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遮帘式板桩码头遮帘桩工作机制的离心模型试验研究_徐光明.pdf

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物理棋拟技术在岩土工程中的应用 遮帘式板桩码头遮帘桩工作机制的离心模型试验研究 徐光明蔡正银曾友金李景林顾行文 , 南京水利科学研究院南京以犯 摘要结合某新建大泊位遮帘式板桩码头设计的需要,进行了大型土工离心模型试验研究,为揭示 。 遮帘式板桩码头工作机制,对遮帘桩海侧和陆侧的土压力进行了侧试试验发现,遮帘桩两侧土压力 的分布在港池形成前基本相同,而在港他开挖后出现显著差异即遮帘桩海侧土压力明显低于陆侧土 。 压力,这样在遮帘桩两侧就形成显著的侧向土压力差这样借助于港池形成后遮帘桩两侧形成的压 力差,在深水泊位挡土高度很大的情况下,通过设遮帘桩就能够调节控制前坡所受到的土压力荷载 。 确保坡厚在合理范围内,进免坡体过厚而影响码头结构的经济性 关健词土工离心棋型,遮帘式板桩码头,前坡,遮帘桩土压力 一、月青 , 在土层条件允许桩体打人或就地成桩的建港场址处板桩墙结构是一种最经济的码头结构型 、 式。整个码头结构由起挡土作用板桩墙又称前板桩墙或前墙拉杆和锚旋墙或其他锚旋结构 ,,,, 组成相对其挡土高度而言前墙的厚度很小属柔性结构。为维持稳定它在上部斋要靠来自 ,, 受锚旋系统拉力约束在下部则需要靠嵌人至港池泥面以下一定深度的人土约束。目前国外使 , 用最广泛的是钢板桩码头结构国内则为钢筋混凝土地连墙板桩码头结构。 ,一,, 据报道常见的板桩墙的墙身总高度不超过也就是说板桩结构型式主 ,,, 要应用于中小型码头这是因为若用于深水港池泊位就要采用非常厚的板桩墙才能承受巨大 ,,,, 的侧向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二 是可能大大降低这种结构型式码头的经济性。 ,, 为了突破板桩码头结构应用的局限性适应港口码头向深水大泊位的发展需要经过多年对 , 板桩墙结构码头设计实践和探索中交第一航务工程勘察设计院于年提出了一种遮帘式板 ,, 桩结构可作为大型深水泊位的码头结构采用此结构已成功建设了万吨级和深水泊 ,, 位。可见这一结构型式拓宽了板桩墙码头结构的应用范围具有良好的应用前景。 , 与一般的板桩墙码头结构相比这种新型板桩码头结构中增加布置了一排钢筋混凝土灌注 , 桩,就是遮帘桩,介于前墙和锚旋墙之间靠近前墙但与前墙保持一的间距遮帘桩与前 , 墙和锚旋墙三者上端则由钢拉杆相联系。遮帘桩的截面呈长方形最常采用的是。 ,,, 设置遮帘桩的目的是为了让其承担的一部分挡土荷载减小前墙所承受的土压力认而使得前墙 体的厚度在合理范围内。 ,,, 由于这一新型码头结构刚刚面世不久因此对这一结构的工作机制认识尚需深化结合曹 , 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了多组土工离 ,, 心模型试验对设计方案进行验证和优化为揭示遮帘式板桩码头工作机制在其中的组大型 物理棋拟技术在岩土工程中的应用 。,, 沿岸线等间距布置采用相同材质的钢丝按模型相似律钊薄后模型拉杆直径应为 ,, 。鉴于如此小直径的钢丝不易获得故在模型中用根拉杆模拟原型中根拉杆如此调整 ,。,, 后的模型拉杆直径有所增大应为经过大量选材实际采用的拉杆直径为 与所要求的较为接近。 码头结构平面布 图模型布 , 地基土层的制备如下粉土层和粉质粘土是在离心机超重力场离心加速度内 ,, 通过排水固结制备而成。每层土的固结分两个阶段第一阶段是自重固结让泥浆层在超重力场 , 的自重应力下排水固结从而形成有一定强度的土层第二阶段是让该土层在预压载荷作用下的 ,,, 排水固结使土层的强度进一步增强直至达到原型土层的不排水剪强度。在土层固结不同阶段 ,、 使用袖珍贯人仪测试其不排水强度以检查是否满足要求。粉细砂层粉细砂层瓜和粉细砂 ,, 层则采用砂雨法制备调整多孔漏斗的落高即可获得所要控制的干密度【】。各土层的主要 性质指标见表。 ,,, 试验步骤如图所示首先形成天然土层当模型地基泥面至图中标高众线时沉人 、,, 模型遮帘桩锚旋墙和前墙之后将模型置于离心机在加速度下恢复天然土层的自重应 ,,, 力对这三种构件的作用停机后安装模型拉杆并回填粉细砂,至码头面位置即图中标 ,, 高甲线位置再次将模型移置于离心机在加速度下恢复地基土层的自重应力对用拉 ,,, 杆相联的模型板桩墙结构的作用停机后挖去前墙海侧土体形成开挖式港池池底位置即图 ,,, 中标高一线位置此外在码头面均匀堆放一定厚度的砂层让其在万离心加速度 。,, 条件下