可液化场地高桩码头抗震性能与易损性分析

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港口工程是水路交通与物流联运的枢纽,码头结构是港口工程的重要一环。高桩码头由于其独到的结构形式与诸多优点,在港口工程的实际建设中备受青睐。随着“一带一路”倡议的提出,我国在海上丝绸之路沿线建设了一大批高桩码头工程。然而,项目选址多位于亚欧板块、太平洋板块与印度洋板块的挤压区,其间广泛分布着已充分发育的断裂带和可液化土层,地震风险十分严重。针对高桩码头震害问题相对严重的工程实际,开展可液化场地高桩码头的抗震研究工作极具工程价值。为此,本文以全直桩高桩码头为研究对象,以数值模拟为研究手段,依托典型工程实例,综合运用多种分析方法,研究了高桩码头的地震反应,分析了高桩码头的地震易损性。主要的研究内容、方法及成果简述如下:首先,针对典型的离心机试验,确立了完整的可液化场地群桩-土-结构体系地震反应数值分析方法。在方法中,提出了用于确定桩单元参数的等刚度准则,模拟了土体对桩基础的摩擦作用和端承作用,重现了离心机土箱的边界效应。根据原始试验数据,验证了数值分析方法的合理性、可靠性并分析了误差来源。随后,基于经检验的数值分析方法,针对典型工程实例,建立了全直桩高桩码头地震反应分析数值模型,研究了地震作用下高桩码头的关键行为,确定了各项性能需求指标,定位了高桩码头的抗震薄弱环节,分析了地震动峰值加速度、地震动频谱特性、地震动输入方向以及场地倾斜、荷载条件、桩基埋深等多种因素对高桩码头抗震性能需求的影响,并据此给出了一定的设计和施工建议。最后,利用已建立的高桩码头数值模型,针对弯曲失效和弯剪失效两种失效模式,通过模态分析和Pushover分析,确定了高桩码头的损伤演化过程和各阶段的判别准则。通过增量动力分析,给出了反映高桩码头各项抗震性能的IM-EDP曲线。整合上述成果,推导了高桩码头的地震易损性曲线。并通过对数正态分布的累积分布函数对其拟合,提出了便于实际应用的、简化的高桩码头地震易损性曲线。本文的研究成果将对我国发展基于性能的高桩码头抗震设计理论提供良好的参考与借鉴。
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