钦州某油码头沉箱内力数值分析_谢乔木VIP免费

在目前沉箱结构计算中，分析沉箱立板内力时，往往只考虑贮仓压力和波浪力的组合（前壁），贮仓压力、墙后土压力及剩余水压力的组合（后壁）；对离岸孤立墩沉箱结构计算时，也很少考虑船舶撞击力作用[1]，规范也没有给出相应的计算方法，而沉箱底板内力计算则考虑了船舶荷载的作用。为了分析钦州某油码头孤立墩沉箱在船舶荷载作用下的内力情况，作者利用ANSYS分别采取两种不同地基模型对沉箱进行空间结构计算，对沉箱内力进行比较分析，探讨一种工程上可行，结果可靠的有效数值计算，以供设计时使用。1计算模型1.1文革勒地基模型法1.1.1计算模型建立1867年，捷克工程师E.Winkler提出地基上任一点所受的压力强度p与该点的地基沉降s成正比的假设，即p=ks，式中比例常数k为基床反2009年7月第7期总第429期Jul.2009No.7SerialNo.429水运工程Port&WaterwayEngineering钦州某油码头沉箱内力数值分析谢乔木，丁建军（中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东广州510230）摘要：利用有限元分析软件ANSYS，对沉箱重力式码头在船舶荷载作用下的沉箱静态力学性能进行数值分析。通过对比分析文革勒地基模型法和半无限弹性体法的计算结果，认为壳单元与体单元采用MPC接触方法，土体以弹簧来模拟的计算模型能够满足设计要求，建模简单，计算快捷，可供设计时使用。同时数值分析表明，在船舶荷载和贮仓压力作用下，沉箱立板内侧的竖向弯矩最大值发生在立板与底板的连接处，有必要对重力式孤立墩在船舶荷载作用下的沉箱进行空间结构计算。关键词：沉箱重力式码头；数值分析；文革勒地基模型；半无限弹性体中图分类号：U656.1+11文献标志码：A文章编号：1002-4972（2009）07-0097-07NumericalanalysisofcaissoninternalforceforanoilwharfinQinzhouXIEQiao-mu,DINGJian-jun（CCCC-FHDIEngineeringCo.，Ltd.，Guangzhou510230，China）Abstract:UsingfiniteelementprocedureANSYS,weanalyzecaissongravitywharfactedbythevesselloadinthestaticcondition.ComparingtheWinklerfoundationmodelwiththesemi-infiniteelasticbodymodel,wefindoutthatbytakingtheMPC(MultiPointConstraint)tojointheshellelementswiththesolidelements,andsimulatingthesoilbytheelasticspring,thedesignrequirementscanbesatisfied.Meanwhile,ithastheadvantagesofsimplemodelconstructionandquickcalculation.Thenumericalanalysisindicatesthatthemaximummomentofverticalslabofcaissonoccursinthecornerbetweentheverticalslabandthebottomslab.So,wethinkitisnecessarytoconductspacestructurecalculationwhentheisolatedcaissongravitywharfisactedbythevesselload.Keywords:caissongravitywharf;numericalanalysis;Winklerfoundationmodel;semi-infiniteelasticbody收稿日期：2009-05-27作者简介：谢乔木（1979—），男，硕士，从事港口航道与海岸工程设计。2009年水运工程力系数(MN/m3)，根据这个假设，地面上某点的沉降与作用于其它点上的土压力无关，所以实质上就是把地基看成为无数分割开的小土柱组成的体系，在数值分析中进一步用一根根弹簧代替土柱，形成一群不相关的弹簧体系[2]。在计算之前首先要确定基床反力系数，国外常按K.太沙基建议的方法，采用305cm×305cm的方形荷载板进行试验。作者以soild45单元模拟胸墙及靠船构件；以适合中厚板的shell43单元模拟沉箱立板、隔板及底板；combin14弹簧单元模拟地基。沉箱、胸墙及靠船构件均为钢筋混凝土材料，材料力学参数取值为：弹性模量E为3.25×107kPa，泊松比μ为0.17，根据经验块石基床反力系数k为5×105kN/m3。考虑到沉箱抗倾抗滑稳定性得到满足，加约束荷载时只在底板边沿限制节点的平面移动，底板中间节点只受弹簧单元的竖向约束。1.1.2计算方法实体单元和壳单元节点的自由度不同，必须考虑到体壳单元的耦合问题，通用的方法有以下几种：1)把壳延伸到体中，分别耦合壳单元节点位移与体单元节点位移，即可以实现壳单元节点和体单元节点自由度的耦合;或壳不用延伸到体中，分别耦合壳单元节点位移与体单元节点位移。2)采用退化单元，在耦合的地方退化生成MPC...