前板桩高桩承台结构与拉锚板桩结构对超载适应性的分析

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1、第6期（总第170期）No.6(SerialNo.170)2013年12月CHINAMUNICIPALENGINEERINGDec.2013DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2013.06.024前板桩高桩承台结构与拉锚板桩结构对超载适应性的分析沈印[上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海200092]摘要：前板桩高桩承台和拉锚板桩结构是上海地区常见的水工结构形式。近年来这2种结构在使用过程中经常出现墙前泥面冲刷、墙后地面荷载增大等超载问题，对2种结构的超载适应性争议较多

2、。利用有限单元法研究这2种结构对超载的适应性。关键词：前板桩高桩承台；拉锚板桩；超载；适应性中图分类号：TV332.2文献标志码：A文章编号：1004-4655（2013）06-0076-04前板桩高桩承台和拉锚板桩结构是上海地区常法，采用等效弹簧来代替桩土间的相互作用。见的水工结构型式，均能适应上海地区软土地基条对于前板桩高桩承台结构，考虑到泥面以上结件。前板桩高桩承台结构的前排桩为板桩墙，后排构水平位移较大，计算中不考虑泥面以上后排桩前桩为PHC管桩（钻孔灌注桩、方桩），具有施工速土抗力。考虑到整个

3、结构埋入土中，且桩的入土较长，度快，整体性好及挖、填方量小等优点，尤其适用所以不计结构的竖向位移与变形。对于拉锚板桩结在上海这种河道两岸土地资源异常宝贵的地方。拉构，不受竖向荷载，所以忽略结构的竖向位移与变形。锚板桩结构主要由板桩墙、拉杆、锚碇结构等组成，前板桩高桩承台结构有限元计算模型见图1，拉锚具有变形能力强，占地较大，施工挖、填土方量较板桩结构有限元计算模型见图2。大的特点，在护岸、码头工程中亦有应用。设计墙顶标高5.00墙后超载设计地坪标高4.50近年来这2种结构在使用过程中经常出现墙前地下水位

4、设计低水位底板底高程泥面冲刷、墙后地面荷载增大等超载问题。由于这2种结构受力复杂，对它们的超载适应性争议较多。-2.00设计泥面线岸壁出土高度因此本文采用有限单元法研究这2种结构对超载的适应性。1有限元模型前排板桩后排PHC桩采用ANSYS有限元计算软件分别对前板桩高-16.50桩承台结构以及拉锚板桩结构进行数值模拟。有限土压力水压力元中模拟桩—土体系一般有实体模拟和弹簧模拟[1-3]图1前板桩高桩承台结构有限元计算模型图(m)2种方法。实体模拟即把土体用实体单元划分，设计墙顶标高5.00墙后超载设计地

5、坪标高4.50定义其材料属性，利用地应力平衡法施加初始土压地下水位锚碇板设计低水位2.50力，通过设置接触面来传递桩土间作用力；弹簧模1.501.0018拟则是把土对桩的抵抗力简化为弹簧的弹力，通过-2.00设计岸壁出土高度设置弹簧的刚度来反映土的性质，初始土压力为预泥面线C30钢筋混凝土板桩先通过计算得出，直接施加在结构上。相比2种方前排板桩-16.50收稿日期：2013-08-05作者简介：沈印（1987—），男，工程师，硕士，主要从事土压力水压力水利、水运工作。图2拉锚板桩结构有限元计算模型图(m

6、)76沈印：前板桩高桩承台结构与拉锚板桩结构对超载适应性的分析2013年第6期结合老港固体废弃物综合利用基地内河工程，22种结构对墙后地面荷载的适应性前板桩高桩承台结构模型根据其码头段结构的推维持出土高度6.5m不变，将墙后地面荷载从22荐方案建立，拉锚板桩结构模型根据其码头段的10kN/m逐步增大至30kN/m，通过大量的计算，比较方案建立。其中高桩承台结构计算宽度取后观察2种结构桩身内力与顶部位移的变化情况。通排桩间距2.5m，即每个计算结构段由5根前板过计算得到的桩身内力最大值及顶部位移与墙后地桩

7、（500mm×400mm）、1根后排PHC管桩组成。面荷载的关系见表1。板桩码头计算宽度取拉杆间距2.0m。从表1看出，在不同地面均载下，拉锚板桩结表12种结构在不同地面荷载下桩身内力最大值及顶部位移计算结果-2墙后地面荷载/kN·m1012141618202224262830U/mm13.714.214.715.115.616.116.617.017.518.018.4-1前板桩前板桩M/kN·m271.7281.8291.2300.6310.0319.5328.9338.3347.7357.2366

8、.6-1高桩承后PHC桩M/N·m368.4381.2395.0408.9422.7436.6450.4464.3478.1492.0505.9台结构前板桩Q/kN88.091.194.197.2100.2103.3106.3109.3112.4115.4118.5后PHC桩Q/kN142.9147.8152.9158.0163.1168.2173.3178.4183.5188.6193.7U/mm21.722.022.422.923.42