Analysis of Soil arching effect for Blind sheet-pile wharf based on ABAQUS

Combined with practical engineering, based on the introduction of soil arching theory, we explore the impact of barrier piles in blind sheet-pile bank connecting structure. Besides, we build a plane strain model by ABAQUS sot＇cware to study the impact of cross section type, the pile spacing and soil properties on soil arching effect. We find that cross section type of the pile has a certain influence on soil stress distribution in front of the barrier piles by comparing circular cross section and rectangular cross section. We also find that clear distance between the barrier piles and cohesive force of the soil have a great influence on that impact. We can increase clear distance between the barrier piles appropriately to improve the efficiency of construction and reduce the proiect cost.

遮帘式板桩码头结构与土共同作用3D数值模拟分析

遮帘式板桩码头作为一种全新码头结构,因缺少相关设计规范和计算方法,给工程设计、施工与优化带来很大困难。基于ABAQUS计算软件平台,利用自行二次开发的、能较好地反映土体塑性体应变和剪胀特性的"南水"双屈服面土体本构模型,对遮帘式板桩码头三维数值计算展开研究,探讨该新型码头结构与地基土体间相互作用、墙身与桩体的变形、拉杆力的变化以及桩与墙体土压力及弯矩分布与变化规律。计算结果表明,新型板桩码头结构沉降量较小,水平位移因前沿港池的开挖相对较大,由于设置遮帘桩,结构充分利用了土体自身抗剪力学特性,导致上部土体作用于前墙土压力显著减小,下部土体作用于前墙土压力显著增大,从而极大改善了前墙承受由于前沿港池开挖深度增加而迅速增大的土压力,使得结构更加稳定;同时,遮帘桩承担了较大的弯矩,增强了抗倾覆的能力,使得遮帘式板桩码头得以深水化。

遮帘式板桩码头土压力离心模型试验研究

结合设计需要,开展多组土工离心模型试验,研究了均匀砂土地基中遮帘桩与前墙距离对前墙土压力分布的影响。试验结果发现,由于遮帘桩的存在,前墙侧向土压力分布完全不同于无遮帘桩情形下的线性分布,总体平均侧压力系数K-小于无遮帘桩情形下的K-值。根据K-随遮帘桩与前墙距离的变化趋势,初步探讨了最佳墙桩距离这一设计参数。

遮帘式板桩码头的遮帘效果及其影响因素分析

为使遮帘桩达到更好的遮帘效果,需要对相关的影响因素进行分析,如遮帘桩与前墙的距离(桩墙间距)、遮帘桩之间的间距(桩间距)。结合工程实例,建立了有限元分析模型,通过计算前墙所受土压力及弯矩,分析了遮帘桩的遮帘效果。进一步利用有限元法分析了桩墙间距与桩间距对遮帘效果的影响。结果表明:当桩墙间距增大时土压力增大,而土压力的增幅减小;桩间距存在临界值,当桩间距小于临界值时土压力的变化很小,当桩间距超过临界值时土压力变化明显。

遮帘式板桩码头三维地震动响应

为研究遮帘式板桩码头在地震作用下板桩结构与土的相互作用,及前墙弯矩、遮帘桩弯矩和拉杆拉力的变化情况,运用ABAQUS软件研究京唐港32#遮帘式板桩码头在不同加速度峰值的地震载荷作用下的动态响应.结果表明,不同加速度峰值地震波对码头结构有重要影响,地震加速度峰值每增大0.1g,前墙最大弯矩增大约10%,遮帘桩最大弯矩增大约21%,后拉杆拉力增大约25%.地震动土压力对海底标高以上的前墙结构作用不明显,对海底标高以下前墙部分影响较大,对遮帘桩沿桩身分布的动土压力显著;在地震作用下遮帘桩依然发挥前墙挡土的作用.

土工离心模拟技术及其在港口工程中的应用

介绍了国内外土工离心模拟技术的发展状况,针对新型遮帘式板桩码头设计过程中存在的问题,结合具体实例进行了多种设计方案的离心模型试验研究,初步探讨了该种结构的整体稳定性与变形情况。

开挖过程中遮帘式板桩码头结构变形二维数值模拟

借助大型通用有限元软件ABAQUS,以京唐港区32#通用散货泊位为工程实例,根据现场原型观测试验,对代表性断面进行选取、简化,建立相应的二维模型进行数值模拟计算,给出了遮帘式板桩码头开挖过程中变形形式的模拟方法,并将数值模拟结果与现场原型观测实验数据进行了对比。研究结果表明:1在不考虑剩余水头和堆载影响的情况下,数值模拟计算的变形结果与现场原型观测的变形结果比较接近,基本可以反映这种新型结构构件在水平向与竖向的变性特性;2两者对比的结果验证了本文所提出的开挖模拟方法的合理性。

全遮帘式板桩码头结构遮帘桩合理桩间距确定

遮帘桩桩间距的确定是设计中的一个重要方面,桩间距过小,则浪费材料,经济上不合理,若桩间距过大,则土拱效应得不到良好的发挥,其遮帘效应亦不明显。在确定遮帘桩桩间距时,假定土拱厚度与遮帘桩正面及侧面宽度均有关进而确定土拱厚度,利用土拱合理拱轴线和拱脚土体破坏面的特征,通过桩间土拱静力平衡及强度控制条件得到两种条件下的桩间距计算方程,据此得出遮帘桩的合理桩间距的计算方法,并应用于全遮帘式板桩码头工程。同时,采用三维有限元数值分析确定的合理桩间距大小,与所提出方法的计算结果较为吻合,证实了该方法的可行性、合理性,其成果可供类似工程参考。

板桩码头向深水化发展的方案构思和实践——遮帘式板桩码头新结构的开发

针对板桩结构型式仅适用于中小码头建设这一长期困扰水运工程界的课题,研究开发了半遮帘式和全遮帘式板桩码头结构型式。在京唐港区2万t级板桩码头改造为5万t级泊位工程中,利用半遮帘桩减小作用于原前板桩下半部分的土压力,而且不设锚碇拉杆,取得了成功;采用全遮帘式板桩结构,又成功建设了10万t级深水泊位。经南京水利科学研究所进行离心模型试验,验证了设计是正确的。

遮帘式板桩码头方案的提出与研究

介绍了京唐港区地连墙码头的建设情况,并对深水遮帘板桩码头方案进行分析。

新型深水板桩码头空间三维数值模拟研究

选取曹妃甸港区某10万t级码头为工程实例,利用国际岩土有限元软件PLAXIS 3D对深水板桩码头进行空间三维有限元分析。结果表明新型板桩码头结构沉降量与水平变位均较小,适用于深水条件,并通过对比分析,找出不同计算模型作用效应的差异和特点,提出较为合理的空间数值计算模型和若干建议,以供大吨级深水板桩码头设计者参考。

钻芯法在遮帘式板桩码头结构质量检测中的应用

遮帘式板桩码头结构是我国首创的一种新型深水码头结构形式,本文结合工程实例,介绍了钻芯法在这一新型码头结构质量检测中的应用情况,并对钻芯法检测过程中遇到的一些问题进行了探讨。

无掩护状态下高桩码头施工技术总结

结合工程实例,对无掩护状态下高桩码头施工的难点进行了简单介绍,并对工程施工方案、关键工序施工技术与要点进行了分析。

采用X形桩的遮帘式板桩码头结构静力分析

X形桩是一种反拱曲面异型桩,相比于同等截面积的矩形桩和圆形桩,X形桩具有更大的截面周长和惯性矩,受力性能更好。结合京唐港32#泊位遮帘式板桩码头结构,以X形桩代替传统的矩形桩,研究其对结构静力的影响。结果表明:相同桩间中心距时,以X形桩替代后可减小前墙弯矩;在同等桩间净距1.75 m下,两类模型的前墙最大弯矩基本相同。相同荷载作用下,前墙位移主要受桩间中心距影响,X形桩形状影响效应很小;锚碇墙水平位移受桩间中心距和遮帘桩形状的影响均很小。桩间中心距、净距与桩间土体土拱效应直接相关,对前墙弯矩、土压力、遮帘桩弯矩等有显著影响。桩间中心距为4.05 m或桩间净距为1.75 m时,结构内力改善效果较优,可采用该间距的X形桩替代矩形桩,节约工程造价。

新型码头结构在我国港口工程中的应用

对我国近年出现的几种新型码头结构的研究进行了综述和分析。其中,遮帘式板桩码头结构减小了作用于前板桩上的土压力,使板桩码头在大水深情况下得以应用;双排大管桩码头结构使大管桩较高的轴向承载力和抗弯强度得到充分发挥;架空直立式码头解决了内河大水位差情况下建造码头的难题;椭圆型沉箱的应用避免了采用2个圆沉箱产生前后不均匀沉降的技术难题。最后,对上述新型结构的应用进行了总结。

板桩码头结构研究现状及展望

板桩码头结构与重力式码头、高桩码头结构相比,具有工程造价低、施工工期短、节约岸线资源等优点。阐述目前我国深水板桩码头的2种主要结构——遮帘式板桩和分离卸荷式板桩的结构型式、工作机理及设计计算方法,并探讨板桩结构应用于淤泥质和粉砂质地区需解决的技术难题。

遮帘式板桩码头结构原位测试研究

通过对埋设在深水遮帘式板桩码头结构内的测试元件进行位移、内力等方面的原位观测,得到板桩码头前墙、遮帘桩和锚碇墙的变形、沉降、土压力、钢筋和混凝土应力等观测数据,研究码头结构变形和内力等相关参数的变化规律,为码头结构的优化设计和正常使用提供技术支持。

遮帘式板桩码头地基地震液化破坏机理

遮帘式板桩码头作为一种新型的板桩结构型式,其抗震性能研究是设计建造过程中的重要环节。在FEM-FDM水土耦合计算的平台上引入循环弹塑性本构模型,借助FORTRAN编程软件形成饱和砂土动力液化分析的数值方法,可有效模拟饱和砂土在地震动力作用下的非线性及大变形特性,同时也可模拟砂土液化流动对遮帘桩和前墙的动土压力。研究表明:地震作用下可液化土层超孔隙水压力比增长并发生较大的水平流动变形,对前墙的水平破坏大于竖向破坏;前墙剪力最大值位于海床与前墙交界处;遮帘桩剪力最大值位移与前墙底平行的位置;后拉杆拉力逐渐变大,前拉杆拉力逐渐变小。通过对板桩码头地震液化灾害的分析,可为抗震和抗液化设计提供参考依据。

唐山港京唐港区是地连墙码头结构研究与应用的大型基地

简要介绍唐山港京唐港区采用地连墙结构型式建设深水泊位的成功经验,并对挖入式港池的优点、地连墙码头结构的特点、半遮帘式、全遮帘式板桩码头结构产生的过程、建成意义进行了综合论述。

码头钢桩的长效腐蚀防护技术及应用现状初探

随着国民经济的发展,在港口建设中,已经越来越多的码头采用钢桩形式结构设计,但钢桩处于海洋环境中必然会遭到严重地腐蚀。为了使钢桩能够具有较长的使用寿命,需要采取一系列防腐措施对钢桩进行有效地防护。分析了海洋环境下码头钢桩的腐蚀规律以及几种长效防护技术,分别对腐蚀裕量法、耐海水钢、涂料防腐、电化学防护等技术进行了阐述。其中,复层矿脂包覆防腐(Petrolatum Tape and Covering system,简称PTC)技术是钢桩在浪花飞溅区中一种有效的防腐蚀技术。