长期服役高桩码头岸坡-结构体系侧向变形实测与数值模拟*

长期服役高桩码头的侧向变形会导致桩顶变位,进而影响桩帽与横梁之间的连接,使得码头的工程安全处于危险状态。依托天津港某长期服役码头,开展结构位移和地基深层土体水平位移长期监测,在监测结果的基础上开展数值模拟分析,研究长期服役高桩码头岸坡-结构体系在蠕变影响下土体水平位移、沉降以及桩身水平位移、沉降等相应规律,并且研究岸坡后方不同填土厚度对岸坡-结构体系侧向变形的影响。结果表明,土体蠕变是长期服役高桩码头岸坡-结构体系侧向变形的一个重要影响因素,土体的蠕变变形主要集中于后方堆场沉降和坡面表层淤泥质黏土的竖向位移。岸坡土体的蠕变速率随时间增大而减小。桩身的竖向位移从桩顶到桩底不断减小;码头结构的受力最不利位置处于桩顶附近,各排架桩基在水平位移方面差异明显,越靠内侧越大。随着填土厚度不断增大,岸坡-结构体系侧向变形不断增大。     

高桩码头岸坡设计研究

针对高桩码头岸坡设计中的稳定性问题,对镇江港某高桩码头岸坡建立有限元模型进行分析.在高桩码头的岸坡设计中,通常没有考虑桩基的抗滑作用,所以同时建立了无桩和有桩的码头岸坡模型,进而对比分析高桩码头中桩基对岸坡稳定性的作用,从而为高桩码头岸坡设计提供依据.土体的强度准则选用的是与Mohr-Coulomb匹配的Dracker-Prager准则,运用有限元强度折减法进行计算.研究结果表明:高桩码头中桩基的存在对岸坡稳定性能起到一定的抗滑作用,但是岸坡设计时,桩对岸坡抗滑作用必须降低到规范以下,否则桩基会因为承受过大的水平推力而发生破坏.     

天津港高桩码头岸坡变形规律研究

近几年天津港突堤转角处的高桩码头岸坡变形比较明显,岸坡变形导致了码头后方接岸结构出现明显的错位、变形等破坏情况,严重影响了码头结构安全。通过对转角处岸坡土体以及接岸结构变形的原型观测,探求岸坡变形规律及主导因素。     

高桩码头-岸坡相互作用有限元数值模拟

高桩码头-岸坡体系的相互作用机理一直是困扰工程界的难题。基于某突堤的现场勘察资料和土体参数,建立了高桩码头与岸坡相互作用的二维平面应变问题和三维空间问题的弹塑性有限元模型,采用与M ohr-Co lum n准则匹配的D rucker-P rager准则作为土的屈服准则,分析了桩基-岸坡体系的变形机理,同时,针对二维和三维情况各种工况组合进行了对比分析,并结合土体参数和现场测斜资料,分析了高桩码头-岸坡体系的变形规律,并指出了影响桩、梁和岸坡体系变形的主要因素,并建议了合理的治理方案。     

土体卸载对高桩结构影响分析

建立某软土地基高桩码头模型,并利用通用岩土有限元软件进行分析。通过对施工步骤的模拟,分析港池疏浚和岸坡开挖对码头桩基的影响。结果表明:岸坡开挖引起的土体卸载,对码头桩基弯矩和码头水平位移均有显著影响,在结构计算时应采用有效的计算手段,考虑施工工序的作用。土体卸载产生的桩基弯矩及码头水平位移与土体开挖深度之间并非正相关,而是受各土层强度的影响。     

有限元在高桩码头岸坡稳定性分析中的应用*

根据珠海某10万吨级煤炭码头勘察报告提供的土层参数资料和实际码头结构施工图,建立了高桩码头三维有限元模型,包括无桩岸坡模型和带桩岸坡模型,并利用强度折减理论对其进行岸坡稳定性分析,给出了岸坡安全系数,并进一步分析了桩基对岸坡稳定性的影响。几何模型和力学模型均较为复杂,为了尽可能真实地模拟实际情况,土体屈服准则采用与摩尔-库仑准则相匹配的德鲁克-普拉格准则,桩土界面采用面面接触模式。同时,还给出了天然岸坡和考虑桩基影响下的岸坡塑性区和位移场,从而为高桩码头岸坡的稳定性计算提供参考依据。     

岸坡土体变形对天津港高桩码头的危害

总结了天津港高桩码头由于岸坡土体变形造成破损的型式、破损程度和分布规律,分析了岸坡土体变形引起码头基桩变位的破损机理,提出了岸坡土体变形引起码头基桩变位破损的防治对策。     

高桩码头接岸结构尺度对岸坡稳定性影响及其优化研究

对高桩码头重力式挡土墙接岸结构的岸坡,采用有限元强度折减法,分别针对挡土墙前后土体高差、岸坡坡肩宽度、岸坡坡比等因素对岸坡尺寸进行了优化。结果表明,合理增加挡土墙前后土体高差,并在保证岸坡稳定的前提下,适当的减小岸坡坡肩宽度、增大岸坡坡比,可以有效减小后方承台的宽度,从而达到节省工程投资的目的。     

天津港岸坡土体蠕变对高桩码头的影响

岸坡土体的变形将导致高桩码头桩顶变位,影响桩帽与横梁之间的搭接,使得码头结构处于危险之中,蠕变则是形成土体变形的原因之一。以天津港高桩码头为例,分析了高桩码头的桩顶变位特征,对岸坡土体进行了蠕变特性试验,利用试验结果参数进行了结构与土相互作用的蠕变变形计算。结果表明,蠕变是影响桩基侧向变形的一个重要因素,岸坡土体蠕变主要分布在坡顶下方淤泥质粘土和坡面的淤泥层,蠕变随时间增长而增长,但增长速率降低。相关结论可为天津港和类似高桩码头的检测评估及加固提供指导。     

CDM法加固高桩码头软土岸坡的有限元分析

天津港曾多次发生岸坡变形导致高桩码头构件损伤的工程案例,现有的工程实践表明,CDM基础是加固高桩码头岸坡的有效方法。文章基于ABAQUS建立高桩码头的岸坡-CDM-结构三维有限元模型,分析采用CDM加固岸坡的效果。通过对比加固前后的岸坡土体位移、桩基变形和桩基内力,验证CDM方法加固高桩码头岸坡的有效性。为提高CDM加固高桩码头岸坡的实际应用,对不同CDM加固深度下的加固效果进行研究,结果表明,随CDM加固深度的增加,高桩码头桩帽-横梁处的剪力和弯矩、桩身最大拉应力均先减小后增大,存在最优加固深度。     

多元荷载作用下软基深水高桩码头结构承载特性研究*

软基深水高桩码头结构受到恶劣外海环境荷载及复杂工作荷载等多元荷载的共同作用。研究表明,船舶撞击荷载是该结构水平向控制荷载,但波浪长期循环荷载作用会引起桩周土体软化,进而导致码头结构在其它荷载作用下承载特性的劣化。鉴于此,首先基于ABAQUS有限元软件建立了深水高桩码头结构-地基土体相互作用的三维弹塑性有限元模型;然后,借助USDFLD子程序实现了同时考虑土体强度弱化和刚度衰减的模拟,进而开展了未考虑土体软化、仅考虑土体强度弱化、仅考虑土体刚度衰减以及同时考虑土体强度弱化和刚度衰减对码头结构承载特性影响的对比分析。研究结果表明,与未考虑土体软化时撞击荷载作用下码头结构安全系数相比,仅考虑土体强度弱化时其值降低14.72%,仅考虑土体刚度衰减时其值降低15.28%,同时考虑土体强度弱化和刚度衰减时其值降低19.44%,且考虑土体软化后桩周土体的塑性应变范围明显增大,极限状态时桩身应力值减小,结构稳定性显著降低。     

金华江重力式码头三维数值模拟分析

结合金华江航道特性和现存重力式码头结构建立三维模型,通过对桩基承载特性进行研究,分析结构的稳定性。计算不同荷载状况下桩基的位移曲线和码头面板的位移曲线,分析撞击力和系缆力分别作用时对码头结构的整体受力变形的影响。     

打桩对码头岸坡稳定的不利影响和防治措施

高桩码头的打桩施工常常对码头岸坡的稳定性造成极大的不利影响.研究了打桩施工产生的超孔隙水压力、打桩对土体的扰动、打桩振动以及打桩速度等因素对岸坡稳定的不利影响,并总结了由打桩引起的码头岸坡滑移的防治措施.     

负摩擦力对某高桩码头桩基沉降的影响

介绍某高桩码头斜桩下沉桩帽竖向开裂现象,认为主要原因是斜桩未进入良好持力层、斜桩受负摩擦力作用。提出锤击沉桩对软黏土的触变效应、码头岸坡淤积也会对桩产生负摩擦力,并对淤泥层、砂土层的负摩擦力系数取值作了比较。     

Centrifuge performance of LCSM wall reinforced pile-supported wharf subjected to yard load-induced marine slope soil movement

Lattice cement soil mixing (LCSM) walls are constructed to relief the marine slope soil movement that will trigger failure of the pile-supported wharf, the structural performance and pile-soil interactions after the LCSM implementation are major concerns. This paper investigated motion modes, load-displacement relations, soil and pore pressures, and bending moments of pile-supported wharfs with LCSM walls subjected to yard load-induced slope soil movement via centrifuge modeling. Results showed that the LCSM wall tilted to compress the soil and pile, inducing the tilting of the wharf. The lateral structural displacement was effectively restricted by the LCSM wall compared with that of a nonreinforced wharf, but the LCSM wall was not superior to the other lattice wall type with legs in limiting the lateral structural displacement, and the deep LCSM wall worked better at larger soil movement. The rear piles were evidently affected by slope soil movement and were compressed in the middle part. Soil pressures generally increased with increasing yard loads, whereas their distributions were deeply affected by different LCSM wall depths. Pore pressures were greater around the tilting LCSM wall because of larger soil shear areas but dissipated when soil movement stopped. Bending moment distributions indicated evident waterside curvatures in rear piles, whereas waterside curvatures occurred in the upper part and landside curvatures occurred in the lower part in front and middle piles, the effects of LCSM wall types and depth on bending moment distributions were tremendous.     

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。     

在役码头桩基承载力静载试验

传统在役码头的桩基承载力检测需拆除上部结构,使得检测工作量大且工期较长。以某旧码头桩基检测工程为依托,阐述在保持上部结构完整的情况下,快速准确检测桩基承载力的方法。首先通过数值模拟分析上部结构与桩基荷载分担比例,初步确定试验堆载量。同时在码头下部的桩头安装传感器,加载过程中能较精确的测得桩顶的实际荷载。用该方法顺利地对该码头2根桩承载力进行检测,取得了较好的效果。     

岸坡与斜坡道桩基相互作用及桩基减载措施

近年来三峡库区中由于回填形成码头岸坡造成桩基出现较大偏位的工程案例已经出现多起。结合三峡库区某码头工程实例,通过有限元计算分析岸坡与斜坡道桩基的相互作用,讨论了岸坡土体变形对桩基的影响以及桩基对岸坡稳定性的提高。对比分析了不同桩顶约束条件下的桩基受力特性,结果表明连续轨道梁与桩基形成整体框架后,桩基受力情况会有很大程度的改善并且桩身位移明显减小。针对工程实例,提出了两种岸坡桩基减载方案,并通过有限元计算分析验证了方案的有效性和合理性。