新型双排大管桩码头结构型式研究

本文提出了一种以大管桩为桩基的新型码头结构形式，在双排大管桩中间分层抛砂并采取分层搅拌加固。由于搅拌加固后，加固土体的强度、整体性等得以较大的提高，并促使双排大管桩和中问加固土体形成一复合结构，因此码头具有较强的抗弯刚度和整体稳定性能，承受侧向荷载的能力大大加强。采用本次研究计算方法所得的结果与模型试验实测数据较为接近，同时通过有限元和弹性力学计算比较，表明本次研究建立的双排大管桩码头结构及相应的计算方法是合理、简便且实用。     

新型双排大管桩码头的改进

参考文献[1]、[2]提出的“新型双排大管桩码头结构”是在两排大管桩中间分层抛填砂，并分层用搅拌法加固，使码头具有较强的抗弯刚度和整体稳定性。但从结构上看，最上面一层的回填砂不必进行加固而主动土压力是相同的。同时，可以把拉杆下移以减小板桩的跨中弯距。根据上述设想，本文提出相应的计算方法。     

钢筋混凝土微折板的试验研究

通过空间物理模型试验，研究适合于大管桩桩基和大跨度要求的码头新型上部结构－钢筋混凝土微折板的力学机理。     

大管桩与上部结构直接连接方案的试验研究

大管桩与码头上部结构连接性能的好坏是推广应用大管桩的关键之一。根据大管桩的截面几何特征,本文提出了大管桩与码头上部结构之间用钢筋混凝土笼塞直接相连的连接方案,并从理论上提出了衡置桩、梁连接性能的刚接系数概念。通过试验研究得知,当钢筋混凝土笼塞长度大于管桩外径的1.5倍时,桩、梁间有良好的刚接性能,由试验资料表明,大管桩和梁用钢筋混凝土笼塞直接连接的型式是可行的。     

桩基重力式支护结构的不同计算模型

桩基重力式支护结构由重力式胸墙和双排桩组成,是一种半刚性半柔性支护结构。对该结构的设计,相关单位根据规范采用平面钢架弹性支点法计算下部双排桩,同时将上部胸墙简化为悬臂梁进行计算,但由于胸墙为刚性体,受力特征及对双排桩的约束与悬臂梁不同。为了系统研究该结构在不同计算模型中的变形及内力分布特征,对比规范设计和实体模型的计算结果。结果表明:参照相关规范设计时,上部胸墙产生线性位移,后排桩的弯矩及剪力都大于前排桩;而在实体计算模型中,上部胸墙发生平动位移模式,由于基坑开挖受到主要的土压力差作用,前排桩产生的弯矩和剪力都大于后排桩。     

港口工程中防撞桩的优化设计

以高桩码头端部防撞桩结构为研究对象,建立空间有限元模型,采用"m"法对不同撞击位置、方向下防撞桩结构的变形和内力进行分析,对比分析了3种桩基布置型式的防撞桩结构变形和受力特性。计算结果表明:单排直线型布置除桩轴力外,变形及内力均明显大于双排三角型布置和矩型布置;双排三角型布置和矩型布置变形和内力相当,防撞机理相似;单排直线型布置单桩变形及内力较大,选用桩的尺寸大,数量、种类少,防撞设施所占水域面积小,且工程量小。港口工程防撞桩设计中,在具备大尺度桩生产、施工的条件下,单排直线型布置更经济合理。     

基于ANSYS/LS-DYNA的水平荷载作用下拱式纵梁码头叉桩布置研究

拱式纵梁码头作为一种适用于深海的新型码头形式,其受力特性和部件结构需进行相关计算分析。文章基于ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,通过p-y曲线理论所建立的土弹簧模拟桩土相互作用,建立了拱式纵梁码头结构三维有限元数学模型。计算并分析了船舶水平撞击力作用下,叉桩扭角角度和叉桩布置位置分别对该码头结构受力特性的影响程度。研究结果表明:设置叉桩可有效减小码头的整体水平位移,在必要工程中拱式纵梁码头设置叉桩是必要的,且叉桩扭角取15°能充分发挥码头各部件受力性能,可定为最优扭角角度;拱式纵梁码头在受到船舶撞击力作用时,基桩与墩台连接处、墩台与上部结构连接处易发生应力集中,施工时应进行局部加固处理,预防连接段的应力损伤。文章的研究成果可为拱式纵梁码头今后的实际工程应用提供依据。     

株洲二线船闸深基坑双排桩结构的受力特性

对株洲航电枢纽二线船闸高挡土环境中的双排桩结构变形及内力特征,采用数值计算和工程观测相结合的方法,分析不同桩径、不同开挖深度时结构的变形及受力形态。结果表明:双排桩排距取3倍桩径时,不同开挖深度的前排桩最大位移值呈现二次抛物线形态;前排桩内力呈现单锚板桩的受力特征,后排桩内力呈现悬臂板桩的受力特征;通过设置卸荷板、采用抗剪强度大的材料回填可有效控制结构变形及内力。     

双排桩结构在滩海软基中的受力特性研究

研究了双排桩在滩海陆岸平台中的应用。根据弹性抗力杆件有限元法,采用数值计算软件ANSYS,分析了双排桩结构在不同的工况下的受力特性及双排桩的刚度、入土深度对结构内力和变形的影响。研究结果表明,双排桩在滩海软土地基上有很好的适用性,双排桩入土深度对结构的整体稳定性有很大的影响。桩身刚度的提高在一定程度上可以减少双排桩的水平位移,但桩基直径增加到临界极限后,双排桩出现近似刚体的运动,这种情况对软土地基受力状态是不利的。     

双排桩-连拱式组合结构受力机理分析

针对双排桩-连拱式支护结构受力机理复杂的问题,提出了一种理论解法,在坑底以上,采用考虑桩土效应和空间拱效应的微分单元计算模型;坑底以下,采用弹性地基梁模型.随后通过建立有限元模型,对双排桩-连拱式结构的变形、受力特点进行分析,并将计算结果与理论计算结果进行对比.结果表明,在误差允许的范围内,理论计算的结果可作为工程设计和验算的参考依据.     

遮帘式板桩结构简化计算及与离心模型试验对比研究

遮帘式板桩码头是一种新型的结构型式,其主要荷载是作用于前墙的土压力,由于设置了遮帘桩与卸荷板,以至于使板桩结构受力更趋复杂化,目前没有成熟的理论和计算方法,本课题开展了离心模型试验,进行了土压力现场测验,测试了板桩结构上土压力的分布规律,并测试了遮帘式板桩结构弯矩及位移的分布规律,通过有限元数值分析,探讨了分离卸荷式板桩码头结构的受力与变形规律,数值计算结果与试验数据基本吻合,证明了简化计算方法的合理性,为遮帘式板桩码头结构的计算和工程设计提供了理论依据。     

基于有限元的双排桩桩身刚度对支护结构受力与变形影响分析

基坑支护设计中常使用前、后排桩桩径不同的双排桩结构形式,但规范仅介绍前、后排桩桩径一致的计算方法,有必要研究前、后排桩桩径不同下的结构受力。本文采用Midas软件对双排桩结构进行有限元建模分析,先通过理正深基坑软件验证模型可靠性,随后进行桩身刚度敏感性分析,研究前、后排桩桩径对双排桩结构的内力和位移影响。结果表明,有限元模型计算方法可靠、结果可信;前排桩为双排桩结构主要受力构件,增加其桩径更有利于基坑稳定。研究成果可为双排桩结构优化设计提供参考。     

分离卸荷式板桩码头中桩基-卸荷承台结构的卸荷机理研究

分离卸荷式板桩码头结构是在传统单锚式板桩码头结构的基础上通过前墙后方埋深的桩基卸荷承台结构承担部分荷载从而实现卸荷效应。为了研究该码头结构的卸荷机理,文章通过有限元数值模拟对分离卸荷式板桩码头结构在施工过程中的承载特性进行研究,并通过对比工程原型观测数据验证模型的正确性。在此基础上,通过对比单锚式、双排桩和分离卸荷式三种板桩码头结构在相同工况下的结构内力与变形以及应变能差异,分别探究桩基卸荷承台结构的双排桩和卸荷承台结构的卸荷效应及其组合后的影响。结果表明双排桩在水平方向通过自身抗弯能力与桩土间相互作用达到对前墙的遮帘作用,而卸荷承台在竖直方向形成土压力卸荷区减小前墙荷载,此外卸荷承台与双排桩之间能相互影响,增强系统的稳定性,提高桩基卸荷承台结构的承载能力与负荷比例,达到更好的卸荷效果。     

北仑电厂码头大管桩裂缝调查检测及修复加固方案设计

通过对北仑电厂码头大管桩的详细调查与检测,发现混凝土大管桩多处存在纵向裂缝和周向裂缝,直接影响码头混凝土结构的安全性、耐久性。在分析研究的基础上,对存在裂缝的大管桩提出合理的修复方案,为码头的安全运行提供保障。     

淤泥地质组合式板桩码头结构受力和变形特性分析

针对淤泥地质条件下传统板桩码头结构受力和变形较大的技术难题,提出采用由固化淤泥和单锚板桩形成的组合式码头结构,提升板桩码头结构在淤泥地质中的承载能力.通过数值分析,研究在不同水泥含量、养护龄期条件下固化淤泥地基上板桩码头结构的受力和变形特性,得到固化淤泥地基板桩码头结构前墙土压力的分布规律和结构水平位移变化规律:前墙土...     

堆载过程中分离卸荷式板桩码头结构变形特性

分离卸荷式板桩码头结构主要由前墙、锚碇墙、拉杆以及卸荷平台体系组成,通过卸荷平台体系承载码头上部结构荷载,以达到减小前墙荷载、加大港池开挖深度的效果。对这种新型码头结构堆载过程进行的数值模拟是码头数值模拟的基础。通过FLAC3D软件进行数值分析,探讨堆载过程中,分离卸荷式板桩码头的受力与变形特性,以及码头结构上土压力分布规律。通过与原型观测数据和离心模型试验结果对比,验证堆载模拟方法的合理性。     

高桩码头端部排架桩基布置

高桩码头横向排架内力通常简化为平面结构进行计算，但码头端部的排架作为艏艉缆绳的受力排架或受制于相邻结构的影响，其桩基布置往往不同于其他排架，平面计算并不能准确反映端部排架的受力和变形。结合鱼山出灰码头桩基布置设计实例，采用平面计算法和空间计算法对水平荷载作用下码头结构分段端部排架不同桩基布置方案进行对比分析，得出不同计算方法及不同桩基布置下各排架桩基内力和变形计算结果的差异。结果表明，对于对称性水平荷载，平面计算的桩基轴力结果与码头结构分段端部自由的端部排架桩基轴力结果基本相当；对于非对称性水平荷载，平面计算的桩基轴力结果普遍大于空间计算的结果；端部排架布置双排桩加强后，码头结构的位移会有一定程度减小。     

双排钢板桩围堰在超深厚软土地基中的应用

以瓯飞一期围垦工程北闸双排钢板桩围堰为背景,介绍滨海超深厚软土地基中双排钢板桩围堰方案与施工技术。为研究双排钢板桩围堰结构安全性,对围堰抗倾覆和整体稳定进行演算,并利用有限元法对围堰施工全过程进行数值分析,得到不同施工工况下钢板桩、拉杆的受力状态以及围堰变形情况。研究结果表明:围堰结构安全性满足相关规范规程要求,有限元法计算围堰变形比实际情况大,说明该计算方法分析围堰结构安全是偏安全的;围堰前后排钢板桩及拉杆内力最大值工况出现不一致,建议围堰设计时应对施工全过程进行模拟,选择出各个结构最不利工况;围堰外侧海水位采用平均高潮位分析围堰结构安全存在一定的风险,建议采用设计高潮位。     

遮帘式板桩码头抗震特性及设计参数研究

板桩码头是港口工程建筑物一种重要的结构形式,但受墙身高度限制,只适用于中小码头建造。遮帘桩的加入,极大地改善了前墙受力,使码头泊位大型深水化成为可能。作为一种新型的结构形式,遮帘式板桩码头抗震特性尚不清楚,地震破坏机理与变形灾变性能是抗震安全设计中需考虑的较复杂的问题。基于非线性有限元分析技术,考虑遮帘桩到前墙间距、遮帘桩长度和遮帘桩厚度等一系列抗震设计参数,研究不同参数时,遮帘式板桩码头前墙残余变形分布特征、墙身以及拉杆受力特性,阐述各设计参数下板桩码头的抗震机理和变形特性,给出各设计参数的合理抗震取值,研究结果为遮帘式板桩码头的抗震安全设计提供参考。     

新夏港双线船闸双排对拉板桩结构受力特性

为研究新夏港双线船闸闸室中隔墙双排对拉板桩结构的受力特性,利用ABAQUS有限元软件进行双闸室完整建模分析。采用修正剑桥模型模拟两侧闸室土体的同步开挖,对比分析施工期对拉板桩与单锚板桩的结构特性差异。运行期对双排板桩施加水压力,研究中隔墙整体变形特征、桩间土承载变形特性。结果表明:施工完建期,对拉板桩位移远小于单锚板桩,但两者变形相似,弯矩和土压力分布规律一致,且差值极小。运行期,宽矮的中隔墙在向低水侧闸室的侧向位移中,以剪切变形为主。板桩土压力增量与各自承受的净水压分布有关,还受上部连杆传力和低水侧横撑反力的影响。桩间土在传递、扩散侧向压力时,产生侧向压缩,并可分担中隔墙的大部分剪力。中隔墙弯矩主要由两道板桩分担。现有的双排板桩结构简化计算方法,尚无法反映桩间土抗剪的作用,值得进一步研究。