实例探析某码头结构设计与数值模拟

王鑫

摘要：通过某码头的结构工程设计，实现了码头的结构设计，并采用规范的方法对其稳定性进行了检验。同时，采用ANSYS有限元分析软件建立码头模型，检查码头的稳定性和安全性以及各部件的响应分析，并对结构进行了优化建议。

关键词：沉箱码头；结构设计；有限元法；响应分析

1 工程简介

该港区具有明显的地理优势。它不仅位于渤海经济区与东北经济区的交界处，而且是东北三省离内蒙古腹地最近的河口。低运输成本的优势使其具有更大的发展空间。

港口年平均气温10°C，水流流速每秒约1m，一般水流方向与船舶纵轴几乎平行；有防波堤防护。设计高水位4.25m，设计低水位0.19m，极端高水位5.32m，极端低水位-0.502m。

2 码头结构设计

2.1 码头高程确定

根据水位资料，确定码头高程设计参数，码头前沿设计水深8.0m，码头前沿顶高程5.75m，码头前沿底高程-7.81m。

2.2 码头结构的确定

沉箱长14m，沉箱高10m，胸壁高3.56m，沉箱宽7m，包括前束和后束各1m悬臂。沉箱的纵横隔墙应对称布置。沉箱各部分的具体尺寸如图1和图2所示：

2.3 码头结构计算

码头各水位下作用分布见图3和图4。

3 有限元模型的建立

沉箱采用Shell181单元，箱壁采用Solid65。将沉箱和胸壁视为线性弹性材料。这张床是一个45单位的纯色床。床下基础为粉质粘土，采用D-P弹塑性模型。如图5所示。

作用在码头模型上的力是结构自重，在该设计中，仅考虑两种组合，一种是在高水位下系泊力的非主导变量作用的效果组合，另一种是在低水位下非主导变量作用的效果组合。……