卸荷式板桩码头结构在汉堡港的应用

介绍德国汉堡港某集装箱码头的结构设计、施工,分析卸荷式板桩码头结构的特点及有关细节构造。     

卸荷式板桩码头的数值模拟分析

为了得到卸荷式板桩码头真实的受力特性,使用PLAXIS 2D软件对其进行数值模拟分析,得出了码头从建造到使用过程中各个工况下的位移、前板桩弯矩、桩基轴力以及整体的安全系数.该计算方法考虑了土体的非线性特性和前板桩与土体共同作用,比较符合工程实际情况.计算结果与常规弹性地基梁法的计算结果进行了对比,表明该方法的可行性和适用性,可为相似工程设计提供了有益的参考.     

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。     

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。     

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。     

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。     

新型整体卸荷式板桩结构在某挖入式港池中的应用

结合某挖入式港池工程,阐述整体卸荷式组合钢板桩结构方案设计及关键技术。该结构形式充分整合了前板桩墙、1 000PHC桩基及卸荷式承台的抗弯能力,以类似于整体刚性承台的形式来抵抗水平及竖向荷载。该新型结构已在某挖入式港池中成功应用,可为以后类似工程的设计提供技术参考。     

重力式码头卸荷板工作机制有限元分析

为了解重力式码头卸荷板的工作机制,建立有限元概化模型,对带卸荷板重力式码头进行数值分析。计算结果表明:1)结构整体表现为绕卸荷板向墙后转动的变形模式; 2)上墙往墙后位移挤压后侧土体,形成被动压力区,墙背土压力增大率为40.2%,下墙往墙前位移形成主动卸荷区,墙背土压力卸荷效率为35.4%,两者相互抵消,墙背侧向土压力变化对码头稳定影响有限; 3)上墙土压力可按朗肯主动土压力公式乘以1.5的增大系数计算,下墙土压力可直接按朗肯主动土压力公式计算; 4)上墙侧向土压力增大、下墙侧向土压力减小、卸荷板上方填料自重(含地面堆载)增加和悬臂段自重增加对码头抗滑稳定性的贡献率分别为-21.1%、24.6%、75.6%和20.9%,对码头抗倾稳定性的贡献率分别为-13.4%、6.6%、86.3%和20.5%,其中后两者是主要贡献因素; 5)码头稳定随卸荷板悬臂长度增强,卸荷板的最佳位置在0.6倍墙高左右。     

遮帘板桩式接岸结构桩土相互作用分析*

结合某工程,对遮帘板桩式接岸结构桩土相互作用进行数值分析,研究了桩土相关计算参数对桩土作用的影响。由于遮帘桩的存在,在受到后方土压力时,遮帘桩桩间土压力向两侧遮帘桩传递,这样减小了前排桩承受的土压力,产生土拱效应,提高了接岸结构的承载力。土的粘聚力与内摩擦角对桩土相互作用影响较大,随着粘聚力与内摩擦角的增加,遮帘桩荷载承担比均有所增加,最后都趋于稳定值,当粘聚力达到一定值时,内摩擦角对桩土相互作用影响较小。遮帘桩间距及遮帘桩与前板桩间距对桩土作用影响较大,只有综合考虑,才能优化码头设计。土的弹性模量、泊松比、桩土摩擦系数对桩土相互作用影响较小,在设计时可作次要因素考虑。     

施工期地连墙整体模型优化

通过对在建泰州引江河高港枢纽二线船闸工程的研究分析,基于ABAQUS平台建立了适用于船闸闸室的地连墙整体有限元模型,模拟施工期不同阶段拉锚体系的受力变形。计算结果与现场实测结果的对比表明,建立的整体模型能够准确地预测施工期不同阶段地连墙和锚碇桩的变位情况以及拉杆的内力变化。同时,基于该整体模型重点探讨了地连墙板桩结构的拉杆布置、闸室土体开挖和墙后填土方案等对板桩结构体系的影响。研究结果表明：闸室土体开挖对板桩墙内力和变形影响最大;拉杆数量及拉杆高程都应该合理布置,以避免地连墙的拉应力过大;先开挖闸室内土体再回填板桩墙后土体的施工方式更利于拉锚体系的整体受力和变形。     

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。     

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。     

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。     

功率流有限元法结果分析辐射噪声

使用"功率流有限元法"(PFFEM)分析结果发展声辐射预测程序."功率流有限元法"是一种预测任意形状结构中高频振动能量密度和强度的新方法,而边界元法可用于声辐射预测.两者结合可以进一步计算远场辐射声压.用此程序,对水下复杂结构-点力激励下潜艇的振动和声辐射特性进行了预测,获得了良好效果.     

不连续问题的扩展有限元法分析

改进的扩展有限元不需要经过后处理可以直接求得应力强度因子,从而为动态不连续问题的分析提供了便利.研究表明:不连续区域附近的积分方案,特别是裂尖区域的积分方案,对结果精度影响很大.文中采用一种新的积分方案对裂尖和裂缝贯穿单元进行积分,既方便积分,又可以减少计算量.采用改进的扩展有限元模拟了裂纹扩展.对于闭合裂缝,必须考虑缝面间的接触条件;裂缝面间若采用完全接触,得到的结点加强自由度近似为零.由于避免了传统有限元方法中的网格重构,改进的扩展有限元在静态和动态不连续问题分析方面具有广阔的应用前景.     

有限元法的方法论

  目的  艉部振动是研究船舶振动的重要组成部分,为了提高艉部振动的计算精度和效率,  方法  研究局部舱段模型建模范围和混合模型中舱段模型的建模比例。运用有限元法,对某直叶桨科考船分别建立不同的模型方案：6个不同比例的混合模型方案用于讨论详细舱段模型建模的比例;5个不同范围的局部舱段模型方案用于研究不同建模范围对固有频率的影响。此外,对刘易斯法和虚拟质量法考虑附连水质量的影响进行讨论。  结果  研究表明,混合模型的舱段模型建模比例在1/5L（船长）以上时,各方案的频率计算结果接近;当建模范围在振动节点附近时,局部舱段计算结果与混合模型计算结果吻合较好;使用刘易斯法和虚拟质量法对局部舱段模型进行计算时,计算结果差异较大。  结论  因此,建议用建模范围为1/4L的局部舱段模型研究船舶艉部振动,并推荐使用虚拟质量法考虑附连水的影响。     

船体结构噪声的有限元计算分析

有限元方法是解决结构静力、动力问题的有力工具,在工程结构振动声学性能计算中正越来越多地被采用。采用有限元方法对船体结构噪声进行计算和分析,计算结果表明,有限元方法的可行性和有效性。     

低桩承台挡土墙基础结构设计计算

介绍了低桩承台挡土墙基础结构采用竖向弹性地基梁法计算的两种模型:一种是由桩基础承担承台底面以上全部荷载作用,另一种是由地基土与桩基共同承担承台底面以上全部荷载作用.提出两种计算模型的判别条件以及设计时必须遵循的要求,为低桩承台挡土墙结构的设计和计算提供了依据.