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”。     

单锚式钢板桩结构锚固位置影响分析

单锚式钢板桩结构锚固位置的变化对结构的体系性能有着显著影响,但目前设计及研究中对这一问题重视不够。首先采用自由支承法确定单锚式钢板桩结构体系设计方案;然后基于上述设计方案的有限元模型,同时考虑桩身及土体变形特性,研究锚固点位置对板桩弯矩、锚杆轴力及结构位移的影响规律。结果表明,锚固点位于钢板桩顶部以下0.25~0.3倍开挖深度时,钢板桩的最大水平位移和桩后土体的最大沉降达到最小值;随着锚固点位置由桩顶向下移动,锚杆的轴力逐渐增加,而板桩的最大弯矩逐渐减小。同时,与有限元结果相比,采用自由支承法所得到的结构体系的板桩弯矩偏大,有利于板桩的安全性,而锚杆的轴力偏小,可能导致锚杆的失效。     

整体卸荷式板桩码头原型观测技术

目前整体卸荷式板桩码头设计理论尚不成熟，相关规范没有涉及具体计算方法，对码头结构开展原型观测是掌握这种新型结构工作特性的一种有效方法。本文结合整体卸荷式板桩码头结构形式及主要施工工艺，开展原型观测，得到不同施工阶段前墙钢管板桩应力、土压力、深层土体位移等参数变化规律。结果表明，由于桩间距较小，板桩墙后土体受到桩基挤密作用明显，前墙板桩弯矩和承台桩基均小于设计值，沉降和码头前沿水平位移最大值均大于正常使用极限状态计算值。     

灌注桩墙与重力式结构组合体系在码头升级改造中的应用

在中东某码头升级改造工程中,推荐采用灌注桩墙与重力式结构组合体系,能够充分发挥两种结构的受力特点,有效解决码头前沿线前移、水深加大、码头上部荷载大幅增加、水平位移要求严、减小高基床扰动等技术难题。采用强度折减法和弹塑性分析法对该组合结构统一模型的结构稳定、桩墙内力和码头水平位移等主要技术指标开展Plaxis有限元分析,并对比不同桩墙和拉杆水平刚度下的结构稳定、内力及位移等变化规律。结果表明,桩墙和拉杆的水平刚度对组合体系的结构稳定性和桩墙内力的影响基本一致,均是随着二者的水平刚度降低而降低;拉杆的水平刚度降低引起水平位移的增加,而桩墙水平刚度的降低则有利于降低一定的水平位移。     

板桩码头的ANSYS有限元分析

本文利用ANSYS有限元软件对板桩码头进行了三维实体模拟,对板桩码头的板桩、拉杆、锚定墙与土之间的相互作用进行了分析研究。通过ANSYS有限元软件的后处理,得到了板桩码头各构件的位移、剪力、等效应力等。计算结果符合实际情况,这为板桩码头的结构设计校核提供了可靠的参考数据。     

水平荷载作用下钢板桩码头的桩-土耦合分析

本文采用有限元软件ANSYS对钢板桩码头在水平荷载作用下的桩-土耦合进行数值分析,得到码头的整体位移以及钢板桩的位移和等效应力,不同水平荷载下的钢板桩的等效应力变化曲线图以及回填土的刚度对码头安全性的影响,为同类码头设计与改造提供理论参考依据,并为提高码头安全性提出建议。     

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。     

单侧边载作用下黏土中单桩负摩阻力特性模型试验研究

桩基础边载作用会在桩周产生负摩阻力,进而危及软土地区高桩码头、人工岛、路基等工程的安全。通过开展黏土中单侧堆载作用下单桩室内模型试验,测定桩身应变、桩顶沉降和水平位移,研究边载作用距离和桩型对桩身轴力及弯矩的影响,探讨桩身负摩阻力、桩顶沉降和水平位移在黏土固结过程中的时间效应。结果表明:边载作用距离对桩身最大轴力和最大弯矩有较大影响;翼板桩会增加桩身最大轴力和最大弯矩;负摩阻力和有效应力系数随时间增长且增速趋缓;增加边载作用距离和添加翼板都会提升桩身中性点位置,在这两组试验中均提升了8.33%。     

灌注桩墙与重力式结构组合体系在码头升级改造中的应用

在中东某码头升级改造工程中，推荐采用灌注桩墙与重力式结构组合体系，能够充分发挥两种结构的受力特点，有效解决码头前沿线前移、水深加大、码头上部荷载大幅增加、水平位移要求严、减小高基床扰动等技术难题。采用强度折减法和弹塑性分析法对该组合结构统一模型的结构稳定、桩墙内力和码头水平位移等主要技术指标开展Plaxis有限元分析，并对比不同桩墙和拉杆水平刚度下的结构稳定、内力及位移等变化规律。结果表明，桩墙和拉杆的水平刚度对组合体系的结构稳定性和桩墙内力的影响基本一致，均是随着二者的水平刚度降低而降低；拉杆的水平刚度降低引起水平位移的增加，而桩墙水平刚度的降低则有利于降低一定的水平位移。     

基于桩土相互作用板桩码头数值计算方法研究

本文基于桩土相互作用,选择合理的计算参数,建立了板桩码头数值计算模型。通过数值计算得到板桩前墙弯矩、墙后主动土压力、最大拉杆拉力值及板桩墙锚固点水平位移,并对比研究了该计算数据与板桩码头土工离心试验数据,从而给出了板桩码头的数值计算方法。     

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。     

镦粗钢拉杆在板桩码头的应用

通过镦粗钢拉杆在板桩码头施工的应用,重点介绍了钢拉杆生产过程中杆端镦粗变形处理、杆体热处理强烈淬火技术与安装过程中拉杆防腐、张紧力计算重点问题及关键工序。     

间隔嵌岩板桩结构在越南永安港码头中的应用

以越南永安港5#、6#通用泊位工程建设为依托,根据该区域波浪条件差、地质条件复杂等特点综合比选高桩梁板式结构、重力式沉箱结构、板桩式结构等以确定最优的码头结构方案,对工程区域沉桩可行性进行深入研究,并使用Plaxis软件进行结构计算。结果表明,工程推荐采用前墙间隔嵌岩钢管桩、钢拉杆锚定墙板桩式码头结构,该结构方案是安全的,其内力、位移可控。     

基于桩-土相互作用的内河架空直立式码头地震响应分析

采用有限元法,分别建立桩-土-码头结构模型、地基刚性假定的码头模型和工程计算简化的码头模型。通过模态分析和动力时程分析,得出3种码头模型的基频和水平位移最大值,以及码头立柱内力的最大响应值。研究表明:与地基刚性假定模型相比,由桩-土-码头结构模型所得的结构基频、水平位移最大值、立柱的剪力和弯矩值将会减小,轴力值基本不受影响;与工程计算简化模型相比,结构的基频、立柱的剪力和弯矩值将增大,但是水平位移最大值将减小,轴力值基本不变。     

钢板桩码头钢拉杆动力检测技术应用

为了检测板桩码头拉杆受力情况,采用动态测试技术,利用拉杆频率与内力之间的联系,通过测试拉杆频率,得出拉杆内力。针对一个运营将近30 a的板桩码头,结合其拉杆特点,对拉杆内力进行检测,从检测的结果可以看出,拉杆受力大小对其频率影响很大,可以通过频率测试,推断出拉杆是否锈断,同时计算出完好拉杆的内力。     

软土地基钢板桩码头允许位移探讨

板桩码头的位移是一种普遍现象,位移的量值通常与板桩结构、地质条件、回填材料等因素有关,不同工程差异较大,正因为如此,板桩码头设计规范中未就允许位移作出相关规定.根据某钢板桩码头沉降位移实测情况,通过模拟计算测算钢板桩各结构部位的受力,给出了特定情况下位移值和结构受力的相关性,对钢板桩结构的允许位移进行探讨,并提出建议.分析结果表明,对于一般的单锚钢板桩结构,累计位移控制在结构挡土高度的1.0%～1.2%是安全的.如果超出该值,建议通过模拟计算或其他方式确定钢板桩的受力.     

双排钢板桩围堰变形特性研究

针对上海地区河道工程中常见的双排钢板桩围堰结构,通过建立Plaxis有限元模型,研究围堰宽高比、钢板桩插入比、钢板桩型号、拉杆布置等对围堰变形特征的影响。结果表明:增大围堰宽高比在一定范围内能够减小钢板桩的水平位移,并针对不同挡水高度给出宽高比的建议取值;在4 m挡水高度情况下,钢板桩插入比设置为1. 1～1. 5较为合理;对于一般挡水高度,围堰可以只布置1根拉杆,且拉杆存在最优位置以保证围堰体系的整体变形协调。研究结果可为双排钢板桩围堰的设计提供参考依据。     

地震作用下板桩码头结构动力响应研究

为探究地震作用下板桩码头结构动力响应,采用有限元软件ABAQUS建立了板桩码头二维有限元模型,对板桩码头进行了地震动力响应数值分析,研究了板桩墙入土深度对码头结构地震动力响应的影响及地震作用下的板桩墙后动土压力分布规律。研究表明:(1)板桩墙底部达到嵌固状态后,板桩入土深度的增加对于板桩墙的稳定性没有改善,反而小幅度增加了板桩顶位移及拉杆拉力;(2)地震模拟过程中的表层砂土动土压力较规范计算值偏大,其原因是板桩墙上部受到拉杆的约束作用及板桩墙自身变形,使表层砂土的动土压力更接近于动被动土压力,而在规范计算方法中表层砂土按照动主动土压力计算,表层砂土动土压力计算仍有待进一步完善。     

卸荷式板桩码头地震液化灾害三维数值模拟

为研究卸荷式板桩码头的抗震和抗液化性能,以多孔饱和介质理论为基础,对有限元-有限差分耦合的方法进行程序化,开发可模拟砂土液化性能和土结构相互作用的数值程序,并对三维卸荷式板桩码头结构进行地震液化灾害分析。研究表明:地基砂土液化对板桩、遮帘桩和卸荷平台会造成较大的水平变形,板桩和遮帘桩上的土压力和弯矩随地震强度的增大而增大;对于所设计的新型板桩码头结构,在"板桩-遮帘桩-卸荷平台-锚桩-拉杆"共同作用下,整体结构仍是安全可靠的。     

深厚软土地基深水板桩码头变形控制优化设计

针对软土区采用深层水泥搅拌桩（DCM）加固的板桩码头结构,板桩变形控制是设计难点之一。以深厚软土地基的某深水板桩码头为研究对象,通过PLAXIS软件进行有限元模拟,分析在不同DCM置换率下码头前墙受力与变形的特性,比较DCM及拉杆的不同布置模式下的前墙位移,研究码头后方堆载预压对锚碇墙和土体变形的影响,最终对地基处理工序、DCM置换率及布置范围、拉杆布置进行优化设计。设计方案保证经济合理的同时,较好地限制了板桩的变形,缩短了施工工期,可为类似工程提供借鉴。