遮簾式板樁碼頭結(jié)構(gòu)土壓力算法及承載特性研究.pdf

1、板樁碼頭是國內(nèi)外中小型港口碼頭常用的結(jié)構(gòu)形式,在允許樁體打入土層或就地成樁的場址,采用板樁結(jié)構(gòu)的碼頭形式是最經(jīng)濟(jì)的。這種碼頭由起擋土作用的板樁墻、拉桿和錨碇墻組成。相對板樁墻的擋土高度而言,板樁墻的厚度很小,屬柔性結(jié)構(gòu)。板樁墻的上部需要受到錨碇系統(tǒng)拉力的約束,其下部則需要嵌入至開挖面以下一定深度,才得以維持板樁墻的穩(wěn)定。
　　 常見的板樁墻的墻身總高度不宜超過20m,且主要應(yīng)用于中小型碼頭。若用于深水港池泊位,為滿足碼頭結(jié)構(gòu)對穩(wěn)

2、定和變形的要求,就要設(shè)計非常厚的板樁墻,才能承受巨大的側(cè)向土壓力。其結(jié)果不僅會增加施工難度,還將增大該結(jié)構(gòu)形式碼頭的建設(shè)費(fèi)用。
　　 為了適應(yīng)港口碼頭向深水大泊位發(fā)展的需要,經(jīng)過多年的板樁碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐,中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計院提出了遮簾式板樁碼頭結(jié)構(gòu)形式,并已成功建設(shè)了10萬噸級的深水泊位碼頭。與一般的板樁碼頭結(jié)構(gòu)相比,遮簾式板樁碼頭結(jié)構(gòu)在地連墻和錨碇墻之間增設(shè)一排或幾排靠近前墻但仍與前墻保持3.5m間距的鋼筋混凝土灌注樁

3、(即遮簾樁),遮簾樁、前墻和錨碇墻三者上端則由鋼拉桿相聯(lián)系。遮簾樁的截面呈長方形。設(shè)置遮簾樁的作用是讓其承擔(dān)一部分土壓力荷載,以減小前墻所受的土壓力,進(jìn)而減小前墻的墻體厚度。
　　 遮簾式板樁碼頭作為一種新開發(fā)的結(jié)構(gòu)形式,至今沒有成熟的計算方法。中交一航院分別用空間有限元和一般的簡化模型計算方法對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,最終結(jié)果與南京水利科學(xué)研究院原型觀測試驗對比有一定偏差。因此,作為一種新的結(jié)構(gòu)形式,遮簾式板樁碼頭土壓力及穩(wěn)定性分析方

4、法是板樁結(jié)構(gòu)設(shè)計中亟待解決的問題。
　　 本文所做的主要工作有:
　　 1.根據(jù)遮簾式板樁碼頭結(jié)構(gòu)的承載特性,研究遮簾樁間水平卸荷土拱的形式及存在條件,并以此為前提,將該結(jié)構(gòu)劃分為五個土壓力計算區(qū)域,利用朗肯、庫倫及平行墻原理對該結(jié)構(gòu)各區(qū)域的土壓力進(jìn)行計算,給出其在粘性土與非粘性土情況下的土壓力簡化計算方法。
　　 2.建立遮簾式板樁碼頭結(jié)構(gòu)的有限元分析模型,將前墻與遮簾樁所受土壓力的有限元計算結(jié)果與原型觀測試驗

5、結(jié)果作對比,證明有限元模型的正確性,然后分別在粘性土及非粘性土的情況下,通過比較有限元與理論計算結(jié)果,對該結(jié)構(gòu)的土壓力設(shè)計理論進(jìn)行驗證。
　　 3.首先利用土壓力簡化計算方法,通過比較傳統(tǒng)板樁碼頭結(jié)構(gòu)與遮簾式板樁碼頭結(jié)構(gòu)前墻所受土壓力來分析遮簾樁的遮簾效果。然后,將傳統(tǒng)板樁碼頭結(jié)構(gòu)的有限元模型與遮簾式板樁碼頭結(jié)構(gòu)的有限元模型在結(jié)構(gòu)所受土壓力、彎矩及拉桿力方面進(jìn)行對比分析,通過有限元計算進(jìn)一步說明遮簾樁的遮簾效果。