码头变形监测及数值模拟分析

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1、码头变形监测及数值模拟分析青岛港国际股份有限公司港建分公司山东青岛266000摘要：为适应国内外运输的形势，提高港口码头吞吐能力，许多港口在原有码头的基础上釆取加固水工构件、减小岸坡比例、码头泊位浚深、航道改造等措施，增加原有泊位的吞吐能力。木文主要就工程的概况，对码头变形监测、有限元法、模拟数值进行了分析。关键词：码头；变形监测；数值模拟1、前言在码头泊位浚深过程中，由于原有的受力平衡被打破，水工构件所受到的侧向压力增大，造成码头整体或局部变形。码头水工建筑物，尤其是重力式码头结构在建设及运营过程

2、中通常会发牛.位移和沉降，对码头工程的安全及正常使用造成不利的影响。因此，十分必要进行监测，通过监测工作及时发现问题，提供码头变形数据，是保证水运工程规划、设计、施工、运行和船舶安全航行的必要措施。2、工程概况工程码头井建设5个5-15万吨级泊位，采用双侧靠船布置型式，突堤长度为1175m。其中2个15万吨级泊位布置在端部码头的两侧，码头面高程4.5m。5-10万吨级泊位码头前沿设计底标高均按照10万吨级泊位计算，取为-15.5m;15万吨级泊位码头前沿设计底标高近期取为-15.5m,预留为-19.

3、0m。码头方位角为121°-301°,码头前沿线距起步工程防波堤轴线距离为106m。根据地质情况、当地的施工条件和周边已有码头结构，续建工程以重力式沉箱结构和高桩梁板结构方案进行码头结构比选。重力式沉箱结构具有码头结构耐久性好、对荷载的适应能力强、施工速度快、价较低、抗腐蚀性能较好等优点。经比选，将重力式沉箱方案作为续建工程码头推荐方案。3、码头变形监测3.1监测点布置根据码头结构形式，码头变形观测点共86个，北侧变形观测点24个布置于码头前沿线系船柱平台上，除15万吨级泊位南侧变形

4、观测点10个布置于码头前沿线系船柱平台上外，其他吨级泊位变形观测点布置于码头轨道梁后轨，共24个，所有变形观测点均约每50米一个。变形观测点浇注强制对中螺栓；码头胸墙面层上布置28个变形观测点。3.2监测结果①码头沉降量。A码头北侧：码头沉降量最大为N04点，沉降量为-26.65mm,沉降量最小为N15点，沉降量为-0.23mm。B码头南侧：码头沉降量最大为S05点，沉降量为-58.74mm，沉降量最小为S20点，沉降量为-0.30mm。从监测数据上看，最大的沉降量位于码头后方，最小的沉降量位于码头

5、中部，码头北侧N16至N2点以及码头南侧S21至S24点为正值，由于负值表示下沉，说明码头前方有所上升，而iL最大的变化量都位于码头最前端。②码头位移量。由于受天气以及船舶停靠影响，只对部分观测点进行了位移监测，但依然具有代表性，能够掌握码头整体的位移情况。正值表示垂直于码头方向向海测的位移，从监测数据上看，码头北侧最大位移在N15点，位移量为65.64mm,最小位移在N02点，位移量为-0.82mm;码头南侧最大位移在S17点，位移量为73.23mm，最小位移在S07点，位移量为8.784mm。4

6、、有限元法及ABAQUS简介4.1冇限元法有限单元法最初是在二十世纪五十年代作为处理固体力学问题的方法出现的，它是所谓的结构分析矩阵方法的一个分支。有限元法是应用最为广泛的数值方法，根据不同的本构关系和计算模型来模拟复杂的过程和现象。B前广泛使用的是线弹性奋限元法、弹塑性奋限元法、损伤有限元法、统计岩土模拟有限元法等。对工程的研究、设计甚至监测工作都有重要的影响。在工程研究方面，过去主要依靠模型试验，现在冇限单元法己成为一个重要的研究手段，并己取代了部分模型试验工作。在工程设计方面，由于有限单元法的

7、应用，对一些复杂的工程问题加深了认识，从而有利于提高设计的质量。有限单元法在工程监测方面的应用，也提高了监测的水平。4.2ABAQUS简介ABAQUS是一套基于有限元方法的工程分析软件，它既可以完成简单的有限元分析，也可以用来模拟非常庞人复杂的模型，解决工程实际中人型模型的高度非线性问题。ABAQUS不仅能进行奋效的静态和准静态的分析、模态分析、瞬间分析、弹塑性分析、接触分析、碰撞和冲击分析、爆炸分析、断裂分析、屈服分析、疲劳和耐久性分析等结构和热分析，而且可以进行流固耦合分析、压电和热电耦合分析、

8、声场和声固耦合分析、热固耦合分析、质量扩散分析等。ABAQUS在很多国家得到了广泛的应用，涉及多个工程领域。5、码头变形的数值模拟5.1码头模型建立码头结构采用重力式沉箱码头，10万吨级泊位沉箱为9个仓格，沉箱重1800t，高16.8m,底宽16.8m,包括前、后趾长1.0m，每个仓格尺寸为4.5m×4.0m；沉箱前、后墙、侧墙均厚0.40m，隔墙厚0.25m：每个沉箱纵向长为13.30m,单个沉箱混凝土用量为733m3。共用50个沉箱。15万吨级泊位单个