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。     

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。     

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。     

基于离心模型试验的悬臂式排桩力学特性

为研究悬臂式支护结构在基坑开挖过程中的力学特征,结合某大型二线船闸深基坑工程,通过采用离心模型试验分析排桩在基坑开挖过程中的位移和土压力的变化规律,并借助数值模拟的方法进行验证及分析开挖过程中桩身的弯矩及剪力的分布及变化情况。结果表明:桩基挡土侧土压力在固结时期接近静止土压力状态,二级基坑开挖时接近主动土压力理论值,并且在基坑开挖过程中,土压力逐渐减小;受基坑开挖的影响,基坑侧土体因支护桩挤压而发生破坏,土压力重新分布,且相同深度处被动区土压力大于主动区土压力;桩身弯矩因土压力差的影响而呈"C"形分布,剪力呈"S"形分布,最大弯矩及剪力突变位置都随基坑开挖而向桩身下移。     

双层土水平受荷超长桩承载性状数值模拟

利用有限元软件ANSYS对双层土中超长桩水平承载性能进行模拟,得到桩土相互作用下土抗力及超长桩桩身弯矩及侧移。分析桩侧竖向摩阻力、环向摩阻力和法向土抗力沿桩身的分布和对承载力的贡献以及超长桩水平承载性状随荷载、土层相对模量比、桩长径比的变化规律。结果表明:桩侧竖向摩阻力、环向摩阻力、法向土反力沿桩环向呈不同的曲线分布规律,沿深度呈递减趋势,桩顶最大;在不同分层情况下桩身弯矩和侧移量随着土层弹性模量比的增大而减小;水平受荷超长桩存在有效长度和最优长径比;沿桩身存在反弯点和位移零点。     

侧向变位对板桩墙土压力影响的研究综述

板桩码头具有结构简单、施工方便、对复杂的地质条件适应性强等诸多优点,被广泛应用于沿海和内陆地区。常规的设计方法假定作用在板桩墙前后的土压力达到主动与被动极限状态,然而在板桩墙的施工和使用过程中,由于受到土体与锚碇结构的共同作用,整个墙体的侧向变形和位移会受到不同程度的限制,所以实际的土压力并不处于极限状态,这可能导致工程设计过于保守而造成浪费或过于轻率而产生安全隐患。因此,众多学者围绕侧向变位对板桩墙前后土压力的影响开展了卓有成效的研究。文中对土体侧向变形对土压力系数的影响和板桩墙变位对土压力的影响进行了综述和归纳,明确了板桩墙所受土压力的变化规律,并探讨了后续需进一步研究的问题。     

顺层岩质岸坡板桩支护结构土压力计算*

采用有限元软件PLAXIS对顺层岩质岸坡上板桩墙的墙后土压力进行分析计算,探讨了不同结构面倾角时板桩墙自身的位移以及墙后土压力的变化趋势,得到了板桩墙墙后土压力的大小和土压力分布形式。结果表明:顺层岩质岸坡上板桩墙的墙后土压力合力值随着结构面倾角的增加呈先减小再增大的趋势,同时墙后土压力的大小不是随入土深度的增加而简单地呈线性增大,而是出现不规则的增大或减小,墙后土压力最大值基本都出现在墙体临空界面处或者墙体的底部,在进行板桩墙稳定性分析中应全面考虑墙底部及板桩墙临空界面处最大土压力。研究成果可为完善《建筑边坡工程技术规范》提供参考。     

带卸荷板的整体式闸室结构受力与变形有限元分析

带卸荷板的整体式闸室结构作为一种新型的水工结构,应用于浍河南坪船闸工程。利用有限元数值模拟,分析卸荷板的高度、宽度和厚度对闸墙的水平位移、土压力和弯矩分布等的影响。在卸荷板宽度和厚度不变的情况下,闸墙的水平位移随着卸荷板高度的增加呈现先减小后增大的趋势,对于卸荷板的宽度和厚度也有类似的规律;随着卸荷板高度增大,卸荷板上方的闸墙土压力变化不大,卸荷板下方的闸墙土压力随着卸荷板高度的增加先减小后增大,对于卸荷板的宽度和厚度也有类似的规律。闸墙上部为正弯矩,下部出现负弯矩。原设计方案中设计的高度、宽度和厚度较为合理。     

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。     

港池开挖对遮帘式板桩码头结构影响分析

遮帘式板桩码头是近几年开发的新结构,施工经验不足。为研究港池开挖过程中码头的应力一变形,基于ANSYS计算软件,以某遮帘板桩码头为工程背景,建立码头三维有限元模型,模拟港池开挖。计算结果表明：港池开挖对码头结果侧向位移影响较大,沿桩、墙顶距呈现由大变小的规律;遮帘桩的设置,很好的改变了前墙土压力的分布,是板桩码头深水化的关键。     

基于PLAXIS 的板桩结构非线性有限元分析

利用岩土工程有限元软件PLAXIS对某板桩码头模型进行非线性有限元分析,得出板桩的变形、板桩的弯矩和剪力分布、桩周的土压力分布;并分析荷载作用下板桩墙后的地基土的沉降和应力状况。与弹性线法和m法的计算结果进行对比和分析,验证了PLAXIS软件的精确性和可靠性,说明用PLAXIS软件求解板桩结构的合理性。     

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。     

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。     

软土地基上板桩码头结构方案研究

以某软土地基上的板桩码头工程为例,采用地下连续墙作前墙、混凝土梁连接前后桩基的设计方案。考虑到软土地基的材料非线性,地基土体采用邓肯-张模型,并使用有限单元法分析板桩码头各构件的应力分布规律和变形特点。另外,采用多种方案对比的方法对码头结构设计方案中的前墙入土深度和两排PHC桩基的桩长进行研究。分析前墙入土深度和PHC桩长对板桩码头位移和内力的影响,并给出前墙入土深度和PHC桩长的优化结果,为工程实践中板桩码头的结构优化设计提供依据。     

砂性地基中船坞基坑降水对临近板桩码头位移影响分析

在砂性场地中建造船坞时,船坞基坑降水施工对临近板桩码头的位移有较大的影响,甚至会出现板桩墙的位移向岸侧移动的现象.结合新加坡某新建船厂工程,对船坞基坑降水施工过程中板桩位移的实际监测成果进行分析与研究,并应用PLAXIS有限元程序进行数值模拟分析,其计算结果进一步验证了监测结果位移趋势的正确性.     

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。     

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。     

采用X形桩的遮帘式板桩码头结构静力分析

X形桩是一种反拱曲面异型桩,相比于同等截面积的矩形桩和圆形桩,X形桩具有更大的截面周长和惯性矩,受力性能更好。结合京唐港32#泊位遮帘式板桩码头结构,以X形桩代替传统的矩形桩,研究其对结构静力的影响。结果表明:相同桩间中心距时,以X形桩替代后可减小前墙弯矩;在同等桩间净距1.75 m下,两类模型的前墙最大弯矩基本相同。相同荷载作用下,前墙位移主要受桩间中心距影响,X形桩形状影响效应很小;锚碇墙水平位移受桩间中心距和遮帘桩形状的影响均很小。桩间中心距、净距与桩间土体土拱效应直接相关,对前墙弯矩、土压力、遮帘桩弯矩等有显著影响。桩间中心距为4.05 m或桩间净距为1.75 m时,结构内力改善效果较优,可采用该间距的X形桩替代矩形桩,节约工程造价。