遮帘桩工作性状影响因素分析

遮帘桩作为挡土桩在深水建港、深基坑开挖及护岸工程中应用越来越广泛.为了研究开挖过程中遮帘桩的工作性状,运用大型有限元软件建立三维有限元的遮帘桩结构模型,模拟某板桩码头港池开挖.分析港池开挖后遮帘桩的刚度、桩长、桩间距及遮帘桩与板桩墙距等对板桩墙结构的影响,从而提出控制板桩墙结构变形、保持港池开挖后稳定的遮帘桩布置方法.研究结果表明,增加遮帘桩桩长和刚度能有效减小板桩墙的变形、陆侧主动土压力和弯矩,而遮帘桩间距和墙桩距的变化对遮帘桩挡土效果的影响不明显.     

遮帘式板桩码头工作机制

结合某深水泊位板桩码头的优化设计,进行了遮帘式板桩结构码头的土工离心模型试验.测试了遮帘桩临海和临陆侧的土压力.试验结果表明,在港池形成前,遮帘桩海、陆侧土压力分布基本相同;港池开挖后,遮帘桩临海侧土压力明显低于陆侧.通过设置遮帘桩可减小前墙所受到的土压力,从而使前墙的墙厚保持在合理范围内.     

遮帘式板桩码头变形机制有限元分析

遮帘桩作为新型的支护结构作用在板桩码头结构上,造成常规板桩码头结构发生变形,现有的理论计算方法还不能完全反映其变形机制。借助ABAQUS通用有限元软件,结合工程实例,进行了二维及三维数值计算,计算结果表明:①对比数值计算结果与原型观测试验,模拟的结构变形与原型观测结果相仿,前墙上水平位移沿深度方向呈抛物线变化,而遮帘桩、锚碇墙上水平位移沿深度方向大致呈线性分布,竖向沉降与原型观测结果相似;②比较三维模型中间桩、边桩断面和原型观测上水平位移,前墙受遮帘桩影响,存在明显的遮帘效应。     

基于土拱效应的遮帘桩合理桩间距分析

遮帘桩的合理桩间距分析是遮帘式板桩码头设计中需要重点关心的问题之一。基于平行墙理论及最不利荷载情况下的朗肯主动土压力理论,推导出遮帘桩后水平土拱拱前自由区及拱后稳定区土压力表达式,并在此基础上,根据拱脚水平静力平衡条件及三角形受压区强度条件得到了遮帘桩合理桩间距的计算式。结果表明:与已有土拱稳定分析方法相比,由于考虑了拱前自由区土压力的支撑作用,形成稳定土拱所需宽度有所增大,遮帘桩的合理桩间距因此也可以有所放大,并根据一算例进行了验证。     

土体及遮帘桩对板桩码头影响的数值模拟分析

利用有限差分分析软件对板桩码头进行数值模拟,分析板桩码头中土体参数及遮帘桩对板桩码头板桩前墙的影响。对板桩码头土体参数改变时板桩前墙的受力情况进行模拟。模拟结果表明:土体内摩擦角对前墙最大负弯矩的影响最大,弹性模量次之,粘聚力最小;对于前墙最大正弯矩,弹性模量的影响程度最大,内摩擦角次之,粘聚力对最大正弯矩的影响呈现起伏不定。针对遮帘桩安放位置对码头的影响情况,模拟遮帘桩距离前墙1~10m时板桩墙最大正、负弯矩的变化情况。模拟结果显示:当遮帘桩距离前墙2~5 m时,板桩墙的弯矩值处在一个较低的范围。     

遮帘式地连墙板桩结构遮帘效应研究

结合首个10万吨级新型遮帘式地连墙板桩码头,开展了土压力现场试验,测试了深水板桩结构静止土压力系数,以及前板桩墙两侧土压力变化规律。首次在工程实践中验证了遮帘桩的"遮帘效应",揭示了遮帘式地连墙板桩码头的工作机理,为新型结构的计算和工程设计提供了理论依据。     

加筋土挡墙-抗滑桩组合支挡结构数值模拟

针对软弱土层上方高填方路堤的填筑问题,提出了一种加筋土挡墙-抗滑桩组合支挡结构。采用有限差分软件FLAC3D建立加筋土挡墙-抗滑桩组合支挡结构数值分析模型,着重分析了不同面板浇筑方式对加筋土挡墙墙面水平位移、墙背土压力、桩身水平位移、桩身弯矩和土工格栅应力分布的影响。模拟结果表明:后浇式刚性面板组合支挡结构的墙面水平位移呈线性分布,最大位移出现在墙顶;所受土压力远小于刚性面板;桩身水平位移和弯矩均较大。刚性面板组合支挡结构的土工格栅最大拉应力出现在面板与格栅连接处,而后浇式刚性面板组合支挡结构土工格栅最大拉应力随着层高的增加,出现位置距离挡墙越远。后浇式刚性面板组合支挡结构由于其面板位移和受力较小,性能良好,故其适合在软弱土高填方地区推广使用。     

天津市海河堤岸工程中预制板桩墙设计

预制板桩墙是一种主要承受水平荷载作用的竖向受弯构件,有锚板桩墙顶部设置导梁与锚碇设施相连,下端伸入稳定的土层中,而形成可靠的支挡结构,将所承受的墙后荷载、墙前荷载维持平衡,得以维护整个结构的安全与稳定。阐述了将预制板桩墙作为堤岸挡土结构,既可避免水下混凝土浇筑结构断面难以保证的问题,又能保证结构构件的强度,从而保证整体结构的安全,达到了预期的效果,为今后类似工程中应用预制板桩墙挡土结构提供有益的借鉴作用。     

基于离心试验的衡重式桩板挡墙受力特性研究

衡重式桩板挡墙是由桩板挡墙与衡重式挡墙发展而来的一种新型支挡结构,鉴于该结构的复杂性,受力特性尚不明确,为此设计了比例尺为1∶50的挡墙离心模型试验,分析了衡重式桩板挡墙的土压力分布模式、桩身受力特性。结果表明:(1)填料为全砂时上墙主动土压力按公式γhk_aξ计算,建议正常使用状态下桩前抗力上部采用C法、下部采用m法计算。(2)填料上层为砂土、下层为粉土或饱和粉土时,挡墙主动土压力已不适合采用朗肯土压力理论计算,桩前抗力分布模式与模型试验一致,随深度呈抛物线分布,不适于采用m法或C法及朗肯被动土压力理论计算。(3)挡墙桩身弯矩在桩顶下某处出现反弯点,反弯点以上桩身左侧受拉,反弯点以下桩身右侧受拉,随着离心加速度的增加反弯点逐渐下移。     

坞式船闸底板受力的改善措施及其效果分析

坞式船闸底板中部容易开裂。本文结合前人研究成果,提出了底板设置凸肋、设置齿墙、沉入遮帘板桩以及铺设软垫层等措施防裂,并采用有限元方法对其效果进行了仿真模拟和比较分析。结果表明,这些措施均能减小底板的最大拉应力,建议工程建设中结合具体情况选用各种措施改善底板受力,防止开裂。