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。     

新夏港双线船闸单锚板桩结构受力特性分析

为研究新夏港双线船闸闸室单锚板桩结构的受力特性,利用ABAQUS有限元软件进行建模分析。考虑施工过程,讨论闸室开挖问题中土体本构模型的选择。对施工期和运行期单锚板桩结构的受力特性进行分析,得到板桩的变形和弯矩分布规律以及板桩前后土压力的发展状况。结果表明:在施工开挖过程中,修正剑桥模型能够更好地反映土体卸载回弹特性;在施工完建期,桩后土压力表现为经典的"R"型分布,桩前土压力基本为直线分布,但在开挖面处由于板桩变形挤压会产生局部应力增大现象;在船闸运行期,水位变动频繁,水压力指向闸室时所引起的压力增量,底板横撑的分担比可达到80%,说明横撑能够有效改善板桩结构的受力状态。     

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。     

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。     

株洲二线船闸深基坑双排桩结构的受力特性

对株洲航电枢纽二线船闸高挡土环境中的双排桩结构变形及内力特征,采用数值计算和工程观测相结合的方法,分析不同桩径、不同开挖深度时结构的变形及受力形态。结果表明:双排桩排距取3倍桩径时,不同开挖深度的前排桩最大位移值呈现二次抛物线形态;前排桩内力呈现单锚板桩的受力特征,后排桩内力呈现悬臂板桩的受力特征;通过设置卸荷板、采用抗剪强度大的材料回填可有效控制结构变形及内力。     

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。     

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”。     

分离卸荷式板桩码头中桩基-卸荷承台结构的卸荷机理研究

分离卸荷式板桩码头结构是在传统单锚式板桩码头结构的基础上通过前墙后方埋深的桩基卸荷承台结构承担部分荷载从而实现卸荷效应。为了研究该码头结构的卸荷机理,文章通过有限元数值模拟对分离卸荷式板桩码头结构在施工过程中的承载特性进行研究,并通过对比工程原型观测数据验证模型的正确性。在此基础上,通过对比单锚式、双排桩和分离卸荷式三种板桩码头结构在相同工况下的结构内力与变形以及应变能差异,分别探究桩基卸荷承台结构的双排桩和卸荷承台结构的卸荷效应及其组合后的影响。结果表明双排桩在水平方向通过自身抗弯能力与桩土间相互作用达到对前墙的遮帘作用,而卸荷承台在竖直方向形成土压力卸荷区减小前墙荷载,此外卸荷承台与双排桩之间能相互影响,增强系统的稳定性,提高桩基卸荷承台结构的承载能力与负荷比例,达到更好的卸荷效果。     

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。     

淤泥地质组合式板桩码头结构受力和变形特性分析

针对淤泥地质条件下传统板桩码头结构受力和变形较大的技术难题,提出采用由固化淤泥和单锚板桩形成的组合式码头结构,提升板桩码头结构在淤泥地质中的承载能力.通过数值分析,研究在不同水泥含量、养护龄期条件下固化淤泥地基上板桩码头结构的受力和变形特性,得到固化淤泥地基板桩码头结构前墙土压力的分布规律和结构水平位移变化规律:前墙土...     

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。     

整体卸荷式板桩挡土结构三维有限元数值模拟分析*

整体卸荷式板桩挡土结构是深厚软土地区高桩码头良好的接岸结构形式,采用有限元数值分析方法得到不同桩排距、后排桩间距和开挖深度条件下该类挡土结构前后排桩受力和变形特征并进行研究。结果表明,增加前后排桩间距可以减小桩基的水平变形,并使前后排桩的桩力分布更加合理;改变后排桩间距使前排桩水平和竖向位移均逐渐增大,前后排桩端部弯矩和剪力都增大;开挖深度的增加使结构水平位移增加。     

横向土压力对板桩主动土压力区内桩列的内力影响及桩列的内力计算

在斜顶桩铜管板桩结构中，准确计算位于板桩后主动土压力区内的支撑桩内力，对准确确定工程造价和确保工程质量是必要的。分析横向土压力对位于板桩后主动土压力区内桩列的内力影响，对桩列的内力计算进行探讨。     

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。     

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。     

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。     

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%。     

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。