PDF《软土地基中壁桩框架码头结构受力分析及 稳定性计算方法》

1 壁桩框架结构 壁桩框架结构[16] 主要由桩基结构和框架结构两 部分组成, 其三维示意见图 1(a). 桩基结构由两排平 行布置、 间距微小的预应力高强度混凝土管桩(PHC 桩)构成;

框架结构为整体预制的钢筋混凝土结构, 由对拉桁架、 水平导梁和挡墙

3 部分组成. 当其作为 码头结构使用时, 结构断面如图 1(b)所示, 框架结构 坐于软土地基表面, PHC 桩穿过水平导梁内预留导 槽打入软土地基, 桩顶通过现浇帽梁与框架连成一 体. 框架内部可回填袋装砂等材料以提升结构水平 承载力. 每组对拉桁架包括上、 下两层拉梁, 拉梁连 接前、 后排桩共同受力和变形;

拉梁间设置立柱以提 升框架刚度、 降低结构内力. 海侧挡墙既可充当竖向 岸壁供船只停泊, 还可保护 PHC 桩免受海浪冲蚀, 同时防止框架内的回填料从桩缝间漏出. (a)三维示意 (b)码头工程断面 图1壁桩框架结构 Fig.1 Pile wall frame structure ・198・ 天津大学学报(自然科学与工程技术版) 第51 卷第2期同传统高桩码头结构相比, 采用壁桩框架结构能 有效地加快施工进度、 缩短工期、 降低造价. PHC 桩 和框架结构均为陆上预制现场安装, 可减少海上作业 所需时间. 框架结构在沉桩过程中充当限位导架. 施 工时只需完成框架定位, 即可沿导梁内预留的导槽依 次吊打各桩, 省去传统打桩工艺中所需的打桩船租赁 费用(约占打桩费用的 40%,), 具有良好的经济性. 当 外海施工缺乏必要掩护条件时, 采用打桩船沉桩时容 易因风浪较大造成船身摇摆而断桩, 但壁桩框架结构 采用吊打工艺, 仍可满足施工要求, 有效延长海上作 业时段窗口. 壁桩框架结构本质上是一种多层对拉双排桩结 构, 采用刚度更大、 具备多层拉杆的框架结构替代传 统双排桩结构中的拉杆和导梁, 以增强结构整体性和 桩基承载力. 壁桩框架结构适用于软土地基, 可应用 于码头结构、 桩基码头后方接岸结构以及防波堤结 构. 通过调整框架尺寸、 拉梁层数、 桩径、 桩长、 回填 料及回填高度等参数, 可使该结构满足不同的水深、 地质条件及结构使用要求. 在非自然岸线的码头建 设中, 需要先期修筑围埝形成陆域, 后期码头工程中 再对传统围埝结构进行改造;

若采用壁桩框架围埝结 构, 则可直接作为深水高桩码头的接岸结构. 利用壁 桩框架结构, 现已在天津建造了可靠泊 2*103 ,t 级船 舶的码头结构, 在山东滨州建造了 5*104 ,t 级桩基码 头的后方接岸结构兼围埝结构, 使用效果良好.

2 结构受力分析和稳定性计算方法 2.1 受力状态分析 壁桩框架结构的排距介于支护双排桩结构和板 桩码头结构(采用锚碇板桩)之间. 支护结构中忽略 桩间土作用, 将双排桩视作门式刚架共同受力;

板桩 结构中分别按单锚板桩和无锚板桩结构计算前、 后排 桩的位移和内力. 壁桩框架结构中排距相对较大, 桩 间土作用不能忽略;

前、 后排桩之间土体破裂线相交 于地面以下, 内部回填料作用于后排桩的水平抗力小 于被动土压力. 对结构进行稳定性分析时, 可将双排 桩和桩间土视作整体;

对单排桩进行受力计算时, 需 要考虑排距对土压力的影响. 以壁桩框架码头结构为例, 在后方回填土自重及 堆货荷载产生的水平推力作用下, 前、 后排桩在框架 结构的约束下一同产生水平变形, 同时围绕前桩轴线 上某一点发生转动. 框架结构的刚度较大, 将显著影 响桩顶至框架底部范围内的桩身变形;