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纳米流体阻尼器对高桩码头抗震性能的影响

河海大学学报(自然科学版) 2024年第4期 85-94页

作者：王远欣苏雷孙岳霆凌贤长青岛理工大学土木工程学院伯明翰大学工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院

为了研究纳米流体材料在降低高桩码头的动力响应、减轻码头震害领域的应用潜力，基于开源有限元计算平台OpenSees,建立了加入阻尼器的高桩码头二维有限元模型，对比分析了传统黏滞阻尼器和纳米流体阻尼器对高桩码头抗震性能的影响，评... 详细信息

为了研究纳米流体材料在降低高桩码头的动力响应、减轻码头震害领域的应用潜力，基于开源有限元计算平台OpenSees,建立了加入阻尼器的高桩码头二维有限元模型，对比分析了传统黏滞阻尼器和纳米流体阻尼器对高桩码头抗震性能的影响，评估了纳米流体材料对高桩码头的减震效果。结果表明：纳米流体阻尼器比黏滞阻尼器具有更好的限制桩顶侧向变形的能力；相比于黏滞阻尼器，纳米流体阻尼器可以更好地降低陆侧桩的桩顶曲率；加入纳米流体阻尼器的码头桩顶耗能小于加入黏滞阻尼器的码头桩顶耗能。

关键词：纳米流体材料黏滞阻尼器高桩码头地震响应

来源：博看期刊

水平地震作用下高桩码头桩基内力增大系数研究

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水利水运工程学报 2024年

作者：高树飞荆范礼冯云芬聊城大学建筑工程学院

为更加简便地确定高桩码头在双向水平地震作用下的桩基内力，提出将码头在横向地震作用下的桩基内力乘以增大系数得到总内力的计算方法。为得到增大系数的解析表达式，将码头实际的离散化桩基等效为连续的桩基，并考虑双向水平地震惯性... 详细信息

为更加简便地确定高桩码头在双向水平地震作用下的桩基内力，提出将码头在横向地震作用下的桩基内力乘以增大系数得到总内力的计算方法。为得到增大系数的解析表达式，将码头实际的离散化桩基等效为连续的桩基，并考虑双向水平地震惯性力同时作用在码头的2个主轴方向，基于静力平衡条件进行计算式推导。为验证所提出计算式的合理性和准确性，选取20组双向水平地震动记录，对不同长宽比、偏心率的码头进行时程分析，确定相应的内力增大系数，并与计算式的结果进行对比。研究表明，桩基内力增大系数计算式可以表示为码头长宽比和偏心率的函数，且具有一定的普遍适用性和计算精度，可代替复杂的双向水平地震作用下的地震反应分析。

关键词：高桩码头水平地震作用桩基内力增大系数扭转效应

基于Copula理论的高桩码头岸坡可靠性分析

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防灾减灾工程学报 2024年第3期44卷 518-524页

作者：范军甫崔春义季则舟熊琦尤再进王坤鹏大连海事大学土木工程系辽宁大连116026 大连海事大学港口与航运安全协同创新中心辽宁大连116026 中交第一航务工程勘察设计院有限公司天津300222

高桩码头岸坡稳定性对整体码头结构安全至关重要。为进一步探究高桩码头岸坡土体强度参数相关性及空间变异性对高桩码头岸坡可靠性的影响规律,基于Copula理论考虑岸坡土体参数的联合概率分布特性,采用PLAXIS计算平台建立高桩码头-岸坡... 详细信息

高桩码头岸坡稳定性对整体码头结构安全至关重要。为进一步探究高桩码头岸坡土体强度参数相关性及空间变异性对高桩码头岸坡可靠性的影响规律,基于Copula理论考虑岸坡土体参数的联合概率分布特性,采用PLAXIS计算平台建立高桩码头-岸坡体系数值计算模型,进一步通过Python API接口,编译完成了可自动数据交互与求解的外挂子程序SAPW,并实现了高桩码头岸坡体系参数化前处理、样本工况计算和可靠性求解的一体化、全链条可靠性分析框架流程,并在此基础之上结合蒙特卡罗模拟方法,开展了相关数值计算与参数化分析,探讨了黏聚力、内摩擦角变异系数以及二者相关系数对高桩码头岸坡可靠性的影响规律。结果表明:在高桩码头设计与分析中,忽略土体参数相关性和空间变异性会高估岸坡失效概率,进而导致相关可靠度分析偏于保守,在高桩码头岸坡可靠度分析中宜采用多种Copula函数进行综合考虑。

关键词：高桩码头岸坡可靠性分析 Copula理论桩土相互作用

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考虑腐蚀效应的高桩码头地震响应研究

地震工程学报 2024年

作者：王龙龙苏雷王建峰凌贤长青岛理工大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院

高桩码头作为港口工程最常用的码头结构型式之一,因其所处环境相对复杂,在使用寿命中除了会受到地震荷载,往往还会长期受到氯离子侵蚀,导致结构材料性能不断退化,进而降低结构的抗震性能。为了研究受腐蚀后高桩码头地震响应特性,以钢筋... 详细信息

高桩码头作为港口工程最常用的码头结构型式之一,因其所处环境相对复杂,在使用寿命中除了会受到地震荷载,往往还会长期受到氯离子侵蚀,导致结构材料性能不断退化,进而降低结构的抗震性能。为了研究受腐蚀后高桩码头地震响应特性,以钢筋锈蚀机理为基础,探索钢筋及混凝土材料退化规律。基于开源数值计算平台OpenSees,建立考虑腐蚀效应的高桩码头二维有限元模型,研究腐蚀后高桩码头结构地震响应。地震响应结果表明:(1)桩基腐蚀减小了码头面板的位移,在一定程度上起到减震效果;(2)桩基腐蚀改变了下部码头结构内力分布,引起陆侧桩自由段内力明显变化,增大结构安全隐患。研究结果可为腐蚀后高桩码头结构地震响应分析提供有价值的参考与借鉴。

关键词：氯离子腐蚀高桩码头桩-土相互作用地震响应

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基于损伤诱因反演的高桩码头结构健康评估

水利水运工程学报 2024年

作者：周世良唐盟涵孙世泉徐瑛谢雷重庆交通大学西南水利水运工程科学研究院重庆航运建设发展(集团)有限公司

现有的码头结构评价方法具有滞后性，无法持续获取结构的安全信息。基于损伤诱因反演研究，综合码头常见的两种失效模式，引入承载力富余系数作为码头结构评价指标，依托机器学习方法开展损伤诱因强度、位置、承载力富余系数的预测。结... 详细信息

现有的码头结构评价方法具有滞后性，无法持续获取结构的安全信息。基于损伤诱因反演研究，综合码头常见的两种失效模式，引入承载力富余系数作为码头结构评价指标，依托机器学习方法开展损伤诱因强度、位置、承载力富余系数的预测。结果表明：PSO-BP(粒子群优化神经网络)模型对强度反演与承载力富余预测效果最好，均方误差为0.681 2；PSO-SVM(粒子群优化支持向量机)优化模型对损伤诱因位置识别精度最高，准确率为0.984 4。本研究中PSO-BP与PSO-SVM模型预测精度较高，为基于损伤诱因反演的码头健康监测方法提供了状态评价指标，可为码头结构长期、动态评价提供参考。

关键词：高桩码头机器学习损伤反演承载力

系泊船连续撞击对高桩码头疲劳寿命的影响研究

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海洋工程 2024年

作者：余勇军陈建峰卞恒东刘利琴刘亚柳天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室中国船舶及海洋工程设计研究院

港口风浪环境复杂，系泊船受到环境载荷作用可能对高桩码头产生连续撞击，对基桩造成严重的疲劳破坏。为了研究系泊船连续撞击对高桩码头疲劳寿命的影响，以天津某港口码头为例，挑选了三种典型吨位系泊船，基于浮体动力学理论建立了系... 详细信息

港口风浪环境复杂，系泊船受到环境载荷作用可能对高桩码头产生连续撞击，对基桩造成严重的疲劳破坏。为了研究系泊船连续撞击对高桩码头疲劳寿命的影响，以天津某港口码头为例，挑选了三种典型吨位系泊船，基于浮体动力学理论建立了系泊船动力学方程，计算其在最大作业海况下的运动响应，并给出了系泊船与高桩码头发生碰撞的判定条件。基于有限元方法建立了高桩码头有限元模型，计算了不同碰撞速度下基桩的应力结果。考虑该港口各吨位船舶全年靠泊时间和各海况出现概率，采用线性疲劳累积损伤准则对基桩的疲劳损伤进行了预估。结果表明，在最大作业海况下13万吨级和28万吨级船舶撞击会对码头基桩产生疲劳损伤，而8万吨级船舶几乎不会造成疲劳损伤。随着船舶吨位增加，临界碰撞速度减小，各靠船墩受到的应力幅值也随之减小。系泊船的连续撞击会较大程度的降低码头疲劳寿命，在码头设计中应关注码头基桩受到系泊船连续碰撞的疲劳损伤问题。

关键词：高桩码头船舶碰撞动力响应疲劳损伤 P-M准则

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设置纳米流体阻尼器高桩码头抗震性能分析

河海大学学报(自然科学版) 2024年

作者：王远欣苏雷孙岳霆凌贤长青岛理工大学土木工程学院伯明翰大学工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院

高桩码头是我国港口工程中应用最广泛的码头结构形式之一，也是一种极易在地震中破坏的码头结构形式。过去的研究表明：在桩顶设置阻尼器可以降低高桩码头的动力响应，减轻码头震害。近期的研究也发现纳米流体吸能作为一种全新的机制能... 详细信息

高桩码头是我国港口工程中应用最广泛的码头结构形式之一，也是一种极易在地震中破坏的码头结构形式。过去的研究表明：在桩顶设置阻尼器可以降低高桩码头的动力响应，减轻码头震害。近期的研究也发现纳米流体吸能作为一种全新的机制能够高效的缓冲动态机械载荷。基于这些研究，本文致力于评估纳米流体吸能材料对高桩码头的减震效果。基于开源有限元计算平台OpenSees，建立了加入阻尼器的高桩码头二维有限元模型，对比了传统的粘滞阻尼器和纳米流体阻尼器对高桩码头抗震性能的影响。研究结果表明：(1) 高桩码头结构中陆侧桩的自由长度较短，容易受到地震作用而损坏。(2) 纳米流体阻尼器在降低码头桩基水平位移、弯矩、曲率以及桩身耗能方面的性能优于粘滞阻尼器。研究成果对纳米流体材料在高桩码头等抗震领域的应用提供了基础，为下一步开展模型试验指明了方向。

关键词：纳米流体材料粘滞阻尼器高桩码头地震响应

饱和岸坡场地中高桩码头地震动力响应与易损性研究

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饱和岸坡场地中高桩码头地震动力响应与易损性研究

作者：杨文元大连海洋大学

学位级别：硕士

港口在水陆交通联系中具有至关重要的地位,我国的港口建设规模正在不断扩大,同时其技术水平也在持续提高。值得一提的是,高桩码头以其材料使用较少、建造挖掘量较小、稳定性较好等诸多优势,在港口工程领域得到了广泛认可,并已成为港口... 详细信息

港口在水陆交通联系中具有至关重要的地位,我国的港口建设规模正在不断扩大,同时其技术水平也在持续提高。值得一提的是,高桩码头以其材料使用较少、建造挖掘量较小、稳定性较好等诸多优势,在港口工程领域得到了广泛认可,并已成为港口工程设计和建设的首选方案。随着高桩码头在工程建设中的广泛应用,其在地震作用下的破坏案例逐渐增多,这一现象揭示了现有抗震设计中存在的不足。鉴于此,深入探讨高桩码头的抗震性能,发展更为有效的抗震设计方法和策略,已成为工程界亟待解决的重要课题。针对以上问题,本文选取了某高桩码头结构为研究对象,采用MIDAS GTS NX岩土有限元软件建立地基土-高桩码头相互作用的数值模型,进而对其进行地震响应分析以及地震易损性分析。在此基础上,对高桩码头在地震动作用下的参数敏感性进行分析。以下是主要的研究内容:(1)动力响应分析:利用MIDAS GTS岩土NX有限元软件建立高桩码头与周围土体的数值计算模型,详细分析其在地震作用下的动力响应特性。研究了结构在不同地震条件下的地震反应特性,特别是码头面板和桩基的位移和弯矩特性。研究发现,面板和桩基在地震作用下随着地震强度的增大,结构的位移、弯矩响应增大,尤其在桩基顶部,各项响应达到了最大值,凸显了高桩码头在设计中对桩顶部额外保护的必要性。(2)地震易损性分析:选取多组不同峰值的地震波,确定了结构损伤的指标和等级,通过增量动力分析法,构建了高桩码头概率地震需求模型,进而利用概率方法评估了不同地震强度下的损伤概率,对其进行地震易损性分析。结果表明,随着地震动强度的不断增大,高桩码头结构保持良好状态的可能性逐渐减小,而各级损伤的发生概率则逐步上升。(3)参数敏感性分析:为了深入探究高桩码头在地震作用下的响应特性,本研究采用了正交试验方法,对两种不同地震波作用下的高桩码头结构进行参数敏感性分析。研究结果表明,土体参数对高桩码头的位移反应具有显著的敏感性,其中弹性模量和容重是影响位移响应的关键因素。尽管其他土壤属性也对结果产生一定影响,但相较于前述两个因素,它们的影响程度较为次要。这一发现对于优化高桩码头的抗震设计和施工具有重要的指导意义,有助于提升结构在地震环境下的性能表现和安全保障水平。

关键词：高桩码头地震动力响应地震易损性参数敏感性

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高桩码头排架的横梁应力测点位置研究

港工技术与管理 2024年第2期 37-42页

作者：冯琴卓杨刘旭中交上海港湾工程设计研究院有限公司上海200032

为提高高桩码头结构安全性检测评估的准确性,本文通过建立单排架有限元模型施加水平荷载在码头靠船构件上,提取横梁中不同截面承担的水平荷载情况,分析水平荷载在横梁中的变化,从而合理选出横梁中应力的测点位置,为码头的检测、修复、... 详细信息

为提高高桩码头结构安全性检测评估的准确性,本文通过建立单排架有限元模型施加水平荷载在码头靠船构件上,提取横梁中不同截面承担的水平荷载情况,分析水平荷载在横梁中的变化,从而合理选出横梁中应力的测点位置,为码头的检测、修复、改造提供测点依据。

关键词：高桩码头水平荷载应力检测测点位置