随着国家对长江航运的愈加重视,内河框架码头在“依托黄金水道建设长江经济带”战略中发挥着巨大作用。本文以重庆果园港二期工程为依托,结合“十二五”国家科技支撑计划课题“山区河流渠化河段港口码头建设关键技术研究”(2012BAB05B04),通过室内大比尺模型试验和数值模拟,研究水平力在内河钢护筒嵌岩桩框架码头横向排架中的分配与传递规律。具体地,本论文的主要研究工作及研究成果包括下列方面:(1)通过框架码头大比尺模型试验,得出各排架横梁中和轴的水平位移,采用简化弹性地基刚性梁算法,获得水平力在码头排架上的分配系数规律。与现行高桩码头设计与施工规范(JTS 167-1-2010)相比,内河框架码头与沿海高桩码头水平力分配规律基本相同。由于框架码头结构高度大,当水平力作用在最低层系缆层时,排架顶点位移最小,结构整体相对刚度最大,造成水平力在受力排架上的分配系数最集中;当水平力作用在边跨最底层时,得出最大分配系数为0.505。因此在设计中将水平力简化至计算平面排架计算时时,可将该工况作为控制荷载,水平力可按实际受力的0.505进行选取。(2)通过分析比较试验结果和数值计算结果,对比码头结构其他构件上的结构变形,桩基上的应变变化最为明显;应变曲线在纵横撑位置出现了明显的突变,得出纵横撑的使用,与传统高桩码头相比,既可以增加码头结构的整体刚度,也可以使内力的传递途径从仅通过横梁的单一传递变成各个横向构件的共同传递。(3)根据超静定结构在传力分配时遵循“就强原则”和“就近原则”,水平力主要通过相邻的横向构件传递给桩基:当船舶撞击力在高、中水位,水平力主要通过横梁、横撑传递给桩基;当作用在中低水位时,水平力主要通过钢横撑传递给桩基;除了通过受力横向构件传递水平力外,还通过纵向构件向相邻排架传递,使结构共同承担水平力。通过纵向构件的应变曲线可以得出,水平力作用位置越高,纵向构件的变形越明显,码头结构的空间特性更为明显。(4)运用能量流理论,以结构构件的应变能为判断标准,得出水平力在框架码头中的主要传递路径:随着水平力作用位置的下移,桩基的最大应变能从后排桩基转移到了前排桩基;当水平力作用在高水时,结构的主要路径是受力构件——相邻的横向构件——后排桩基;当水平力作用在低水位时,主要路径是受力构件——相邻的横向构件——前排桩基。分析了构件应变能与结构受力的合理关系,能量聚集主要出现在桩基以及结构直接受力位置,包括前、后排桩基、靠江侧横向构件以及后排桩基纵向构件。在结构设计中应重点考虑上述构件的受力特性,通过上述构件的力学系能作为突破口进行结构优化。