遮帘式板桩码头土压力离心模型试验研究

《遮帘式板桩码头土压力离心模型试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、52物理模垫茎查垄堂圭王堡±塑堕旦．—————-___—————__——-____——-_-———————————————————————————————一。一一一一——遮帘式板桩码头土压力离心模型试验研究蔡正银徐光明曾友金李景林焦志斌(南京水利科学研究院岩土工程研究所，南京210024)摘要：遮帘式板桩码头结构是一种应用前景良好的码头结构型式，它采用陆地施工建设，施工质量高、工期短和造价省，自从遮帘式板桩码头概念的提出至今仅仅几年时间，就有多个大型深水泊位的建设采用了这一结构型式。为了进一步优化

2、这种码头结构，有必要对影响其工作性状的各种因素的作用规律开展研究，结合曹妃甸实业责任有限公司兴建的深水泊位遮帘式板桩码头结构优化设计的需要，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大小、遮帘桩间距大小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髟小于无遮帘桩情形下的足值；在墙桩距离一定时，港池开挖前，仅在地基土层较浅部分，侧压力随深度增加而增大，且大于厢土压力，余下部分的土压力均小于硒土压力，

3、港池开挖后，墙体上部侧压力明显减小，而墙体下部土压力则有所增加。最后，根据K随遮帘桩与前墙距离大小和遮帘桩间距大小变化趋势，理论上探讨了遮帘式板桩结构布置中最佳墙桩距离和最优桩同距两个设计参数。关键词：离心模拟遮帘式板桩码头结构前墙遮帘桩土压力·-■■-o_■-一、刖吾板桩墙是一种固定式的典型港口码头结构，一般由前板桩墙(简称前墙)、拉杆和后锚碇墙组成，适合于土质地层较厚的地区建港需要【l】。通常在中小型码头泊位中采用这种结构形式，这是因为若用于深水港池，就要设计非常厚的板桩墙，才能承受巨大的侧向

4、土压力作用，以满足码头结构对稳定和变形的要求，其结果，一是可能增加施工难度，而是可能大大降低这种结构型式码头的经济性。经过多年对板桩墙结构码头设计实践和探索，第一航务工程设计院2002年开发了一种遮帘式板桩码头结构，与常规的板桩墙码头结构相比，这种新型板桩墙码头中增加了一排截面为长方形的钢筋混凝土灌注桩，这排遮帘桩设置于前墙陆侧，并与前墙保持一定的距离；遮帘桩与前墙和锚碇墙三者上端则由钢拉杆相联系。由于遮帘桩将能够承受一部分陆侧土压力，分配给前墙的土压力大为减小，同时拉杆在前墙上端提供拉力，因此，

5、前墙的侧向受力情况有明显改观，即使对于港池开挖深度很大时，也不需要采用非常厚的墙体来保持前墙的稳定和抑制其侧向位移量。总之，遮帘桩的设置，调整改善了板桩墙的受力状况，使其能够应用于大型深水?白位建设的需要。此外，由于遮帘式板桩墙结构新型码头，采用陆地施工，因此，施工质量高、工期短和造价省，因此，是一种应用前景良好的码头结构型式，自从遮帘式板桩码头概念的提出到目前仅仅几年时间，就有多个大型深水泊位码头工程采用了这种结构形式【2，3】。如上所述，遮帘式板桩墙的工作机制之一是通过设置遮帘桩来减小作用于前

6、墙上的土压力，第二篇水利水运工程离心模型试验研究53从而大大抑制了前墙的位移，保持码头结构稳定。然而，影响遮帘桩的遮帘效果因素很多，而有关这方面的研究工作和技术资料积累才剐刚起步，结合曹妃甸实业责任有限公司拟建的深水泊位遮帘式板桩码头结构优化设计的需要，开展一系列土工离心模型试验，研究遮帘桩与前墙距离大小、遮帘桩间距大小对作用于前墙土压力分布，探索遮帘作用效果的影响规律性【4】。本文先简要介绍所开展的离心模型试验，然后就3种情形下板桩墙侧向土压力试验结果进行了分析讨论，最后就遮帘式板桩码头结构布置

7、中的最佳墙桩距离和最优桩间距两个设计参数进行了探讨。2．1基本原理二、土工离心模型试验在岩土工程中，土体自重引起的应力通常占支配地位，而土的力学特性又是随应力水平不同而表现不同。若在地面上19(g为重力加速度，等于9．8m／S2)条件下进行1／N缩尺物理模型试验(Ⅳ为模型比尺)，土体和其中的结构物的自重应力等于原型应力的1／Ⅳ，其应力水平远低于在原型实际条件下的自重应力水平，模型的性状就不能正确地反映原型的性状。所以，开展真正有价值的土工物理模型试验研究，首先必须使模型土体和其中的结构物的应力水平

8、与原型相等。满足这一前提条件的途径之一就是将模型置于特制的离心机中，使1／N缩尺的模型承受Ⅳg离心加速度的作用(此受力环境称Ⅳ倍重力加速度的超重力场)，这样，模型土体和其中的结构物中的应力水平就等同于原型中的应力水平。换言之，土工离心模型试验原理的核心就是借助离心机为模型创造一个与原型应力水平相同的应力场。2_2相似准侧以质量M、长度L、时间T作为基本物理量，模型与原型主要物理量之间的关系见下表l。表l模型与原型主要物理量关系表分项内容物理量量纲模型与原型之比几何尺寸长度，ILl：