板桩码头受力特征试验试验报告(河海港航)

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内河高桩框架码头结构应用及受力特性分析

内河高桩框架码头结构应用及受力特性分析作者：李承柱来源：《珠江水运》2014年第10期摘要：本文以西江流域上游贵港港桂平港区一期码头为实例，研究这一地区内河高桩框架码头结构的受力特性，为同类型码头工程设计提供技术支撑。

关键词：内河高桩框架码头应用受力特性分析1.引言高桩框架码头一般适用于水位差较大需多层系缆的内河码头。

与高桩码头其它结构型式相比，其优点是上部结构刚度大，整体性好，抗震性能好，能适应码头两层或多层系靠船的要求。

高桩码头的结构分段是一个空间整体结构，严格说，应该取一个结构分段按空间结构设计，但这种计算比较复杂，对于结构段内排架差异大或承受不对称荷载时，应按空间模型计算外，一般把它简化为平面模型计算。

现行高桩码头设计规范中，框架式码头的内力推荐采用空间结构模型计算。

本文通过一个工程实例来分析高桩框架码头的结构受力特性。

2.工程实例2. 1 工程概况桂平港区一期码头位于桂平航运枢纽的库区内，设计高低水位差11.69m。

码头建设2个2000DWT散货泊位和1个2000DWT多用途泊位（结构均按3000DWT泊位设计），年设计通过能力散货泊位为181万t，多用途泊位为147万t。

根据总平面布置，码头面顶高程为42.0m，港池底高程为24.8m，码头长330m，宽25m。

码头工作平台采用高桩框架结构，分为3层，第一层为码头顶面，高程为42.0m，第二层顶面高程为36.7m，第三层顶面高程为32.1m。

码头共分10个结构段，为全直桩框架结构，每个结构段长33m，有50个码头排架，横向排架间距7.2m，每个结构段5个排架。

码头排架内桩基采用3根Φ1400灌注桩和2根Φ1200灌注桩组成。

前沿3根Φ1400灌注桩桩基间距为5.25m，进入持力层中风化岩不少于3倍桩基直径。

码头上部结构为：现浇立柱、纵横向联系梁、现浇纵、横梁等。

其中码头立柱轨道梁下断面尺寸为1000mm×1000mm，靠船立柱断面尺寸为3000mm×1200mm，纵横向联系梁尺寸为 1000mm×600mm，码头面现浇纵梁1700mm×500mm，现浇轨道梁2050mm×1000mm，横梁总高2250mm，宽1200mm。

荷载作用下码头桩基承载特性计算分析

荷载作用下码头桩基承载特性计算分析作者：陈文龙李小烜来源：《珠江水运》2016年第01期摘要：基于H-C弹塑性模型和E-H-T方法分别对土体和桩基进行模拟，通过不同的桩基直径、土质及荷载的工况组合，分别讨论不同长径比、不同土质、不同荷载等情况下的桩基侧摩阻力和桩身轴力。

计算结果表明：桩的长径比对侧摩阻力的影响比较明显，而土质和荷载对桩侧摩阻力影响相对较小；露出长度对桩身轴力的影响比较明显，荷载对桩身轴力影响较小。

关键词：码头桩基承载特性受力分析港口建设对海洋资源的利用和沿海地区社会经济的发展起着不可替代的作用，是提升地区综合实力的重要手段。

随着我国国力的进一步增强，港口码头的建设越来越多，规模也越来越大。

但是，由于对码头桩基承载力特性的研究存在缺陷，导致港口码头工程可能存在安全隐患，从而影响港口的持续发展。

桩基础在码头建设中占工程总造价的比例非常高、技术要求严苛，因此，进行荷载作用下的码头桩基承载特性分析具有非常重要的工程实际意义。

1.模型介绍进行荷载作用下的码头桩基承载特性分析，主要需对土和桩两种材料进行模拟。

1.1土的模拟土体的本构模型选择性比较多，而且其应力一应变关系也比较复杂，且具有较强的非线性特征。

土的本构模型可以分为：（1）弹性模型，如普通的虎克弹性模型；（2）非线性弹性模型，如邓肯一张模型；（3）弹塑性模型，如D-P模型，摩尔库伦模型等；（4）粘弹塑性模型，如各种元件模型，关口-太田模型等。

本文选用摩尔-库伦（Mohr-Coulomb，MC）弹塑性模型作为土的本构模型，MC模型是一种典型的理想弹塑性模型，基于非关联的流动法则，采用理想弹塑性摩尔一库伦屈服条件并且考虑屈服强度极限准则。

MC模型的屈服准则为式1；相应的势函数为式2；式中，2.计算工况表1为荷载作用下桩基承载特性计算中，岩土、桩基和承台的主要物理力学指标。

本文基于上述理论，建立了荷载作用下的桩基受力分析模型，考虑了不同的桩基直径，不同土质，及不同荷载作用下的工况组合，分别进行了桩的侧摩阻力和桩身轴力计算分析。

实验2：高桩及板桩试验

高桩码头上部结构受力特性试验及板桩码头受力特性试验组长：刘硕组员：刘逸洲、沈曙东、王开元、林坦、鄢拓涵指导老师：肖一波试验1高桩码头上部结构受力特性试验一、试验目的、要求高桩码头上部结构受力特性试验主要是通过试验了解板梁式高桩码头的结构组成、传力机理，了解在垂直外荷载作用下板梁式高桩码头结构的受力特性，包括面板、纵梁、横梁等的受力特性。

1.在垂直荷载作用下码头面板振弦式应变计的频率测试；2.在垂直荷载作用下码头纵梁振弦式应变计的频率测试；3.在垂直荷载作用下码头横梁振弦式应变计的频率测试。

二、试验设备、仪器高桩码头模型、振弦式应变计、采点箱、振弦频率仪、计算机、垂直加压系统、电源、台秤、铅块。

其中高桩码头模型按照相似定律采用一定的相似比尺设计制作。

三、试验原理高桩码头是应用广泛的主要码头结构型式之一。

它的工作原理是通过桩台把码头上的荷载分配给桩，桩再把这些荷载传到地基中。

板梁式高桩码头上部结构主要由面板、纵梁、横梁、桩帽和靠船构件组成。

本次试验采用板梁式高桩码头结构型式。

试验模型主要由面板、纵梁、横梁、桩帽、桩和靠船构件等组成，面板、纵梁、横梁均采用连续结构，纵横梁采用不等高的连接方式，横梁搁置在桩帽上。

前门机轨道梁下布置一对双直桩，后门机轨道梁下布置一对叉桩，中纵梁下布置单直桩。

靠船构件采用悬臂梁式。

整个上部构件采用整体连接方式，见图1-1所示。

垂直方向的荷载，包括上部结构自重力、固定设备自重力、堆货荷载、起重运输机械荷载、铁路荷载等以均布力和集中力的形式由面板→纵梁→横梁→桩基→地基。

港口航道工程综合试验指导书泥面线图1-1 高桩码头结构断面图四、试验步骤1、在面板、纵梁、横梁表面各测点部位粘贴振弦式应变计，测点布置如图1-2所示；2、用引线将振弦应变计与采点箱相连，并将采点箱、振弦频率仪、计算机连接起来；3、开启振弦频率仪、计算机电源，打开计算机内已安装的XP99型振弦频率仪的联机软件searialport ；4、按动振弦频率仪的Ec 功能键，选择Ec9命令菜单，进入100点自动扫描自动定时测量状态，再按下RET 键，开始进行测量；5、待数据测量完毕后，按动Pr 键，选择Pr8命令菜单，进入串口向计算机送数状态，再按下RET 键，开始向计算机送入数据；6、打开联机软件searialport 操作菜单下的从仪器中接收数据子菜单，端口选用com1，波特率选择2400，起始点号选择000，终止点号选择034，并确定。

双线船闸对拉钢板桩结构受力特性

２０１８年９月第９期总第５４６期
水运工程Ｐｏｒｔ＆ＷａｔｅｒｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｓｅｐ�� ２０１８Ｎｏ�� ９ＳｅｒｉａｌＮｏ�� ５４６
双线船闸对拉钢板桩结构受力特性
吴锋１ꎬ 张雪玉２ꎬ 黄周泉１ꎬ 王爽２
(１�� 中交上海三航科学研究院有限公司ꎬ 上海２０００３２ꎻ ２�� 河海大学ꎬ 江苏南京２１００９８)
ＫｅｙｗｏｒｄｓＵｔｙｐｅｓｔｅｅｌｓｈｅｅｔｐｉｌｅｏｐｐｏｓｉｔｅ￣ｐｕｌｌｐｌａｔｅｐｉｌｅｄｏｕｂｌｅ￣ｌａｎｅｓｈｉｐｌｏｃｋｐｒｏｔｏｔｙｐｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ
热轧钢板桩是基础与地下工程领域的重要金属材料ꎬ 但在我国水运工程领域ꎬ 国内将钢板桩用作闸室墙的工程并不多见１￣２ ꎮ 各类船闸基本都是采用钢筋混凝土结构ꎬ 江苏境内目前唯有淮安三线一座船闸部分采用了钢板桩结构３ ꎬ 热轧钢板桩的应用远远落后于我国水运建设发展的规模
摘要: 以新夏港双线船闸工程为例ꎬ 利用ＡＢＡＱＵＳ建立船闸闸室和周围土体有限元分析模型ꎬ 并根据施工期原型观测
数据进行模型验证ꎮ 基于观测数据和数值分析ꎬ 探讨在施工过程中单锚板桩和对拉板桩的受力特性ꎮ 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ꎮ 结果表明: 施工期内ꎬ 两侧单锚板桩变形基
２.ＨｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＮａｎｊｉｎｇ２１００９８Ｃｈｉｎａ
ＡｂｓｔｒａｃｔＴａｋｉｎｇｔｈｅｎｅｗＸｉｎｘｉａｇａｎｇｄｏｕｂｌｅ￣ｌｉｎｅｓｈｉｐｌｏｃｋｐｒｏｊｅｃｔａｓａｎｅｘａｍｐｌｅｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ

高桩码头桩基竖向承载力试验设计要点分析

第19卷第7期中国水运（下半月） Vol.19 No.7 2019年 7月 China Water Transport July 2019收稿日期：2019-3-25作者简介：贺飞（1988-），男，硕士，广东省航运规划设计院有限公司工程师。

高桩码头桩基竖向承载力试验设计要点分析贺飞（广东省航运规划设计院有限公司，广东广州 510050）摘要：针对高桩码头桩基竖向承载力验收复核的关键技术问题，本文通过设计一套严密的竖向荷载承载力测试实验技术，正确表达竖向荷载测试实验项目、实验断面及关键测点的布置和实验方法，阐述实验荷载的设计技巧和原理、实验荷载的加载方式及分级加载原则，详细解释实验规则，可为顺利进行高桩码头竣工验收中的复核性检测工作提供科学基础。

关键词：高桩码头；桩基荷载；竖向承载力；试验设计中图分类号：TU473 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）07-0159-02高桩码头是三种典型的码头结构型式中的一种，如何正确、合理地计算高桩码头桩基承载力是高桩码头结构设计是否安全、经济的关键因素。

本文以某高桩码头工程项目为例进行说明，该项目将建设6个新的1,000t 级锚固单元，码头长度为522m，宽度为14.5m，码头前沿高程为36.5m，港口高程为28.9m。

码头整体为桩基平台结构，桩基采用强度、尺寸为C80φ600的PHC（AB）预应力混凝土管桩，框架距离为6 m。

在每排的运输部分放置一对叉桩（斜坡5：1）和3个直桩，在另一个区域的每排中放置一对叉桩（斜坡5：1）和2个直桩将被放置。

为了顺利完成码头的完工验收，有必要对项目进行测试审查，以接受桩柱，道路和港口工地的完工。

对港口的支柱，道路和建筑工地的成品进行检验和质量评估，为完成验收提供参考，并提供基本技术数据。

码头的维护和管理，包括：检查被测断面载荷的应力和挠度，并与理论计算值进行比较，检查结构控制段的实际应力和应变值是否符合要求。

板桩码头施工技术的实例探析

板桩码头施工技术的实例探析作者：顾桃源来源：《珠江水运》2017年第22期摘要：板桩墙是码头、港口等水运建筑工程中较为常见的结构，其质量会对项目工程产生直接的影响。

文章以珠海洪湾中心渔港工程为例，对板桩码头施工技术进行探析，希望通过此次探讨能让人们认识到板桩码头施工的重要性，并为相关工程的施工提供一定参考。

关键词：板桩码头肋板加强测量放线1.工程概况板桩码头施工是珠海洪湾中心渔港工程中重要的内容。

在该工程板桩码头施工中，其使用的钢板桩材质为S430GP，并使用低合金高强结构钢拉杆（屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥750MPa）与现浇C40钢筋混凝土锚碇墙连接，而钢板桩的型号分别为AZ20-700A 型、AZ20-700B型、AZ13-700型，其中AZ20-700A型总数为1615根，每根的平均长度为35.5m；AZ20-700B型的钢板桩数量为576根，每根的均长约为24.5m；AZ13-700型有40根，每根均长为10m。

2.钢板桩码头施工方法为了保障板桩在打入地基中时保持整齐顺直的状态，施打钢板桩前要先制作一个辅助导向装置，即导向架。

导向架必须有足够的强度和刚度，打桩时桩的轴线偏差和倾斜控制要靠导向架上的导轮来卡住钢板桩强制导向。

在钢板桩底部，为了便于钢板桩打入到地基中，应将钢板桩相对较厚的方向做成尖形。

在实际施工时，地基力将会对斜面产生一个作用力，该作用力能将板桩紧紧依靠在一起。

为了保证钢板桩在起吊和施打过程中不出现扭曲，可对钢板桩采用加强肋板进行加固（如振动锤钳口夹桩、柴油锤锤击桩头、桩尖抗变形能力等），在本工程中由于要用柴油锤送桩。

此外，由于AZ钢板桩是由2块单片钢板桩通过铰接方式双拼成一组的，加焊钢板的另外一个目的是保证钢板桩锁口的间距固定为1.4m。

钢板桩的加固是在台架上完成，钢板采用10mm 厚×100mm宽×900mm长，间距4～6m，如图1所示。

为了减少板桩在倒运时所产生的费用，钢板桩在施打前可在堆放场地进行加工处理。

某承台式高桩码头桩基内力数值分析

某承台式高桩码头桩基内力数值分析作者：邓钦来源：《珠江水运》2016年第03期摘要：以洲头咀码头为例，利用PKPM软件对桩基非等间距布置的承台式高桩码头桩基内力进行数值分析，得出了较为合理的结果，可为类似承台式高桩码头设计提供参考。

关键词：承台式高桩码头桩基内力数值分析高桩码头因其对波浪不发生反射、不影响泄洪、能减小淤积的优点，目前正被广泛应用。

该结构型式整体性好、刚度大、对桩偏位要求不高。

高桩码头经历了承台式、桁架式、无梁板式和梁板式四个阶段。

承台式结构是一种较古老的高桩结构型式，其中窄桩台的承台式高桩码头在旧码头的改造中采用较普遍。

承台式高桩码头结构主要由承台和桩基两部分构成。

桩基既是高桩码头的基础，又是结构的主要受力构件，桩的内力计算是分析桩基和连接桩基构建内力的基础。

桩的布置一般在纵横向均采用等间距布置，特殊情况下考虑横向非等间距布置。

本文主要运用PKPM软件对桩基横向非等距布置的承台式高桩码头进行桩的内力复核计算，为以后类似桩基横向非等间距布置的高桩码头分析计算提供参考。

1.工程概况洲头咀码头始建于1933年，初始结构型式为有锚碇墙的板桩结构。

后于1982年改扩建为现状承台式高桩码头结构。

2010年该段改扩建3个浮码头泊位，用于游船靠泊，泊位总长217m，岸线总长189.4m。

浮趸与堤岸连接方式采用平台式，通过固定钢引桥通向堤岸。

码头采用承台式高桩码头结构。

码头采用30×30cm钢筋混凝土预制方桩，L=8.3m，桩底标高为-7.29m（96.5m），桩距1.2×1.6m～1.0×1.6m不等，混凝土为C30。

现浇承台厚度0.4m～0.8m，宽度5 . 6 m，底标高0 .71～1.11m（104.5～104.9m）。

承台顶前侧为现浇C15混凝土胸墙，后侧为浆砌石挡土墙。

后设有抛石棱体和碎石倒滤层，回填中粗砂。

堤岸结构如下图所示。

2.荷载参数码头为高桩承台结构，按刚性桩台法计算桩力。

整体卸荷式板桩码头结构离心模型试验研究_司玉军

第3期2009年9月水利水运工程学报HY DRO -SCI ENCE AND ENG I NEERI N GN o .3Sep .2009收稿日期:2008-11-03作者简介:司玉军(1981-),男,河北承德人,工程师,学士,主要从事港口工程与建设管理工作.E -m a i:l s i yujun2007@163.co m整体卸荷式板桩码头结构离心模型试验研究司玉军1,曾友金2,3,解占强1,武文奎1,李东青1(1.唐山曹妃甸港口有限公司,河北唐山 063200;2.南京水利科学研究院,江苏南京 210029;3.水利部水科学和水工程重点实验室,江苏南京 210029)摘要:为了研究前板桩墙与卸荷平台群桩基础连接为整体的整体卸荷式板桩码头结构受力变形特性与工程特性,进行了较为系统的大型土工离心模型试验.研究了前板桩墙弯矩分布、卸荷平台下各排桩桩身弯矩与轴力分布、拉杆力及锚着点水平变形,推荐了各结构构件受力的设计控制值,分析了整体卸荷式板桩码头结构的工作特性.关键词:板桩码头;离心模型;群桩基础;卸荷中图分类号:TU 411 文献标识码:A文章编号:1009-640X(2009)03-0086-07某港区拟建造一个近期为10万t 杂货泊位,远期为集装箱泊位.泊位所在地基地层自上而下主要为粉细砂层、淤泥质粉质黏土层、粉质黏土层、粉土、黏土.设计中提出采用前板桩整体卸荷式码头结构,有2个设计方案,分别是以锚碇墙和拉杆来承受码头结构水平力的锚碇墙拉杆设计方案和以海侧与陆侧斜桩来共同承受码头水平力的叉桩方案.前板桩整体卸荷式板桩码头结构的特点是浇注的胸墙将前板墙与卸荷平台连接为整体.2个方案的共同点是卸荷平台下均设4排桩;采用水下混凝土浇注的地下连续墙作为前板墙,墙厚1m,墙底标高为-30.0m;岸壁前沿设计岸壁底标高为-15.5m,顶面标高为4.8m.对于锚碇墙拉杆方案,卸荷平台下设4排灌注桩,灌注桩排架间距为4.0m,桩身直径为1000mm,桩底端标高为-50m;平台后设 75mm 钢拉杆,拉杆间距1.33m,以手旋紧张器拉紧;距码头前沿44.5m 处设置锚碇地连墙,锚碇地连墙厚度为0.8m,墙底标高-10.0m ,锚碇墙上现浇钢筋混凝土导梁.整体卸荷式板桩码头结构因将前板墙与卸荷平台连接为整体,相比于分离卸荷式板桩码头结构[1-3]有许多技术难题,如整体式的前板墙与承台群桩基础刚度如何分配,超长桩群桩基础在码头面堆载与后场土体侧向变形下桩身轴力分布、桩身弯矩分布、桩身侧向土压力分布、群桩基础遮帘效应、桩顶是否存在很大轴向拉力、前板墙墙身弯矩分布与土压力分布、前板墙与承台群桩基础的相互作用机理等.由于这种整体卸荷式码头结构属国内外首次提出,无相应的设计规范可循,为此进行了系统的大型土工离心模型试验.因篇幅所限,本文主要介绍锚碇墙拉杆方案的试验成果,叉桩方案见另文介绍.1 离心模型试验模拟技术1.1 模型设计与制作锚碇墙方案结构断面见图1.土工离心模型试验在南京水利科学研究院NHR I 400g t 土工离心机[4]上进行.综合考虑码头结构断面几何尺寸、平面应变模型箱(1000mm (长) 400mm (宽) 1000mm (高))、第3期司玉军,等:整体卸荷式板桩码头结构离心模型试验研究模型制作及测量等因素,选定模型比尺为82.由于前板桩墙、锚碇墙和卸荷平台在码头结构中属于抗弯构件,按等抗弯刚度相似进行设计计算[5-11].已知铝合金板E m=70GPa,钢筋混凝土E p=28GPa,N=82,计算出模型前板桩墙厚度d m=9.0mm,长度h m=424mm,锚碇墙的尺寸为156mm 400mm 8mm,卸荷平台的尺寸为199mm 400mm 11mm.图1 锚碇墙方案结构断面图(标高及水位单位:m,其它尺寸单位:mm)F i g.1 Struct u ra l secti ons o f sheet-pil e bu l khead表1 地基土层物理力学性质T ab.1 P hysica l and m echan i ca l properties o f so ilNo.土层层顶标高层底标高 /(kN m-3)C q/kPa q/1-1回填砂 4.80180281-2粉质黏土0-3.6319.218.311.61-3粉细砂-3.63-14.6319.7//2-1粉质黏土-14.63-21.2319.324.610.22-3粉质黏土-21.23-26.6319.4620.58.73-1粘土-26.63-29.5318.8128.29.53-1粉质黏土-29.53-35.2320.0826114-0粉质黏土-35.23-38.5319.95 6.917.64-1粉土-38.53-41.9320.048.326.35-0粉质黏土-41.93-50.5319.328.112.46-2粉质黏土-50.5357.7321.0329.515.6码头结构中的拉杆为受拉构件,按等抗压刚度相似进行设计.原型拉杆直径为75mm,模型拉杆用同样的钢材料制作,同时用1根模型拉杆模拟3根原型拉杆进行布置,这样设计出的模型拉杆直径为1.58mm,净长324mm,间距48mm.为了测量拉杆力,根据以往测试经验,须将圆截面拉杆改为等面积的矩形截面拉条,这样设计采用的拉杆截面尺寸为3.3mm 0.6mm.桩也按桩身轴向抗压刚度相似来设计计算,其尺寸为615mm 8mm 8mm.原型地基各土层的主要物理和强度指标见表1.制备土样取自原型现场,粉细砂按相对密度控制制备,87水利水运工程学报2009年9月粉质黏土和粉土按不排水强度指标作为控制指标.根据直剪强度指标来确定S u S u = (C q + tan q ),其中为土层中点的固结压力; 为折减系数(0.7~0.9),考虑直剪强度试验特点及工程经验,本次试验取0.7.本模型试验开展了前墙与灌注桩的弯矩、灌注桩与拉杆的轴力、前墙与锚碇墙变位等测量.具体测量元件和试验程序介绍参见文献[7,8].根据试验要求,在试验中采用溢流水位法控制港池水位对应原型极端低水位(-1.27m ).1.2 试验方案布置在模型试验过程中,注意到整体式码头结构内力对结构位移较为敏感;在模型制作过程中,还注意到前墙与较长桩体同时压入模型地基所导致的挤土现象会影响内力测试结果.为此,针对该方案进行多组重复模型,各组模型测试布置情况见表2.表2 离心模型试验布置T ab .2 T est arrange m ents o f cen trifug e m ode l模型编号地基类型测试桩布置第1组(M 1)设计断面地基第1排桩中测1根桩的弯矩和轴力、第2和第4排桩中各测1根桩的轴力第2组(M 2)设计断面地基第1排桩中测1根桩的弯矩和轴力、第2排桩中测2根桩的轴力、第4排桩中测1根桩的弯矩第3组(M 3)设计断面地基每排桩测1根桩的弯矩第4组(M 4)设计断面地基每排桩测1根桩的轴力第5组(M 5)设计断面地基每排桩测1根桩的弯矩第6组(M 6)设计断面地基每排桩测1根桩的弯矩注:靠海侧的为第1排桩,靠陆侧的为第4排桩.(a) 模型剖面图 (b) 模型平面图图2 模型M 1~M 6布置图(标高单位:m,其它尺寸单位:mm )F ig .2 M ode l layout o f test2 模型试验结果分析本模型试验关于码头运营中前墙和卸荷平台群桩各排桩的弯矩,均以朝海侧受拉为正;桩身轴力以压为正;拉杆拉力以受拉为正;前墙位移、卸荷平台位移及锚碇墙位移均以朝海侧为正.2.1 前墙弯矩前墙单宽弯矩分布见图3.可见,墙上端海侧受拉,弯矩为正,墙下端陆侧受拉,弯矩为负,前墙弯矩反弯点在标高-20~-23m 之间,即在前沿泥面线以下3.5~6.5m 范围内.从前墙最大正、负弯矩可知,6组重复模型中实测的最大正弯矩为2108kN m /m,最小为1526kN m /m ,对应位置标高约在-10m;实测的最88第3期司玉军,等:整体卸荷式板桩码头结构离心模型试验研究图3 前墙弯矩分布F i g .3 D istri buti ons o f bendi ng moment o f the front w all大负弯矩-560kN m /m,最小为-155kN m /m ,对应位置标高约在-25m.分析制备的模型地基强度可见,当制备的地基强度偏低时,前墙的最大正弯矩较大;反之,前墙的最大正弯矩较小.根据6组重复模型前墙弯矩分布和模型制备的地基强度情况,初步确定该方案前墙最大正弯矩的控制值为1700~1800kN m /m,并推荐了前墙弯矩分布图(见图3).2.2 卸荷平台群桩基础桩身弯矩灌注桩桩身弯矩分布见图4.其总体特征是,桩顶附近桩身弯矩为正,桩端附近桩身弯矩为负,除第1排桩外,桩顶位置处的桩身弯矩最大;各排桩桩身弯矩零点只有1个,即反弯点,且位置基本相同,均在标高-22m ~-28m ;第1,2,3排桩的桩身最大负弯矩所在位置,均在标高-30m 附近,而第4排桩的桩身最大负弯矩在标高-36m 附近.从各排桩桩身最大正负弯矩可知,几组重复模型中实测的最大正弯矩,对于第1排桩,最大值为1656kN m,最小值为1162kN m,对应位置标高在-15.8m;第2排桩,最大值为1963kN m,最小值为1448kN m;第3排桩,最大值为1922kN m,最小值为1456kN m ;第4排桩,最大值为2309kN m,最小值为1868kN m .根据几组重复模型桩身弯矩分布,初步确定该方案设计断面地基上各排桩最大正弯矩的控制值为1700~2200kN m,并推荐了各排桩桩身弯矩分布(见图4).(a) 第1排桩 (b) 第2排桩(c) 第3排桩 (d) 第4排桩图4 桩身弯矩分布F ig .4 Bend i ng m o m ent o f p iles2.3 卸荷平台群桩基础桩身轴力分布卸荷平台下4排灌注桩基础,承受的竖向荷载为卸荷平台上的填土自重(平台顶面至码头面4.8m 标高)、码头面载30kPa 及胸墙自重.因前板桩墙与卸荷平台连接成整体,这些竖向荷载由4排灌注桩和前墙(看作紧密排列的排桩)共同承担.同时,港池开挖和后场堆载引起土体侧向变形,影响4排灌注桩桩间土竖向沉降分布,从而影响各排桩桩土相对位移沿桩身分布,即桩侧摩阻力沿桩身的发挥.另外,卸荷平台上竖向89水利水运工程学报2009年9月图5 桩身轴力分布F i g .5 D istri buti ons of ax ial f o rce o f the piles荷载分布不均匀(胸墙自重较大)、前墙与灌注排桩的轴向抗压刚度差别及群桩效应.因此,4排灌注桩在竖向荷载下的桩顶轴力分布和桩身轴力沿桩身分布均不同.各排桩桩身轴力分布图5.可见,港池开挖和后场堆载引起土体侧向变形而诱发某一标高土层以上的桩间土沉降,比桩身沉降大,桩身承受负摩阻力,桩顶附近桩轴力沿桩身逐渐增大,其分布类似负摩擦桩分布.在同一标高处,第1排桩桩轴力较大,主要受前墙和临近排桩的影响较大,以及竖向荷载分布不均所致.2.4 拉杆受力分析每组模型中布置8根拉杆,其中测试拉杆一般布置4根(M 3模型中布置了5根),测试拉杆与非测试拉杆间隔布置,测点布置在测试拉杆的中间位置.各组模型试验测试拉杆随加速度发展过程曲线表明,同一组模型内各拉杆拉力差别不大.将每组模型中所有实测的拉杆轴力平均测值作为该组模型试验拉杆的轴力值(见表3),模型M 1,M 3,M 4的拉杆轴力平均值与模型M 5和M 6相差较大,主要原因在于测试拉杆和非测试拉杆的初始张紧力调节不均匀.在制备模型中,拉杆安装需将8根测试拉杆和非测试拉杆预先调节松紧度.在模型M 1,M 3,M 4的拉杆安装过程中,将测试拉杆调的较紧,而非测试拉杆调的较松,这样导致测试拉杆所测的拉力值较大.在随后的模型M 5和M 6的拉杆安装过程中,仔细调整测试拉杆和非测试拉杆的松紧度,尽量做到测试拉杆和非测试拉杆松紧度相同,这样获得测试拉杆的拉力值相对比较合理.针对设计断面地基拉杆安装与调节过程的情况,特在2组纯粉细砂地基模型中,将测试拉杆调节的较紧,而非测试拉杆调节的较松,结果是实测的拉杆拉力值普遍偏高.针对试验过程中拉杆安装与调节松紧的程度,推荐设计断面地基上的拉杆拉力分为700~750kN.表3 拉杆拉力实测值T ab .3 A x i a l force of bars(单位:kN )模型编号第1根第2根第3根第4根第5根平均值M 1107010961012 1059M 3888103612189609851017M 4108411257441124 1019M 5572649664815 675M 66856639685187092.5 码头结构变位及整体稳定性状相同结构形式的重复模型,同一测点处的位移存在一定的差异,但差值并不大(见表4).将这些测量值取平均后更能从总体上反映测点处的位移情况,设计断面地基模型试验的前墙和锚碇墙在锚着点标高位置处(▽0.6m )的侧向变位分别为104和71mm .值得说明是,码头各构件锚着点所测的水平位移,是利用激光位移传感器测码头结构构件同一纵断面某位置点的水平位移,再利用该构件线性变形的假定,推算锚着点的水平位移.表4 码头结构锚着点水平位移T ab .4 H or izonta l displace m en t of struc t ura l components(单位:mm )模型编号M 1M 2M 3M 4M 5M 6前墙106941191169297锚碇墙7460868361649091 第3期司玉军,等:整体卸荷式板桩码头结构离心模型试验研究关于码头整体稳定性状,它也主要体现在码头各部分的位移状况上,尤其是码头前沿前墙和胸墙的侧向变位上.在试验过程中及在停机后,模型整体性状完好,没有观察到开裂等不稳定的迹象,因此,码头结构整体稳定.综上分析,因前板桩墙与卸荷平台通过胸墙相互连接而形成整体,4排桩、卸荷平台、胸墙及前墙形成刚构构件,其受力情况比拉杆直接连接在前板桩墙和锚碇墙间的分离卸荷式板桩码头结构受力要复杂,所实测的各构件内力大小与分布,可能不宜与分离卸荷式板桩码头结构的内力进行简单对比[12].3 结语为了深入研究锚碇墙拉杆方案整体卸荷式板桩码头结构受力变形特性与工程特性,共进行了6组大型土工离心模型试验,研究了前板桩墙弯矩分布、各排桩桩身弯矩与轴力分布、拉杆力及锚着点水平变形,分析了整体卸荷式板桩码头结构的工作特性,得出了码头结构运营期前墙的最大正弯矩、灌注桩的最大正弯矩、拉杆力及前墙锚着点的水平位移.但因前板桩墙与卸荷平台通过胸墙相互连接而形成整体,锚碇墙拉杆方案所实测的各构件内力大小与分布,可能不宜与分离卸荷式板桩码头结构的内力进行简单对比.参考文献:[1] T SI NKER G P.H andbook of po rt and harbo r eng ineer i ng:geotechn i ca l and structura l aspec ts[M].ITP Internati onal T hom sonPub lish i ng,1997.[2] 刘永绣.板桩和地下墙码头的设计理论和方法[M].北京:人民交通出版社,2006.(L I U Y ong-x i u.D esign theo ry andm ethod f o r s heet-p ile and d iaphrag m w all[M].Be iji ng:Ch i na Co mmunicati ons Press,2006.(in Chi nese))[3] 徐光明,蔡正银,刘永绣,等。

第三章板桩码头2

简化计算：板桩入土深度由踢脚稳定确定以跨中正弯矩为（ 1.1 ～ 1.15 ）倍入土最大负弯矩取代变形条件
特别注意：板桩内力需要调整，因为土压
力分布发生变化，影响板桩内力。调整方
法参考规范，乘以不同的修正系数。
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板桩上部有拉杆拉住，下端嵌固于地基中，

上下端位移较小，
跨中位移较大，

墙后土体在板桩变形过程中出现拱现象，
是跨中一部分土压力通过滑动土条之间的
摩擦力传至上下两端。
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影响板桩墙后主动土压力分布的因素很多，目前定量确定各影响因素有困难。按《板桩码头设计与施工规范》推荐：作用于板桩墙上的主动土压力按线性分布而以弯矩为主的板桩考虑弯矩修正系数。
第三节板桩码头的计算
一、板桩码头上的作用和作用效应组合

1、土压力 2、剩余水压力 3、其它荷载：波吸力和船舶荷载，两荷载不同时出现。
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4、作用效应组合
持久组合短暂组合偶然组合
各组合计算内容：
（1）踢脚稳定计算
（2）锚碇结构稳定性（3）码头整体稳定（4）桩的承载力（5）构件强度计算
作用于板桩墙上的土压力分布：

施工方法

拉杆位置及锚着点的水平位移
板桩入土深度
板桩刚度与地基之间的关系等因素。

板桩码头结构中桩体作用宽度试验研究

板桩码头结构中桩体作用宽度试验研究
徐光明，李士林。刘永绣吴荔丹，，
（．１南京水利科学研究院，南京２０２；．文水资源与水利工程国家重点实验室，１０９２水南京２０２；１０９３中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院，阳５００；．．贵５０８４中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津３０２）０２２摘要：主要被用来传递竖向荷载，桩在码头结构中桩还常被用来承受横向荷载，抗地基侧向变形。侧向承载桩受抵到的作用力主要来自挡土陆侧和临空海侧之间的土压力差，由于受力机理复杂，今尚无成熟计算方法能够准但至确估算桩所承担的横向作用力。通常假设一个桩体等效作用宽度，然后采用挡土墙经典土压力理论进行计算，现行板桩码头结构设计中假设桩体作用宽度为２倍桩宽，然而，这种经验算法经常受到质疑，迫切需要试验验证。为了改进和完善现行的板桩码头结构设计计算方法，针对桩体作用宽度这一问题，设计开展了多组大型土工离心模型试验，通过微型土压力盒测量了不同桩间距布置的桩体侧面的土压力，得了桩身前后两侧沿深度的土压力分获
布。试验结果表明，桩排中的单根桩作用宽度与桩间距密切相关，桩间距宽度比ｄｂ于４０，作用宽度系在／小．时其
数Ｊ近似与ｄｂ｝ｊ／线性递增；ｂ于４０，ｑｄ大／．后ｋ值逐渐趋于常值，随着ｄｂ出现非常明显的变化；ｅ不再／值对于桩间距
完全满足当前大吨位深水板桩码头的设计建设要求，

新夏港双线船闸单锚板桩结构受力特性分析

２０１７年４月
水运工程
Ｐｏｒｔ＆ＷａｔｅｒｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ａｐｒ．２０１７Ｎｏ．４ＳｅｒｉａｌＮｏ．５２７
第４期
总第５２７期
一新夏港双陆（新１线．河洋海船大，学何闸港良口单德海岸，锚与李近板社海工平程桩学，院结陈，恩江构苏旺南受，京黄２１力０９雄８特：性分析
ｐｉｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｈｉｐｌｏｃｋ；ｓｉｎｇｌｅａｎｃｈｏｒｓｈｅｅｔｐｉｌｅ；ｍｏｄｉｉｆｅｄＣａｍ．Ｃｌａｙｍｏｄｅｌ；ｌｆｏｏｒｂｒａｃｅ
底以下土深５０Ｉｌｌ，长度５７．５ｍ，桩后土体延伸
４６ｍ。经验证，边界处土体受力基本不受板桩结构影响，即可认为选择的模拟范闱基本合理。模型底部全约束，侧面约束水平方向。施＿ｌ时闸室内土体从高程５．３６ｍ开挖至一５．２１ｎ，有限元模
收稿日期：２０１６．０９ — １３
作者简介：陆新洋（１９９１一），女，硕士研究生，研究方向为港口与航道工程结构。
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不同地基处理方式下组合式板桩码头结构的受力变形分析

第48卷第2期2020年3月河海大学学报(自然科学版)Journal of Hohai University(Natural Sciences)Vol.48No.2Mar.2020DOI :10.3876/j.issn.10001980.2020.02.010 基金项目:南通市科技局计划项目(GY2017013);江苏省交通运输科技项目(2017T17)作者简介:秦网根(1983 ),男,高级工程师,博士,主要从事水运工程的试验检测㊁监测和评估研究㊂E⁃mail:303179372@ 引用本文:秦网根,蔡正银,关云飞,等.不同地基处理方式下组合式板桩码头结构的受力变形分析[J].河海大学学报(自然科学版),2020,48(2):158⁃162.QIN Wanggen,CAI Zhengyin,GUAN Yunfei,et al.Forced deformation analysis of combined sheet⁃pile wharf structure after different foundation treatments[J].Journal of Hohai University(Natural Sciences),2020,48(2):158⁃162.不同地基处理方式下组合式板桩码头结构的受力变形分析秦网根1,2,蔡正银1,关云飞1,侯　伟3(1.南京水利科学研究院岩土工程研究所,江苏南京　210029;2.中设设计集团股份有限公司,江苏南京　226004;3.中交第一航务工程勘察设计院有限公司,天津　300222)摘要:为解决软弱土地基深水板桩码头的技术难题,采用不同水泥掺入比的满堂式加固法和水泥搅拌桩加固法对软弱土地基进行处理,并与传统单锚板桩结构进行组合,研究组合式板桩码头结构的受力变形状况㊂结果表明:不同水泥掺入比满堂式加固软弱土地基主要通过增加刚度抵挡竖向和水平向的荷载,减少作用于前墙的侧向土压力;随着水泥掺入比的增大,整体承受侧向土压力作用增强,前墙的变形显著减小㊂采用水泥搅拌桩处理软弱土地基,形成的搅拌桩桩体和桩间土共同协调了结构与土的受力状况,且通过限制前墙位移降低了锚杆的内力,减小了前墙内力㊂关键词:组合式板桩码头;水泥掺入比;水泥搅拌桩;受力变形;南通港中图分类号:U656.1 文献标志码:A 文章编号:10001980(2020)02015805Forced deformation analysis of combined sheet⁃pile wharf structure afterdifferent foundation treatmentsQIN Wanggen 1,2,CAI Zhengyin 1,GUAN Yunfei 1,HOU Wei 3(1.Geotechnical Engineering Department ,Nanjing Hydraulic Research Institute ,Nanjing 210029,China ;2.China Design Group Co.,Ltd.,Nanjing 226004,China ;CC First Harbor Consultants Co.,Ltd.,Tianjin 300222,China )Abstract :In order to solve the technical problem of deep⁃water sheet pile wharf on weak soil foundations,which is treated with different cement mixing ratios and cement mixing piles,and combined with the traditional single anchor sheet pile structure,the influence of combined sheet pile wharf structure is studied.The studying results of the force and deformation indicate that the reinforcement of weak soil with different cement mixing ratios can be used to strengthen the weak soil foundation for increasing the stiffness for resisting vertical and horizontal loads,and to reduce the lateral earth pressure on the front wall.With the increase of the mixing ratio,the overall effect of lateral earth pressure is increased,and the deformation of the front wall is significantly reduced.While the cement mixing pile is used to treat weak soil foundation,the mixed pile and the soil between piles are formed to coordinate the stress conditions of structure and soil.By limiting the displacement of the front wall,the internal force of the anchor rod as well as the internal force of front wall is reduced.Key words :combined sheet pile wharf;cement mixing ratio;cement mixing pile;forced deformation;Nantong Port第2期秦网根,等　不同地基处理方式下组合式板桩码头结构的受力变形分析遮帘式㊁分离卸荷式㊁T 型卸荷式等[1⁃4]地下连续墙式板桩码头可以解决前板桩墙抗弯能力差和施工难度高的问题,它们通过墙后布设遮帘桩㊁卸荷平台减小作用于前墙的土压力,大大提高了码头的靠泊等级,缩短了与国内外重力式码头㊁高桩码头之间的靠泊等级差距㊂这些深水化㊁大型化板桩码头大都建造在软弱土地基上,而软弱土具有含水率高㊁抗剪强度低㊁压缩性高㊁孔隙比大(大于1)等特性,易出现地基承载力不足㊁边坡失稳破坏等问题[5]㊂在软弱土地基上建设深水板桩码头的关键是地基处理方式的选择,所选地基处理方式既要经济合理又需要能满足板桩码头建设的需要㊂1938年,美国奥克拉荷马公路部门[6]率先对水泥土的各种特性进行了研究,将水泥用于改善软土路基的性能,Neal [7]对水泥拌合体的处理效果进行了分析,认为水泥拌合体在改善地基稳定性方面效果显著㊂我国首次应用是在天津港东突堤南㊁北侧高桩码头的泊位软基处理工程中[8],处理成块状的水泥搅拌桩极大地提高了软弱地基强度,减少了地基变形㊂本文采用不同水泥掺入比满堂式加固和水泥搅拌桩2种方法加固软弱土地基,将加固后的软弱土地基与单锚板桩结构进行组合(简称组合式板桩码头),研究组合式板桩码头结构的受力变形状况,并详细分析其工作机理,以期能为今后软弱土地基上建设深水化板桩码头提供技术支撑㊂1　组合式板桩码头的三维数值模型架构图1　组合式板桩码头(单位:m )Fig.1　Combined sheet pile wharf (units :m )1.1　工程概况南通港吕四港区某港池区域拟建2万t 级通用泊位(图1),码头泊位设计尺寸为390m×30m,设计年吞吐量为170万t㊂拟建码头工程位于港池西侧岸线,与其相邻的为渔货码头,主要利用码头作业区北侧的深水岸线和边滩围垦区进行泊位布置㊂设计时通过深层水泥搅拌法对墙后软弱土进行深层搅拌处理,按照软弱土中掺入不同比例水泥形成拌合体或采用水泥搅拌桩处理形成桩与桩间土的复合地基增强体,并与单锚板桩结构构成组合式板桩码头[9⁃10](图1)㊂码头前板桩墙采用⌀1200mm@1300mm 单排钻孔灌注桩结构作为支挡结构,施工时可同时干地施工,缩短建设工期,前墙后设置2排⌀900mm@600mm 高压旋喷桩作为止水帷幕,其后14.93m 宽㊁处理深度为18m 的软弱土地基采用18%水泥掺入比按照⌀600mm@1000mm 水泥搅拌桩进行加固或采用掺入不同比例的水泥进行加固,其中掺入4.3%的水泥用量等于水泥搅拌桩复合地基水泥用量,同时考虑水泥掺入比变化对地基土的物理力学性质影响,增加2.5%㊁3.5%㊁5.5%㊁6.5%这4种不同水泥掺入比进行分析㊂1.2　组合式板桩码头三维有限元模拟码头所在区域位于长江下游冲积平原区,地势低平,为第四系全新统滨海相沉积层和上更新统海陆交互沉积,该地区表层分布着范围广㊁厚度大的软弱土层[11],场区内各土层主要物理力学指标见表1㊂表1　各土层物理力学性质指标Table 1　Physical properties of soil in each layer层号土层深度/m 含水率w /%密度ρ/(g㊃cm -3)孔隙比e 压缩系数a 0.1-0.2/MPa -1压缩模量E s 0.1-0.2/MPa 承载力f k /kPa 2⁃1淤泥质粉质黏土混粉砂2.0~5.641.3 1.80 1.1740.763.00602⁃2粉砂夹粉质黏土 1.2~8.230.8 1.940.8420.247.851203粉砂夹粉土2.4~6.227.2 1.990.7470.1412.961504粉土夹粉质黏土 6.5~13.432.1 1.880.9260.34 5.921205粉砂夹粉土5.9~11.128.1 1.980.7720.1810.161356粉砂 2.3~5.225.72.060.6670.1115.56200由表1可知,场区内土层在垂向上性质差异较大,2⁃1层㊁2⁃2层㊁4层土物理性质较差,尤其是2⁃1层含水率较高,层高平均达3m 左右,2⁃2层平均层高达5m 左右㊂因此在灌注排桩形成的墙身后方,采用水泥搅拌桩对软弱土地基进行加固,形成整体㊁稳定㊁满足一定强度要求的复合地基,以改善土的性质和结构,保证951河海大学学报(自然科学版)第48卷处理后的复合地基能够满足整体受力和稳定性要求㊂数值分析时,水泥搅拌桩处理区域复合土体黏聚力取90kPa,内摩擦角取22.60°[12⁃13]㊂南水模型[14]不仅能很好地反映土的非线性㊁弹塑性㊁剪胀性以及硬化性等特点,而且综合了邓肯张模型和剑桥模型的优点,因此采用南水模型作为土的本构模型㊂对工程所在区域原状土以及不同水泥掺入比的满堂式拌合土进行三轴试验,所得土的南水模型参数见表2㊂表2　土的南水本构模型参数Table 2　NHRI model parameters of soil土样名称c /kPa φ/(°)R fK K urn c dR dn d淤泥质粉质黏土混粉砂粉砂夹粉质黏土粉砂夹粉土粉砂3.5%水泥掺入比拌合土4.3%水泥掺入比拌合土5.5%水泥掺入比拌合土6.5%水泥掺入比拌合土2.5%水泥掺入比拌合土13.77.40.7283.3166.60.650.081.120.716.626.20.790.9181.80.70.060.660.664.630.60.7238.1476.00.40.040.810.702.333.90.9294.1588.20.90.010.640.8822.932.60.6100.0200.00.20.070.400.6333.135.60.6150.0300.00.20.050.590.6362.536.00.7187.0374.00.20.030.850.6166.636.30.8310.0620.00.20.020.930.69198.638.50.7364.8729.50.40.010.740.63 注:拌合土是对淤泥质粉质黏土混粉砂掺入2.5%㊁3.5%㊁4.3%㊁5.5%㊁6.5%的水泥形成的土㊂c 为黏聚力,φ为摩擦角,R f 为破坏比,其余的参数为根据三轴试验数据拟合的无量纲参数㊂组合式板桩码头结构三维有限元数值分析时应对受力特性进行简化,依据模型的总体布置和模型的边界约束,计算模型的平面尺寸设为150m×70m㊂前墙采用直径1.2m㊁长度为36.2m 的钻孔灌注桩,陆侧土体进行高压旋喷处理作为止水结构㊂根据刚度等效原理将钻孔灌注桩等效为厚度为1m 的地下连续墙㊂锚碇墙厚度为0.6m,墙高2.5m,其距前墙33m㊂钢拉杆长33m,等间距1.5m 布置,距地面4.2m,其型号为Q390mm⌀70mm㊂图2　位移计算结果Fig.2　Displacement calculation result因前墙和锚碇墙均选用钢筋混凝土材料,所以有限元建模采用C3D8I 线弹性单元,该单元可以获得前墙和锚锭墙的变形和弯矩㊂钢筋混凝土弹性模量取28GPa,泊松比取0.167㊂钢拉杆采用不传递力矩的TRSS 单元进行模拟,钢筋的弹性模量取206GPa,泊松比取0.3,模型的截面积与真实情况相同,忽略拉杆与土体的摩擦及其自重㊂2　受力和变形分析2.1　前墙和锚碇墙位移由图2(a)可知,板桩码头前墙的位移曲线犹如弓”形㊂地基处理前㊁后的墙身位移计算值在墙身端部趋于一致;距墙身顶部8m 以内,水泥搅拌桩处理地基的前墙位移大于采用不同水泥掺入比处理地基的位移,8m 以下反之㊂水泥掺入比越大,墙前位移越小,但在两头”(墙身顶部和端部)趋于一致,是因为墙身顶部和端部分别被拉杆和土体约束了位移㊂由图2(b)可知,地基处理后的锚碇墙位移值均小于未处理的情况,且随着水泥掺入比的增大,锚锭墙的位移值逐渐减小,水泥搅拌桩处理地基后的锚碇墙位移大于不同水泥掺入比地基处理下的位移㊂由图2可知,无论采用哪种方式处理地基,锚锭墙与前墙的位移变化规律不一致㊂2.2　前墙土压力由图3(a)可知,水泥搅拌桩处理后的前墙陆侧土压力整体上要大于采用不同水泥掺入比地基处理和地基未处理时的前墙陆侧土压力㊂出现这种现象的原因是水泥搅拌桩刚度较大,其前墙土压力更接近于静止土压力;而地基处理前和不同水泥掺入比复合地基的61第2期秦网根,等　不同地基处理方式下组合式板桩码头结构的受力变形分析图3　板桩码头前墙土压力计算结果Fig.3　Calculation results of earth pressure onthe front wall of sheet pile wharf前墙陆侧土压力与主动土压力接近㊂不同水泥掺入比地基处理的土压力小于主动土压力,是因为土体的物理力学性质已经改变,摩擦角和黏聚力变大,主动土压力变小㊂综上,水泥搅拌桩地基处理与不同水泥掺入比下地基处理在减小前墙内力的机理上有所差异:不同水泥掺入比下地基处理是通过改变土体的物理力学性质以减小作用于前墙的土压力,从而达到降低前墙内力的目的;水泥搅拌桩地基处理方式是通过限制前墙位移来降低锚杆的内力,最终达到减小前墙内力的目的㊂不同水泥掺入比和水泥搅拌桩2种地基处理方式,土压力在距墙顶20~24m 范围内,前墙陆侧土压力突变现象明显,其余部分随着深度的增大,土压力逐渐增大㊂根据图3(b)所知,地基采用不同水泥掺入比处理后,前墙海侧土压力明显减小㊂2.3　前墙和锚碇墙的弯矩由图4(a)可知,由于有拉杆的作用,墙图4　单宽弯矩计算结果Fig.4　Calculation results of bending moment with unit width身弯矩在距墙顶0~4m 间均为负弯矩,其余位置均为正弯矩,整体曲线变化趋势可近似认为符合 S”形㊂距墙顶20m 范围以内,地基未处理的前墙弯矩大于地基处理的墙身弯矩,且水泥搅拌桩地基处理与不同水泥掺入比地基处理的前墙弯矩变化趋势基本一致㊂随着水泥掺入比的增加,前墙正弯矩最大位置不断下移㊂当深度超过20m 后,不同水泥掺入比的前墙弯矩变化先是略微增大再缓慢变小,而水泥搅拌桩处理地基后的墙身弯矩则先是快速增大,在深度28m 处则快速降低㊂由图4(b)可知,地基处理后的锚碇墙墙身弯矩显著减小;水泥搅拌桩处理地基与地基未处理情况下的锚锭墙墙身弯矩变化趋势相同;不同水泥掺入比地基处理的墙身弯矩变化趋势基本一致,整体上可近似认为符合 >”形变化,在4~4.5m 间出现最大值,墙身内力承载能力极限状态最大弯矩计算值为241.56kN㊃m㊂图5　拉杆拉力Fig.5　Tension bar force2.4　拉杆的拉力采用水泥搅拌桩处理地基后,板桩码头拉杆拉力由416.35kN(地基处理前,即图5中掺入比为0时)减小至271.34kN,减小幅度达35%;采用水泥掺入比处理后(图5),拉杆拉力显著减小,基本维持在260kN,且随水泥掺入比的增大,拉杆拉力逐渐减小㊂综上所述,采用不同水泥掺入比或水泥搅拌桩处理软弱土地基形成的复合地基与单锚板桩结构组合后,前墙的位移和弯矩㊁拉杆拉力比地基处理前减小幅度达25%以上㊂在码头前沿港池分阶段开挖至设计标高过程中,前墙海侧土压力会逐渐减小直至为零,从而造成前墙墙身两侧土压力不等㊂岸侧侧向土压力会推动前墙向前移动,前墙会通过拉杆将力传递给锚锭墙,161261河海大学学报(自然科学版)第48卷然后锚锭墙将力传递给前墙和锚锭墙之间的土,使结构(前墙㊁锚锭墙㊁拉杆)与土共同承受荷载作用㊂如果在单锚板桩码头结构之间有软弱土存在,因软弱土内摩擦角低,其与码头面作用荷载易转化为水平力,会在墙后产生巨大的水平力,致使板桩前墙弯矩过大㊂码头后方区域软弱土地基的处理,改变了这一受力状态㊂加固后的场地由加固区和非加固区组成,加固区的受力和变形是由上部褥垫层和基础等的调节作用实现加固区与非加固区土的共同承载,与地基未处理情况相比,刚度明显增大,竖向承载力明显增加㊂如采用不同水泥掺入比处理地基形成的整体㊁稳定的拌合体,便是通过增加刚度抵挡竖向和水平向的荷载,减少作用于前墙的侧向土压力,且随着水泥掺入比的增大,整体承受侧向土压力作用增强,前墙的变形显著减小㊂如采用水泥搅拌桩处理软弱土地基,形成的搅拌桩桩体和桩间土共同协调了结构与土的受力状况,其桩土的共同作用限制了前墙位移,进一步减小了锚杆拉力和前墙内力㊂3　结语地基处理方式的选择是解决软弱土地基不能建设深水板桩码头这一难题的关键,采用满堂式和水泥搅拌桩处理的复合地基与传统板桩结构组合后,板桩码头的受力情况显著改善㊂满堂式加固软弱土地基主要通过增加刚度抵挡竖向和水平向的荷载,减少作用于前墙的侧向土压力,且随着水泥掺入比的增大,整体承受侧向土压力作用增强,前墙的变形显著减小㊂采用水泥搅拌桩处理软弱土地基,形成的搅拌桩桩体和桩间土,共同协调了结构与土的受力状况,通过限制前墙位移降低了锚杆的内力,减小了前墙内力㊂参考文献:[1]刘永绣,吴荔丹,李元音.一种新型码头结构型式:半遮帘式深水板桩码头结构的推出[J].港工技术,2005,39(增刊1):16⁃19.(LIU Yongxiu,WU Lidan,LI Yuanyin.A new type of wharf structure the structure of semi:covered type of deep water sheet pile wharf[J].Port Engineering Technology,2005,39(Sup1):16⁃19.(in Chinese))[2]崔冠辰,蔡正银,李小梅,等.遮帘式板桩码头工作机理初探[J].岩土工程学报,2012,34(4):762⁃766.(CUI Guanchen,CAIZhengyin,LI Xiaomei,et al.Preliminary investigation on working mechanism of covered sheet⁃pile wharfs[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering,2012,34(4):762⁃766.(in Chinese))[3]龚丽飞.分离卸荷式地下连续墙板桩码头结构与土相互作用研究[D].南京:南京水利科学研究院,2007.[4]蔡正银,侯伟,周建,等.20万吨级卸荷式板桩码头数值分析[J].岩土工程学报,2015,37(2):218⁃224.(CAI Zhengyin,HOUWei,ZHOU Jian,et al.Numerical analysis of200000⁃tonnage sheet⁃pile wharf with relieving platform[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering,2015,37(2):218⁃224.(in Chinese))[5]赵志缗,应惠清.简明深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.[6]ROBERT J D.Performance of cement⁃modified soils:a follow⁃up report[J].Transportation Research Record,1986(3):81⁃86.[7]NEAL D V.Cement⁃modified 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Lihua,FANDalin,JIN Guoqiang.Application of cement mixing pile on reinforcing the foundation integral stability[J].Port Engineering Technology,2008,47(3):47⁃49.(in Chinese))[13]中华人民共和国交通运输部.港口工程地基规范JTS147⁃1 2010[S].北京:人民交通出版社,2010.[14]司海宝,化西婷.南水模型在ABAQUS中的实现及在工程中的应用[J].南水北调与水利科技,2010,8(1):52⁃55.(SIHaibao,HUA Xiting.Development of NHRI constitutive model in ABAQUS and application in engineering[J].South⁃to⁃North Water Transfers and Water Science&Technology,2010,8(1):52⁃55.(in Chinese))(收稿日期:20190117　编辑:刘晓艳)。

波浪作用下后板桩高桩码头结构受力特性研究

ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｄｉｍｉｎｉｓｈｉｎｇｖｌｕａｅｓ：ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｓｓｎｄａｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｗｈａ９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２ —１１４４．２０１５．０２．０４０
波浪作用下后板桩高桩码头结构受力特性研究
尚晓田，陈俊，许春虎２
（１．浙江淳溪水利工程设计咨询有限公司，浙江杭州３１００１６；２．浙江省钱塘江管理局勘测设计院，浙江杭州３１００１６）摘要：以某海堤后板桩高桩码头工程为背景，采用ＡＢＡＱＵＳ有限元软件对波浪作用下，后板桩高桩码
ＳｔｕｄｙｏｎＭｅｃｈａｎｉｃａｌＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＷｈａｒｆ、ｔｈＢａｃｋＳｈｅｅｔＰｉｌｅｓｄｅｒｖｅｓ
ＳＨＡＮＧＸｉａｏ．ｔｉａｎ，ＣＨＥＮＪｕｎ，ＸＵＣｈｕｎ — ｈｕ２（１．Ｚｈｅｊ￣ｇｎＣｈｕｎｘｉＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓｓｒ￣ｎｕｇ＆ＣｏｎｓｕｌｔｉｎｇＣｏ．，ｄ．，Ｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ３１００１６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｒｅｃｏｎａｉｎｓｓａｎｃｅ＆忉ＩｎｓｔｉｔｍｅｏｆＱｉａｎｔａｎｇＲｉｖｅｒＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ，３１００１６，Ｃｈｉａ）ｎ

海港口浮码头中固定桩墩振动实测与数值计算分析

海港口浮码头中固定桩墩振动实测与数值计算分析摘要: 浮码头是一种常见的海港建筑物，而其中固定桩墩是其核心组成部分。

受到波浪和潮汐的影响，固定桩墩会产生振动影响其稳定性。

本文结合实测与数值计算对固定桩墩的振动特性进行分析，探讨其影响因素，并提出相应的分析方法与控制建议。

关键词: 浮码头，固定桩墩，振动特性，影响因素，数值计算，控制建议一、引言海洋港口是国家经济发展的重要组成部分，而浮码头是其重要建筑物之一。

浮码头可以在水面上自由浮动，在波浪和潮汐的影响下，能够为大型船只提供良好的停靠条件。

其构造主要包括浮箱、固定桩墩、散桩等组成部分，其中固定桩墩是最重要的结构部分。

固定桩墩一般采用钢筋混凝土或预制件，其承载能力要求较高，同时还要满足结构的稳定性要求。

然而，由于海洋环境的特殊性，固定桩墩容易遭受较大的波浪和潮汐作用，产生明显的振动，从而影响其稳定性和使用寿命。

二、固定桩墩振动特性的实测与分析为了了解固定桩墩的振动特性，我们选取某港口的固定桩墩进行实测。

实测结果表明，固定桩墩的振动具有以下特点：1. 振动频率较低：固定桩墩的振动频率大多在1~3Hz之间，相对于一般的建筑物而言较低。

2. 振幅较大：固定桩墩的振幅可达0.2~0.4m，较为明显。

3. 振动形态复杂：固定桩墩的振动形态伴随波浪和潮汐的变化而复杂变化，没有明显的规律可循。

通过实测可以看出，固定桩墩的振动主要受到环境因素的影响，而其振动特性的分析需要结合数值计算模型来进一步研究。

针对固定桩墩的振动特性，我们建立了基于有限元方法的数值计算模型，分别分析了固定桩墩的振动频率、振幅和相关影响因素。

1.振动频率的分析固定桩墩的振动频率与其固有频率有关，而固定桩墩的固有频率受到墩身高度、直径和材料等因素的影响。

通过数值计算分析，我们发现固定桩墩的振动频率主要受到墩身高度和材料刚度的影响，而固定桩墩的直径对其振动频率的影响较小。

固定桩墩的振幅与其受力状态和水动力载荷有关。

港工建筑物板桩实验报告

1、改变墙前土层深度，做多组实验，验证不同的插入深度的土压力和变形曲线2、做一根拉杆不够，应当把测试板两边相应的位置也用拉杆拉住3、土压力极值、板桩变形极值附近测点加密4、传感器测初始值，应当在板前板后填土都有0.5米埋深时Abstract：The sheet—pile bulkhead has been widely used in China in recent years．In order to verify and perfect thecurrent design and computation theories，sheet—pile bulkheads anchored by a single layer of tie —rods have beenstudied by centrifuge modeling tests．In the tests，reinforced concrete diaphragm sheet—pile front wall and steelsheet—pile front wall are simulated respectively with the retaining heights of 1 8 m and 2 1 m ．The bending moment ofthe front wall and the rear anchored diaphragm wall，the earth pressure of both sides of the front wall and theseaward side of the rear wall are measured，and the tensile force of tie—rods are measured as wel1．At the sametime，the horizontal displacements of the front and the rear walls and the stability of structure during the operationprocess are also observed．The analysis of test results shows that the mechanical responses of the structuralcomponents of the bulkhead are not only governed by the retaining height of the fron摘要：片桩基舱壁已广泛应用于中国在最近years.In为了验证和完善当前的设计和计算理论，板桩锚舱壁由一个单一层系杆已研究了离心模型试验。

板桩码头受力特征试验试验报告河海港航

板桩码头受力特征试验实验报告一、试验目的及试验内容板桩码头受力特征试验主要是通过试验了解有锚板桩码头的结构组成，了解有锚板桩墙后土压力的分布规律、板桩墙在外荷载作用下的变形规律及板桩墙的内力变化规律，了解在外荷载作用前后锚杆轴力的变化情况。

具体试验内容有以下几点：1、在水平外荷载作用下板桩墙的变形测试；2、在水平外荷载作用下板桩墙后土压力的测试；3、在水平外荷载作用下锚杆拉力的测试；4、在水平外荷载作用下板桩墙的内力测试。

二、试验的基本原理板桩码头是应用广泛的主要码头结构型式之一。

它的工作原理是利用板桩墙下部打入土中，上部安装各种锚定结构(对有锚板桩而言)以维持其稳定。

本次试验模型采用单锚板桩结构型式主要构件由板桩墙、帽梁、导梁、锚杆、锚定组成。

板桩墙由下部打入地基的钢筋混凝土板桩向成连续墙；钢导梁采用10号槽钢，位于锚杆穿过板桩处；拉杆采用直径为25mm 的钢筋制成，拉杆上装有紧张器；锚定板采用混凝土板；板桩顶端用现浇钢筋混凝土做成帽梁。

板桩墙相当于一个竖直放置的梁，上端由拉杆拉紧，下端支承在地基中。

板桩墙承受墙前土压力、墙后土压力、水压力、船舶荷载等水平荷载。

拉杆作为板桩墙和锚定结构之间的传力构件，将板桩墙上的水平荷载传递给锚定结构，再将荷载传给后方地基。

单锚板桩在水平力的作用下，由于单锚板桩墙上的锚定结构的固定作用，使得板桩墙上端受到约束而不能自由移动，从而在上端形成一个铰接的支承点，从而板桩墙的下端由于真入土深度的不同产生不同的工作状态：第一种工作状态：板桩入土不深，在墙后主动土压力作用下，板桩产生弯曲变形，并围绕板桩上端支承点转动。

板桩中只有一个方向的弯矩且数值最大，入土部分位移较大。

属于自由支承情况，按底端自由支承的弹性线法计算。

第二种工作状态：其入土情况和受力情况介于第一种工作状态和第三种工作状态之间。

第二种工作状态：随着板桩人土深度增加，入土部分出现与跨中相反方向的弯矩，板桩弹性嵌固于地基中，入土部分位移小。

钢板桩码头施工过程受力分析

钢板桩码头施工过程受力分析李侃;赵利平;井阳;卢陈【摘要】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”.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】5页(P169-173)【关键词】港口工程;钢板桩码头;有限元;位移;土压力;弯矩【作者】李侃;赵利平;井阳;卢陈【作者单位】长沙理工大学,湖南长沙 410076;中交天航滨海环保浚航工程有限公司,天津 300450;长沙理工大学,湖南长沙 410076;中交第四航务工程局有限公司,广东广州 510000;珠江水利科学研究院,广东广州 510611【正文语种】中文【中图分类】U656.1+12板桩码头作为码头的主要结构形式之一，已经在我国沿海和内河地区得了广泛的应用[1-3]。

板桩码头的特点是依靠板桩或板桩墙下端嵌入地基达到工作状态，其上端来用锚碇结构。

板桩结构不仅应用于码头工程，更广泛应用于其他挡土和挡水工程[4-5]。

该结构的优点主要有结构简单、造价低、施工方便，可先打板桩后挖港池，以减少挖填土方量。

应用较多的板桩材料有钢筋混凝土板桩和钢板桩两种。

钢筋混凝土板桩的耐久性较好，造价相对较低；钢板桩造价较高，但其质量小、强度高、锁口紧密、止水性好、沉桩容易，且具有环保、节能、高效和可重复利用性能，因此在港口水工工程和其他工程中有着广泛的应用前景。

20世纪20年代，钢板桩就逐步在欧洲、日本等国家和地区的各类工程中得到了应用[6-8]，如岸壁、防波堤、码头、船闸、挡土墙、基坑围护等。

板桩码头

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②T形板桩导向能力差，企口常不密实，要处理。企口处：设置倒滤层；在翼板两侧设置锁口，并焊接，既可导向，又可有效防止漏土。
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④组合型实际上是主桩板桩结合，适用于地质条件较差处，但构件类型多，施工麻烦，主桩受力较大，板桩受力小，受力不均匀。
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第四章第四章板桩码头板桩码头
• 板桩码头的结构型式及其特点 • 板桩码头的构造 • 板桩墙计算 • 锚碇结构计算
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Ⅰ、板桩码头的结构型式及其特点
一、板桩码头的结构特点
1．工作原理：
由沉入地的基板桩墙和锚碇系统共同作用来维持其稳定性。
3、按板桩墙结构分类 ⑴普通板桩墙由断面和长度均相同的板桩组成，其优点是板桩类型单一，施工方便。
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⑵长短板桩结合在普通板桩墙中，每隔一定距离，打入一根长板桩，这样既保证了稳定，又降低了造价。适用于土质条件较差，在较深处才有硬土层的情况。
⑵Z 形抗弯能力好，受弯时，连接锁口处，剪应力为零，由于单根Z 形钢板桩断面不对称，施工时易扭转，故施工时一般采用将两根板桩焊在一起施打。
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高桩码头上部结构受力特征试验实验报告(河海港航)

高桩码头上部结构受力特征试验实验报告(河海港航)高桩码头上部结构受力特征试验实验报告一、试验目的、要求高桩码头上部结构受力特征试验主要是通过试验了解板梁式高桩码头的组成结构、传力机理，了解在垂直荷载作用下板梁式高桩码头的受力特征，包括纵梁、横梁的受力特征。

1、在垂直外荷载作用下码头#人梁振弦式应变计的频率测试；2、在垂直外荷载作用下码头横梁振弦式应变计的频率测试。

二、试验的基本原理高桩码头是应用广泛的主要码头结构型式之一。

它的工作原理是通过桩台把码头上的荷载分配给桩，桩再把荷载传到地基中。

板梁式高桩码头上部结构主要面板、纵梁、横梁、桩帽和靠船构件组成。

面板、纵梁、横梁均采用连续结构，纵横梁采用不等高的连接方式，横梁搁置在桩帽上。

前门机轨道梁下布置一对双重桩，后门机，轨道梁下布置一对叉桩，中纵梁下布置单亘桩。

靠船掏件采用悬臂梁式。

整个上部构件采用整体连接方式。

垂直方向的荷载，包括上部结构自重力、固定设备自重力、堆货荷载、起重运输机械荷载、铁路荷载等以及分布力和集中力的形式面板→纵梁→横梁→桩基→地基。

1 如图1所示，在边纵梁每一跨下部粘贴 5 个振弦式应变计，自右向左编号为 020到 034，采点箱通道编号也为020到 034。

中横梁每一跨下部粘贴 3个振弦式应变计，自码头后方向码头前沿编号为 000到 008，采点箱通道编号也为 000到008。

图1三、试验设备及仪器主要实验设备与仪器包括:板梁式高桩码头试验模型、振弦式应变计若干套、加载设备及铅块、采点箱与振弦频率仪、计算机。

其中板梁式高桩码头实验模型采用几何比尺5:1 ，模型长，宽。

四、试验步骤1、了解高桩码头结梅组成、传力机制、纵横梁受力特性，熟悉和掌握实验原理与操作方法；2、开启振弦频率仪、计算机电源，打开振弦频率仪的联机软件；3、拨动振弦频率仪的 Ec 功能键，选择 Ec9 命令菜单，进入 100 2点自动扫描自动定时测量状态，再接下 RET 键，开始进行测量； 4、待数据测量完毕后，按动Pr 键，选择Pr8命令菜单，进入串口向计算机送数状态，开始向计算机送入数据； 5、打开联机软件操作菜单，从仪器中接收数据，起始点号选择 000 终止点号选择 034，并角定。

板桩码头施工中拉杆初始张拉力的控制

板桩码头施工中拉杆初始张拉力的控制孔庆宇;张凤珍【摘要】在大批拉杆施工前,通过对现场少量拉杆拉力、扳手扭矩的试验检测,建立拉杆拉力、扳手扭矩之间的相关关系.拉杆拉力、扳手扭矩的试验检测结果表明,在测力扳手施加到325 N·m的力矩时,拉杆拉力已超过50 kN的设计要求.考虑到拉杆在旋紧螺母后存在缓冲效应等导致拉杆张力损失的一些不利因素,建议拉杆张拉施工时,测力扳手施加力矩控制在350 N·m左右.【期刊名称】《水道港口》【年(卷),期】2009(030)003【总页数】3页(P206-208)【关键词】板桩码头;拉杆施工;拉杆初始张拉力;扳手扭矩【作者】孔庆宇;张凤珍【作者单位】交通部天津水运工程科学研究所,天津,300456;交通部天津水运工程科学研究所,天津,300456【正文语种】中文【中图分类】U656.1板桩码头中所用的拉杆，是板桩墙与锚锭结构之间的传力构件。

按照设计要求，拉杆安装时，每根拉杆均施以50 kN初始张拉力。

但在实际工作中，拉杆初拉力往往难以控制。

拉杆初拉力如果偏大，会造成拉杆拉力在工作状态下超过设计值，并使拉杆长期处于疲劳状态；如果偏小，会增加板桩墙顶向海域方向的位移。

更为严重的是，有些板桩码头由于拉杆初拉力不均匀，致使板桩码头的整体稳定性降低，甚至失稳。

有关拉杆初始张拉力控制方法问题，陈锋［1］等人在海南琼州粤海通道的某钢板桩码头施工时，做过有益的探索，即通过控制扳手扭矩（170 N・m），成功地控制了拉杆初始拉力（20 kN）。

为了准确控制直立式隔埝板桩码头施工中的拉杆初拉力，本文进行了拉杆拉力与扳手扭矩的试验检测，并将结果用于板桩码头的大范围施工。

通过扭力扳手加力旋紧拉杆测力计外侧螺母，测出钢拉杆在张拉过程中的拉应力，在被测钢拉杆达到50 kN初拉力的设计值的同时，确定出扭力扳手相应的扭矩，从而建立扭力扳手旋紧力矩与控制张拉力的对应关系。

选取3根拉杆，拉杆材料为Q235圆钢，直径为Aφ90、Bφ75的变径拉杆，拉杆两端靠近板桩墙和锚锭结构处各有1个转动铰用φ90销子连接。