在单锚地下连续墙板桩码头结构中,地下连续墙通常作为板桩墙,单锚板桩墙的计算方法很多,主要有自由支承法、弹性线法、竖向弹性地基梁法等3种。

自由支承法是拉杆支撑板桩墙上端,被动土压力支撑下端,板桩入土深度不产生负的弯矩,假定板桩墙下端入土部分弯矩为零,板桩与简支梁受力相似,板桩入土段自由支承在前面的土体上,这一部分土全部处于极限状态,按朗肯被动土压力进行计算,墙后地基土则按主动土压力进行计算。根据主动土压力和被动土压力对锚杆装设点的力矩平衡条件确定入土深度t。从而求得拉杆拉力Ra[8]。自由支承法是一种较为粗糙的计算方法,计算精度低,现在极少采用该种方法,一般用于单锚板桩墙底端可假定为自由支承工作状态的情况。

弹性线法又称为弹性嵌固法,它是假设板桩墙的入土部分嵌固在地基中,为了简化计算,入土部分前方的土抗力全部假定为被动土压力,底端墙后的土抗力以集中力E'p代替。计算图式为超静定结构图,这里有三个需要求解的未知数:板桩入土深度o,拉杆拉力Ra和底端土抗力Ep,求解时需要有变形条件,即假定板桩墙底端的角变位及线变位和锚碇点的位移都为零,然后作板桩墙变形曲线求解,故而称为弹性线法。做变形曲线过于麻烦,为了简化计算,可采用跨中最小正弯矩作为入土部分最大负弯1.10-1.15倍取代变形条件[8]。现浇地下连续墙的墙身刚度较大,入土深度较大,故而弹性线法对地下连续墙结构不尽合适,但因弹性线法计算简便,在一定条件下比较实用,而且便于手算,所以工程界还在使用。

竖向弹性地基梁法是把板桩墙的入土部分的抗力用一系列的弹性杆代替,弹性杆的弹性系数等于水平地基系数乘以杆的间距。根据水平地基系数沿深度分布的不同假设,有“常数法”、“k法”和“m法”等。我国现行的《港口工程地下连续墙结构设计与施工规程》(JTJ303—2003)[9]和《板桩码头设计与施工规范》(JTJ292—98)[10]中推荐采用m法进行计算。m法假定水平地基系数沿深度线性增加即水平地基系数k=my,式中y为距地表面的深度,m为水平地基系数随深度线性增大的比例系数。竖向弹性地基梁法适用于单锚碇和多锚碇板桩墙的任何工作状态,是近年来推广应用的方法。

但对于在岸壁码头工程应用的复合断面地下连续墙,上述受力计算方法已不再适用,需要开展对复合断面地下连续墙的受力变形特点研究,以便在计算上做出相应的修改,适用于新型结构。已有部分学者采用试验或数值的手段对在码头工程中应用的地下连续墙结构开展研究。于泳[11]采用离心试验验证了针对10万吨深水遮帘板桩码头提出的6个方案是否可靠,对作为前墙的地下连续墙和遮帘桩进行了受力分析,对比地下连续墙与遮帘桩的连与分的情况以及有无遮帘桩锚碇点的水平变位的情况,最终得出推荐设计方案。焦志斌,刘永绣[12]分析了现场测试地下连续墙的弯矩计算方法,找出不足与缺陷,提出了改进计算方法,使计算方法在理论上得到完善。但改进的方法仍然没有考虑墙高以及墙体水平变位引起的偏心影响。蒋国栋,张日向,姜萌[13]利用ANSYS有限元软件对板桩码头进行三维有限元模拟分析,得到了板桩码头模型的整体沉降等值线图、整体水平位移等值线图,土层的剪力等值线图、等效应力等值线图以及各构件的等效应力等值线图,更好地掌握了板桩码头各个构件的位移、应力、剪力等情况,为板桩码头设计或施工的校核提供了参考数据。郭瑾[14]利用MIDAS有限元分析软件建立了T型地下连续墙的三维模型,研究了T型地下连续墙平面尺寸的比例因素对工作性状的影响。

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