浅析高桩码头桩基内力计算方法.pdf.ashx

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1、科赫万方数据工l程I科J技浅析高桩码头桩基内力计算方法王骏(江苏名盐城市航道管理处，江苏盐城224000)摘要：高桩码头是最普遍的码头结构型式之一，主要适用于软土地基和水深较大的工程区域。中以长江莱码头的实际责料为原型。运用现有常用计算方法对工程实例进行计算分析，通过计算结果的对比分析阐明了高桩码头基桂的受力变形情况，这对高桩码头基柱的设计有一定的借鉴作用。关键词：高桩码头；桩基；内力计算l概述高桩码头适用于可以沉桩的各种地基．特别适用于软土地基。在我国沿海、河口和河流下游软土地基分布很广，例如江苏、浙江沿海、上海、长江中下游和天津地区，地基表层由近代沉积土组成，硬土层

2、位置较低，对于这种地基，目前高桩码头是最适宜的结构形式。而桩基作为高桩码头结构中的重要组成部分，在码头设计过程中，应当对桩基内力的准确计算，以确保工程的安全可靠。中以长江某码头的实际资料为原型，运用现有常用计算方法对工程实例进行计算分析，通过计算结果的对比分析阐明了高桩码头基桩的受力变形情况，这对高桩码头基桩的设计有一定的借鉴作用。2高桩码头桩基的计算方法与桩基的竖向承载性相比，桩基的水平受力特性比较复杂。随着码头大型化深水化的发展，桩基上的荷载越来越大，20世纪初以来，国内外众多学者开始研究水平荷载作用下桩受力特性的理论，到20世纪60年代，由于管桩和大直径桩的兴起和

3、普遍使用，促使该项研究得以广泛的开展。实践表明，竖直桩能通过抗剪和抗弯来承担相当大的水平荷载。它已不单是一个轴向的受压轩件。目前已有很多水平承载桩的作用机理及其受力特性分析方面的相关理论和方法，为桩基在港口码头以水平荷载为主要控制荷载的工程中得以广澎r电用奠定了理论基础。对水平荷载作用下的桩内力计算主要有弹性理论法、地基反力法、p-y曲线法、有限元法：2．1弹性理论法此法假定桩埋置于各向同性的半无限弹性体中。并假定土体的弹性系数Es或为常数或随深度按一定规律变化。计算时将桩分成若干微段，同时根据半无限体中受水平力并发生位移的Mind]in方程估算微段中心处桩周土位移，另

4、据桩的挠曲方程求桩的位移，用有限差分表达，由桩、土位移相等条件求解方程。Poulos等曾用弹性理论推导出了桩顶位移和转角的计算公式。弹性理论法的最大缺点是不能计算地面以F桩的位移、转角、弯矩和土压力．且土体的弹性系数Es值难以确定，因此该法实际应用不是太多。但弹性理论分析法考虑了在水平荷载作用下桩土出现的脱离和土的局部屈服，有助于进一步探索桩土的性状。在作水平承载桩的深入详尽的计算之前，用弹性理论法的已有参数解作初步分析，可由参数解方便地查得桩尺寸、桩刚度和土的压缩性等因素对水平承载桩特性的影响。2．2地基反力法地基反力法主要有&限地基反力法(极限平衡法)和弹性地基反力

5、法。目前较为常用的方法为弹性地基反力法，此法基于Winkler地基模型，将桩周士看作弹性体，用梁的弯曲理论求解表1各土层地基土物理力学指标参数表蘧2堕U§盟竖§lg蛩jJ图l码头桩基布置图表2桩基内力计算结果桩的横向抗力．同时假设桩土抗力仅与土的深度和桩的挠度有关。单位土抗力表示为：p(y，z)=K(z)y4式中：K一由土的性质决定的地基反力系数，与深度z有关；y一桩的挠度；n一水平位移指数。根据n取值不同，弹性地基反力法又可分为n=l时的线弹性地基反力法和ntl时的非线性弹性地基反力法。目前较为常用的方法为线弹性地基反力法中的m法，该法于1962年由K．G西林引入我国

6、。它假定水平地基反力系数随深度成线性增加，即：K(z)=mz由于in法既可以用解析法也可以用数值解法求解．使用非常方便，因此在国内外应用广泛，它是迄今世界上运用最广泛的计算方法，英国、美国、前苏联等都把该法列入规范中。我国目前该法也用碍较多。如铁路桥涵设计规范、公路桥涵设计规范、现行国家标准苍邕巍地基基础设计规i酚(cBJ7—89)及链口工程桩基规范》(J”254-98)均推荐使用该法。m法主要适用于正常固结的黏性土和一般砂土。但m法中地基反力系数的比例系数m是计算结果比较敏感的一个参数．m值的正确与否直接关系计算结果的正确性。而影响m的因素很多，同一种土由于地质条件的

7、不同．m的取值不同；即使地质条件相同．由于水平荷载大小、桩刚度等不同，m的值也不同。因此。对于某一特定的桩基计算问题，在没有试桩的情况下。很难给出合适的m值。此外，m法在桩顶位移较小的情况下能较好地反映出桩的受力特性。在桩身位移较大．桩侧土体进入非线性状态时，按m法计算得到的泥一2914一万方数据工l程『科l技面位移、桩身弯矩及其位置等与实测结果有一定的差异，且随着荷载的加大，差异逐渐增大。如何给出合适的In值仍需进一步研究。2．3H曲线法(复合地基反力法)p-y曲线法最早由美国的Matlock提出。马特洛可考虑到粘土单位桩长上地基反力的