三峡库区滑坡涌浪作用下桥墩波压特性研究

由于三峡库区的非开敞性,滑坡引起的涌浪衰减较慢,传播过程中可能对沿程桥墩产生巨大破坏。以涪陵长江二桥为依托,构建了比例尺为1∶70的库区河道水槽,试验模拟了滑坡涌浪对桥墩的作用。结果表明:桥墩上涌浪波压分为共振波压(P_(re))和脉动波压(P_(pu)),共振波压为涌浪冲击桥墩瞬间桥墩共振产生的高频振动波,频率为300.0~400.0 Hz;脉动波压为波浪作用过程产生的压力,频率为0.2~0.5 Hz;脉动波压在对岸桥墩上沿水深的分布近似为垂直分布,在同岸桥墩沿水深锯齿状减小,最大脉动波压分布在水面附近;共振波压沿水深分为单峰值、多峰值和无峰值3种,10万m^(3)以上大方量滑坡产生的共振波压为单峰值和多峰值分布,单峰值的峰值波压是水面波压的5.0倍,多峰值的峰值波压为水面波压的2.5倍~4.0倍,10万m^(3)以下滑坡产生的共振波压呈现无峰值分布;共振波压沿水深呈先增大后减小的“侧V”形;P_(re)/P_(pu)最大位置在距水面1/3水深位置,第二大位置在距水面1/5水深位置。该文提出了桥墩迎波面涌浪压力荷载计算模型,并针对三峡库区不同运行水位给出了相应水位条件下最大涌浪波压的计算公式。

礁坪上单桩在孤立波作用下的受力状况研究

文中介绍了孤立波冲击礁坪上单桩的三维水槽试验和OpenFOAM数值模拟研究。礁体模型坡度为1∶4,直径0.15 m的单桩布置在礁坪上。试验以水深的30%作为入射孤立波的波高,对沿程波面、特定位置处流速以及单桩上波浪冲击荷载进行了采集。选用realizable k-ε湍流模型进行RANS数值模拟,并与物理试验数据进行验证分析。基于试验数据和RANS模拟结果,研究了岛礁地形上孤立波传播的水动力特性及其对礁坪上单桩的作用力,并探讨了不同坡度和入射波高下孤立波对单桩作用力的影响。研究成果对于桩基础选址和防护有一定工程指导意义。

码头钢筋混凝土桩的细观损伤模型参数标定及模型验证

桩被用于码头中时,由于各种因素对桩身材料特性的劣化而降低桩身承载能力已成为高桩码头安全健康使用的重要影响因素。为更加准确地预测钢筋混凝土桩在内河码头复杂水工环境下(船舶荷载、波浪荷载等)的损伤情况和变形特性,设计出一种易于制作与操作的水平加载装置,对钢筋混凝土桩进行水平分级加载试验,得到桩底受拉荷载-应变曲线,通过PFC3D软件建立三维颗粒流离散元钢筋混凝土桩模型,对细观参数进行标定,并结合物理试验结果验证模型力学性能的合理性。

高桩码头承插式T形桩帽安装灌浆工艺

在传统高桩码头结构中,桩芯、桩帽常采用现浇工艺。受潮位变动区影响,现浇过程中钢筋、混凝土受海水浸泡侵蚀,难以控制结构质量。并且海上作业需要赶潮施工,人员风险性高。依托福建宁德18~20号泊位工程,介绍一种高桩码头承插式T形桩帽施工工艺。通过将T形桩帽承插式安装至钢管桩内,并利用UHPC材料灌浆与钢管桩形成整体。T形桩帽为一种新型结构,通过研究其安装、灌浆工艺,解决了高桩码头直桩装配化技术问题。应用结果表明,该工艺可以提高码头的装配化率和施工质量,应用效果良好。

高桩结构Pushover抗震分析关键参数及规定

本文以某海外工程强震区的高桩结构为例,基于PIANC和ASCE/COPRI 61-14、POLB等现行国际抗震设计规范,总结了在实际Pushover抗震分析过程中如何应用国际规范确定动力放大系数、容许应变限值、材料期望性能、塑性铰长度等关键参数和如何考虑P-delta效应、地震荷载组合、地震质量等相关规定,可为类似项目的设计提供参考。

纳米流体阻尼器对高桩码头抗震性能的影响

为了研究纳米流体材料在降低高桩码头的动力响应、减轻码头震害领域的应用潜力,基于开源有限元计算平台OpenSees,建立了加入阻尼器的高桩码头二维有限元模型,对比分析了传统黏滞阻尼器和纳米流体阻尼器对高桩码头抗震性能的影响,评估了纳米流体材料对高桩码头的减震效果。结果表明:纳米流体阻尼器比黏滞阻尼器具有更好的限制桩顶侧向变形的能力;相比于黏滞阻尼器,纳米流体阻尼器可以更好地降低陆侧桩的桩顶曲率;加入纳米流体阻尼器的码头桩顶耗能小于加入黏滞阻尼器的码头桩顶耗能。

岸坡淤积对高桩码头结构受力的影响及清淤防治措施

利用有限元方法分析了岸坡淤积对高桩码头结构受力的影响,提出了码头下方局部清淤联合码头后方开挖以减小淤积影响的防治措施。通过构建高桩码头排架结构的实体单元模型,探讨了岸坡淤积和使用荷载的耦合作用对码头结构内力及水平位移的影响;通过比较岸坡淤积过程中的桩基受力及变形,揭示了桩基损伤机理,即岸坡淤积使桩土相互作用面积增大,桩基受到的附加淤积土压力作用增大,导致受横梁约束桩基的桩顶弯矩增大。岸坡淤积对码头结构存在显著影响,随着淤积高度的增加,桩基的内力及水平位移、横梁的水平位移显著增大;码头岸坡淤积、码头后方超淤及船舶撞击力的联合作用,对淤积岸坡的坡顶处和后侧的向岸斜桩的内力影响最大,桩基最易受损;对码头下方的淤积坡肩进行局部清淤,联合在码头后方挖槽的清淤措施,可有效降低危险桩基的桩顶弯矩,减小淤积对码头结构的影响。

微型钢管桩施工技术在大型崩坡积体治理中的运用

锚筋桩在传统的边坡治理、地基加固等领域已经广泛使用,较于抗滑桩或抗滑墙等施工时具有设备轻便、桩位布置灵活、施工速度快、对场地的适应性强等特点,取得了较好的工程效果。但在一些地质条件复杂、岩层风化程度较高的破碎体,锚筋桩造孔出现了难以避免的塌孔和无法成孔的现象,若采用常规泥浆护壁和固结等方式将导致施工工序复杂、工期较长,且施工成本较高,而采用微型钢管桩的钻孔技术,可有效解决此类问题。通过对杨房沟水电站采用微型钢管桩技术的案例研究,成功解决大型崩坡积体处理中复杂地质条件下易塌孔、无法成孔的情况。

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。

双向水平地震作用下高桩码头地震效应组合方法研究

高桩码头在双向水平地震作用下会出现扭转效应,我国码头设计规范对此并无具体规定,但国内建筑结构设计规范和国外码头设计规范一般是将结构在两个主轴方向的单向水平地震作用效应进行组合来处理类似问题。为验证规范中的组合方法对码头的适用性和准确性,选取30组双向水平地震动记录,对码头案例进行时程分析和振型分解反应谱分析。按规范的组合方法计算反应谱分析得到的桩基内力,再计算组合值与时程分析所得内力之比,并进行统计分析。对内力比均值进行回归分析,以提出桩基内力修正系数计算公式。研究结果表明:1)双向地震作用下桩基内力比单向地震作用下大得多,抗震分析时应考虑双向地震的影响。2)相较于国外码头设计规范所用的组合方法,采用国内建筑规范中的平方和方根法组合得到的内力与时程分析结果的相关性更好,所得内力比服从对数正态分布且均值接近1,离散程度较小,建议将此法用于码头抗震分析。3)对于长周期码头结构,组合方法会低估地震反应,应使用所提出的公式对桩基内力予以修正。

内河高桩码头大直径PHC管桩沉桩现场试验及参数优化

依托安徽淮北港区孙疃作业区综合码头工程,开展内河高桩码头大直径预应力高强混凝土(PHC)管桩沉桩现场试验及参数优化研究。通过初始地勘报告获得沉桩参数后,进行沉桩可打性分析并优化施工工艺,进行试沉桩、高低应变和静载试验,并根据试验结果进行桩基设计参数优化。结果表明:结合沉桩现场试验中的桩端进入持力层深度和最后贯入度结果,验证了内河高桩码头大直径PHC管桩施工工艺、沉桩设备、沉桩控制参数和停锤标准的可行性;明确了内河高桩码头大直径PHC管桩单位面积极限侧摩阻力标准值和极限桩端阻力标准值的调整系数范围为5%~10%;采用(7)层粉细砂作为桩基持力层,同步优化桩基参数。

基于成本期望的高桩码头桩基损伤识别神经网络评价

应用神经网络进行结构损伤检测的理论研究已有许多成果,但由于基础数据的准确性与完备性不足,网络的泛化能力受到限制,传统的网络评价模式往往无法评价这样的神经网络是否具有实际应用的价值,进而限制这种技术在港工结构损伤识别领域的实际应用。从工程需要出发,改变传统的以召回率为指标的评估模式,考虑实际工程应用中误诊会带来进一步检测的经济损失,而漏诊会造成结构失稳破坏的重大风险,以损伤识别漏诊率与误诊率为评估指标,定义工程采纳损伤识别结果的成本期望,以此确定网络评价约束条件,改进了传统的仅从召回率角度对网络实际工程可行性进行评价的方式。

复杂地质条件下的内河高桩码头桩基施工技术

本文结合具体工程实例,阐述了高桩梁板结构码头桩基嵌岩桩施工平台搭设方案,对嵌岩桩成孔、终孔、清孔、钢筋笼安放、浇筑混凝土的施工方式进行了详细的探究,全面总结了桩芯混凝土、桩帽的施工技术重难点,期冀能够推动高桩梁板码头工程桩基施工作业的顺利开展,确保码头工程品质符合施工要求,推动码头工程事业的发展。

钦州港首座大型高桩梁板码头建设关键技术与对策

钦州港目前已有大型码头主要为重力式结构,依托金鼓江作业区19号泊位工程,探讨本地区首座大型高桩梁板码头实施的关键技术问题与对策,并统计分析其实施功效,为当地的港口发展提供一种新的结构选型,有效丰富了技术储备。本文论证了高桩结构的适应性,突出建设中克服的主要难点,包括采用引孔植桩的新工艺,解决了深水裸岩环境下的临时辅助钢管桩与灌注桩钢护筒的施打难题;首次研究了炸礁与灌注桩浇筑的交叉施工机制,填补了行业实践空白;提出了新结构形式下的相应安全管理要求,补充了当地的安全文化建设。

装配式高桩桩帽节点受力特征有限元分析

文章采用ABAQUS建立了装配式和传统式高桩桩帽模型,分别从竖直力、水平力、外弯矩三个方面比较不同的桩帽构造对高桩码头力学性能的影响,并对两者的混凝土应力、结构内力、结构变形进行分析,且归纳了其一般规律。结果表明,在竖直荷载、水平荷载或外弯矩作用下,根据预制桩帽带有空腔并通过后浇带与桩头结合的装配方案,装配式高桩桩帽节点的变形均小于传统现浇桩帽节点;在桩芯钢筋笼进入桩帽的前提下,后浇带可以有效提高钢管混凝土结构的整体强度,增加结构的安全性和耐久性;装配式高桩桩帽在受到竖直力(2500 kN)、水平力(2500 kN)或外弯矩(650 kN·m)的影响时,其连接节点内的混凝土通常不会在桩基之前被破坏。由此,证明了该技术方案的安全性、可靠性。

淤积条件下码头桩基-岸坡体系受力变形分析

沿海港口码头常受淤积影响,导致岸坡土体发生位移,进而威胁码头结构安全。结合具体工程建立了码头桩基-淤积岸坡相互作用有限元模型,以内力组合值判定桩基塑性变形状态,与码头桩基开裂轴线实际位置基本相符,验证了建模合理性。在此基础上,建立了桩-土相互作用简化模型,研究了淤积过程中桩基内力变化及桩-土体系位移演化趋势,分析了工程地质和码头结构方面因素对桩-土体系受力变形特征的影响规律。结果表明,岸坡淤积条件下,码头下方坡体水平位移及后方坡体竖向沉降较为明显;随着淤积土层厚度持续增加,岸坡稳定系数逐渐降低,而水平位移与竖向沉降逐渐增大,且变形量与淤积厚度呈线性关系。淤积过程中,各轴桩基水平位移沿纵向呈现相同变化趋势,而桩身弯矩分布则表现为3种不同模式;土体压缩模量对桩体位移和岸坡变形的影响最为显著,不同位置下影响桩顶弯矩变化的主导因素各异(或为压缩模量或为桩径),而淤积速度对桩-土体系受力变形状态的影响最小。本研究有助于完善岸坡淤积条件下桩-土相互作用理论体系,为工程实践中淤积码头的结构设计和日常维护提供理论支持。

基于FLAC3D软件模拟港池疏浚对高桩码头结构及岸坡的影响

基于内河某码头港池疏浚项目,采用FLAC3D软件建立三维模型,对疏浚前后码头各构件以及岸坡的位移与应力变化进行分析研究。结果表明:疏浚工程会对码头部分构件产生重要位移及应力的影响。疏浚完成后,在码头与驳岸接驳位置产生了较大的沉降,为28 mm左右;在码头斜桩段位置出现了最大水平位移,为4 mm左右;在引桥纵梁正下方,所在区域土层发生了最大水平变形,为70 mm左右。随着码头南端与引桥距离的增加,桩基支撑作用逐渐减弱,桥梁的侧向变形逐渐增大,同时在引桥后方桩位置处出现了最大弯矩与最大剪力。

基于Bentley平台的内河高桩码头桩基参数化设计模块开发与应用

针对内河高桩码头应用BIM技术的建模精度和建模效率难以保证的问题,采用VisualStudio 2017,通过C++、C#(Addin)、C++∕CLI混合编程等开发手段,在Bentley的Microstation图形平台进行二次开发,研发适用于内河高桩码头桩基参数化设计的BIM软件模块。模块包含高桩码头平台轴网自动设计、创建轴网平面图、图形及模型预览、桩基参数化建模、桩基参数导入、导出及桩基参数表汇总等功能。通过直观化地输入模型创建所需的参数集,实现高精度、高效率的桩基参数化三维设计,从而简化一类模型的创建过程,体现了BIM技术在参数化设计、模型可视化统计工程量等方面的应用优势。

基于DIC测量技术的高桩码头结构性能检测试验

为探索高桩码头结构性能检测试验中数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)检测技术应用的要点,以某水运港口码头为背景,从试件制备,3D-DIC试验测试系统构建,试验装置与环境模拟系统建立,海洋环境下试件表面裂缝发展、挠度变化、侧表面应变观测等方面对高桩码头结构性能检测试验过程展开分析。分析结果拓展了DIC测量技术的应用范围,也为高桩码头水工建筑物稳定运行提供了可靠保证。

航运高桩码头混凝土结构耐久性检测分析

为掌握航运码头工程中水工混凝土结构运行状况,必须展开其结构耐久性检测。以某建设年代较早的航运高桩码头为例,主要应用于目测及钻芯法展开水上、水下混凝土结构外观检测以及结构强度、氯离子含量、碳化深度、碱含量实测,根据测值对混凝土结构耐久性及运行的可靠程度展开评价。结果表明,高桩码头水下混凝土结构因长期遭受水体浸泡和水力冲蚀,氯离子含量、碱含量、碳化深度及结构强度均不如水上混凝土结构;应针对检测情况采取相应的加固处治,以提升航运码头混凝土结构耐久性。