摘要：
为深化高桩码头承载特性的研究，运用有限元软件ABAQUS对高桩码头进行7个工况下的三维数值模拟.研究发现：整个码头的位移以向海侧为主；产生向海侧位移的主要因素是堆场载荷，前后承台上的竖向载荷的影响相对较小；各工况中桩身向海侧的位移在 20 mm 以内；桩入土段的弯矩很小，在土体以上的悬空段的桩身弯矩较大，最大值的绝对值在 45 kN·m 以内.结果表明，基于ABAQUS的三维有限元模拟可成为高桩码头承载特性研究的有效途径.
关键词：
高桩码头； 承载特性； ABAQUS； 三维； 位移； 弯矩； 有限元
中图分类号： U656.113； TU473.11
文献标志码： A
0引言
高桩码头指由桩基及上部结构组成的各种码头，主要有梁板式、桁架式、前板桩、后板桩等结构形式.高桩码头结构轻、受力明确，适宜做成透空式；减弱波浪的效果好，适于软土地基；但结构单薄，耐久性差，构件易损坏并难于修复，对地面超载及装卸工艺变化适应性差.[16]
高桩码头处在海陆交接地带，环境脆弱，受力非常复杂.[710]目前，对一根单桩的受力和变形都无法进行精确的计算，对高桩码头就更是如此，所以，很有必要加强高桩码头承载性状的研究.目前对高桩码头的研究已取得较多的研究成果[1114]，但将整个高桩码头作为一个整体，且考虑堆场、岸坡土体、桩基础、上部结构共同作用的研究较少.鉴于此，本文基于有限元软件ABAQUS开展高桩码头三维承载性状的研究.
1数值仿真模型构建及工况设置
1.1数值模型构建
ABAQUS是一套功能强大的工程模拟有限元软件，可以分析复杂的固体力学、结构力学系统，能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题.ABAQUS拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料，含有非常丰富的岩土工程本构模型.ABAQUS经过在国内外近30年的广泛应用，其可靠性得到广泛而有效的验证.
根据《港口工程载荷规范》和《高桩码头设计与施工规范》并参考与高桩码头相关的文献建立ABAQUS的几何模型和计算模型.取纵向24 m为研究范围，包括：前承台3个排架，排架间距7 m；后承台7个排架，排架间距3.5 m.前承台为梁板柔性桩台结构，绝大部分为预制构件；前方起重机梁为矩形断面；后方起重机梁是局部加厚的钢筋混凝土面板，该面板为预应力板；横梁为非预应力梁；桩距3.6 m.对岸坡形式进行简化，坡度比为1∶3，简化为单层土进行模拟，接岸处设有混凝土挡土墙.前承台宽14 m，后承台宽15.7 m.
前承台横梁与纵梁均为矩形截面桩，其中：横梁尺寸为1.4 m×0.9 m；纵梁尺寸为0.9 m×0.5 m；前承台直桩、后承台直桩、叉桩均为50 cm×50 cm方桩，叉桩坡度比为3∶1，直桩长23.5 m，采用C40混凝土.
本模型中岸坡土体、桩、梁、板等均采用三维实体单元：桩采用C3D8R实体单元，将桩身划分为均匀的六面体单元；梁板及岸坡土体结构采用C3D4实体单元，将梁板及岸坡土体划分为四面体单元.数值模拟中，桩采用理想弹性模型，土采用理想弹塑性模型.数值计算模型见图1，材料参数见表1.
