大直径PHC桩竖向承载特性数值模拟研究

以珠海高栏港码头结构为工程背景,对码头的大直径PHC桩的数值模拟技术和承载特性进行研究。首先采用ABAQUS进行数值模拟,并将数值模拟结果与试验结果进行对比分析,验证了有限元分析的可行性,然后通过桩径、桩长,桩侧土和桩端土等一系列参数的变化,探讨这些参数对PHC桩Q-S曲线的影响。结果表明,有限元计算出的位移比实测结果高出2%~20%,桩长超过50 m的PHC桩属于超长桩。     

内河高桩码头大直径PHC管桩沉桩现场试验及参数优化*

依托安徽淮北港区孙疃作业区综合码头工程,开展内河高桩码头大直径预应力高强混凝土(PHC)管桩沉桩现场试验及参数优化研究。通过初始地勘报告获得沉桩参数后,进行沉桩可打性分析并优化施工工艺,进行试沉桩、高低应变和静载试验,并根据试验结果进行桩基设计参数优化。结果表明：结合沉桩现场试验中的桩端进入持力层深度和最后贯入度结果,验证了内河高桩码头大直径PHC管桩施工工艺、沉桩设备、沉桩控制参数和停锤标准的可行性;明确了内河高桩码头大直径PHC管桩单位面积极限侧摩阻力标准值和极限桩端阻力标准值的调整系数范围为5%~10%;采用⑦层粉细砂作为桩基持力层,同步优化桩基参数。     

千枚岩上覆钙质砂层大直径钢管桩沉降特性分析

将高应变拟合分析的荷载-沉降(Q-S)曲线与静载试验直接测得的Q-S曲线进行对比分析,可获得千枚岩上覆钙质砂层大直径钢管桩的沉降特性。分析结果表明:当大直径钢管桩穿过较薄的钙质砂层且进入较硬的强风化千枚岩层足够深度时,Q-S特性表现为端承型桩,桩顶沉降主要由桩身压缩引起,残余沉降小;当大直径钢管桩穿过深厚钙质砂层且桩端支承于偏软的强风化千枚岩层时,Q-S特性表现为摩擦型桩,无论高应变还是静载试验,均能充分发挥土阻力,达到极限荷载时沉降急剧增大,累计总沉降量和残余沉降大;千枚岩层上覆钙质砂层的厚度对大直径钢管桩承载力影响微小,大直径钢管桩的极限承载力主要取决于穿过钙质砂层后进入千枚岩层的深度以及千枚岩持力层强弱。     

基于旧码头改造的钢管板桩结构静力分析

结合国内某港区散杂货泊位改造工程,对基于高桩码头改造所产生的新建钢管板桩结构进行数值分析。首先,建立数值模型,将传统板桩码头前墙结构受土压力作用的数值计算结果与理论计算结果进行比较,验证数值方法的准确性;其次,基于此数值方法建立研究土体边界选取的三维数值模型,分析土体的边界范围对码头结构应力的影响;最后,对钢管板桩结构进行运营荷载作用下的三维数值模拟,对结构的应力及位移进行分析。通过数值模拟及理论分析发现:在钢管板桩结构数值模型中,当土体边界达到60～80 m时,可以忽略土体的边界效应;在码头面设计荷载作用下,新建结构所受土压力和产生的位移小于传统的板桩码头结构。     

钢管板桩结构有限元计算方法

结合巴基斯坦QASIM港国际集装箱泊位二期扩建工程,介绍一种新型板桩结构——钢管板桩码头,并介绍采用有限元软件ANSYS和商业软件WALLAP对钢管板桩码头的结构模拟的计算方法,将实测工程实例与WALLAP计算结果对比,验证了数值计算方法的准确性。     

曹妃甸原油码头一期工程钢管桩沉桩施工及管理

在分析钢管桩沉桩施工相关文章的基础上,结合曹妃甸原油码头一期工程钢管桩沉桩施工,介绍超长大直径、超重钢管桩沉桩施工工艺和管理要领,并对关键技术进行了深入探讨,其施工经验值得推广。     

外海码头大直径钢管桩打桩施工技术

近几年,外海深水码头工程在国内沿海也得到大规模建设。而作为深水码头主要承载力的桩基,普遍采用螺旋焊缝大直径钢管桩。结合绿华山海上散货减载平台工程钢管桩打桩施工情况,扼要介绍大直径钢管桩施工主要技术,包括打桩准备、工艺流程和技术措施等,并介绍了钢管桩打桩的几点体会。     

钢管板桩结构影响因素数值模拟分析

以苏丹某钢管板桩码头为例,运用PLAXIS 3D岩土有限元软件,进行钢管板桩结构内力的研究,并分别对土体内摩擦角、土体弹性模量、拉杆直径、钢管桩直径以及外力作用点等敏感因素进行分析,得出钢管板桩码头结构的受力特点,为类似码头结构内力分析和优化提供参考。     

Mike21软件桩群概化方法在高桩码头中的应用

码头前沿水域的横流过大容易导致船舶撞击码头或系船缆绳断裂,进而引发安全事故,因此研究码头前沿水域的流场状况对码头轴线合理选取和船舶的安全靠泊有着非常重要的意义。基于桩群概化方法,采用Mike21软件中的三角形网格水动力模块(FM模块)对曹妃甸矿石一期、矿石三期高桩码头附近的流场进行了数值模拟,并与现场实测流速、流向进行对比验证,确定了模型中的桩群影响参数。在此基础上,深入研究相邻高桩码头桩群阻力对周边海域的影响,并对码头前横流进行计算和分析。此方法实施简单、计算效率高,对大范围海域影响研究结果合理,对高桩码头前沿水域有关流速、流向的计算结果更加准确,对码头轴线合理选取和船舶安全靠泊有重要的参考意义。     

大直径超长嵌岩桩承载特性分析

大直径超长嵌岩桩在工程中应用广泛,但其荷载传递机理和承载能力特性的研究仍不够深入。针对现有现场试验研究和数值分析的不足,基于马来西亚槟城二桥工程,对大直径超长嵌岩桩承载特性进行数值模拟和现场试验研究。通过对比发现,有限元计算结果与自平衡法的实测数据有较好的吻合性,但由于土动摩阻和孔隙水压力影响,静动法测试结果比自平衡法大30%左右。大直径超长嵌岩桩侧摩阻力从上而下逐步发挥,且沿深度非线性分布现象明显。实际总的桩侧摩阻力占荷载90%,远小于桩土极限侧摩阻力。     

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%。     

Corrosion rate measurements in steel sheet pile walls in a marine environment

Corrosion of steel structures in the marine environment is a major problem. The deterioration of this kind of structures is costly and difficult to predict both when designing new structures and when estimating the remaining service life time for existing structures. The aim of this investigation was to find indicative values for the corrosion rate of steel sheet piles on the Swedish west coast. Such corrosion rates (mm/year) can be used both when designing new structures by oversizing the steel thickness and when estimating the bearing capacity of existing sheet pile structures. Earlier investigations on the corrosion rates along the Swedish east coast – with salinity from about 0.2% to 0.8% – are still used today as guidelines for the corrosion rate of all steel structures in the Swedish maritime environment even though the salinity on the west coast can be as high as 3.0%.Steel sheet pile wharfs located in the port of Halmstad on the Swedish west coast were inspected by ultrasonic measurements. Three wharf structures with a total length of about 700 m were inspected. None of the inspected wharfs had or have had cathodic protection. The thickness measurements of the steel sheet pile structures were performed by divers.The age of the three inspected sheet pile structures ranged from 36 to 51 years. The dimensions of the original sheet pile sections are known. One of the quay structures is located along a river. The salinity at all wharfs varied from low values at the surface to approx. 2% at the bottom (also in the river outflow).The measured average corrosion rates were in the same order as the design values in the European code. However, the results indicate increased corrosion rates about 1 m below the mean water surface and at the level of the propellers from the ships berthing the most frequented of the inspected wharfs, 3–6 m below water surface.The tolerances of steel sheet thicknesses – usually in the order of ±6% – are often neglected when investigating the remaining thickness in steel sheet piles. A simple calculation model shows that the sheet pile must be almost 50 years of age before an accurate estimation on the corrosion rate can be made, considering the tolerances, if the true original sheet pile thickness is not known.     

桩基参数对岸坡稳定影响的数值模拟研究

针对桩基对岸坡稳定影响的问题,采用数值模拟方法分析有桩岸坡的桩间距、桩边长、桩长等参数的变化对岸坡稳定的影响。结果表明,对于同一岸坡和桩顶自由的条件,决定桩基对岸坡稳定作用效果的参数是桩边长(桩径)与桩间距的比值,即边距比(径距比),对特定的土层,存在一个边距比(径距比)值使桩基对岸坡稳定发挥最优作用;在桩尺寸和桩间距不变的情况下,单纯增加嵌固土层内的桩长,并不能提高桩基对岸坡稳定的作用效果。     

改进型后张法大管桩抗弯试验研究

采用四点弯曲试验方法,对6根改进型后张法大管桩进行抗弯试验,测得桩身开裂弯矩和极限弯矩,并与国内同类型高性能管桩的抗弯性能进行对比分析。结果表明：改进型后张法大管桩的抗裂性能有很大的提高,而极限抗弯承载 力提高不明显,在小范围内提高混凝土有效预压应力能提高管桩的抗裂性能;同时,悬臂端的长度对抗弯试验有很大的影响,悬臂端的最佳长度为0.08L~0.1L。     

螺旋钢桩抗拔特性的现场试验研究

根据螺旋钢桩现场抗拔试验中61根试验桩的监测数据绘制Q—S曲线,推算各类桩型的平均极限承载力,分析桩长、叶片数量、叶片间距、首层叶片埋深、叶片直径等参数对螺旋钢桩极限抗拔承载力的影响,试验结果表明螺旋钢桩的极限抗拔承载力随桩长和叶片直径而增加,叶片间距和首层叶片的埋深均存在临界点。分别通过慢速加载法和快速拉拔法测试螺旋钢桩桩极限抗拔承载力,快速拉拔法测得的极限承载力平均值约为慢速加载法极限承载力的2．0倍。     

PHC管桩抗剪试验研究

针对国内PHC管桩在水运工程中应用广泛但受剪承载能力计算方法尚未明确统一的情况,对3根直径800 mm、壁厚110 mm的PHC800B110-5型管桩进行抗剪试验研究.通过观察受剪状态下的裂缝开展、挠度变形、破坏状态,分析剪跨段桩身最大主应力、最大剪应力和主应力角度;研究试验桩的受剪破坏过程,得到试验桩的抗裂剪力和极限剪力.从试验结果可知,管桩在开裂之后到发生破坏仍然具有一定的承载能力.     

桥梁桩基承载力试验的综合分析

通过对一特大桥钻孔灌柱桩静载试验及完整性检测成果的综合分析,探讨实测桩周侧壁各地层极限摩阻力与工程地质勘测所得的极限摩阻力有较大差别的原因,分析了桩基施工工艺对钻孔摩擦桩极限承载力的影响,并对各地层极限摩阻力的取值提出建议。     

桩侧及桩端后注浆对超长桩承载力的影响

以海南省某跨海大桥为工程背景,采用平行对比试验法,以桩侧桩端后注浆及施工桩长为变量,对3根超长灌注桩进行了竖向抗压静载试验,并对试验过程中试桩穿越各土层的分段侧摩阻力及桩端阻力进行测试。通过比对试验结果,分析桩侧桩端后注浆对超长灌注桩承载力性状、荷载传递规律及桩侧、桩端阻力发挥特性的影响。结果表明:进行桩侧、桩端后注浆能显著提高超长灌注桩的承载能力,减小桩基沉降;对于超长灌注桩,桩侧注浆对承载能力的增加效果远远大于桩端注浆;桩侧桩端注浆后,超长桩的荷载传递规律不变,依然是上部侧阻力先于下部侧阻力激发;桩侧注浆处土体表现出与桩体水泥胶结的性质,其抗剪强度较大且随位移增长而增加得更快。