板桩码头受力特性试验
码头工程试桩方案(3篇)
第1篇一、项目背景随着我国经济的快速发展，沿海地区港口建设日益增多，码头工程作为港口建设的重要组成部分，其工程质量和安全性至关重要。
为了确保码头工程桩基础的设计和施工质量，提高工程安全性，本方案针对码头工程进行试桩。
二、试桩目的1. 验证桩基础的设计参数是否符合实际地质条件；2. 检测桩基础的承载能力和变形性能；3. 为后续桩基础的设计和施工提供依据；4. 为码头工程的质量和安全提供保障。
三、试桩工程概况1. 工程名称：某沿海港口码头工程；2. 工程地点：某沿海城市；3. 工程规模：码头总长度为500米，宽度为50米，码头面标高为+5.0米；4. 工程地质条件：地基土主要为淤泥质粉质粘土，地下水位较浅，桩基础设计为预制混凝土桩。
四、试桩方案1. 试桩数量及分布根据码头工程的规模和地质条件，本次试桩数量为10根，分别布置在码头工程的不同位置，具体分布如下：（1）码头前沿：3根；（2）码头中间：3根；（3）码头末端：4根。
2. 试桩设计参数（1）桩径：1.2米；（2）桩长：根据地质条件，桩长范围为15-25米；（3）桩顶标高：+5.0米；（4）桩端持力层：中风化岩层。
3. 试桩施工方法（1）桩基施工：采用旋挖钻机成孔，然后采用振冲法进行桩身混凝土浇筑；（2）试桩施工：在桩基施工完成后，对已施工的桩进行试桩，试桩过程中，需严格控制施工质量，确保试桩数据的准确性。
4. 试桩检测方法（1）静载荷试验：对试桩进行静载荷试验，检测桩的承载能力；（2）低应变反射波法：对试桩进行低应变反射波法检测，检测桩的完整性；（3）高应变动力试验：对试桩进行高应变动力试验，检测桩的变形性能。
五、试桩检测内容1. 桩的承载能力：通过静载荷试验，确定桩的极限承载力；2. 桩的变形性能：通过高应变动力试验，确定桩的压缩变形、侧向变形等；3. 桩的完整性：通过低应变反射波法，检测桩身是否存在裂缝、断桩等缺陷；4. 桩端持力层：通过地质勘察和试桩结果，确定桩端持力层的深度和性质。
均布荷载作用下高桩无梁板式码头上部面板的受力分析
均布荷载作用下高桩无梁板式码头上部面板的受力分析
均布荷载作用下高桩无梁板式码头上部面板的受力分析
作者：崔川川;赵雁飞;马旭
作者机构：中交第一航务工程勘察设计院有限公司,天津300222;中交第一航务工程勘察设计院有限公司,天津300222;中交第一航务工程勘察设计院有限公司,天津300222
来源：港口科技
ISSN：1673-6826
年：2017
卷：000
期：005
页码：11-14
页数：4
正文语种：chi
关键词：港口;高桩码头;Robot软件;板壳模型;实体模型
摘要：为分析研究均布荷载作用下高桩无梁板式码头上部面板的受力情况,结合实际工程项目,介绍传统计算理论的求解方法和2种利用有限元软件进行数值模拟的方法,采用Robot软件分别建立板壳模型和实体模型,并对比分析以上3种方法的计算结果.建议在工程设计中采用有限元法与实体模型相结合的方法进行核算,以保证设计的可靠性.。
内河高桩框架码头结构应用及受力特性分析
内河高桩框架码头结构应用及受力特性分析作者：李承柱来源：《珠江水运》2014年第10期摘要：本文以西江流域上游贵港港桂平港区一期码头为实例，研究这一地区内河高桩框架码头结构的受力特性，为同类型码头工程设计提供技术支撑。
关键词：内河高桩框架码头应用受力特性分析1.引言高桩框架码头一般适用于水位差较大需多层系缆的内河码头。
与高桩码头其它结构型式相比，其优点是上部结构刚度大，整体性好，抗震性能好，能适应码头两层或多层系靠船的要求。
高桩码头的结构分段是一个空间整体结构，严格说，应该取一个结构分段按空间结构设计，但这种计算比较复杂，对于结构段内排架差异大或承受不对称荷载时，应按空间模型计算外，一般把它简化为平面模型计算。
现行高桩码头设计规范中，框架式码头的内力推荐采用空间结构模型计算。
本文通过一个工程实例来分析高桩框架码头的结构受力特性。
2.工程实例2. 1 工程概况桂平港区一期码头位于桂平航运枢纽的库区内，设计高低水位差11.69m。
码头建设2个2000DWT散货泊位和1个2000DWT多用途泊位（结构均按3000DWT泊位设计），年设计通过能力散货泊位为181万t，多用途泊位为147万t。
根据总平面布置，码头面顶高程为42.0m，港池底高程为24.8m，码头长330m，宽25m。
码头工作平台采用高桩框架结构，分为3层，第一层为码头顶面，高程为42.0m，第二层顶面高程为36.7m，第三层顶面高程为32.1m。
码头共分10个结构段，为全直桩框架结构，每个结构段长33m，有50个码头排架，横向排架间距7.2m，每个结构段5个排架。
码头排架内桩基采用3根Φ1400灌注桩和2根Φ1200灌注桩组成。
前沿3根Φ1400灌注桩桩基间距为5.25m，进入持力层中风化岩不少于3倍桩基直径。
码头上部结构为：现浇立柱、纵横向联系梁、现浇纵、横梁等。
其中码头立柱轨道梁下断面尺寸为1000mm×1000mm，靠船立柱断面尺寸为3000mm×1200mm，纵横向联系梁尺寸为 1000mm×600mm，码头面现浇纵梁1700mm×500mm，现浇轨道梁2050mm×1000mm，横梁总高2250mm，宽1200mm。
荷载作用下码头桩基承载特性计算分析
荷载作用下码头桩基承载特性计算分析作者：陈文龙李小烜来源：《珠江水运》2016年第01期摘要：基于H-C弹塑性模型和E-H-T方法分别对土体和桩基进行模拟，通过不同的桩基直径、土质及荷载的工况组合，分别讨论不同长径比、不同土质、不同荷载等情况下的桩基侧摩阻力和桩身轴力。
计算结果表明：桩的长径比对侧摩阻力的影响比较明显，而土质和荷载对桩侧摩阻力影响相对较小；露出长度对桩身轴力的影响比较明显，荷载对桩身轴力影响较小。
关键词：码头桩基承载特性受力分析港口建设对海洋资源的利用和沿海地区社会经济的发展起着不可替代的作用，是提升地区综合实力的重要手段。
随着我国国力的进一步增强，港口码头的建设越来越多，规模也越来越大。
但是，由于对码头桩基承载力特性的研究存在缺陷，导致港口码头工程可能存在安全隐患，从而影响港口的持续发展。
桩基础在码头建设中占工程总造价的比例非常高、技术要求严苛，因此，进行荷载作用下的码头桩基承载特性分析具有非常重要的工程实际意义。
1.模型介绍进行荷载作用下的码头桩基承载特性分析，主要需对土和桩两种材料进行模拟。
1.1土的模拟土体的本构模型选择性比较多，而且其应力一应变关系也比较复杂，且具有较强的非线性特征。
土的本构模型可以分为：（1）弹性模型，如普通的虎克弹性模型；（2）非线性弹性模型，如邓肯一张模型；（3）弹塑性模型，如D-P模型，摩尔库伦模型等；（4）粘弹塑性模型，如各种元件模型，关口-太田模型等。
本文选用摩尔-库伦（Mohr-Coulomb，MC）弹塑性模型作为土的本构模型，MC模型是一种典型的理想弹塑性模型，基于非关联的流动法则，采用理想弹塑性摩尔一库伦屈服条件并且考虑屈服强度极限准则。
MC模型的屈服准则为式1；相应的势函数为式2；式中，2.计算工况表1为荷载作用下桩基承载特性计算中，岩土、桩基和承台的主要物理力学指标。
本文基于上述理论，建立了荷载作用下的桩基受力分析模型，考虑了不同的桩基直径，不同土质，及不同荷载作用下的工况组合，分别进行了桩的侧摩阻力和桩身轴力计算分析。
实验2：高桩及板桩试验
高桩码头上部结构受力特性试验及板桩码头受力特性试验组长：刘硕组员：刘逸洲、沈曙东、王开元、林坦、鄢拓涵指导老师：肖一波试验1高桩码头上部结构受力特性试验一、试验目的、要求高桩码头上部结构受力特性试验主要是通过试验了解板梁式高桩码头的结构组成、传力机理，了解在垂直外荷载作用下板梁式高桩码头结构的受力特性，包括面板、纵梁、横梁等的受力特性。
1.在垂直荷载作用下码头面板振弦式应变计的频率测试；2.在垂直荷载作用下码头纵梁振弦式应变计的频率测试；3.在垂直荷载作用下码头横梁振弦式应变计的频率测试。
二、试验设备、仪器高桩码头模型、振弦式应变计、采点箱、振弦频率仪、计算机、垂直加压系统、电源、台秤、铅块。
其中高桩码头模型按照相似定律采用一定的相似比尺设计制作。
三、试验原理高桩码头是应用广泛的主要码头结构型式之一。
它的工作原理是通过桩台把码头上的荷载分配给桩，桩再把这些荷载传到地基中。
板梁式高桩码头上部结构主要由面板、纵梁、横梁、桩帽和靠船构件组成。
本次试验采用板梁式高桩码头结构型式。
试验模型主要由面板、纵梁、横梁、桩帽、桩和靠船构件等组成，面板、纵梁、横梁均采用连续结构，纵横梁采用不等高的连接方式，横梁搁置在桩帽上。
前门机轨道梁下布置一对双直桩，后门机轨道梁下布置一对叉桩，中纵梁下布置单直桩。
靠船构件采用悬臂梁式。
整个上部构件采用整体连接方式，见图1-1所示。
垂直方向的荷载，包括上部结构自重力、固定设备自重力、堆货荷载、起重运输机械荷载、铁路荷载等以均布力和集中力的形式由面板→纵梁→横梁→桩基→地基。
港口航道工程综合试验指导书泥面线图1-1 高桩码头结构断面图四、试验步骤1、 在面板、纵梁、横梁表面各测点部位粘贴振弦式应变计，测点布置如图1-2所示；2、用引线将振弦应变计与采点箱相连，并将采点箱、振弦频率仪、计算机连接起来；3、开启振弦频率仪、计算机电源，打开计算机内已安装的XP99型振弦频率仪的联机软件searialport ；4、按动振弦频率仪的Ec 功能键，选择Ec9命令菜单，进入100点自动扫描自动定时测量状态，再按下RET 键，开始进行测量；5、待数据测量完毕后，按动Pr 键，选择Pr8命令菜单，进入串口向计算机送数状态，再按下RET 键，开始向计算机送入数据；6、打开联机软件searialport 操作菜单下的从仪器中接收数据子菜单，端口选用com1，波特率选择2400，起始点号选择000，终止点号选择034，并确定。
码头工程试桩方案
码头工程试桩方案一、前言码头工程是指为了方便海上货物装卸而在海岸线上设置的专门设施。
试桩是一种通过钻孔、锚固或钢管驱插桩等方式，将桩体暂时设置在工程现场，利用试铲桩或动载试验等方式对其进行力学性能测试的桩。
试桩工程是码头工程建设中非常重要的环节，对于后期的桩基设施施工至关重要。
因此，本文将对码头工程试桩方案进行深入研究，为实际建设工作提供参考。
二、试桩方案的基本要求1、试桩方案应符合货物装卸的需求，满足设计要求，提供足够的桩基承载力。
2、试桩应符合国家相关标准和规范，确保桩基施工的可靠性和稳定性。
3、试桩方案应考虑当地的地质和气候条件，确保桩基设施的长期稳定和安全。
4、试桩方案应充分考虑环保和可持续发展，尽量减少对海洋环境的影响。
三、试桩方案的工程内容1、前期勘测在进行码头工程试桩方案设计前，需要进行针对性的勘测，包括地质勘测、水文勘测、气象勘测等，以了解现场地质情况和自然环境条件。
勘测内容主要包括海岸线和船舶航道规划、海域地质构造、海底地质、地下水、洪水潮汐、气象条件等。
2、桩基类型选择根据勘测结果和设计要求，选择适合的桩基类型，包括钢管桩、混凝土桩、分桩、抽圈桩等。
不同类型的桩基适用于不同的地质条件，需要根据实际情况进行选择。
3、桩基布置设计根据码头工程的设计图纸和试验要求，设计桩基的布置方案，确定桩的数量、类型、尺寸和深度。
布置设计应考虑码头的荷载特性，确保桩基的承载力和稳定性。
4、试桩施工方案根据桩基布置设计，编制试桩的施工方案，包括钻孔、锚固、钢管驱插桩等工艺流程，以及施工的技术要点和质量控制措施。
同时需要考虑施工中的安全和环保措施。
5、桩基试验方案设计桩基的试验方案，包括试铲桩、静载试验、动载试验等不同类型的试验，以评估桩基的承载性能。
试验方案需要严格按照相关标准和规范进行设计，确保试验结果的准确性和可靠性。
6、资料整理和报告撰写对完成的试桩工程进行整理归档，编制试桩工程报告，包括试桩施工记录、试验数据、分析结果和结论等，为后续桩基施工提供参考。
板桩码头受力特性实验
板桩码头受力特性实验板桩码头试验模型采用几何比尺10:1，模型长度约4m。
板桩码头受力特性试验主要是通过试验了解有锚板桩码头的结构组成，了解有锚板桩墙后土压力的分布规律、板桩墙在外荷载作用下的变形规律及板桩墙的内力变化规律，了解在外荷载作用前后锚杆轴力的变化情况。
一、实验目的1、认识与了解有锚板桩码头的结构组成、结构受力机理。
2、了解有锚板桩墙后土压力的分布规律。
3、板桩墙在外荷载作用下的变形规律及板桩墙的内力变化规律。
4、了解在外荷载作用前后锚杆轴力的变化情况。
二、实验内容1、水平力作用前后板桩墙后土压力的分布测试。
2、水平力作用下板桩码头的内力以及板桩墙的变形测试。
3、水平力作用前后拉杆轴力测试。
三、实验要求及注意事项1、要求做实验前，了解实验内容，理解实验原理，明确实验目的。
2、实验前熟悉具体的实验步骤，记录好有关常数。
3、在实验过程中，所加荷载要轻拿轻放，注意安全，避免意外事故发生。
4、注意振弦应变计粘贴时，胶水涂层应厚薄均匀，并且粘贴要牢固5、测量数据时，若振弦频率仪显示屏显示数据为，需要查明原因。
四、实验仪器及设备主要实验设备包括：板桩码头模型、振弦式应变计、振弦式钢筋测力计、振弦式土压力计、位移计、水平加压系统（千斤顶、振弦式反力计）、采点箱及振弦频率仪、计算机以及其他配套设备仪器等。
板桩码头实验模型采用几何比尺10:1，由板桩墙、钢导梁、拉杆、锚碇结构、帽梁等组成，模型长度约4m。
板桩墙由下部打入地基的钢筋混凝土板桩构成连续墙；刚导梁采用10号槽钢，位于锚杆穿过板桩处；拉杆采用直径为25mm的钢筋制成，拉杆上装有紧张器；锚定板采用混凝土板；板桩顶端用现浇钢筋混凝土做成帽梁。
板桩码头模型如图1。
振弦式土压力计见图2，水平力加载系统见图3，频率仪见图4，振弦式应变计见图5，采点箱与振弦频率仪见图6。
五、实验原理板桩码头是应用广泛的主要码头结构型式之一。
它的工作原理是利用板桩墙下部打入土中，上部安装各种锚定结构（对有锚板桩而言）以维持其稳定。
Plaxis在板桩码头分析中的应用
Plaxis在板桩码头分析中的应用汤子扬;牛志国;陈春燕【摘要】现行规范中关于板桩码头的受力计算分析方法均有一定的局限性,且都不能模拟桩土之间的相互作用,为此,运用有限元软件Plaxis对板桩结构的受力特性进行非线性有限元分析,并与竖向弹性地基梁法的计算结果进行对比.结果表明:现行板桩规范中关于墙后主动土压力的假定与Plaxis计算结果不一致；土体硬化(HS)模型能更真实地反映土体的非线性特性；HS模型的土体参数中,内摩擦角最敏感,黏聚力和压缩模量次之,参数M最不敏感.【期刊名称】《水利水运工程学报》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】5页(P81-85)【关键词】Plaxis;土压力分布;土体硬化模型;敏感性分析【作者】汤子扬;牛志国;陈春燕【作者单位】中交第四航务工程勘察设计院有限公司,广东广州 510230;南京水利科学研究院,江苏南京210029;珠江水文水资源研究所,广东广州510370【正文语种】中文【中图分类】TU432;U656.1+12板桩墙是港口、游艇码头、船坞和其他水运工程中最常见的结构．而钢板桩是板桩墙码头建设中最常用的结构之一，广泛应用于集装箱码头、干散货码头以及海堤及陆域回填工程．板桩结构受力复杂，许多学者在分析和预测板桩墙承载力方面做了研究．B.Rymsza等［1－2］把板桩看作柔性结构来分析其变形和受力特性．C.Don等［3］运用有限单元法分析研究板桩结构的受力特性和破坏机理．J.L.Briaud等［4］用现场试验的方法分析板桩结构．A.D.Barley［5］根据现场观测结果得出了板桩破坏的机理．近年来，随着岩土本构模型的逐渐完善，有限单元法在岩土工程中得到了广泛应用，这为进一步研究板桩的受力特性提供了有力工具．目前国内外常用的板桩内力计算主要有3种方法［6－9］:自由支承法、基于古典理论的弹性线法和竖向弹性地基梁法．其中竖向弹性地基梁法不仅适用于不同刚度、不同支承条件和边界条件的板桩墙，也适用于多锚和单锚板桩墙的任何工作状态，因此得到了广泛应用．当前在港口工程板桩码头设计中主要采用弹性地基梁法中的m法．该法虽应用广泛但也存在以下几个方面的问题:(1)现行规范中的弹性地基梁法采用土体的m值来确定水平地基反力系数K(K=mZ，Z为计算点距计算水底的深度)，认为K随深度线性变化．而港口工程中的桩，尤其是钢板桩，由于承受了一定的水平力，一般在计算水底处的水平位移都超过了10 mm，属非线性状态，此时采用m法就会产生比较大的误差．虽然规范明确了当板桩墙在计算水底处的水平变位大于10 mm时的m值的取值建议，但与采用Plaxis软件的计算结果仍有较大偏差．(2)板桩的稳定性由作用在其表面上的压力决定．作用于板桩上的压力主要包括墙后主动土压力、剩余水压力，以及计算水底以下的墙前被动土压力．因此，土压力的假定是决定板桩墙稳定的关键性因素．按现行板桩规范［10］的规定，计算水底以下的墙后主动土压力考虑由计算水底以上地面荷载加土体重产生的土压力，严格地说，这与Plaxis有限元模拟以及物理模型试验分析的结果不一致［11］．(3)现行板桩规范［10］中的弹性地基梁法不考虑墙后被动土压力，当入土深度较大时，Plaxis有限元分析的结果表明此时墙后会产生被动土压力．随着板桩码头的应用越来越广泛，且向大型深水化发展，有必要进一步研究板桩码头的计算模型，以适应板桩码头大型化发展的要求．基于此，本文采用岩土工程有限元软件Plaxis对上述几个问题进行分析研究，并对土体参数进行敏感性分析．1 有限元分析模型安哥拉某沥青码头采用单锚板桩结构，板桩墙采用Φ1020钢管桩和AZ14－770的组合结构，钢管桩的底标高为－18．0 m;锚定桩墙采用AZ12－770板桩;拉杆为直径Φ90的Q235钢拉杆，间距2．6 m(见图1)．土的材料参数见表1，前墙、后墙和拉杆的每延米抗压刚度EA分别为4．36×106，2．40×106和4．86×105 kN/m，前墙和后墙的每延米抗弯刚度EI分别为4．36×105和4．29×104 kPa/m．为方便比较，计算中忽略剩余水压力和船舶荷载，仅考虑码头面上的2 t均载．图1 码头结构示意图(单位:高程:m，其他:mm)Fig．1 Sketch of quaystructure(unit:height in m，others in mm)表1 土体参数Tab．1 Soil parameters土层压缩模量(100 kPa)/(kPa)密度/(t·m －3)黏聚力/kPa内摩擦角/°剪胀角/°界面参数m回填砂 2．0×1041．7 0 30 0 0．65黏土 1．2×104 1．4 59．2 14．7 0 0．5硬黏土 1．4×104 1．35 82．7 14．8 0 0．5坚硬黏土 3．0×104 1．36 95．1 18．0 0 0．5在Plaxis计算中，板桩码头可以简化为平面应变问题，前墙和后墙用梁单元模拟，土体用15节点的三角形单元模拟，用点对点锚杆单元模拟拉杆．为了研究桩土的相互作用机理，用界面单元模拟桩与土之间的相互作用．通过试算确定对内力无影响的土体计算范围，并简单归纳如图2所示，相应的有限元网格如图3所示．图2 土体计算范围的选取 Fig．2 Calculation range for quay structure图3 有限元模型Fig．3 Finite element model generated by Plaxis2 计算结果分析2．1 弹性地基梁法与Plaxis有限元法比较为了对比弹性地基梁法和Plaxis有限元解法的差别，就以上的码头结构分别用弹性地基梁法和Plaxis进行分析计算．主要计算结果见表2．表2 计算结果对比Tab．2 Calculated results generated by different methods计算方法前墙计算水底处水平位移/mm最大弯矩/(kN·m/m)最大弯矩所在位置/m拉杆拉力/(kN·m－1)19．3 365 －5．28 392 Plaxis有限元计算方法弹性地基梁法77 466 －5．21 246由表2可以看出，2种方法计算的前墙计算水底处的水平位移均大于10 mm，说明土体已处于非线性状态;但是2种方法计算得到的水平位移和最大弯矩差别较大，这是由于2种方法的土压力假定不同造成的．图4 墙后主动土压力分布Fig．4 Active earth pressure distribution behind sheet pile wall2种方案计算得出的墙前主动土压力如图4所示．可见，2种方法在前墙计算水底处以上的主动土压力值相差不大，但是计算水底处以下的主动土压力相差很大．Plaxis计算的土压力基本上呈R型分布，这与模型试验的结果一致［11］．这说明了弹性地基梁法中关于入土段墙后主动土压力考虑由计算水底以上地面荷载加土体自重的假定与Plaxis有限元软件模拟的结果不一致，与物理模型试验分析得到的土压力分布规律也不一致［11］．因此，从严格意义上说，规范中关于板桩墙的墙后土压力的假定有待进一步研究．2．2 Plaxis软件参数敏感性分析2．2．1 土体本构模型的选取为了选择合理的土体本构模型，选择M－C(摩尔库伦模型)和HS(土体硬化模型)进行计算比较，结果见表3，前墙弯矩见图5．计算结果表明，MC模型的前墙弯矩小很多．这是由于摩尔－库伦模型只有1个刚度模量，刚度不会随着应力水平的改变而改变，荷载－沉降曲线呈线性关系所致．而HS模型的刚度随着应力水平的增加而增加，这符合实际土体的非线性特性．因此，采用HS模型更能模拟实际土体的变形，特别是在模拟开挖和回填的过程中，由于HS模型考虑了卸载模量，其结果也更真实地反映结构的受力情况．图5 不同本构模型时的前墙弯矩Fig．5 Moment of forward wall based on different constitutive models表3 不同本构模型时的计算结果Tab．3 Results obtained from different constitutive models本构模型前墙最大水平位移/mm最大负弯矩/(kN·m/m)最大负弯矩高程/m最大正弯矩/(kN·m/m)最大正弯矩高程/m拉杆拉力/(kN·m－1)M－C模型105 312．4 －4．79 63．9 0 192．4 HS模型92 466．8 －5．21 235．9 －13．0 246．42．2．2 不同入土深度对前墙弯矩的影响以入土10，15和20 m分别进行计算，计算结果见表4，前墙弯矩变化见图6．可见，前墙位移随着入土深度的增加而减小，前墙的负弯矩随着入土深度的增大而减小，前墙的正弯矩随着入土深度的增大而增大，拉杆拉力随着入土深度的增大而减小．当入土深度等于20 m时，墙后出现被动土压力，这与规范中的弹性地基梁法的假定不一致．2．2．3 土体参数对前墙弯矩的影响 HS模型中土体的参数主要有内摩擦角φ，黏聚力C，压缩模量E，以及与刚度应力相关性的幂率参数M．为了分析这些参数对前墙弯矩的敏感性，将土体的上述参数增加一定的百分比分别进行计算，计算得到的前墙弯矩见图7(a)～(d)，各个参数对前墙弯矩的敏感性见图7(e)．可见，内摩擦角对前墙弯矩的敏感度最高，黏聚力和压缩模量次之，参数M的敏感度最低．图6 不同入土深度时的前墙弯矩Fig．6 Forward wall moment for different embedded length表4 不同入土深度时的计算结果Tab．4 Results based on differentembedded lengths入土深度/m前墙最大水平位移/mm最大负弯矩/(kN·m/m)最大负弯矩高程/m最大正弯矩/(kN·m/m)最大正弯矩高程/m拉杆拉力/(kN·m－1)10 92 －466．8 －5．21 235．9 －13．0 246．4 15 88．3 －385．3 －5．14 321．3 －13．3 225．2 20 87 －364．9 －5．0 337．0 －13．3 219．5图7 不同参数对应的前墙弯矩Fig．7 Moment of forward wall corresponding with different parameters3 结语本文通过Plaxis软件研究了土体的不同本构模型、前墙入土深度对板桩结构受力性能的影响，分析了前墙主动土压力分布，并对HS模型的土体参数进行敏感性分析，得出以下结论:(1)在计算水底以上部分，对于前墙墙后主动土压力分布，Plaxis软件计算结果与现行规范方法计算结果基本一致，但计算水底以下部分，两者结果相差较大，但Plaxis计算的土压力分布与物理模型试验的结果一致，因此现行规范中关于计算水底下以下部分的墙后主动土压力的假定有待进一步研究．(2)现行板桩规范中弹性地基梁法不考虑墙后被动土压力，通过Plaxis软件分析发现，当入土深度较大时，前墙底部出现向后的位移，即墙后出现被动土压力．(3)在Plaxis软件中应用不同的土体本构模型分析板桩结构受力后发现，HS模型(土体硬化模型)能更真实地模拟土体的非线性状态，因此在用Plaxis软件进行板桩结构分析中，建议采用HS模型．(4)前墙位移随着入土深度的增加而减小，前墙的负弯矩随着入土深度的增大而减小，前墙的正弯矩随着入土深度的增大而增大，拉杆拉力随着入土深度的增大而减小．(5)通过对HS模型的土体参数敏感性分析后发现，内摩擦角的敏感度最高，黏聚力和压缩模量次之，参数M的敏感度最低．参考文献:［1］RYMSZA B，SAHAJDA K．Static analysis of restrained sheet-pile walls ［C］∥RYMSZA B，SAHAJDA K．Geotechnics in Maritime Engineering．Poland，2008:1-8．［2］MCNAB A．Earth retention systems handbook［M］．NewYork:McGraw-Hill Publishers，2002．［3］DON C，WARRINGTON P E．Anchored sheet pile wall analysis using fixed end method without estimation of point of contraflexure ［M］．Vulcanhammer info，2007:1-27．［4］BRIAUD J L，NICHOLSONP，LEEJ．Behavior of a full-scale vert wall in sand［J］．Geotechnical Geo-environ，2000，126(9):808-818．［5］BARLEY A D．The failure of a twenty-one year old anchored sheet pile quay wall on the thames［J］．Ground Engineering，1997(3):42-45．［6］王浩芬，李久旺．板桩m法计算的初步验证［J］．水运工程，1986(7):34-37．(WANG Hao-fen，LI Jiu-wang．Preliminary verification of m method for sheet pile calculation［J］．Port＆Waterway Engineering，1986(7):34-37．(in Chinese))［7］王浩芬，李久旺．有锚柔性墙的内力与变形分析［J］．岩土工程学报，1987(6):67-72．(WANG Hao-fen，LI Jiu-wang．Analysis of internal force and deformation for anchored flexible wall［J］．Chinese Journal of Geotechnical Engineering，1987(6):67-72．(in Chinese))［8］郭宗勤．板桩的计算［J］．重庆交通学院学报，1983(4):53-63．(GUOZhong-qin．Calculation of sheet piles［J］．Journal ofChongqing 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试验二板桩码头受力特性试验1 试验目的板桩码头实验模型采用几何比尺10:1，由板桩墙、钢导梁、拉杆、锚碇结构、帽梁等组成。
板桩码头受力特性试验主要是通过试验了解有锚板桩码头的结构组成，了解有锚板桩墙后土压力的分布规律、板桩墙在外荷载作用下的变形规律及板桩墙的内力变化规律，了解在外荷载作用前后锚杆轴力的变化情况。
2 试验内容1.水平力作用前后板桩墙的变形测试；2.水平力作用前后板桩墙后土压力的测试；3.水平力作用前后锚杆拉力的测试；4.水平力作用下板桩墙的内力测试。
3 试验设备板桩码头模型、振弦式应变计、振弦式钢筋测力计、振弦式土压力计、位移计、水平加压系统、采点箱及振弦频率仪、计算机以及其他配套设备仪器等。
4 试验原理单锚板桩在水平力的作用下，由于板桩墙上的锚定结构，使板桩墙上端受到约束不能自由移动，在上端形成一个铰接支承，下端由于入土深度的不同产生不同的工作状态。
第一种工作状态：板桩入土不深，在墙后主动土压力作用下，板桩产生弯曲变形，并围绕板桩上端支承点转动。
板桩中只有一个方向的弯矩且数值最大，入土部分位移较大，所需板桩长度最短，但断面最大。
属于自由支承情况，按底端自由支承的弹性线法计算。
第二种工作状态：其入土情况和受力情况介于第一种工作状态和第三种工作状态之间。
第三种工作状态：随着板桩人土深度增加，入土部分出现与跨中相反方向的弯矩，板桩弹性嵌固于地基中。
此时板桩断面较小，入土部分位移小，板桩墙稳定性较好。
按底端嵌固支承的弹性线法或竖向弹性地基梁法计算。
第四种工作状态：与第三种工作状态类似，但入土深度更大，固端弯矩大于跨中弯矩，稳定性有富余。
但对减少墙体跨中弯矩非常有限，一般无必要。
作用于板桩墙上主动土压力分布可归为两种：一种是以顶端位移为主，板桩墙后主动土压力与刚性墙相同呈三角形分布；另一种以弯曲变形为主，墙后主动土压力为“Ｒ”形分布。
板桩墙属于柔性薄壁结构，在土压力等侧向荷载作用下，其轴线将发生挠曲变形，呈复杂的曲线形状。
5 实验步骤1、阅读和掌握实验目的、实验要求以及实验内容。
2、了解高桩码头结构组成、传力机制、纵横梁受力特性，熟悉掌握实验原理与操作方法。
3、在板桩墙前泥面以上沿高程方向一定的间距安装百分表、粘贴振弦式应变计。
4、用引线将振弦式应变计、钢筋计、土压力计与采点箱相连，并与计算机相连。
5、将千斤顶及反力计按试设计施加水平荷载的位置安装，并将反力计与频率仪相连接。
6、开启振弦频率仪、计算机电源，打开振弦频率仪的联机软件，并调零百分表。
7、按Ec功能键，选9Ec菜单，进入100点自动扫描测量状态，按RET键，开始测量。
8、测量完毕，按Pr键，选Pr8菜单，向计算机送数状态，开始向计算机送入数据。
9、打开软件菜单，接收数据，起始点选择000，终止点选择039，并确定后存盘。
10、用单点频率仪读取振弦式反力计的初始频率值。
11、施加水平荷载Hi。
12、读取加荷后振弦式反力计的频率值。
13、重复7～9步骤。
14、读取百分表的读数并记录。
15、卸荷。
16、重复7～15步骤，直至设计荷载试验完毕。
6 实验数据记录及处理6.1 水平力荷载表1水平力荷载计算表反力计编号第一次加载第二次加载加载前f(Hz)加载后f(Hz)加载前f(Hz)加载后f(Hz)红线1763.9 1747.6 1763.8 1739.7 蓝线1796.1 1797.4 1796.0 1797.7 黑线1756.9 1756.1 1756.8 1755.7 均值1772.3 1767.0 1772.2 1764.4 频率平方差-18640.5 -27703.1加载水平力(KN)7.3 10.86.2板桩墙位移表2水平力作用下板桩墙位移计算表位移计位置(mm)编号加载前位移计读数(mm)加载后位移计读数(mm)板桩墙位移(mm)加载前位移计读数(mm)加载后位移计读数(mm)板桩墙位移(mm)320 0 0.379 0.157 -0.222 0.375 0.115 -0.26 510 1 6.801 6.649 -0.152 6.799 6.619 -0.18 700 2 4.298 4.232 -0.066 4.298 4.217 -0.081 890 3 0.606 0.571 -0.035 0.608 0.561 -0.047 1080 4 0.302 0.300 -0.002 0.304 0.296 -0.008 1270 5 1.485 1.493 0.008 1.489 1.492 0.003 1460 6 0.315 0.324 0.009 0.318 0.323 0.005 1650 7 -2.836 -2.829 0.007 -2.834 -2.829 0.005根据两次加载后的板桩墙位移变化分别绘制板桩墙位移图如图1a、图1b。
图1a 第一次加载板桩墙位移图图1b 第二次加载板桩墙位移图6.3板桩墙后土压力表3第一次加载前后板桩墙后土压力计算表位置(mm) 编号土压力计原始f(Hz)第一次加载(7.3KN)土压力计灵敏系数K(MPa/Hz2)土压力值加载前f(Hz)加载后f(Hz)加载前Δf2( Hz2)加载后Δf2( Hz2)加前(Kpa)加后(Kpa)300 10 967.3 1003.0 1054.5 70339.71 176300.96 8.47E-08 5.97 14.93 500 11 1004.6 1007.5 1067.5 5835.09 130335.09 8.57E-08 0.49 11.17 700 12 968.0 1015.1 1046.2 93404.01 157510.44 1.03E-07 9.58 16.22 900 13 1013.9 1055.2 1062.5 85453.83 100913.04 8.81E-08 7.53 8.89 1100 14 1003.8 1086.2 1076.4 172216.00 151022.52 8.73E-08 15.02 13.18 1300 15 1019.1 1087.6 1080.3 144308.95 128483.28 8.6E-08 12.41 11.05 1500 16 1026.9 1087.6 1082.0 128350.15 116200.39 8.48E-08 10.87 9.85 1700 17 1028.9 1087.8 1083.7 124673.63 115770.48 8.92E-08 11.12 10.33 1900 18 1119.0 1170.1 1167.6 116973.01 111128.76 8.56E-08 10.02 9.51 2100 19 1001.8 991.0 989.5 -21522.24 -24492.99 8.9E-08 -1.91 -2.18表4第二次加载前后板桩墙后土压力计算表位置(mm) 编号土压力计原始f(Hz)土压力计灵敏系数K(MPa/Hz2)加载前f(Hz)加载后f(Hz)加载前Δf2( Hz2)加载后Δf2( Hz2)加前(Kpa)加后(Kpa)300 10 967.3 1003.1 1079.2 70540.32 229003.35 8.47E-08 5.97 19.40 500 11 1004.6 1007.4 1079.1 5633.60 155235.65 8.57E-08 0.49 13.30 700 12 968.0 1014.7 1049.3 92592.09 164006.49 1.03E-07 9.58 16.89 900 13 1013.9 1055.2 1063.8 85453.83 103677.23 8.81E-08 7.53 9.13 1100 14 1003.8 1086.0 1075.6 171781.56 149300.92 8.73E-08 15.02 13.03 1300 15 1019.1 1087.6 1079.5 144308.95 126755.44 8.6E-08 12.41 10.90 1500 16 1026.9 1087.5 1081.5 128132.64 115118.64 8.48E-08 10.87 9.76 1700 17 1028.9 1087.8 1083.2 124673.63 114687.03 8.92E-08 11.12 10.23 1900 18 1119.0 1170.2 1167.2 117207.04 110194.84 8.56E-08 10.02 9.43图2a 第一次加载板桩墙后土压力分布图图2b 第二次加载板桩墙后土压力分布图 6.4锚杆拉力位置 编号 原始f(Hz) 第一次加载(7.3KN)灵敏系数K(MPa/Hz 2)加前轴力(KN) 加后轴力 (KN) 轴力变化 (KN) 加载前f(Hz) 加载后f(Hz) 加载前Δf 2( Hz 2) 加载后Δf 2( Hz 2) 1 30 1396.8 1533.7 1517.1 401185.45 350542.21.39E-05 5.57 4.87 -0.69 2 31 1395.4 1470.3 1432.3214640.93 104342.1 1.46E-05 3.12 1.52 -1.60 3 32 1395.3 1496.4 1477.0 292350.87 234666.9 1.51E-05 4.41 3.54 -0.86 表6第二次加载锚杆拉力计算表位置 编号 原始f(Hz) 第二次加载(10.8KN)灵敏系数K(MPa/Hz 2)加前轴力(KN) 加后轴力 (KN) 轴力变化 (KN) 加载前f(Hz) 加载后f(Hz)加载前Δf 2( Hz 2)加载后Δf 2( Hz 2)1 30 1396.8 1533.2 1513.7 399652 340237.5 1.39E-055.57 4.73 -0.84 2 31 1395.4 1469.6 1424.5 212583 82059.09 1.46E-05 3.12 1.20 -1.92 3 32 1395.3 1496.1 1473.3 291453.1 223750.8 1.51E-05 4.41 3.38 -1.03 4331385.31493.41485.0 311187.5 286168.91.48E-054.61 4.24 -0.376.5板桩墙内力表7第一次加载后板桩墙的内力计算位置(mm)编号加载前f(Hz)加载后f(Hz)灵敏系数k（με/Hz2）加载后Δf2( Hz2)墙应变με混凝土弹模Kpa截面系数m3弯矩值kN·m210 0 1964.2 1964 7.67E-04 -785.64 -0.58 28000000 0.00375 -61.37 430 1 1925.1 1928.1 7.72E-04 11559.6 8.92 28000000 0.00375 937.02 650 2 1866.2 1870.6 7.68E-04 16441.92 12.63 28000000 0.00375 1325.88 870 3 2001.6 2006 7.96E-04 17633.44 14.04 28000000 0.00375 1473.80 1090 4 1908.3 1911.6 8.39E-04 12605.67 10.58 28000000 0.00375 1110.50 1310 5 1688.2 1691 7.68E-04 9461.76 7.27 28000000 0.00375 763.00 1530 6 545.0 529.6 7.59E-04 -16548.8 -12.38 28000000 0.00375 -1299.75 1750 7 1676.6 1677 7.78E-04 1341.44 1.04 28000000 0.00375 109.58表8第二次加载后板桩墙的内力计算位置(mm)编号加载前f(Hz)加载后f(Hz)灵敏系数k（με/Hz2）加载后Δf2( Hz2)墙应变με混凝土弹模Kpa截面系数m3弯矩值kN·m210 0 1964.2 1963.8 7.44E-04 -1571.2 -1.17 28000000 0.00375 -122.74 430 1 1925.2 1928.5 8.00E-04 12717.21 9.82 28000000 0.00375 1030.86 650 2 1866.2 1870.9 7.43E-04 17564.37 13.49 28000000 0.00375 1416.39 870 3 2001.5 2006.5 7.57E-04 20040 15.95 28000000 0.00375 1674.94 1090 4 1908.3 1912.3 7.60E-04 15282.4 12.82 28000000 0.00375 1346.30 1310 5 1688.1 1692 7.59E-04 13182.39 10.12 28000000 0.00375 1063.03 1530 6 537.3 506.5 7.48E-04 -32149 -24.05 28000000 0.00375 -2524.99 1750 7 1676.6 1678 7.55E-04 4696.44 3.65 28000000 0.00375 383.65图3 两次加载后板桩墙弯矩分布图7 实验结果分析7.1板桩墙变形试验进行两次水平力加载，第一次为7.3KN ，第二次为10.8KN ，两次水平力作用位置相同，均在板桩码头模型的板桩墙中部上端。