基于多尺度数值模拟的港口工程抗震加固材料安全性分析

《Scientific Reports》：Safety analysis of seismic reinforcement materials for port engineering based on multi-scale numerical simulation

　　

摘要

针对港口工程抗震加固材料的安全问题，本研究采用多尺度数值模拟方法，结合室内实验与宏观结构响应分析，通过动力三轴试验探讨了早强新型矿物基水泥基材料的动力性能。利用开源有限元平台OpenSees建立数值模型，并结合蒙特卡洛分析计算结构条件失效概率。结果表明，当固化剂掺量为8%时，初始动剪切模量超过800 MPa，但阻尼比降低至0.15；在0.4 MPa围压下，阻尼比进一步降至0.04。挡土墙底部为最佳加固位置，可将地表残余位移降至0.24 m，桩顶压应变降至10.8×10?3。蒙特卡洛概率分析表明，当地震峰值加速度为0.5 g时，加固深度为2 m处结构严重破坏的概率仅为1.1%，失效概率降低率高达67.9%。本研究为港口工程高桩码头抗震加固设计及安全评价提供了理论基础与技术支撑。