摘 要：研究了MIDAS CIVIL有限元軟件在高樁碼頭承載能力計算分析中的應用，結合工程實例，具體計算了碼頭軌道樑、橫樑及樁基的承載能力，並進行了校覈計算。結果表明，碼頭中的軌道樑、橫樑及樁基均滿足承載要求。MIDAS CIVIL可以簡便地應用在高樁碼頭的結構計算中，對實際工程計算具有一定的指導意義。
關鍵詞：高樁碼頭；承載能力；MIDAS CIVI
目前關於高樁碼頭承載能力的評估方法主要分爲現場檢測和室內計算兩種方法。現場檢測主要是採用碼頭結構原位荷載試驗的方法來評估碼頭的實際承載能力，該方法能夠較真實地反映碼頭的實際承載能力，但存在現場操作複雜、檢測成本高、對碼頭的安全造成隱患等缺點，因此該方法實際應用較少。室內計算即採用大型結構計算分析軟件對該碼頭建立有限元模型，施加現有實際荷載，從而分析該碼頭的承載能力，該方法具有成本低、效率高、計算結果準確等優點，被廣泛使用。其中應用最多的爲ANSYS有限元計算分析軟件，隨着計算機的高速發展，其它軟件如MIDAS CIVIL、SAP2000[1]等也逐漸被結構設計人員採用分析解決港口工程問題。MIDAS CIVIL有限元分析軟件相比其它類似軟件，具有靈活性、穩定性、截面直觀性等優點，可適用於港口工程、橋樑結構、地下結構、工業建築、水利工程等結構的設計與分析。
本文結合工程實例，採用MIDAS CIVIL有限元軟件對某高樁碼頭的承載能力進行計算分析。
1 工程概況
某碼頭工程項目：採用高樁樑板結構型式，由前、後平臺組成，可靠泊1.5萬噸貨輪，爲卸船泊位，碼頭前沿總長153m。碼頭採用600mm×600mm實心方樁作爲基礎，共有229根方樁，碼頭平臺共27個排架，排架間距爲6.0m。
2 計算模型建立
依據碼頭的設計圖紙，取碼頭卸船泊位前平臺的1個結構段建立MIDAS CIVIL有限元計算模型，在建立模型時只對碼頭結構段的縱橫樑、面板還有樁基進行了建模，而未考慮靠船構件、繫纜柱等附屬結構。
2.1 有限元模型
根據設計圖紙上顯示的高樁碼頭結構型式，三維有限元計算模型尺寸爲：橫向爲碼頭前沿寬度，爲14.5m，縱向爲兩道沉降縫之間的距離，爲48m，豎向包括樁基及面板。樁基、縱橫樑均採用樑單元，面板採用板單元，有限元模型見圖1。
2. 2 邊界條件
結合實際工程情況將碼頭的縱橫樑與面板各個部件進行了剛性連接，使上部結構連成一個整體；橫樑和下部樁基的連接採用固結，接點轉動時組成的各構件之間的.相互角度不變，忽略樑的軸向變形，建模時將樁基底端嵌固。
3 計算結果及分析
3.1 MIDAS空間框架計算
本次計算考慮2種工況，工況1爲自重、地面堆載、卸船機荷載、車輛荷載及船舶繫纜力作用效應組合；工況2爲自重、地面堆載、卸船機荷載、車輛荷載及船舶撞擊力作用效應組合。根據《高樁碼頭設計與施工規範》（JTS167-1-2010）[3]中關於荷載分項係數規定，自重、地面堆載的分項係數取1.2，車輛荷載、船舶繫纜力的分項係數取爲1.4，卸船機荷載、船舶撞擊力的分項係數取爲1.5。計算工況詳見表1。
分別計算以上2種工況對應作用效應組合下結構段的縱梁、橫樑、面板及樁基的內力。由於篇幅限制，文章只列出了其中最不利工況下軌道樑、橫樑及樁基的內力計算結果。
（1）軌道樑內力計算結果
圖2～圖3分別給出了最不利工況下軌道樑彎矩和剪力分佈雲圖。
由以上圖2～圖3的計算結果可得出軌道樑的最大內力值及最小內力值，如下表2所示：
式中：彎矩正值表示構件上部受壓，下部受拉；負值表示構件上部受拉，下部受壓；剪力正值表示與圖中座標系方向一致，負值表示與圖中座標系方向相反。
（2）橫樑內力計算結果
圖4～圖5分別給出了最不利工況下橫樑彎矩和剪力分佈雲圖。
由圖4～圖5的計算結果可得出橫樑的最大內力值及最小內力值，如下表3所示：
式中：彎矩正值表示構件上部受壓，下部受拉；負值表示構件上部受拉，下部受壓；剪力正值表示與圖中座標系方向一致，負值表示與圖中座標系方向相反。
（3） 樁基軸力計算結果
圖6給出了最不利工況下樁基軸力分佈雲圖。
由圖6的計算結果可得樁基的最大軸力值及最小軸力值，如下表4所示：
表中：軸力負值表示構件受壓。
3.2 計算結果分析
以上計算得到了最不利工況作用下碼頭結構段主要構件軌道樑、橫樑及樁基內力的最大值和最小值。再根據原設計圖紙和配筋，求得軌道樑、橫樑及樁基的承載力列於表3.4，進行校覈分析。由表3.4可以看出：碼頭結構段的軌道樑、橫樑及樁基的最大正負彎矩、剪力及軸力作用效應組合值均小於各構件極限承載力，滿足承載要求。
4 結語
本文探討了MIDAS CIVIL在高樁碼頭承載能力計算分析中的應用。限於篇幅大小，文章只列出了軌道樑、橫樑及樁基的內力計算結果，其它邊縱梁、中縱梁及面板的內力結果同樣可通過該軟件計算得到。
最後將內力計算結果同各構件的極限承載力進行比較，結果表明碼頭的軌道樑、橫樑及樁基均滿足承載要求。
總之，MIDAS CIVIL計算簡單、快捷、準確、結果直觀，可以廣泛應用於高樁碼頭的結構計算中，對實際工程計算具有一定的指導意義。
參考文獻：
[1]王多垠，張華平，史青芬.大水位差全直樁框架碼頭排架中的水平撞擊力分配係數研究[J].中國港灣建設，2009，28（03）：24-25，40.
[2]JTS144-1-2010.港口工程荷載規範[S].
[3]JTS167-1-2010.高樁碼頭設計與施工規範[S].
