考虑软基不排水强度循环弱化的格型钢板桩防波堤动力有限元分析

波浪循环荷载通过堤身和砂质土置换层传递给软土地基,在软土地基中产生循环动应力,使软黏土发生不排水强度弱化现象,严重影响格型钢板桩防波堤承载性能。结合工程算例,基于动力有限元法建立考虑软土循环弱化效应的格型钢板桩防波堤三维弹塑性动力分析模型,对软土地基在循环荷载作用下最大孔压增长规律以及不排水强度弱化特性进行研究。建立格型钢板桩-软土地基系统动力稳定性分析方法,对格型钢板桩-软土地基系统的破坏模式、稳定性以及沉降变形特性进行分析。结果表明:最大孔隙水压力主要分布在格体周围软土层,主、副格仓底部及部分桩-土接触部位的不排水强度发生明显弱化。考虑软土地基循环弱化效应时,格型钢板桩-软土地基系统的稳定性安全系数显著降低。建议在实际工程中应考虑软土地基循环弱化效应对格型钢板桩防波堤稳定性的影响。

格型钢板桩结构有限元数值分析

以有限元软件ABAQUS作为分析平台,建立波浪荷载作用下格型钢板桩结构稳定性及应力分析的三维弹塑性有限元分析模型。格型钢板桩采用壳体单元模拟,在相邻板桩之间设置铰接连接器模拟板桩之间的相对转动;土体采用Mohr-Coulomb本构模型模拟,在格型钢板桩与其内、外土体之间设置接触面单元模拟它们之间的滑移、张裂和闭合。结合某实际工程,研究结构的破坏模式、失稳特性和应力分布特性,分析参数变化对结构稳定性和环向拉力的影响,并对格内土体的剪切变形进行分析,建议格型钢板桩锁口拉力的验算断面。结果表明,铰接连接器的设置对于结构稳定性影响不大,但对环向拉力有一定影响;格内土体的剪切变形主要发生在格体中轴处,符合太沙基法结论。

格形钢板桩结构填料土压力及剪切破坏面研究

基于FLAC2D对格形钢板桩结构进行了受力和变形分析,将不同水平荷载下得出的计算土压力,与静止土压力、Rankine主动土压力、Rankine被动土压力进行了对比,提出了格内填料土压力的简化计算方法.认为:格体前桩的土压力分布可以采用Rankine主动土压力;后桩的土压力则以钢板桩水平位移为零的点分为上下两部分,上部分为均布土压力,下部分线性增大至静止土压力.格内填料的剪切应变增量发展过程表明:格型钢板桩的剪切破坏面主要发生在格体的中轴处,符合太沙基法给出的结论.

格型钢板桩与复合地基组合式岛壁稳定性研究

结合某海上人工岛工程实例,以有限元软件PLAXIS 3D作为分析平台,建立格型钢板桩岛壁结构稳定性分析的空间弹塑性有限元模型。研究软土地基上格型钢板桩结构的变形与稳定特性,分析当格型体与多种复合地基相组合时对岛壁结构稳定性的影响。结果表明,对格型钢板桩内外土体进行地基加固后,结构稳定性均有不同程度的提高,特别是在岛内即格型体陆侧进行一定宽度高压旋喷桩的处理后,岛壁结构的稳定性大幅度提高,并能有效控制使用期人工岛的沉降量。分析成果对类似工程以及格型钢板桩结构在软土地基上的推广应用有参考意义。

格型钢板桩结构数值建模方法研究

针对格型钢板桩结构的三种建模方法(考虑板桩间铰接特性,用壳体单元模拟板桩的有限元模型;不考虑板桩间铰接特性,用壳体单元模拟板桩的有限元模型;将格体看做一个整体,用实体单元模拟板桩的有限元模型)进行分析,对各种建模方法得出的关于稳定性、破坏模式、格体环向应力、格体内外土体压力的相关结论进行比较,得到适合工程应用的建模方法。结果表明:三种有限元模型中,考虑板桩间铰接特性的壳体单元模型,因其考虑因素全面,是最准确的模型。对于重要工程,应采用考虑板桩间铰接特性的壳体单元模型进行计算。对于一般工程结构,在稳定性分析方面,三种有限元模型都很适用,由于壳体单元模型收敛性较差,建议采用比较成熟的实体单元模型进行简化;对于破坏模式和板桩间环向应力,建议采用不考虑板桩间铰接作用的壳体单元模型进行简化;对于结构背浪侧格型钢板桩结构格体外侧土体最大被动土压力和格内土体压力,采用不考虑板桩间铰接特性的壳体单元模型进行估算。结论对工程数值建模运算具有指导意义。

格形钢板桩结构振动沉桩锤型选择与应用

为解决格形钢板桩结构振动沉桩选锤问题,分析了格形钢板桩结构特点及振动下沉阻力,总结了现有钢板桩振沉动侧阻力计算方法,编制锤型选择计算程序。港珠澳大桥香港人工岛工程格形钢板桩分项工程的案例表明,国外格形钢板桩振沉经验方法可以满足工程要求。格形钢板桩结构振沉时不可避免会发生挠曲变形,造成钢板桩锁口之间产生摩阻力,锁口阻力会大幅提高沉桩难度以至于决定钢板桩振沉不到设计高程。因此选锤时除要保证一定的富裕系数以外,需采取必要的工艺措施控制钢板桩的倾斜变形,尽可能降低锁口之间的摩阻力,从而保证钢板桩能顺利振沉至设计高程。

格形钢板桩抗倾覆稳定性计算新方法

通过对现行主要格型钢板桩抗倾覆稳定性分析方法进行分析研究的基础上,提出了一种新的分析计算方法,即"修正分离法"。假设格内填料的自重不直接参与抗倾,而是通过它对格壁产生侧向土压力和摩擦力来体现其参与抗倾工作的机制和程度,从而对传统的TVA分离法进行修正,给出了更为优化的计算方法。并通过实例计算,与现行5种方法的计算结果进行比较,验证了该计算方法的合理性和实用性。

主副格不等长的直腹式格型钢板桩海墙数值分析

直腹式格形钢板桩难以避免会出现主副格入土深度不同的情况。依托工程实例,分析了主副格不等长格形结构的受力特性,提出了计算中的重点与难点问题。建立三维数值模型对主副格不等长的直腹式格型钢板桩海墙进行稳定性、变形与受力计算,分析了减小副格入土深度的可行性。结合工程应用提出了一种将主副格不等长的格型钢板桩结构等效为二维模型计算的方法。分析成果对格形钢板桩结构的推广与工程应用具有借鉴意义。

冲积黏土对格型钢板桩振沉施工的影响

格型钢板桩在黏土的施工过程中,地质环境和施工工艺的影响因素会因钢板桩锁扣之间的拉力过大而导致施工困难。结合港珠澳大桥香港口岸人工岛项目的格型钢板桩施工进行分析,给出根据项目CPT试验结果进行施工难度分析的量化指标,为类似工程的施工提供借鉴。

格型钢板桩在特大型跨海桥梁人工岛中的应用

提出了特大型跨海大桥人工岛格型钢板桩岛壁人工岛的方案,并从结构选型、与隧道的衔接、施工等多个方面论述了在人工岛工程中该种格型钢板桩结构所具备的优势,探讨了该种结构在此类工程中的应用。

格形钢板桩码头结构加固改造方案研究──广州港新沙港区^#2,^#3泊位码头前沿水域浚深方案设计

结合广州港新沙港区#2,#3泊位码头前沿停泊水域浚深方案设计,从技术可行性、结构安全性以及改造方案的经济合理性和可操作性等方面入手,对格型钢板桩码头结构加固改造的设计思路和方法进行了系统的分析与比对研究,提出了一套关于格型钢板桩码头结构复核分析计算方法和改造加固方案,供业内同行参考。

格形钢板桩结构在港口工程中的应用

概述三个港口工程应用格形钢板桩结构的实例及有关设计和施工方面的技术问题。

广洲港新沙港区格形钢板桩码头位移沉降观测

广州港新沙港区的5个3.5万吨级码头泊位,在我国首次采用了格形钢板桩结构作为码头下部构造。在施工过程中和竣工后的维护期中,对码头前沿进行了位移和沉降观测。本文对1990年6月上旬至1992年3月上旬的观测资料进行了初步整理和定性分析。

格型板桩圆筒内部土体破坏面的稳定性分析

挡土结构稳定性验算时土体破坏面的选择关系到计算精度与工程经济性,严重时还会影响工程安全。针对格型板桩圆筒失稳时地基土破坏面可能位于圆筒内部的情况,分析其破坏模式与计算方法。结合工程实例,建立数值模型分析失稳时圆筒底部土体破坏面的位置;针对相邻圆筒底高程不一致的情况提出了Hansen法“双破坏面”的计算假定并给出具体算例,并提出2种改善圆筒内部土体破坏面稳定性的思路。结果表明,增加圆筒入土深度并对被动区与圆筒内部的土体进行加固,可有效提高格型板桩圆筒沿内部破坏面的稳定性。

软土地基大直径格形钢板桩围堰设计探讨

[目的]大直径格形钢板桩围堰作为一种新型的围堰形式,不仅施工速度快,而且能够有效减少施工过程对海洋环境的污染。但目前在软土地基中大直径格形钢板桩围堰的设计方法还存在不足。[方法]以我国某人工岛大直径格形钢板桩围堰为例,分别利用我国规范法、日本规范法和三维有限元弹塑性分析方法,对软土地基中大直径格形钢板桩围堰的稳定性问题进行了探讨。[结果]研究结果表明:中国规范法计算得到的格外土体主、被动土压力小于日本规范法和有限元数值法。中国规范法假设大直径格形钢板桩围堰在倾覆破坏过程中结构旋转中心为格形钢板桩底部的前趾,而日本规范法和有限元数值法计算结果显示旋转中心位于格形钢板桩底部的非倾覆侧。不同旋转中心的选取方法导致了中国规范法计算的抗倾覆稳定性安全储备明显大于另外两种方法。[结论]研究成果说明大直径格形钢板桩围堰在软土地基中的设计理论和方法还需进一步的研究和探讨。

基于ABAQUS的格形钢板桩抗倾覆稳定性数值分析

以通用有限元软件ABAQUS的接触分析功能为工具,建立了格形钢板桩二维平面应力应变有限元分析模型,采用有限元强度折减法计算格形钢板桩的抗倾覆稳定性安全系数,对有限元计算的格形钢板桩结构的破坏面与传统方法假定的破裂面进行了比较,验证了传统假设的合理性。进一步分析了格形钢板桩前、后桩土压力分布和填料性质对格形钢板桩结构抗倾性能的影响,结果表明基于ABAQUS的数值计算方法与汉森法等传统理论方法相比不仅是可行的,而且能节省工程造价,在工程上具有实际意义。

格形钢板桩的质量检验与校正

文章对格形钢板桩的质量检验与校正作操作性的说明，为执行《格形钢板桩码头设计与施工规程》ＪＴＪ２９３－９８提供技术参考。

限高条件下格型钢板桩大圆筒现场组拼工艺

港珠澳大桥香港人工岛岛壁采用格型钢板桩大圆筒结构,为了解决施工区域限高、水浅、地质条件差、区域狭小等施工难题,大圆筒主格施工采用了1/4大圆筒预拼、分组振沉工艺,该工艺主要包括基地预拼、水上运输、现场组拼合龙、分组振沉等。通过特殊工装支架、专用起重船、钢板桩弧形吊梁的研制,保证了85只格型钢板桩大圆筒的顺利组拼。实践证明该组拼工艺是成功的,尤其适用于大型起重船不能进入的区域,如水深较浅的潮间带、机场附近的航空限高区域。

非疏浚岛礁围堰技术的应用与前景

随着我国海洋事业的迅速发展,海洋基础设施建设将面临着水深、浪高、流急和地基软弱等不利的自然条件,而且随着我国对海洋生态环境保护的重视,工程界迫切需要既能克服不利自然条件,又能不污染海洋环境的施工技术。港珠澳大桥香港人工岛采用的非疏浚格形钢板桩围堰技术就是满足上述要求的新型结构形式,而且这种非疏浚格形钢板桩结构还能将城市建筑废料作为填料,不仅节约了大量的砂石资源,而且能够合理的利用城市建筑废料。我国目前格形钢板桩结构应用和理论研究还很少,主要是参考和借鉴国外规范和施工经验。通过算例分析得出目前格形钢板桩结构设计理论并不适用于非疏浚格形钢板桩结构,需要进一步的科学研究。