ)上，他提出了進(jìn)一步的關(guān)于高樁碼頭建設(shè)的優(yōu)化設(shè)計(jì)理念?！?J1996年，魯靜蘭提出了在橫梁和擋土墻之間增加由相間排列的橡膠和鋼板組成的隔震裝置，并從振動(dòng)、能量及擋土墻后面的土體三方面分析了該隔震裝置來提高高樁碼頭抵抗水平力的能力161。1998年，《高樁碼頭設(shè)計(jì)

8、與施工規(guī)范JTJ291--98)}17J、《港口工程樁基規(guī)范JTJ354--98))181和《水運(yùn)工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ225--98))【9J、《港口工程荷載規(guī)武漢理工人學(xué)碩士學(xué)位論文范JTJ225．98》UoJ四本規(guī)范相繼修訂出版