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重力式码头结构变形监测与数值模拟研究
摘要：
码头结构具有长期使用、浸泡在水中、受潮、长期受力等特点，而这些因素会导致结构出现变形。该论文针对重力式码头结构的变形问题进行了监测和数值模拟研究。首先介绍了重力式码头结构的特点和变形原因，然后详细介绍了变形监测方法和数值模拟模型。最后通过对实际码头的变形监测和数值模拟，分析了结构变形的原因和影响，为设计和维护码头结构提供了参考依据。
关键词：重力式码头结构、变形监测、数值模拟、结构稳定性、维护设计
1.引言
重力式码头结构（GravityDock）是一种高度抗折性和承载能力的码头结构，通常由混凝土和重型钢构成。由于长期浸泡在水中，受潮和受力，这些码头结构容易出现变形，这会造成运营安全、使用寿命和经济效益的影响。因此，为保障码头的运行安全和有效使用，对重力式码头进行变形监测和数值模拟分析非常必要。
2.码头结构变形监测
2.1变形监测原因
重力式码头结构变形的原因主要包括：水文因素、与船舶碰撞、土壤沉降和结构材料损失等引起的变形。
2.2变形监测方法
对于码头结构变形的监测主要采用：全站仪法、GPS监测法和激光法等。其中全站仪法是测量码头与水平面夹角、高度角度以及码头各部位的平移位移；GPS法主要是测量码头顶部的运动；激光法一般应用于较小的监测区域。
3.数值模拟模型
数值模拟分析主要是通过有限元模型进行的，其过程主要由建立模型、几何和材料参数设定、加载边界条件设置、材料力学特性设定及模拟计算等。
3.1模型建立
建立重力码头结构的有限元模型时，首先需要详细了解结构的尺寸、材质和受力信息。如何建立模型对于计算结果的准确性具有重要意义。
3.2材料参数设定
建立材料模型前要确定材料的完整力学特性，包括弹性模量、泊松比、先屈服张力、后屈服张力和拉伸强度等。
3.3荷载情况设定
荷载情况主要包括：重力荷载、船舶碰撞、地震荷载、水流荷载和风荷载等。
4.实际应用
4.1变形监测
运用全站仪法对重力式码头进行24小时连续监测。主要监测项为竖向、水平位移变形，通过7天监测数据的分析，确定码头结构变形的范围和变形趋势，便于后续维护。
4.2数值模拟
通过数值模拟分析重力码头在不同荷载条件下的变形和应力分布情况，同时分析变形和应力分布的原因，评估了码头的稳定性。
5.结论
本文研究了重力式码头结构的变形问题，详细介绍了变形监测和数值模拟方法。运用全站仪法对实际码头进行变形监测，同时运用有限元法对其应力变形进行了数值模拟分析。结果表明，码头结构变形主要受水文、船舶碰撞、土壤沉降和材料损失等因素影响。为码头设计和维护提供了重要参考依据。