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原文传递遮帘式板桩码头结构土压力算法及承载特性研究

论文题名：	遮帘式板桩码头结构土压力算法及承载特性研究
关键词：	板桩码头;遮帘式结构;土压力;结构优化;承载特性
摘要：	板桩码头是国内外中小型港口码头常用的结构形式,在允许桩体打入土层或就地成桩的场址,采用板桩结构的码头形式是最经济的。这种码头由起挡土作用的板桩墙、拉杆和锚碇墙组成。相对板桩墙的挡土高度而言,板桩墙的厚度很小,属柔性结构。板桩墙的上部需要受到锚碇系统拉力的约束,其下部则需要嵌入至开挖面以下一定深度,才得以维持板桩墙的稳定。　　常见的板桩墙的墙身总高度不宜超过20m,且主要应用于中小型码头。若用于深水港池泊位,为满足码头结构对稳定和变形的要求,就要设计非常厚的板桩墙,才能承受巨大的侧向土压力。其结果不仅会增加施工难度,还将增大该结构形式码头的建设费用。　　为了适应港口码头向深水大泊位发展的需要,经过多年的板桩码头结构设计实践,中交第一航务工程勘察设计院提出了遮帘式板桩码头结构形式,并已成功建设了10万吨级的深水泊位码头。与一般的板桩码头结构相比,遮帘式板桩码头结构在地连墙和锚碇墙之间增设一排或几排靠近前墙但仍与前墙保持3.5m间距的钢筋混凝土灌注桩(即遮帘桩),遮帘桩、前墙和锚碇墙三者上端则由钢拉杆相联系。遮帘桩的截面呈长方形。设置遮帘桩的作用是让其承担一部分土压力荷载,以减小前墙所受的土压力,进而减小前墙的墙体厚度。　　遮帘式板桩码头作为一种新开发的结构形式,至今没有成熟的计算方法。中交一航院分别用空间有限元和一般的简化模型计算方法对该结构进行分析,最终结果与南京水利科学研究院原型观测试验对比有一定偏差。因此,作为一种新的结构形式,遮帘式板桩码头土压力及稳定性分析方法是板桩结构设计中亟待解决的问题。　　本文所做的主要工作有: 　　 1.根据遮帘式板桩码头结构的承载特性,研究遮帘桩间水平卸荷土拱的形式及存在条件,并以此为前提,将该结构划分为五个土压力计算区域,利用朗肯、库伦及平行墙原理对该结构各区域的土压力进行计算,给出其在粘性土与非粘性土情况下的土压力简化计算方法。　　 2.建立遮帘式板桩码头结构的有限元分析模型,将前墙与遮帘桩所受土压力的有限元计算结果与原型观测试验结果作对比,证明有限元模型的正确性,然后分别在粘性土及非粘性土的情况下,通过比较有限元与理论计算结果,对该结构的土压力设计理论进行验证。　　 3.首先利用土压力简化计算方法,通过比较传统板桩码头结构与遮帘式板桩码头结构前墙所受土压力来分析遮帘桩的遮帘效果。然后,将传统板桩码头结构的有限元模型与遮帘式板桩码头结构的有限元模型在结构所受土压力、弯矩及拉杆力方面进行对比分析,通过有限元计算进一步说明遮帘桩的遮帘效果。　　 4.分别从前墙与遮帘桩间距及遮帘桩之间的距离两个主要因素对该结构进行优化,分析相关参数的影响,给出合理的优化结果。　　 5.参考工程实例资料,利用以上有限元模型及土压力理论设计方法计算工程中遮帘式板桩码头结构前墙及遮帘桩的土压力和弯矩,并通过改变模型中桩墙间距及遮帘桩间距,绘制前墙土压力对比图,对优化分析结论进行验证。
作者：	李斌
专业：	港口、海岸及近海工程
导师：	王元战
授予学位：	硕士
授予学位单位：	天津大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文