主桩套板结构的简化计算与优化设计

作为一种板桩结构,主桩套板结构的计算理论和设计方法仍未明确。文章结合案例提出简化计算方法,推导主桩、套板入土深度与桩板宽度比的关系式,分别采用传统m法和考虑锚碇点位移的m法计算主桩内力,并与有限元结果对比。基于ABAQUS软件建立三维桩土模型,研究不同工况下结构的力学性能,分析主桩入土深度和刚度对套板内力的影响。结果表明,主桩套板结构的锚碇点位移不可忽略,且套板宽度越小、入土越深,主桩所需的入土深度越小;主桩入土深度对结构的整体稳定有影响,随主桩入土加深套板内力逐渐趋于稳定;主桩刚度的增大能够减小套板的受力,为节省材料套板可适当减薄。     

基于ABAQUS的主桩套板结构土拱效应分析

作为一种板桩墙结构形式,主桩套板结构的受力情况比较复杂,当套板相对变形较大时将产生土拱效应。在介绍土拱形成原理的基础上,利用ABAQUS软件建立主桩套板结构的平面应变模型,重点研究结构尺寸和土体性质对土拱效应的影响,结果表明前者影响较大,后者的影响相对较小。在对主桩套板结构进行设计时,为充分发挥土拱效应降低工程造价,可在一定范围内适当增加主桩净距、减小套板厚度。     

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。     

主副格不等长的直腹式格型钢板桩海墙数值分析

直腹式格形钢板桩难以避免会出现主副格入土深度不同的情况。依托工程实例,分析了主副格不等长格形结构的受力特性,提出了计算中的重点与难点问题。建立三维数值模型对主副格不等长的直腹式格型钢板桩海墙进行稳定性、变形与受力计算,分析了减小副格入土深度的可行性。结合工程应用提出了一种将主副格不等长的格型钢板桩结构等效为二维模型计算的方法。分析成果对格形钢板桩结构的推广与工程应用具有借鉴意义。     

格形钢板桩结构稳定性的有限元数值分析

结合具体工程实例,利用ABAQUS软件建立格形钢板桩结构稳定性分析的三维弹塑性有限元模型,分析比较不同土质内和不同入土深度情况下格形钢板桩结构的极限承载力。分析结果表明,土质变化对结构极限承载力的影响很大,经过地基置换后结构的极限承载力显著提高;当基底为淤泥层时,增加结构的入土深度对提高格形钢板桩结构的极限承载力影响有限。     

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。     

基于APIRP2A-WSD规范的桩基内力分析

针对桩土之间的复杂受力问题,采用Recommended Practice for Planning,Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms—Working Stress Design（API RP 2A-WSD）的桩基设计方法（用P-Y曲线弹簧模拟桩侧土体法向抗力,用T-Z曲线弹簧模拟桩侧土体轴向抗力,用Q-Z曲线弹簧模拟桩端土体轴向抗力）对高桩墩台码头进行桩基内力分析,并把计算结果同弹性嵌固法的计算结果进行比较。得出如下结论：在摩擦桩中,桩身轴力随着入土深度的增加而减小;桩身弯矩有两处反弯点,其最值发生在桩头或是入土端4d～6d处;API法计算所得的桩基最大弯矩较弹性嵌固法小。     

T形地连墙码头结构计算

针对T形地连墙结构受力影响因素复杂的问题,结合工程实例,利用STAAD软件采用竖向弹性地基梁法对码头结构进行分析。研究不同模型单元划分精度、地连墙入土深度以及回填料m值选取对地连墙结构内力的影响,结果表明：随模型单元划分精度的提高,地连墙结构海侧弯矩增大,陆侧弯矩减小,锚碇墙结构弯矩变化规律与之相反,最终两者内力趋于稳定;在踢脚稳定的前提下,随地连墙底端入土深度的增加,墙体结构海侧弯矩减小、陆侧弯矩增大、位移减小;随m取值变大,锚碇墙海侧弯矩增大、陆侧弯矩减小,且敏感度较高。研究结论可为T形地连墙码头结构的设计提供参考。     

遮帘桩对板桩码头地震响应的影响

为了研究地震作用下遮帘桩对板桩码头前墙、锚碇墙以及拉杆受力性能的影响,运用ABAQUS软件对京唐港32#遮帘式板桩码头进行动力有限元分析.结果表明,遮帘桩可显著减小地震作用下前墙弯矩和拉杆拉力,对锚碇墙的受力性能影响较小;遮帘桩厚度对地震作用下拉杆拉力、泥面高程以下部分的前墙弯矩影响较大,对泥面高程以上部分的前墙弯矩和...     

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。     

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。     

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。     

岸坡被动桩承载性状三维有限元分析*

为深化研究岸坡被动桩的承载特性,运用国际大型通用有限元软件ABAQUS对岸坡被动桩进行三维模拟。研究发现,坡顶荷载是被动桩桩身位移与桩身弯矩的主要影响因素,桩身位移与桩身弯矩随着破顶荷载的增大而增大;坡顶荷载对桩身弯矩的影响主要集中在斜坡范围内;桩顶荷载对减小桩身弯矩有利。结果表明,基于ABAQUS的三维有限元模拟是研究岸坡被动桩的有效方法。     

桩-土-承台相互作用的有限元简化模型

针对低桩承台结构计算中往往只考虑桩土作用,忽视承台与土相互作用的问题,通过工程实例,建立考虑桩-土-承台相互作用的低桩承台有限元简化模型,分析桩间土的承载作用对承台和桩内力的影响。结果表明:在简化模型中考虑桩间土的承载作用后,承台弯矩和桩基轴力可减少35%～40%;桩身弯矩和剪力主要受水平力和土体m值影响;桩基轴力随地基土基床系数的增大而逐渐减小,但减幅逐渐趋缓。     

钢管板桩结构位移分析

钢管组合板桩结构作为一种新型板桩结构,在大型深水码头中应用在国内尚无工程实例。此种新型结构计算方法尚未成熟,在设计计算中采用规范简化方法无法对结构位移进行全面分析,有必要运用多种数模软件进行计算分析,同时结合施工的步骤,全面分析结构受力,为设计提供技术支撑。结合某20万DWT集装箱深水码头工程,利用Autodesk Robot、PLAXIS、ABAQUS等软件进行计算,得出一致结论:本工程设计施工工序合理,位移可控;大部分位移发生在施工期且位于桩顶,最大水平位移10 cm左右。该设计方法和结论为类似工程设计提供参考。     

PHC管桩力学性能的中英标准对比

针对东南亚地区采用中国标准的PHC管桩与英标的对接问题,基于英标对混凝土结构的一般规定,确定了英标应用于PHC管桩力学性能计算的方法,计算项目包括:材料强度、预应力损失、轴向允许最大工作压力、抗剪承载力、抗裂弯矩、极限弯矩,并将这些力学指标与我国常用标准的计算结果进行对比。对比结果表明:英标计算结果总预应力损失、有效预压应力接近;轴向允许最大工作压力偏小;抗剪承载力设计值、抗裂弯矩和极限弯矩设计值偏大。结果为海外工程中PHC管桩标准的使用提供了参考。     

温度应力对钢板桩码头的影响研究

钢板桩码头与其他钢板桩临时围护结构的不同之处在于其环境温度的变化幅度较大,钢板桩的温度应力对码头结构有一定影响。采用ABAQUS有限元软件模拟码头钢板桩与土体的相互作用,结合工程实例采用修正剑桥弹塑性模型在应力场中耦合温度场,分析冬季和夏季极限温度条件下钢板桩码头的温度应力响应,可供钢板桩码头结构设计和相关研究参考。     

高桩+低宽承台结构方案设计

高桩+低宽承台结构为非常规码头结构,兼有板桩的挡土护岸和高桩的桩基特性,对此,现有规范未给出成熟、系统的计算标准,较难实现结构设计。基于实际工程,探讨计算泥面线等设计条件和结构设计内容,基于弹性地基梁法采用ANSYS有限元软件进行结构计算,分析各构件的受力特点,得出"低桩承台卸荷效果优于高桩承台、前板桩的内力与承台的宽度和高程直接相关,而受承台刚度、承台桩基结构和布置的影响不大"等结论。