徐圩防波堤工程桶式基础结构设计

桶式基础结构是一种新型防波堤结构,目前尚没有成熟的设计标准和施工工艺。结合连云港徐圩防波堤工程, 介绍此结构的设计荷载工况、结构模型试验、有限元分析方法、配筋方法。通过对比土体-结构相互作用模型和简化独立 桶体模型,说明两种分析方法的优劣。以实例对比说明中国规范和美国混凝土学会ACI 318规范关于双向板裂缝宽度的计算 方法。     

桶式基础防波堤结构设计与施工BIM应用

针对桶式基础结构设计与施工数字一体化的问题,开展BIM技术在桶式结构设计与施工中的应用研究。以连云港徐圩港区4区围堤工程为背景,结合桶式基础结构设计规范,依托BIM技术,将桶式结构防波堤设计与结构计算相结合,给出了桶式结构族库构建和桶体结构BIM设计及扩展应用方法。基于该方法,开发了桶式基础结构BIM设计计算一体化软件,提出基于BIM设计成果的设计与施工衔接交互方法以及桶式基础结构施工安装监测可视化方法。提高了桶式基础防波堤结构设计与施工的质量和效率,为新型装配式桶式基础结构的推广奠定了基础。     

新型桶式基础结构防波堤主要施工技术

连云港徐圩港区防波堤直立段设计创新地采用了新型桶式基础结构——单桶多仓结构。通过对浮游稳定、无底模板工艺、桶体场内搬运、气浮负压下沉工艺的运用及自动化控制系统的研发,形成了成套施工技术。介绍该技术的应用,为该结构的推广应用提供技术支持。     

桶式防波堤离心模型试验

桶式基础防波堤结构在淤泥质海岸工程中的应用逐渐引起关注,但单桶多隔舱桶式基础结构的稳定性问题尚未得到解决。结合连云港防波堤工程,通过离心模型试验探讨波浪荷载作用下桶式基础防波堤结构的稳定性问题。采用拟静力和循环往复作用力两种方式模拟波浪荷载作用,分析试验结果,得出桶式基础防波堤结构在各个阶段中的变形稳定性状和可能的破坏模式,为工程设计优化提供参考。     

徐圩防波堤工程桶式基础结构防腐措施

桶式基础结构属新型防波堤结构型式,通过徐圩防波堤工程介绍此结构的防腐措施,采取符合规范的原材料,选用高性能的外加剂和合理的配合比,适当加大保护层,可以有效防止腐蚀的进程,延缓腐蚀速度,延长直立堤的使用寿命。     

淤泥质海岸桶式结构设计

位于淤泥质海岸上构筑物的设计技术难点之一就是选择何种结构形式以实现工程建设目标。桶式结构可以回避海上软土地基处理技术难点,是适合于淤泥质海岸的一种新型结构。介绍该新型桶式结构在应用中的结构选型、结构稳定性验算和结构设计方法以及工程应用情况等,可供类似工程应用时参考。     

新型桶式基础防波堤在负压下沉中的稳定性试验

通过新型桶式基础防波堤的原型观测试验,实现对结构所承受的土压力、孔隙水压力和倾斜度等的观测。试验分析了基础各部位的应力最大值以及气压纠偏对总应力的影响,表明新型桶式基础防波堤在负压下沉中具有良好的稳定性,对大型离岸深水构筑物的原位观测有一定的指导意义。     

桶式基础结构土压力分布规律

桶式基础结构是一种轻型结构,适用于承载力低的淤泥质地基,其稳定计算依靠桶体与土共同作用抵抗外荷载,因此土压力是桶式基础结构稳定计算的核心内容,其分布规律和大小对计算结果起到控制作用。通过模型试验结果验证了有限元模型参数取值的合理性,从而采用有限元数值模拟的方法,探讨了波浪荷载和回填荷载作用下,不同土层产生的主被动土压力分布规律,得到位移形式对土压力大小的影响、不同土层之间相互作用引起土压力分布形态的变化、理论公式的修正系数以及施工顺序对土压力分布形态的影响。研究成果明确了不同荷载作用和土层分布对土压力的影响规律,修正了主被动土压力的传统计算公式,为桶式基础结构稳定计算奠定了一定的基础。     

沉入式新型桶式防波堤抗倾滑移定性计算

作为一种轻型直壁式防波堤结构,在波浪荷载作用下,新型桶式防波堤抗滑移稳定性是这种桶式基础结构稳定性计算的重要部分,由于这种桶体结构的复杂性,规范中尚未提出针对这种新型结构的抗滑稳定性计算方法。假设沉入较深土层的桶式防波堤极限状态下的抗滑稳定性主要由桶壁土压力、桶底土剪力、桶土自重维持,桶与土体看作一个整体,其工作原理与重力式挡土墙类似,在波浪荷载作用下桶体绕转动中心转动,陆侧桶壁为被动区域,海侧桶壁为主动区域。假定极限状态下桶体两端顶部分别达到被动土压力状态、主动土压力状态,同时在桶体底部土体剪力也达到极限状态。基于上述假设,通过解析的方式,建立了考虑桶体转动影响的三维桶式防波堤抗滑稳定性计算方法。     

水平荷载作用下桶式基础结构稳定性研究

桶式基础防波堤结构应用于深厚软土沿海工程中的实例越来越多,但单桶多隔舱桶式基础结构的稳定性问题尚未得到解决。通过物理模型试验和数值模拟相结合的方法,探讨了桶式基础防波堤的稳定性问题,通过物理模型试验验证数值模型中的土体参数,再通过数值模型研究土体参数对结构承载力和位移的影响规律,以及结构埋深对结构承载力和位移的影响规律;数值模型的计算结果表明,淤泥的弹性模量对位移起到控制作用,特别是对低弹性模量的土体,影响更为敏感;对于承载力,淤泥摩擦角和黏聚力都有着显著影响,增大摩擦角和黏聚力对结构承载力的提高有显著作用。通过变化桶式基础的埋深,发现桶式基础底面达到承载力高的土层表面,对提高承载力有显著效果。研究成果可为工程设计和优化提供参考。     

箱筒型基础防波堤基础筒土压力数值模拟研究*

通过将波浪荷载作用下箱筒型基础防波堤问题简化为平面应变问题,利用有限元数值模拟,分析在波浪荷载作用下防波堤基础筒壁的土压力分布和发展变化情况。数值计算表明:波浪荷载作用下港侧基础筒外土压力有显著增长,海侧基础筒外土压力有显著降低,是影响防波堤稳定的重要因素。中间隔墙内土压力变化微小,土体与防波堤位移大致相同。海侧基础筒港侧内墙和港侧基础筒靠海一侧内墙上土压力分别发生一定程度的降低和一定程度的增长。同时分析了用于稳定性简化计算的极限状态下各路径上的土压力近似分布。     

董家口防波堤结构设计创新与研究

在青岛港董家口港区防波堤设计中,成功应用了深水窄体防波堤结构,在挡浪墙断面形式、挡浪墙材料、护面块体设计等方面均具有创新性,具有良好的推广应用前景。同时依托本项目,对防波堤挡浪墙设计理论进行了深入研究。     

筒式基础结构分仓形式对抗倾承载力的影响

使用ABAQUS建立了4种不同分仓形式的筒式基础结构与土相互作用的非线性弹塑性有限元分析模型,得到了结构在水平荷载作用下的P-S曲线及极限状态的土压力。重点分析筒仓内壁土压力在不同区域的分布和变化趋势,根据结构的P-S曲线评估分仓形式的改变对结构抗倾能力的影响。结果表明,经过分仓优化的结构可更好地发挥其抗倾潜力,其结构承载力可提升15％～25％。     

深水防波堤软土地基离心模型试验

某深水防波堤工程水深18~30 m,软土层厚度超过30 m。为检验部分开挖换填抛石斜坡堤设计方案的地基稳定性和地基沉降,进行了防波堤软土地基离心模型试验。试验得到地基圆弧滑动抗力分项系数为1.19,与按规范验算的稳定性结果较一致;施工期地基沉降量约为总沉降量的50%,试验数值似偏小。试验验证了设计方案的可行性。     

吹填土对筒型基础结构工作性能的影响

针对吹填土对筒型基础结构工作性能影响的问题,进行三维有限元模拟研究。采用大型通用有限元软件ABAQUS建立筒型基础结构与吹填土相互作用的三维弹塑性模型,模拟在波浪荷载和不同厚度吹填土作用下筒型基础结构各点土压力的变化趋势,揭示筒壁所承受土压力的分布规律以及不同厚度吹填土的影响。该结果为防波堤的筒型基础结构稳定性验算提供了依据。     

土体固结对筒型基础结构工作性能的影响

为了分析土体固结对筒型基础结构工作性状的影响,使用大型通用有限元软件ABAQUS建立筒型基础结构与土相互作用的三维弹塑性模型,模拟在波浪荷载和结构自重作用下土体的固结过程。得到筒壁的土压力、筒底的竖向位移和基底水平切力在固结作用下的变化趋势,重点分析固结对筒型基础结构稳定性的影响。结果表明,固结使作用在结构上的力和结构产生的位移发生变化,土体发生不均匀沉降,抗倾覆稳定性降低为0.625倍,抗滑动稳定性增大为1.25倍。     

半圆型防波堤地基承载特性的有限元数值分析

半圆型防波堤是适用于软土地基的轻型重力式结构,地基承载特性是工程应用中需解决的重要问题。以大型通用有限元软件ABAQUS作为分析平台,建立了波浪荷载作用下半圆堤结构的弹塑性有限元分析模型。结合工程实例,分别参照地基极限承载力、结构允许变位判别标准对半圆堤的地基承载特性以及影响因素进行了有限元数值分析,并与汉森公式计算结果进行比较。结果表明:基于允许变位判别标准下的地基承载力分析结果相对安全,地基极限承载力计算的有限元结果与理论公式结果基本吻合,证实了汉森公式对半圆堤结构的适用性。进一步利用有限元方法分析了地基土强度、基础宽度、加固深度等因素对地基承载力的影响。     

软弱地基条件下大型矿石堆场斗轮机基础的设计与研究

通过建立矿石堆场地基的二维有限元模型,对矿石堆场下软弱地基的应力变形进行模拟计算,计算中采用了土体的线弹性模型和剑桥模型进行对比分析。重点研究了各种工况下堆场地基的水平、竖向变形问题,对荷载作用下斗轮机基础的长桩基、短桩基以及片筏基础设计方案进行计算,并与无基础方案进行对比分析,得出各种工况下不同基础的变位情况。计算研究成果直接为工程地基处理方案的确定及斗轮机基础的详细设计提供了依据。     

钢箱筒基础结构应用优势及前景

钢箱筒基础结构是由桶形基础发展而来,桶形基础取代桩基作为海上采油平台基础在国内外获得成功应用。结合钢箱筒结构取代抛石基床作为码头和防波堤基础首次在工程中成功应用的实践,论述了钢箱筒结构特点和作用机理。钢箱筒结构具有加工制作快捷、浮运稳定、就位下沉简便、下沉上浮方便可兼作施工平台、后期沉降稳定等特点,拥有节约成本、缩短工期、保证质量等优势。钢箱筒结构在水运工程中尤其是渤海湾淤泥质海岸作为码头和防波堤结构基础拥有很好的应用前景。