高樁碼頭叉樁破損原因分析信修復加固技術研究.pdf

1、在天津港高樁碼頭的原型觀測工作中,發(fā)現(xiàn)碼頭前承臺叉樁出現(xiàn)了不同程度的破損現(xiàn)象。叉樁破損會降低碼頭的水平承載力,對碼頭的安全作業(yè)造成較大威脅。在碼頭管理實踐中,叉樁破損對結構安全的影響程度、叉樁的破損原因以及經(jīng)濟、合理、有效的修復加固方案等問題是需要深入研究的。
　　 現(xiàn)場對叉樁進行了全面檢測和重點檢測,包括外觀檢測、碼頭變形觀測、混凝土強度測試、混凝土氯離子擴散檢測、銹蝕鋼筋斷面損失檢測等;檢測結果表明:叉樁破損的位置在距樁帽底

2、50 cm的范圍以內;叉樁的破損形式屬于受力破損而非耐久性破壞,而且叉樁破損形態(tài)為裂縫開展的受拉破壞,局部地區(qū)還出現(xiàn)了混凝土壓碎現(xiàn)象;叉樁破損的規(guī)律等。根據(jù)檢測評估得出:碼頭叉樁的斷裂,其對應結構段的安全性等級為C級、使用性等級為B級、耐久性等級為C級;故根據(jù)規(guī)范要求亟需對碼頭進行修復、加固處理。
　　 首先對高樁碼頭上部結構受力和樁土相互作用對叉樁受力的影響進行總結,并結合現(xiàn)場調查的荷載變化情況,得到了影響叉樁受力的外荷載:碼

3、頭前沿浚深、岸坡回淤、水平力(撞擊力或系纜力)、后承臺及后方堆場豎向荷載。
　　 其次,研究了水平荷載的排架分配系數(shù)。影響高樁碼頭排架分配系數(shù)的因素很多,本文通過高樁碼頭結構段的物理模型和有限元模型研究,得到了碼頭面板豎向荷載與排架剛度、排架分配系數(shù)之間的關系,得到了撞擊力作用點對排架分配系數(shù)的影響,并建立了排架最不利分配系數(shù)的加載有限元模型。
　　 通過現(xiàn)行規(guī)范無法得到叉樁破損的真實原因,文章在理論上探討土體本構模型及

4、接觸單元本構、算法的基礎上,結合有限元知識,建立了高樁碼頭結構與土相互作用的有限元計算模型,計算得到了叉樁在不同工況荷載下樁頂?shù)氖芰η闆r;通過分析表明:叉樁破損的機理是樁頂承受較大的彎矩而發(fā)生大偏心受壓破壞。本文結合正交分析和敏感度的方法對影響樁體正截面受力的因素進行分析得到:影響樁體破損的主要外力荷載為船舶撞擊力及系纜力,以及叉樁的最不利受力工況。
　　 鋼筋混凝土的計算理論及有限元知識說明,分離式的鋼筋混凝土有限元模型便可揭

5、示鋼筋和混凝土之間相互作用的微觀機理,而彌散式的裂縫模型能比較準確預測裂縫的區(qū)域及有效估算構件開裂對應的荷載。所以利用上述方法建立鋼筋混凝土有限元模型,計算了樁體在最不利工況下的內力狀況,驗證了叉樁的破損特征(大偏心受壓破壞);并得到了直樁、向岸斜樁、向海斜樁的破損規(guī)律。
　　 對叉樁的修復加固是工程界中十分關心的問題,根據(jù)叉樁的破壞機理,本文提出了2種修復加固方案,即加大樁帽法和局部外包樁體法,并分別對這2種方案的加固效果進行