梁板式高桩码头结构整体可靠度计算方法

在环境条件和使用荷载作用下,高桩码头结构损伤和承载力降低是普遍存在的问题。在役梁板式高桩码头结构安全评估,是保证港口设施安全运行的必要措施。结构整体可靠度是结构安全评估的核心指标,但目前尚未建立结构整体可靠度计算的有效方法。基于非线性有限元数值模型,采用蒙特卡罗模拟技术确定了典型梁板式高桩码头结构整体极限承载力概率分布模型及其统计参数,研究了损伤位置、损伤程度和损伤数量等对极限承载力概率分布及其统计参数的影响,明确了无损结构整体极限承载力概率分布模型及其统计参数可用于损伤结构分析。将结构整体极限承载力作为结构抗力随机变量,采用一次二阶矩法计算结构的可靠指标,建立了一种在役梁板式高桩码头结构整体可靠度计算的有效方法。     

离岸深水全直桩码头承载性能有限元分析

全直桩码头是适于软土地基上离岸深水海域的新型高桩码头结构型式,其承载机理与传统高桩码头存在较大差异,且软土地基循环软化效应显著。建立全直桩码头结构与地基相互作用三维弹塑性有限元模型,基于二次开发采用拟静力法对土体循环软化效应进行模拟。通过有限元模型研究全直桩码头的承载特性与破坏模式,并探讨水平极限承载力的影响因素。研究表明水平荷载作用下,基桩的塑性破坏是结构失稳的控制因素,地基土体的承载力对结构水平极限承载力不起决定性作用;竖向荷载作用下,结构竖向极限承载力由地基土体强度决定。研究范围内入土深度对结构水平极限承载力影响不大,但桩壁厚度减小或考虑土体软化后,结构水平极限承载力明显降低。设计中,增加入土深度可有效减小土体软化引起的水平极限承载力降低程度,且应考虑结构腐蚀和土体软化对水平极限承载力的双重降低效应,为钢管桩预留足够的腐蚀富裕量。     

典型圆筒码头结构安全性检测评估研究

针对圆筒码头结构特点,在现场检测和结构安全性评估方面进行了研究,然后结合一种特殊圆筒码头结构实例进行了现场检测和结构安全评估介绍。研究发现,该特殊圆筒码头结构与一般的重力式码头和高桩码头结构有较大不同,在进行结构检测时应专门制定检测方案;结构安全性评估时应重点对结构倾覆、结构滑移及重要构件进行安全计算,以确保结构安全。     

海上风电嵌岩桩水平抗力影响因素研究

桩基础是我国海上风电工程中应用最为广泛的基础形式,其中嵌岩桩因其施工难度大,承载力高备受关注。与其他类型的桩基础不同,嵌岩桩的水平承载力不仅受到围岩强度的影响,更与其成桩质量与灌浆材料的强度相关。采用有限元方法分析了嵌岩深度、桩基直径与壁厚、桩身倾斜度等多种因素对嵌岩桩水平承载力的影响,提出了确定嵌岩桩水平极限抗力的标准。研究表明：桩与围岩间的灌浆环会先于桩身发生破坏,因此可将灌浆环受拉破坏作为判断嵌岩桩达到水平极限承载力的标准;桩身倾斜度对嵌岩桩的水平极限承载力影响较大,直径和壁厚的增加,均能提高桩基的水平承载力。     

高桩码头锈蚀破损面板残余承载力评估方法

高桩码头长期工作在具有腐蚀介质的潮湿环境中，因钢筋的锈蚀会使构件表面砼胀裂而破损，目前我国大部分的高桩码头进入了锈蚀破损的高峰期。通过研究指出：以往国内外用构件蚀破损表面积大小或顺筋裂缝大小的标准来确定维修方案的方法是不正确的。根据一般构件为等截面，而沿跨度分布的弯矩不均匀的事实，指出构件在控制断面以外的部位强度有富裕，允许钢筋适当的锈蚀仍能满足设计强度的新见解。提出了锈蚀破损面板的强度安全性评估准则、强度因子新概念及其具体计算式，可以量化评估犭蚀破损面板的残余承载力，为科学制定锈蚀破损面板的维修方案提供参考，在保证码头结构安全的同时，大大节省维修费用。     

大型钢管桩的动力测试和分析研究

本文介绍了用高应变法对某专用码头大直径钢管桩进行动力量测及ＣＡＰＷＡＰＣ法计算分析结果，提出了单桩极限承载力及该地区停锤标准，供设计部门参考。     

地基承载力特征值和桩端承载力特征值的比较研究

工程中常涉及到地基承载力特征值fa及桩端阻力qpa,作为同量纲的地基指标,对同一土层后者往往要比前者高得多。运用梅耶霍夫地基极限承载力理论,分析了随基础埋深的加大地基土破坏形式的变化,对浅基础及桩基础破坏形式、地基承载力特征值fa与桩端承载力特征值qpa作了对比。研究结果将有利于建立及区别地基承载力特征值及桩端端阻力特征值的物理概念,对实际工程具有指导意义。     

南海某导管架海洋平台倒塌分析

针对在役老龄导管架平台进行倒塌计算分析,确定极限承载力进而评估老龄导管架的安全裕度。采用非线性有限元方法,考虑平台的波流载荷及桩-土的非线性相互作用,利用SACS软件建立导管架整体三维有限元计算分析模型,并用逐步加载的方式,对南海某导管架平台进行了全过程非线性倒塌分析。计算分析表明,该导管架平台极限强度很高,具有较大的安全裕度;导管架倒塌过程呈逐步破坏形式,先是撑杆屈服,造成局部结构破坏,然后是钢桩发生屈服,降低结构承载力,最后节点逐步失效,造成结构倒塌。揭示了导管架平台结构失效倒塌的机理,给出了倒塌分析的可行方法和步骤。     

环境激励下高桩码头模态参数识别及损伤诊断

高桩码头在长期使用过程中结构损伤是普遍存在的问题,有效检测结构损伤特别是隐蔽性部位对保证码头安全运营具有重要作用。利用NExT-ERA模态参数识别算法和模态应变能损伤定位原理,编制模态参数识别和损伤诊断程序。通过数值算例分析,验证环境激励下高桩码头排架基于模态参数识别及模态应变能进行损伤诊断的可行性和准确性。研究结果表明:NExT-ERA模态识别方法能较精确识别出高桩码头排架的动力参数;模态应变能变化率作为损伤诊断指标对损伤单元有较强的敏感性,能够识别出高桩码头不同工况下的损伤。     

淤泥质海岸螺旋桩的轴向承载特性研究

海上风电高压海缆登陆后往往需要跨越平原淤泥质海岸,高压电缆排管易发生不均匀沉降而裂损,螺旋桩因施工方便、速度快,可用于不均匀沉降的应急控制。螺旋桩的承载力是其工程应用的重要设计内容,其桩型参数的改变,对极限抗压承载力有着较大影响。本文结合工程实践,通过开展抗压承载力数值模拟,研究分析了螺旋桩叶片宽度、叶片个数、叶片间距...     

挡板透空码头水平波浪力计算方法的探讨

目前，对透空式高桩梁板码头的桩基和墩柱波浪力的计算，现行《海港水文规范》中有相应的公式，但对一侧增设挡浪板及上部结构构件的透空式高桩梁板码头水平波浪力的计算，规范并没有明确规定相应的计算公式。从挡板透空码头设计中水平波浪力的计算分析入手，说明挡板波浪力采用不同计算方法的差异性，并针对某设计工程进行了实例分析，通过相关文献、现行规范及物理模型试验等三种不同方法所得计算结果的比较，探讨一种适合挡板透空码头的水平波浪力的计算方法，供工程设计时参考。     

多层砂土地基扩底桩单桩抗压模型试验及颗粒流模拟研究

利用室内半模试验和颗粒流数值模拟,揭示多层砂土地基扩底桩单桩抗压承载特性及变形特征。结果表明,通过对比分析极限承载力与H_h/D(持力层厚度与扩大头直径之比)的关系可以看出,单桩的抗压极限承载力随H_h/D逐渐增加,当H_h/D超过2.0时,极限承载力基本不再增加,此时的单桩抗压极限承载力稳定在300.01~303.25 N,是H_h/D=0.5时极限承载力(183.83 N)的1.65倍。扩大头下部土体发生局部压缩-剪切破坏,破坏面从扩大头底面边缘向斜下方扩展,在水平方向影响范围达到最大后逐渐向桩内侧收缩;荷载作用越大,地基破坏区域越大,相应的极限抗压承载力也越大;持力层厚度增加,扩大头分担的荷载比例增大,分担的荷载达到稳定需要的桩顶位移也越大,H_h=0.5 D试验扩大头分担的荷载比例稳定时为60%,对应的桩顶位移约为29 mm;桩顶位移达到33 mm后,H_h=1.0~3.0 D试验稳定在63%~65%之间;通过细观颗粒流理论对砂土移动特性的研究发现,持力层厚度从0.5 D增大至2.0 D,破坏面的起始扩展角度从31°增大至42°。数值模拟研究结果与模型试验数据吻合效果良好,证明该方法分析多层砂土地基扩底桩单桩抗压荷载传递机理是可行的。     

海上风电大直径加翼桩水平承载性能研究

为改善海上风电大直径钢管桩的水平承载性能,基于ABAQUS有限元软件对单桩改进形式的加翼桩结构进行了系统研究,计算分析了软黏土地基中加翼桩在水平荷载作用下桩身弯矩、应力、位移、桩身泥面处倾斜率和极限承载力,研究了加翼桩面积、形状、埋深和刚度等翼板参数对加翼桩水平承载性能的影响规律,根据加翼桩的桩-土作用机理,参考现行规范模式提出适用于软黏土地基大直径钢管桩的P-Y曲线。研究结果表明,加翼桩通过在泥面处设置翼板可降低桩基泥面处倾斜率50%、提高桩基极限承载力60%以上,加翼桩水平承载性能明显优于单桩。     

大直径钢管桩水平静载试验内力变形测试及分析

为解决在钢管桩水平静载试验中更加高效、安全和准确进行桩身内力变形测试和分析的问题,文章针对打入钢管桩中的应变传感器和测斜管分别提出实用且可靠的安装、保护和测试方法;将该方法应用于西非某码头工程,在大直径钢管桩水平静载试验中进行应力和变形测试。研究结果表明,该安装和保护方法实用且可靠,可保证水平试验过程中钢管桩的内力变形情况得到如实测试和记录,对研究分析大直径钢管桩受水平荷载时桩身弯矩和水平位移的变化情况意义重大,可为类似项目的设计和施工提供参考。     

整体拼装双向预应力板结构试验研究

高桩结构是码头工程普遍采用的一种结构形式,多年来,码头上部结构耐久性受到挑战,对新型的整体拼装双向预应力板结构进行了模型试验研究,结果显示所提出的设计方案、施工工艺和方法是可行和可靠的,并提出了混凝土结构模型试验的相似准则,从而可根据模型试验所得的荷载能力来估算原型结构荷载能力的方法。     

海上风机超大直径单桩竖向抗压承载力理论计算及实测方法对比评价

超大直径单桩基础在应用过程中,存在钢管桩沉桩的选锤、防溜桩等关键问题.为解决以上问题,研究超大直径单桩的竖向抗压承载力是有必要的.分别利用《码头结构设计规范》规定的设计做法、圆孔扩张理论法、UWA-05方法、GRLWEAP模型方法对超大直径钢管桩的竖向抗压承载力进行了分析计算并结合工程实例进行比较,发现现行规范规定的钢管桩承载力计算公式对于超大直径钢管桩承载力的估计偏于保守,高应变检测法对于超大直径单桩基础承载力的评估同样偏于保守.     

振动时效技术在自升式风电安装平台固桩架上的应用

振动时效技术是一种有效消除焊接残余应力、提升构件使用寿命、保证结构尺寸精度的方法。在自升式平台固桩架建造过程中,焊接施工导致其内部产生大量的残余应力,残余应力是导致固桩架精度超差和损伤失效的重要原因之一,它会大幅度降低平台的疲劳寿命,因此,固桩架建造完成后消除其内部残余应力对于平台的使用安全至关重要。本文以一个质量约100 t的固桩架分段为研究对象,采用专门的振动时效设备对固桩架施加激振力,测量振动时效前后主焊缝附近的残余应力水平。通过对比分析发现,振动时效技术可以有效降低固桩架焊接过程中产生的残余应力,达到调整、均化、降低残余应力水平、提高构件尺寸精度稳定性的效果,有利于提升平台的使用寿命。     

宁波舟山港主通道混凝土结构耐久性评估与维护技术

系统阐述宁波舟山港主通道跨海工程混凝土结构耐久性评估与维护技术。首先介绍宁波舟山港主通道工程概况及100年使用年限的总体要求;确定耐久性极限状态为海洋氯离子侵入引起的钢筋表面脱钝。针对此极限状态,建立了氯离子侵入过程的耐久性评估模型,确定了不同暴露条件下模型参数的统计规律;根据混凝土保护层厚度的现场实测数据和修正的暴露条件下氯离子扩散系数,对模型参数进行了更新;考虑施工阶段混凝土构件的耐久性附加措施,以某标段非通航孔桥为例,使用全概率方法计算了各类混凝土桥梁构件的失效概率和可靠指标;最终在混凝土构件耐久性评估的基础上,提出了某标段非通航孔桥各类混凝土构件的基本维护制度和维护周期。     

新型码头结构在我国港口工程中的应用

对我国近年出现的几种新型码头结构的研究进行了综述和分析。其中，遮帘式板桩码头结构减小了作用于前板桩上的土压力，使板桩码头在大水深情况下得以应用；双排大管桩码头结构使大管桩较高的轴向承载力和抗弯强度得到充分发挥；架空直立式码头解决了内河大水位差情况下建造码头的难题；椭圆型沉箱的应用避免了采用2个圆沉箱产生前后不均匀沉降的技术难题。最后，对上述新型结构的应用进行了总结。     

方桩H型桩尖在湛江地区老粘土中的应用

湛江地区老粘土分布广泛,呈硬塑-坚硬状,粘聚力大,力学强度高,对沉桩有一定影响。针对湛江地区较多工程高桩码头方桩沉桩施工中出现裂损或入土过浅的现象,结合湛江奥里油电厂油改煤项目码头工程,设计对方桩锥形桩尖优化为H型桩尖,施工中没有出现桩破损现象,最终贯入度、桩尖标高达到设计要求;施工完成后经检测,桩身质量和承载力满足设计要求,效果良好,可供湛江地区类似工程借鉴参考。