开孔圆沉箱开孔区域应力集中分析.doc

开孔圆沉箱开孔区域应力集中分析近年来，国内外的码头建设普遍采用了开孔沉箱这一结构形式。所谓开孔式沉箱是指在沉箱迎浪面的外壁上开孔，减少外壁对入射波的反射作用。与不开孔沉箱相比，具有液压力小、波高反射小等优点，具有广泛的工程应用前景。但沉箱开孔后，开孔位置会产生应力集中现象，由此会降低结构的承载能力和使用寿命。本文以承受轴压作用的圆沉箱开孔结构为研究对象，采用三维有限元方法对其模型进行详细的应力分析，并进行试验验证。同时，对承受轴压作用下的不同开孔形状的受力情况进行对比分析，比较其优劣及差异程度，为工程设计和制造提供参考资料。主要工作与结论如下：(1)分别针对圆沉箱开方孔和开圆孔的结构形式，建立三维有限元计算模型，编制模型自动生成程序。计算不同开孔间距、开孔形式下结构的应力状态，计算发现结构的第1排开孔处为应力集中的敏感区域。(2)采用试验方法，对开孔圆沉箱结构模型进行全面的应力分析试验研究，验证三维空间有限元计算模型的可靠性。通过对比，应力集中系数的变化规律基本同计算值相吻合。(3)在对开孔沉箱结构进行详细的有限元计算和试验研究的基础上，对比分析不同开孔形式对轴压作用下结构应力集中的影响，发现圆孔同方孔相比，可有效降低第1排孔的应力集中程度，而其他位置效果则不明显。同时，适当改变圆形孔纵轴与横轴的比值，可以有效地改善圆形孔的受力状况。