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整体箱板式新型高桩码头的结构设计

作　者: 王堃
导　师: 王清湘
学　校: 大连理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 高桩码头整体箱板有限元 Ansys 双向预应力
分类号: U656.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 336次
引　用: 3次
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内容摘要

高桩码头因为其对地基较强的适应性，成为码头工程普遍采用的结构型式。高桩码头主要由下部桩基础和上部结构组成，随着高桩码头在港口工程中的应用，其结构型式也有所发展。下部桩基结构的发展比较明显，钢筋混凝土桩，预应力钢筋混凝土桩，预应力大管桩，钢管桩，钢管混凝土桩都应用到桩基的设计中。但是上部结构却大都采用梁板结构，这使得高桩码头在施工和使用上存在着一些缺点。 1、结构底面轮廓复杂，死角多，易聚集盐雾潮气，加速钢筋混凝土的腐蚀，使结构的耐久性差； 2、整体性差，由于排架间的联接较薄弱，所以不能充分发挥上部结构的整体刚度； 3、水上施工工作量大； 4、现浇工作量大； 5、施工复杂，速度慢。特别应该指出的是，根据对高桩码头的实际调查，一般情况下高桩码头的使用寿命为20年左右，由于钢筋锈蚀严重而需要大修，特别是南方港口耐久性问题更加突出。针对以上问题，邱大洪院士提出了整体箱板式新型高桩码头的设计构思，并组织了科研团队进行结构的设计和优化。本文完成了如下工作： 1、应用有限元理论，借助于Ansys分析软件对此结构进行内力分析，在此基础上对结构进行预应力配筋。 2、上部结构采用双向后张预应力，横向采用无粘结预应力筋，纵向采用有粘结预应力筋。 3、用Ansys软件进行内力分析时，模型采用三维块体元与梁单元联合应用，上部结构采用块体元，下部桩基础采用梁单元，但是块体元与梁单元的自由度是不同的，如果不经处理，结点的联接形式就是铰接，而实际的情况是上部箱板具有很大的刚度，足以约束桩基的转角，所以要按刚接来计算，使计算结果符合实际。本文将两种单元的自由度通过约束方程来耦合。 4、结合整体箱板式新型高桩码头的结构设计，独立开发了Ansys前处理参数命令流。 5、本文在施工工程量及造价上对此新型结构的优越性加以阐述。

全文目录

独创性说明  3-4
摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 码头的结构型式  9-12
  1.2 高桩码头的结构形式  12
  1.3 结构分析理论  12-14
    1.3.1 有限元理论的发展及其应用  12-13
    1.3.2 有限元分析计算的基本思路和步骤  13-14
    1.3.3 应用有限元分析软件Ansys进行结构分析是的基本步骤  14
  1.4 无粘结预应力混凝土结构的发展  14
  1.5 研究目的和意义  14-16
2 总工程概况及结构方案比较  16-22
  2.1 总工程概况  16-17
    2.1.1 建筑物种类和等级  16
    2.1.2 自然条件  16-17
    2.1.3 设计荷载  17
  2.2 结构方案比较  17-22
    2.2.1 原始结构方案  18
    2.2.2 试验段结构方案  18-20
    2.2.3 方案比较  20-22
3 结构的内力分析计算  22-48
  3.1 结构和载及其效应组合  22-27
    3.1.1 设计荷载  22-24
    3.1.2 荷载作用效应组合  24-27
  3.2 结构内力计算  27-48
    3.2.1 建立结构计算模型  27
    3.2.2 位移计算  27-32
    3.2.3 上部上部箱板结构内力计算  32-38
    3.2.4 桩基内力计算  38-48
4 结构配筋计算  48-73
  4.1 双向预应力配筋计算思路与配筋方案  48
    4.1.1 双向预应力配筋计算思路  48
    4.1.2 双向预应力配筋方案  48
  4.2 箱板肋梁配筋计算  48-65
    4.2.1 内力计算  48-50
    4.2.2 预应力钢束的估算  50-54
    4.2.4、预应力损失计算  54-58
    4.2.5、抗裂验算  58-61
    4.2.6 承载能力极限状态验算  61-65
  4.3 箱板面板配筋计算  65-69
    4.3.1 预应力钢束估算  65-66
    4.3.2、预应力损失计算  66-67
    4.3.3、抗裂验算  67-68
    4.3.4、承载能力极限状态计算  68-69
  4.4、锚固区局部承压强度计算  69-70
  4.5 施工期验算  70-73
    4.5.1、抗裂验算  70-71
    4.5.2、施工期承载能力极限状态计算  71-73
5 施工方案工程量及投资概算  73-81
  5.1 施工方案  73-76
    5.1.1 施工工艺流程  73-74
    5.1.2 施工方案及施工进度表  74-76
  5.2 工程量及投资概算  76-81
    5.2.1、水工结构工程量  76-79
    5.2.2 工程投资  79-81
6 结论与展望  81-82
  6.1 结论  81
  6.2 展望  81-82
参考文献  82-84
附录A 工程相关图纸  84-97
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  97-98
致谢  98-99
大连理工大学学位论文版权使用授权书  99

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