地連墻碼頭內力、位移計算分析

王爽

摘 要：以濱州某工程為例，計算地連墻碼頭的受力和位移，分析其受力特點，探討該地區建設地連墻碼頭的適用性。

關鍵詞：地連墻；內力；位移

中圖分類號：U651+.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）06-0064-02

近幾年板樁結構（地連墻）在京唐港、曹妃甸等地運用較多，地連墻結構適用于軟土地基、具有干地施工條件的地區，具有施工速度快、造價經濟合理，后期沉降小，對荷載不敏感等特點。通過設置遮簾樁、卸荷板等結構亦可用于10萬噸的大型碼頭。本文以濱州某工程為例，對地連墻結構進行受力分析，利用Sap2000計算地連墻內力、位移、拉桿拉力，分析其受力特點，探索地連墻碼頭在該地區的適用性。

1 工程概況

本工程位于濱州某入海河內，現場已形成陸域，為挖入式碼頭。碼頭結構采用單錨板樁結構，板樁采用地連墻，錨碇結構采用地連墻和錨碇墻結合的方式，碼頭斷面如圖1所示。

1.1 碼頭面及碼頭前沿水深

碼頭前沿設計底高程-6.3m，結構預留至-7.5m，碼頭面高程5.3m。

1.2 波浪

工程位于入海河口內10km，無波浪作用。

1.3 工程地質條件

工程區為由于地連墻深度范圍內存在軟弱夾層，對踢腳穩定性影響較大，對前后土層進行不同深度的砂樁處理形成復合地基以改善各土層指標，地基處理后的地連墻前后各土層分布及物理力學指標如下表1、表2所示。

1.4 荷載

碼頭面均載：距碼頭前沿16m范圍內取20kpa，距碼頭前沿16-60m范圍內取60kpa；系纜力50KN/m，主要由拉桿、錨碇結構承擔。剩余水頭：考慮排水孔位置及墻后填料，取2m。

2 受力分析

2.1 土壓力

根據土層分布及《板樁碼頭設計與施工規范》（JTS167-3-2009）計算土壓力。其中：每延米土體本身主動土壓力產生的傾覆力標準值為19233.05KN/m，每延米被動土壓力產生的穩定力矩標準值為49613.48KN/m，面荷載產生的傾覆力矩標準值為4505.54KN/m。

2.2 剩余水壓力

剩余水壓力產生的傾覆力矩標準值為5685.53KN/m。

3 地連墻內力、位移分析計算

計算方法采用豎向彈性地基梁法，利用Sap2000建立模型模擬地連墻受力、位移。

3.1 地連墻計算模型

地連墻墻后受力有主動土壓力、剩余水壓力、面均載產生的主動土壓力，墻后總受力在疊加時非簡單的疊加，需注意規范要求：入土段（墻前泥面以下）墻后的主動土壓力宜計算由計算水底以上地面荷載加土體產生的土壓力。

入土段墻后受力為均布力，所示前墻施加彈簧模擬變形和內力，錨碇地連墻只在墻前施加彈簧，無需施加墻后土壓力。其中板樁彈簧系數根據參照地勘資料提供的m值和板樁規范附錄A。

3.2 模型建立

本文采用Sap2000模擬單延米地連墻受力、位移，建模時注意：

（1）混凝土彈性模量取允許開裂彈性模量，即0.8Ec；

（2）拉桿設置釋放，即不產生彎矩，只承受軸向力；

（3）拉桿內力計算時應考慮系纜力的作用，系纜力主要由拉桿承擔；

（4）指定荷載為標準值，計算出來的彎矩、拉桿拉力均為標準值，結構配筋計算、拉桿直徑根據標準值和規范要求的分項系數確定荷載；

（5）由于是二維受力分析，分項選型應設置為Ux、Uz、Ry。

3.3 內力、位移分析

前墻地連墻、錨碇地連墻彎矩標準值和位移如圖2、3所示。

3.4 結果分析

（1）前墻墻地連墻受力分析：最大正彎矩標準值為963.51KN/m，出現在前沿港池泥面以上，標高在-5.31m處，最大正剪力標準值為361.5KN，標高為-9.5m。最大負彎矩標準值為-770.45KN/m，出現在前沿港池泥面以下，標高為-13.5m，最大負剪力為333.87KN，標高為0.0m；

（2）錨碇地連墻受力分析：最大負彎矩標準值為-549.59KN/m，標高為-3.11m，正彎矩較小，不考慮，最大正剪力標準值為331.85KN，標高為0.5m；

（3）胸墻受力分析：胸墻最大負彎矩標準值為-287.89KN/m，出現在拉桿與胸墻錨固處，此時無正彎矩，此時錨固處最大剪力標準值為360.05KN；根據得到的混凝土構件彎矩、剪力、最大受力位置等，可參照規范進行混凝土構件的配筋計算及檢查結構尺寸的合理性。

（4）拉桿受力：拉桿拉力標準值為461.39KN，此時施加了系纜力。根據規范要求和拉桿間距可確定單根拉桿受力標準值，確定拉桿直徑，如不合理可調整拉桿間距、直徑優化設計，拉桿的位置對踢腳穩定性、前地連墻、錨碇地連墻受力等均有一定的影響，在滿足施工要求的情況拉桿標高盡量放低，可節省部分工程投資。

（5）位移分析：前地連墻最大水平位移為3.18cm，錨碇地連墻最大水平位移為1.96cm，可根據位移情況來檢查設計合理性及位移是否可滿足使用、規范要求。

4 結語

根據計算，地連墻結構對工程區以粉砂、粉質粘土為主的地質條件是適宜的，且工程造價經濟合理，在該地區有推廣價值。

隨著板樁型式不斷應用于10萬噸以上碼頭，板樁型式在未來會有更廣闊的前景，可在碼頭、基坑支護、護岸等方面使用。