水位变动对框架码头排架桩弯矩影响试验研究

发布时间：2019-08-06 06:37

【摘要】：为探究岸坡后方水平作用力下水位变动时排架桩体弯矩沿桩身变化规律,试验设置7组水位变动方案,在后方40KN水平均布荷载作用下测定桩身应变;并分析弯矩变化。结果表明,与水位上升相比,水位下降时A桩弯矩平均增量最大,为24.20 N·m;D桩弯矩平均增幅最大,为22.76%;C桩弯矩减小。距坡肩较近的A桩与B桩桩身弯矩随水位升高而减小,距坡脚较近的D桩桩身弯矩随水位降低而减小,中部C桩弯矩变化规律不明显。水位上升时各桩身弯矩曲线变化形状与下降时一致,水位变动并没有改变排架结构中桩体弯矩沿桩身分布曲线的形状,但影响弯矩数值大小。
【图文】：

1.2试验模型模型尺寸为4m×2m×1.5m，后方水平均布荷载由可控制加荷速率的水平向液压千斤顶施加。桩身应变片与DH3821应变测试仪直接相连，与数据采集软件一起组成应变测试系统，实时记录桩身应变。岸坡框架码头模型由岸坡与排架结构组成。岸坡高1.50m，斜坡坡比为1∶2.5，前后水平段为0.75m。4根主桩长2.40m，下部用螺丝紧固于模型槽底部纵轴线上;6段钢管平行相对，采用点焊分别与各主桩相连，主桩与横梁构成排架结构。各主桩按靠近岸坡坡顶次序依次编号，记为A桩、B桩、C桩与D桩。模型详细布置如图1所示。图1岸坡排架码头模型布置图Fig.1Terminallayoutofmodeloftheslopeandbentpile1.3试验方案依据试验设计，平稳施加后方水平均布荷载，要求无冲击、无超载。此试验设定后方均布荷载目标值为40kN。荷载施加过程:启用动力设备，设定加荷速率为5kN/min;达到目标荷载后，并在该荷载值保持30min。试验水位分为上升阶段与下降阶段，两阶段水位高度一致。以模型底部为0.0m，水位高度由固定在模型槽内侧壁米尺确定。根据王俊杰等［11］研究成果，设定水位上升与下降速率均为16cm/h，上升速率由恒压水管阀门控制，下降速率由试验槽底部可调节开度阀门控制。试验过程:初始按荷载方案施加后方水平均布荷载，随后以恒定速率升高模型槽内水位;水位上升至某一试验水位后，停止注水并保持2h;全过程均记录桩身弯矩应变。水位下降阶段的试验需先将水位升高至最高水位并保持6h后降落至所需试验水位方可进行试验，，其他操作流程与上升阶段一致。详细步骤如表2所示。表2试验水位变动方案Table2Waterlevelchanginginthetestprogram方案水位值/m历时/h备注10.0+0初始无水状态20.5+3水位从0.0m上升至0.5m30.9+6水位从0.0m上升至

图2A桩弯矩沿桩身分布曲线Fig.2BendingmomentcurvesalongthepileofA图3A桩桩身1m处弯矩随水位变化曲线Fig.3ThecurvesofwaterlevelchangecausingbendingmomentforpileofAat1m即B桩体在水位下降时受到岸坡土体作用力要大于水位上升时的力;在0.0～1.7m区段，水位为1.3m时，同一测点桩身弯矩值均大于其余水位工况;1.3～2.4m段，曲线簇变化趋势不明显。整个曲线簇正负弯矩分界点集中在1.5～1.7m处。图4B桩弯矩沿桩身分布曲线Fig.4BendingmomentcurvesalongthepileofB水位上升阶段，在桩身0.0～1.0m段，桩身弯矩均为随水位上升而逐步增大，随后都减小，其中水位0.0+m与1.3m间弯矩差值最大;水位为0.9m与1.3m的曲线变化趋势一致，同一测点弯矩的差值沿桩身逐步增大，在1.2m处达到最大值，为32N·m。水位下降阶段，各工况下桩身弯矩值先负向减小后增大，均在0.8m处达到最小值;1.8～2.4m段，弯矩处于波动状态。水位为0.9m和1.3m的曲线表明:同一测点弯矩的差值沿桩身先减小后增大，同在1.2m处达到最大值，为30.5N·m。图4表明，水位变动过程，B桩桩身负弯矩最值出现在0.8m处。根据实验数据，绘制桩身弯矩最值随水深变化的关系曲线，如图5。水位在0.0～0.5m时，曲线斜率随着水位上升而减小，随水位下降而增大。0.0～0.5m段曲线斜率大于0.5～1.3m，这说明高水位变动弯矩值最值变化幅度大于低水位状态。图5B桩桩身0.8m处弯矩随水位变化曲线Fig.5ThecurvesofwaterlevelchangecausingbendingmomentforpileofBat0.8m2.3C桩桩身各测点弯矩随水位变动分析图6中，不同水位下C桩弯矩随桩身变化的曲线簇分别在0.0～1.5m段和1.5～2.4m段呈两反“S”型顺连。所有曲线紧邻并在狭小范围变化，这表明水位变化对C桩弯矩影响较校桩身0.8m、1.
【作者单位】： 重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心;重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室;
【基金】：重庆市教委科学技术研究项目(KJ130412)资助
【分类号】：U656.1

【共引文献】

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本文编号：2523371