衡重式板桩结构在码头中的应用

分别建立无锚式、单锚式和衡重式板桩码头有限元概化模型,并以某10万吨级板桩码头为原型,进行数值分析。结果表明：衡重式板桩的最大水平位移值分别为无锚式板桩的1/13和单锚式板桩的1/2;无锚式板桩入土段土压力分布突变明显,单锚式板桩入土面以上墙后土压力分布突变明显,衡重式板桩墙后和墙前土压力分布均较平顺;无锚式和单锚式板桩弯矩、剪力分布均出现多次反转,尤以无锚式板桩最明显,衡重式板桩除在衡重台位置出现弯矩突变外,其他位置弯矩、剪力分布均较平顺;工程案例分析中衡重式板桩桩身水平位移和弯矩属于正常范围,同时衡重式结构不需设置锚碇系统、后排灌注桩等组合结构,具有场地适应性强、施工简单和建设成本低等诸多优势,在板桩码头中具有较强的应用价值。     

高桩墩台桩土共同作用对结构内力的影响*

根据广州某高桩墩台结构断面图和土层参数勘察报告,建立了包含墩台、桩基及土层的三维有限元模型。桩土界面采用面面接触模型,允许桩土分离及滑移,通过接触应力反映桩基土对桩的侧压力和摩阻力。分析得出了高桩墩台在多种荷载组合下的应力场和位移场,以及各桩的弯矩图和轴力图。并进一步将有限元结果与以丰海高桩墩台计算程序为代表的传统嵌固点法计算结果相比较,分析了2种方法单桩轴力图、弯矩图的差异及原因,同时分析了桩基土对结构内力的影响,得到桩排中的最大轴力弯矩桩的位置及单桩上轴力弯矩极值点的位置,为传统的嵌固点法计算结果提供了一些修改与补充,从而为高桩墩台结构设计提供参考。     

双线船闸对拉钢板桩结构受力特性

以新夏港双线船闸工程为例,利用ABAQUS建立船闸闸室和周围土体有限元分析模型,并根据施工期原型观测数据进行模型验证。基于观测数据和数值分析,探讨在施工过程中单锚板桩和对拉板桩的受力特性。研究了两种不同板桩结构随着闸室土体开挖的内力与变形规律以及板桩墙两侧土压力分布等问题。结果表明:施工期内,两侧单锚板桩变形基本一致,中间对拉钢板桩变形基本一致,整体性良好;闸室单侧开挖时,开挖侧对拉板桩的工作状态与单锚板桩相同;后排板桩发挥锚碇作用,其水平位移、土压力均随着土体深度逐渐增大。     

钢板桩码头施工过程受力分析

运用大型有限元软件建立三维有限元模型,模拟钢板桩码头施工过程中板桩的桩身侧向位移、桩身土压力以及桩身弯矩的变化规律,从而了解施工过程中钢板桩的受力情况。研究结果表明：随着抛填施工的进行,板桩墙的侧向位移逐渐增大,呈两头小、中间大的侧移趋势;板桩墙侧土压力沿深度方向均呈缓慢的增大趋势,最大土压力为激活板桩墙及后侧回填土工序墙底部的152.1 kPa;板桩墙由于上端受拉杆约束、下端受土体嵌固作用,弯矩大体呈“S”。     

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。     

Plaxis在板桩结构分析中的应用

上海市某船闸引航道拟采用板桩结构,为选取合适的板桩结构形式,利用岩土工程有限元分析软件Plaxis对锚碇墙拉锚板桩结构、锚碇叉桩拉锚板桩结构、叉桩式高桩承台结构、直桩式高桩承台结构这4种不同板桩结构形式进行数值模拟分析,得出了各种板桩结构形式的结构位移变形、结构内力及桩侧土压力分布情况。计算成果显示:锚碇墙拉锚板桩结构和直桩高桩承台结构水平位移较大,达60~70 mm;叉桩高桩承台结构和锚碇叉桩拉锚结构在水平位移较小,约20 mm;叉桩高桩承台结构还具有卸荷作用,板桩所受主动土压力较小,板桩弯矩值最小。本项目宜采用叉桩高桩承台结构。     

Z型钢板桩码头转角段三维数值模拟

为了探讨板桩码头转角段的受力与变形特性，以广州南沙港某Z型钢板桩码头为例进行研究。土体本构采用小应变土体硬化模型，利用国际大型通用有限元软件分别建立了板桩码头标准段、内转角段和外转角段3个空间数值模型，对比分析了前墙、拉杆和锚碇墙的内力和位移分布特征。计算结果表明：1）Z型钢板桩码头转角段前墙的弯矩和位移、拉杆拉力、锚碇墙位移均比标准段小。2）按照标准段的计算成果进行转角段设计偏于保守，可进一步优化。     

可液化场地20万吨级卸荷式板桩码头地震反应分析

地震作用下场地液化是码头结构发生破坏的主要原因之一。针对一种20万吨级卸荷式板桩码头建立二维有限元数值模型，采用有效应力法对该码头结构进行动力时程分析，研究其在可液化场地条件下的受力变形特征以及周围土体的动力反应。结果表明：可液化场地条件下，板桩码头的前墙变形与传统单锚式柔性挡墙不同，未出现明显的凸胀变形；地震作用过程中前墙承担的弯矩最大，最大弯矩位于海底泥面附近；码头结构对周围土体的地震反应有放大效应，临空面对土体地震动峰值加速度(PGA)影响范围随地震强度的增加有减小的趋势；墙后填土液化范围随地震动强度的增加逐渐扩大，在0.50g情况下存在整体滑移的危险。     

基于ANSYS的锚岩桩受力特性的计算研究

文章采用ANSYS有限元软件,计算研究某海岛渔港透空式防波堤桩基工程的锚岩桩在不同锚固长度条件下,其锚束受力的特性。基于工程地点的建设条件,选择适当的模拟参数建立锚岩桩数值计算模型,对3种不同锚固长度的锚岩桩进行数值模拟,计算锚岩桩锚固长度变化时的受力值,分析不同锚固长度的锚束轴向位移、应力、轴力以及水泥砂浆粘结力随荷载的变化,以及沿锚固深度的分布规律,确定7 m是该工程锚岩桩合理的锚固长度,其计算方法不仅可用于设计阶段锚岩桩锚固长度的计算,同时也为同类工程进行设计计算锚固长度提供了参考。     

基于ABAQUS的板桩码头地震动力响应研究*

基于ABAQUS软件的隐式模块和有限元-无限元方法对单锚板桩码头进行了地震动响应研究。研究发现,在相同地震波不同加速度峰值情况下,峰值加速度对板桩码头的板桩弯矩、剪力和拉杆拉力有重要影响,与静力分析时的情况相比较,地震加速度峰值每增大0.1g,板桩最大弯矩相应增大约40%,拉杆拉力增大约10%~50%,但拉杆拉力增幅在后期逐渐趋于稳定;地震作用下,拉杆最大拉力与板桩墙最大剪力(单宽)基本相等;地震加速度峰值对板桩墙底与锚碇之间塑性区开展范围也有一定的影响。结果表明,与静载相比,地震对板桩码头的影响不容忽视。研究结果可为板桩码头考虑地震影响的设计提供参考。     

基于水上交通冲突技术的船舶定线制警戒区安全评价*

针对以分道通航制为主的船舶定线制没能解决各主要交通流汇集区域的船舶会遇问题,结合我国船舶定线制发展的特点,分析了交通冲突技术应用于船舶定线制警戒区安全研究的有效性,提出了一种以水上交通冲突技术(VTCT)和灰色聚类为理论依据的船舶定线制警戒区交通安全评价方法。应用该方法,对宁波-舟山港核心港区深水航路船舶定线制的共4个警戒区及1个环形通道的交通安全状况进行评价,评价结果为安全诊断和优化船舶定线制的设计方案等提供了依据。     

板桩不同施工方法的受力形状研究

传统锚定板桩的计算方法以极限平衡的方法为基础,并没有考虑施工方法的影响。但在实际工程中施工方法对板桩的影响通常是显著的。通过物理模型试验研究板桩的某些参数在这开挖和回填这2种施工方法下的不同表现,包括板桩的位移形变、板桩墙的弯矩以及锚固力等。研究结果表明,回填法施工比开挖法施工产生了更大的板桩位移和弯矩,以及更小的锚固力。     

板桩结构非线性有限元分析

采用有限元法对板桩结构受力特点进行了分析,结果表明,前墙入土深度和抗弯刚度对板桩结构受力特性有显著影响。入土深度一定时,前墙位移、陆侧弯矩、锚碇墙陆侧弯矩和拉杆拉力均随前墙抗弯刚度的增加而减小,前墙海侧弯矩随之增加;前墙抗弯刚度一定时,前墙陆侧弯矩、拉杆拉力随入土深度增加而减小,入土深度大于某值后,对各项影响较小。     

遮帘式板桩码头的遮帘效果及其影响因素分析

为使遮帘桩达到更好的遮帘效果,需要对相关的影响因素进行分析,如遮帘桩与前墙的距离(桩墙间距)、遮帘桩之间的间距(桩间距)。结合工程实例,建立了有限元分析模型,通过计算前墙所受土压力及弯矩,分析了遮帘桩的遮帘效果。进一步利用有限元法分析了桩墙间距与桩间距对遮帘效果的影响。结果表明:当桩墙间距增大时土压力增大,而土压力的增幅减小;桩间距存在临界值,当桩间距小于临界值时土压力的变化很小,当桩间距超过临界值时土压力变化明显。     

卸荷式板桩结构性能试验研究*

卸荷式板桩具有极其复杂的荷载传递方式与协调工作机理,因此探索其结构的承载力性能意义重大。结合工程 案例进行现场实测以研究其承载力特性。结果表明：该结构墙身在16 m处水平位移量随着时间的推移而逐渐增大并趋于稳 定,锚锭墙整体最大水平位移发生在锚锭点处;拉杆拉力在浚深挖泥初期有较大幅度的增加而后期拉杆内力趋于稳定;侧 向土压力分布近似服从静止土压力分布;超静孔隙水压力在主动区-20 m以上有所减小而被动区-20 m以下略有增大。试验 研究证明该新型卸荷式板桩具备良好的承载力机理与工作性能,可广泛应用于大型复杂的深水码头等工程。     

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。     

主桩套板结构受力特性研究

主桩套板结构作为一种板桩墙结构形式,各构件受力情况较复杂。结合工程算例应用NL法进行水平承载力计算,并利用ABAQUS有限元分析软件建立3D桩土模型进行数值模拟,以验证理论方法的可靠性,发现主桩承担了绝大部分荷载,套板所受横向弯矩较竖向要大得多。基于ABAQUS研究不同套板尺寸下主桩的力学特性,着重分析当套板宽度、厚度和入土深度发生变化时主桩的弯矩变化,结果表明主桩的受力情况深受套板宽度的影响,其跨中最大弯矩随套板宽度的增加而明显增加,而套板厚度和入土深度对主桩的影响相对较小,在实际工程中可以根据需要做适当调整。     

墙前梯形截面有限土体的板桩码头结构设计

墙前为梯形截面的有限土体的板桩码头受土坡的影响,其土抗力会与墙前为半无限缓坡时存在一定差异。采用岩土有限元软件PLAXIS进行建模,模拟其在陡坡上板桩码头的受力,并对比其与墙前土体半无限水平时板桩结构内力的差异,总结墙前梯形截面有限土体的板桩码头内力计算与结构稳定的设计规律。