基于桩土共同作用的码头结构稳定性研究

• 作 者: 张兴旺
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 高桩码头 桩土作用 数值模型 结构稳定性

改革开放以来的30多年中，我国一直处在基础设施建设的高速发展期，一系列的土木、交通和水利工程相继建成或者正在建设当中。具有承载能力大、稳定性能好、沉降差值小、能适应多种工程地质条件和荷载工况等优点的桩基础在以上工程中得到了广泛的应用。作为陆地和海洋交通运输衔接纽带的港口工程不例外地也大量采用了这种基础形式。高桩码头的结构形式在我国的港口工程中得到了广泛的应用。基于桩土相互作用对影响高桩码头结构稳定性的因素进行研究是对桩基优化布置做出的有益探索。另外，由于高桩码头桩基础的造价几乎能占到整个码头总造价的一半，因此基于桩土相互作用开展高桩码头结构稳定性研究还有助于节省工程成本和提高工程投资收益。综上所述，开展基于桩土相互作用的高桩码头结构稳定性研究具有重要的理论意义和现实意义。本文首先对国内外桩土作用问题的研究成果和研究现状做了回顾与总结；阐述了桩土作用问题的基本原理和桩土作用问题的三种研究方法——解析方法、数值方法和试验方法；对桩土作用问题研究中涉及的岩土材料本构模型做了简要说明。其次，本文基于一个与桩土作用问题相关的物理试验建立与之相似的数值模型；用数值模型的分析结果与物理试验的试验结果进行对比，验证了本文所采用的桩土作用分析方案的可行性。最后，在码头结构的稳定性研究中，建立了高桩码头和地基土的几何模型，并选择与土、钢筋混凝土材料相适应的本构模型、施加合适的荷载及边界条件，分析了土、码头构件的物理力学性质指标和桩土接触面摩擦系数对码头结构稳定性的影响情况。其中，土体的物理力学性质指标包括弹性模量、泊松比、内摩擦角、粘聚力；码头构件的物理力学性质指标包括弹性模量和泊松比。本文的数值分析结果可以作为建造港口工程时进行工程选址和结构设计的依据，也可以为更进一步的后续类似研究提供借鉴。