1.一种适用于深水卸荷式板桩岸壁结构的概化模型设计方法,该方法是基于传统的卸荷式板桩岸壁结构设计方法的改进,其特征是:该方法包括以下步骤:
步骤一、确定前墙(1)位于泥面(7)以下部分的深度
入土深度按照下式计算:
MEP≥KME (1)
式中:MEP为前墙(1)墙前被动土压力对拉杆锚着点的力矩;
ME为墙后主动土压力、剩余水压力对(5)拉杆锚着点的力矩;
K为稳定安全系数,采用1.3~1.5;
步骤二、简化计算模型,建立板桩岸壁结构的计算图式
板桩岸壁结构计算图式中将海侧桩(2)、中间桩(3)、陆侧桩(4)和卸荷承台(9)简化为一维弹性杆件,增加到计算图式中,将前墙(1)、海侧桩(2)、中间桩(3)、陆侧桩(4)之间的土体简化为等间距的竖向排列弹性连杆(6);弹性连杆(6)的弹性系数根据土体的弹性模量、弹性连杆(6)竖向间距及前墙(1)与海侧桩(2)间的间距或桩之间的间距确定,弹性连杆(6)竖向间距为任意取值且小于泥面(7)与卸荷承台(9)的间距;
所述的弹性连杆(6)的弹性系数的确定方法如下:
式中,Kt为弹性连杆(6)的弹性系数,受拉时取0(kN/m3)
L为前墙(1)与海侧桩(2)间的间距或桩之间的间距(m)
A为弹性连杆(6)的竖向间距×2倍桩宽(m2)
Ei为土体的弹性模量(kPa);
步骤三、依据主动土压力理论,考虑卸荷作用和遮帘作用进行前墙(1)的土压力计算
为了考虑结构与土的相互作用的影响,增加海侧桩(2)、中间桩(3)、陆侧桩(4)的土压力计算,海侧桩(2)土压力计算分为自重土压力和超载土压力分别计算;所述的中间桩(3)、陆侧桩(4)的土压力计算仅考虑超载土压力进行计算;
所述的自重土压力是土体自重产生的土压力,泥面(7)是前墙(1)海侧开挖的深度,泥面(7)上下土压力分布不同,按照泥面(7)分为上下两部分进行计算:
泥面(7)以上的计算按照下列公式计算:
式中,ezz为自重土压力kN/m2,当ezz<0时,取eqz为零
γ为计算面至土压力起算点之间土层的平均重度kN/m3
hz为计算点至土压力起算点的距离m
Ka为计算土层土的主动土压力系数
δ为计算土层土与墙面间的摩擦角°
c为计算土层土的粘聚力kN/m2
为计算土层土的内摩擦角°;
b为桩径;
泥面(7)以下的土压力为由泥面(7)至桩下端线性较小至0,泥面(7)处的土压力,根据式(3)式(4)计算得出;
所述的超载土压力是堆载产生的土压力,按照泥面(7)分为上下两部分进行计算
泥面(7)以上的计算按照下列公式计算:
式中,ezc为超载土压力强度值kN/m2
q为码头面均布荷载
γ为卸荷承台(9)以上土层的平均重度kN/m3
h为卸荷承台(9)上部土层的厚度m
hz为计算点至自卸荷承台(9)右端以摩擦角引线与结构交点的距离m
H为自卸荷承台(9)右端以摩擦角引线和以角引线与结构交点之间的距离m
Ka为主动土压力系数
δ为计算土层土与墙面间的摩擦角°
b为桩径;
步骤四、计算前墙(1)的弯矩,验算前墙(1)断面
利用弹性地基梁法计算前墙(1)的弯矩,若计算弯矩大于断面设计弯矩,则更改设计的尺寸重复上述步骤计算,至前墙的弯矩小于设计弯矩为为止。
2.根据权利要求1适用于深水卸荷式板桩岸壁结构的概化模型设计方法,其特征是:步骤二所述的土体的弹性模量土体的弹性模量按试验或经验取值,卸荷承台(9)以上土的弹性模量取变形模量的值,卸荷承台(9)以下土的弹性模量按试验压缩曲线的斜率变化进行调整。
3.根据权利要求1适用于深水卸荷式板桩岸壁结构的概化模型设计方法,其特征是:步骤三所述的泥面(7)以下的超载土压力计算时,泥面(7)以下的土压力为由泥面(7)至桩下端线性较小至0,泥面(7)处的土压力等于自卸荷承台(9)右端以角引线与结构交点处的土压力,根据式(5)计算得出。