文档介绍：游艇浮码头定位桩内力计算方法探讨
摘 要:以海河内某游艇码头为例,通过Autodesk Robot建立浮桥定位桩计算空间有限元模型,对游艇码头定位桩内力进行数值计算分析,为今后游艇浮码头定位桩设计提供参考。
关键词:,计算中认为该情况下下风向船舶不再受到上风向船舶的遮挡。本工程浮桥定位桩计算时,考虑两种游艇停泊方式:①浮桥全部停泊船只,下风向船按完全遮挡;②浮桥上船只间隔布置,不考虑上风向船只的遮挡作用。间隔布置的示意图如图7所示:
定位桩上受到的水流力计算按照《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)有关公式进行计算。
4 数值模型的建立
本工程通过采用Autodesk Robot建立游艇码头浮桥及定位桩空间计算模型,定位桩采用梁单元,浮桥采用板单元,桩土相互作用通过在桩上设置弹性地基单元实现,弹性地基系数k根据m法计算确定。计算模型如图8所示:
由于Robot中板单元无法直接添加集中荷载,模型中系缆力考虑转换为船体与浮箱接触范围内均布线荷载施加在浮桥上,具体施加方式如图9所示:
由于游艇码头浮箱平面布置较为灵活、浮箱面积较大、单元较多,因此在建模计算时需对计算模型进行若干简化。
为了保证浮桥结构能够随水位变化而上下浮动,抱桩器与定位桩之间一般留有一定的间隙,若模型中考虑间隙的存在计算模型复杂且不容易收敛,因此本计算模型假设定位桩与抱桩器之间的连接为理想的铰接约束。但是在桩基水平受力条件下,由于缝宽位移的存在,桩基变位有所增加,致使桩基受到的内力相应增大,因此Robot模型计算出的内力值应乘以一个单桩受力增大系数。根据《游艇码头设计规范》(JTS165-7-2014),~。。
模型中桩与板的节点处设置柔性连接,释放桩节点在转动方向上的约束,形成铰接连接。
游艇浮桥是由若干浮箱相接,浮箱漂浮在水中,浮箱抱桩器与定位桩之间留有空隙,浮箱受到的竖向荷载与浮力平衡,浮箱仅传递水平荷载给定位桩。浮箱之间通过铝合金框架连接,形成一个浮桥整体。在水平受力方向上,浮桥结构刚度远大于定位桩刚度,因此在计算模型中,将浮箱及其上部的铝合金框架作为一个整体,结构采用刚性板。
Robot中刚性板单元不设置有限元单位,面板无需考虑板厚,即面板的自重不参与计算,单元仅进行传递荷载及连接功能,可对荷载传递模式和板节点连接模式进行设置。根据上述简化,抱桩器按铰接处理,模型中板节点考虑柔性支撑,释放板节点在转动方向上的约束,形成铰接连接。板单元计算模型设置见图10:
5 计算结果
通过对两种停泊布置分别建模计算,游艇间隔停泊不考虑上风向船只遮挡的布置方式最为不利,通过分析计算结果,浮桥由于其结构布置不均匀性,使得定位桩受力呈现空间分布特点,在桩基强度校核中应考虑桩基的复合受力模式。作用在桩基上的轴力、弯矩分布如图11~14所示,图中内力数值为Robot 模型计算值,。
考虑由于抱桩器