二十板桩码头.ppt

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1、二十二十 板桩码头板桩码头n1.概述概述n2.板桩码头的构造板桩码头的构造n3.设计计算设计计算n4.构件设计构件设计n5.整体稳定性验算整体稳定性验算n6.关于作用和作用效应组合的几点说明关于作用和作用效应组合的几点说明 第二十一篇第二十一篇 板桩码头设计板桩码头设计 第一章 概述 第一节 板桩码头结构组成、分 类及其适用条件第二节 板桩码头的设计程序 第二章 板桩码头的构造 第一节 板桩 第二节 拉杆 第三节 锚碇结构 第四节 帽梁、导梁及胸墙第五节 斜拉桩式板桩码头 第六节 其他 第三章 设计计算第一节 作用和作用效应组合第二节 土压力和剩余水压力 第三节 板桩墙的计算一、计算内容 二、

2、计算方法 1、单锚板桩 1)竖向弹性地基梁法 2)弹性线法 3)底端自由支承的单锚板桩 2、无锚板桩3、其他板桩结构1)斜拉板桩2)顶端嵌固的板桩第四节 锚碇结构计算 第四章 构件设计 第一节 板桩第二节 拉杆 第三节 锚碇结构 第四节 帽梁、导梁和胸墙 第五章 整体稳定性演算 第六章 关于作用和作用效应组合的几点说明1.概述概述n1.1 板桩码头结构板桩码头结构组成、分类及其适组成、分类及其适用条件用条件n 板桩码头结构主板桩码头结构主要由板桩墙、拉杆、要由板桩墙、拉杆、锚碇结构、帽梁、锚碇结构、帽梁、导梁及附属设备组导梁及附属设备组成。板桩结构适用成。板桩结构适用于土基以及必须避于土基以及

3、必须避免施工时大量开挖免施工时大量开挖的情况。若施工时的情况。若施工时必须避免沉桩震动，必须避免沉桩震动，则宜采用地下连续则宜采用地下连续墙结构。墙结构。l板桩码头按其板桩墙所采用的材料可分为木板桩、钢板桩、钢筋板桩码头按其板桩墙所采用的材料可分为木板桩、钢板桩、钢筋混凝土板桩、预应力钢筋混凝土板桩等。木板桩需耗用大量木材混凝土板桩、预应力钢筋混凝土板桩等。木板桩需耗用大量木材且耐久性差，故极少采用且耐久性差，故极少采用;钢板桩价格较贵，在海水中易腐蚀，但钢板桩价格较贵，在海水中易腐蚀，但强度较高，沉桩较容易，适用于水深较大的情况强度较高，沉桩较容易，适用于水深较大的情况;钢筋混凝土板桩钢筋混

4、凝土板桩和预应力钢筋混凝土板桩耐久性较好，造价较低，适用于中小型和预应力钢筋混凝土板桩耐久性较好，造价较低，适用于中小型码头。板桩码头按其锚碇特点可分为无锚板桩和有锚板桩。有锚码头。板桩码头按其锚碇特点可分为无锚板桩和有锚板桩。有锚板桩又可分为单锚板桩、双锚板桩以及斜拉板桩。也可采用地下板桩又可分为单锚板桩、双锚板桩以及斜拉板桩。也可采用地下连续墙结构。本课只讲单锚板桩和无锚板桩。锚碇结构可分为锚连续墙结构。本课只讲单锚板桩和无锚板桩。锚碇结构可分为锚碇板、锚碇墙、锚碇桩、锚碇板桩和锚碇叉桩等型式。碇板、锚碇墙、锚碇桩、锚碇板桩和锚碇叉桩等型式。l（1）无锚板桩）无锚板桩l 无锚板桩如同埋入土

5、中的悬臂梁无锚板桩如同埋入土中的悬臂梁(板板)，当其自由高度增，当其自由高度增大时，其固端弯矩亦将急剧增大，故多用于自由高度很小大时，其固端弯矩亦将急剧增大，故多用于自由高度很小(一般小于一般小于3m)的情况。的情况。l（2）单锚板桩）单锚板桩l 单锚钢筋混凝土板桩岸壁多用于水深为单锚钢筋混凝土板桩岸壁多用于水深为610m的情况的情况;单锚钢板桩及断面较大的地下墙式结构可用于水深较大的单锚钢板桩及断面较大的地下墙式结构可用于水深较大的场合。单锚板桩的受力情况场合。单锚板桩的受力情况:在锚拉点处，相当于简支点，在锚拉点处，相当于简支点，入土部分则根据其入土深度的大小及变形情况而有所不同，入土部分

6、则根据其入土深度的大小及变形情况而有所不同，或为自由支承，或为嵌固，或介于二者之间。或为自由支承，或为嵌固，或介于二者之间。l各种结构的适用条件：（规范各种结构的适用条件：（规范1.0.3）l板桩码头的结构型式应根据自然条件、使用要求、施工条件和工板桩码头的结构型式应根据自然条件、使用要求、施工条件和工期等因素，通过技术经济比较选定。期等因素，通过技术经济比较选定。l当有设置锚啶结构条件时，宜采用有锚板桩结构；当墙较矮、地当有设置锚啶结构条件时，宜采用有锚板桩结构；当墙较矮、地面荷载不大且对变形要求不高时，可采用无锚板桩结构。面荷载不大且对变形要求不高时，可采用无锚板桩结构。l对于码头后方场地

7、狭窄设置锚啶结构有困难或施工期会遭受波浪对于码头后方场地狭窄设置锚啶结构有困难或施工期会遭受波浪作用的情况，宜采用斜拉式板桩结构。作用的情况，宜采用斜拉式板桩结构。l对于具有干地施工条件，需要保护邻近建筑物的安全，或缺乏打对于具有干地施工条件，需要保护邻近建筑物的安全，或缺乏打桩设备的情况，宜采用地下墙式板桩结构。桩设备的情况，宜采用地下墙式板桩结构。2.板桩码头的构造n板桩码头结构一般包括板桩、拉杆、锚碇结构、上部结构（帽梁、导梁或板桩码头结构一般包括板桩、拉杆、锚碇结构、上部结构（帽梁、导梁或胸墙）等部分。各部分的构造要求请熟读规范第胸墙）等部分。各部分的构造要求请熟读规范第2章其中章其中

8、2.6节在此讲一下：节在此讲一下：n2.6 其它其它n板桩码头前沿港池的挖泥，宜在码头后回填基本完成后进行。板桩码头前沿港池的挖泥，宜在码头后回填基本完成后进行。n板桩墙后的水下回填，宜采用砂、砾石、开山石和块石等透水性较好的材板桩墙后的水下回填，宜采用砂、砾石、开山石和块石等透水性较好的材料。料。n板桩墙后的陆上回填，除采用砂、石材料外，也可采用无腐蚀性和无膨胀板桩墙后的陆上回填，除采用砂、石材料外，也可采用无腐蚀性和无膨胀性的粘性土料，但不得采用具有腐蚀性的矿渣和炉渣，不宜采用易于粉碎性的粘性土料，但不得采用具有腐蚀性的矿渣和炉渣，不宜采用易于粉碎的珊瑚礁。陆上填土应分层压实。的珊瑚礁。陆

9、上填土应分层压实。n锚碇墙锚碇墙(板板)前宜用承载力较大的密实材料换填，可采用块石或灰土，也可前宜用承载力较大的密实材料换填，可采用块石或灰土，也可采用其它夯实或振实的土料。应考虑从换填料前土体内滑动的可能性，换采用其它夯实或振实的土料。应考虑从换填料前土体内滑动的可能性，换填范围不宜过小。块石宜采取码砌或用碎石填充空隙。灰土应分层夯实。填范围不宜过小。块石宜采取码砌或用碎石填充空隙。灰土应分层夯实。n对于地震基本烈度六度和六度以上的地震区，板桩墙与锚碇结构之间，不对于地震基本烈度六度和六度以上的地震区，板桩墙与锚碇结构之间，不宜采用粉砂、细砂等易液化的材料回填，如原土层为易液化的土，应换填宜

10、采用粉砂、细砂等易液化的材料回填，如原土层为易液化的土，应换填不液化土料并压实或振实。不液化土料并压实或振实。l板桩墙应在设计低水位附近预板桩墙应在设计低水位附近预留排水孔。孔径的大小和孔的留排水孔。孔径的大小和孔的间距，应根据板桩墙前水位变间距，应根据板桩墙前水位变化幅度、板桩墙的透水情况和化幅度、板桩墙的透水情况和墙后土质确定。除墙后回填块墙后土质确定。除墙后回填块石的情况外，排水孔均应设置石的情况外，排水孔均应设置倒滤设施倒滤设施(图图2.6.I)。l当板桩墙前冲刷严重时，宜采当板桩墙前冲刷严重时，宜采取护底措施。取护底措施。l 图图 2.6.13 设计计算n3.1 作用和作用效应组合作

11、用和作用效应组合n3.1.1作用在板桩码头上的荷载可分为以下三类作用在板桩码头上的荷载可分为以下三类:n (I)永久作用永久作用:如由土体本身产生的主动土压力和板桩墙后的剩余水如由土体本身产生的主动土压力和板桩墙后的剩余水压力压力;n (2)可变作用可变作用:如由码头地面上各种可变荷载产生的主动土压力、船如由码头地面上各种可变荷载产生的主动土压力、船舶荷载、施工荷载和波浪力等舶荷载、施工荷载和波浪力等;n (3)偶然作用偶然作用:如地震作用等。如地震作用等。n3.1.2设计板桩码头时应考虑以下三种设计状况设计板桩码头时应考虑以下三种设计状况:n (1)持久状况持久状况:在结构使用期，分别按承载

12、能力极限状态和正常使用在结构使用期，分别按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计极限状态设计;n (2)短暂状况短暂状况:施工期、检修期等，按承载能力极限状态设计，必要施工期、检修期等，按承载能力极限状态设计，必要时，同时按正常使用极限状态设计时，同时按正常使用极限状态设计;n (3)偶然状况偶然状况:在使用期遭受地震作用等偶然作用时，仅按承载能力在使用期遭受地震作用等偶然作用时，仅按承载能力极限状态设计。极限状态设计。l3.1.3板桩墙的板桩墙的踢脚踢脚稳定性、锚碇结构的稳定性、板桩码头的整稳定性、锚碇结构的稳定性、板桩码头的整体稳定性、桩的承载力和构件强度等应按承载能力极限状态设计。体稳定

13、性、桩的承载力和构件强度等应按承载能力极限状态设计。l3.1.4 板桩码头中钢筋混凝土构件的裂缝宽度和抗裂应按正常使用板桩码头中钢筋混凝土构件的裂缝宽度和抗裂应按正常使用极限状态设计。计算时应遵守现行行业标准极限状态设计。计算时应遵守现行行业标准港口工程混凝土结港口工程混凝土结构设计规范构设计规范(JT.T267)的有关规定。综合准永久值系数应采用的有关规定。综合准永久值系数应采用0.85。l3.1.5板桩码头按承载能力极限状态设计时，所取水位及作用效应板桩码头按承载能力极限状态设计时，所取水位及作用效应组合应按下列规定采用。组合应按下列规定采用。l3.1.5.1持久组合，计算水位分别采用设计

14、高水位、设计低水位和持久组合，计算水位分别采用设计高水位、设计低水位和极端低水位极端低水位;永久作用包括土体本身产生的主动土压力和墙后剩余永久作用包括土体本身产生的主动土压力和墙后剩余水压力水压力;可变作用有码头地面可变荷载产生的主动土压力、船舶系可变作用有码头地面可变荷载产生的主动土压力、船舶系缆力和波吸力等，其中产生作用效应设计值最大者为主导可变作缆力和波吸力等，其中产生作用效应设计值最大者为主导可变作用，其余为非主导可变作用。组合时，可不考虑波浪对墙后水位用，其余为非主导可变作用。组合时，可不考虑波浪对墙后水位的影响的影响;当系船柱块体单独设置锚碇系统时，计算板桩墙时不考虑当系船柱块体单

15、独设置锚碇系统时，计算板桩墙时不考虑系缆力系缆力;码头地面使用荷载应按最不利位置布置。码头地面使用荷载应按最不利位置布置。l3.1.5.2短暂组合，计算水位相应采用设计高水位、设计低水位或短暂组合，计算水位相应采用设计高水位、设计低水位或施工水位。设计时可考虑以下几种工况施工水位。设计时可考虑以下几种工况:l(I)施工期，板桩墙已做好，锚碇系统尚不能发挥作用，此时墙后施工期，板桩墙已做好，锚碇系统尚不能发挥作用，此时墙后土体本身产生的主动土压力为永久作用土体本身产生的主动土压力为永久作用;l(2)施工期，墙后部分回填，遭受波浪作用，此时，墙后土体本身施工期，墙后部分回填，遭受波浪作用，此时，墙

16、后土体本身产生的主动土压力为永久作用，墙前波浪力为可变作用产生的主动土压力为永久作用，墙前波浪力为可变作用;l3.1.5.3偶然组合，计算水位按现行行业标准偶然组合，计算水位按现行行业标准水运工程抗震设计水运工程抗震设计规范规范(TTT225)中规定采用。中规定采用。l3.1.6 计算板桩码头中所有钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土构件强计算板桩码头中所有钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土构件强度时，作用效应设计值可按有关作用标准值计算的作用效应乘综度时，作用效应设计值可按有关作用标准值计算的作用效应乘综合分项系数确定。综合分项系数应采用合分项系数确定。综合分项系数应采用1.403.2 土压力和剩余水压力

17、土压力和剩余水压力l3.2.1 剩余水压力剩余水压力l当墙前水位降落，墙后地下水不能及时排出时，便有剩余水头存在，当墙前水位降落，墙后地下水不能及时排出时，便有剩余水头存在，产生剩余水压力，有的也称超静水压力。在海港中，水位的降落主要产生剩余水压力，有的也称超静水压力。在海港中，水位的降落主要是由于潮汐和风减水引起的是由于潮汐和风减水引起的;在河港中，水位的降落主要是由于洪峰在河港中，水位的降落主要是由于洪峰衰减和泄洪造成的衰减和泄洪造成的;雨水和生产用水大量排入地下，有时也会产生较雨水和生产用水大量排入地下，有时也会产生较大的水头差。剩余水头的大小除取决于水位降落幅度和速率外，还与大的水头差

18、。剩余水头的大小除取决于水位降落幅度和速率外，还与板桩墙排水好坏和回填土及地基土的渗透系数大小有关。板桩墙排水好坏和回填土及地基土的渗透系数大小有关。l我国现行我国现行板桩码头设计与施工规范板桩码头设计与施工规范关于剩余水压力的规定为：关于剩余水压力的规定为：l计算剩余水压力所采用的剩余水头与潮位变化、板桩墙排水性能、回计算剩余水压力所采用的剩余水头与潮位变化、板桩墙排水性能、回填土和地基土的渗透性能等因素有关，可根据对附近类似建筑物后的填土和地基土的渗透性能等因素有关，可根据对附近类似建筑物后的地下水位的调查或观测确定，当无此条件时，可根据经验按以下原则地下水位的调查或观测确定，当无此条件时

19、，可根据经验按以下原则确定确定:l(1)对于海港的钢筋混凝土板桩码头，当板桩墙设置排水孔，并且墙对于海港的钢筋混凝土板桩码头，当板桩墙设置排水孔，并且墙后回填粗于细砂颗粒的材料时，可不考虑剩余水头后回填粗于细砂颗粒的材料时，可不考虑剩余水头;l(2)对于海港的钢板桩码头、地下墙式板桩码头及墙后回填细颗粒材对于海港的钢板桩码头、地下墙式板桩码头及墙后回填细颗粒材料料(包括细砂和比细砂颗粒更细的材料包括细砂和比细砂颗粒更细的材料)的钢筋混凝土板桩码头，剩余的钢筋混凝土板桩码头，剩余水头可采用水头可采用1/31/2平均潮差。（对于设计高水位计算情况，可不考平均潮差。（对于设计高水位计算情况，可不考虑

20、剩余水头）。虑剩余水头）。l剩余水压力的分布可按图剩余水压力的分布可按图3.2.1采用。采用。3.2.2 土压力土压力 3.2.2.1 主动土压力主动土压力我国现行我国现行板桩码头设计与施工规范板桩码头设计与施工规范规定规定,当地面为水平面当地面为水平面,墙背为垂直面墙背为垂直面时时,由土体本身产生的主动土压力水平强度标准值和由码头地面均布荷载作用产生由土体本身产生的主动土压力水平强度标准值和由码头地面均布荷载作用产生的主动土压力水平强度标准值可按下列公式计算：的主动土压力水平强度标准值可按下列公式计算：（3.2.2.1）(3.2.2.2)(3.2.2.3)式中式中 由土体本身产生的主动土压力

21、水平强度标准值由土体本身产生的主动土压力水平强度标准值(kN/m2),当当 0.5土土 的的 名名 称称 的粘性土、淤泥的粘性土、淤泥1000100020002000 的粘性土、粉砂的粘性土、粉砂2000200040004000 00的粘性土、的粘性土、细细砂、中砂砂、中砂4000400060006000 的粘性土、粗砂的粘性土、粗砂600060001000010000砾砾石、石、砾砾砂、碎石、卵石砂、碎石、卵石10000100002000020000 地基土的地基土的值值表表 表表3.3.1l2）入土深度的计算）入土深度的计算l板桩的入土深度是根据其板桩的入土深度是根据其“踢脚踢脚”稳定性来

22、确定的。板桩墙在荷稳定性来确定的。板桩墙在荷载作用下，入土段前面土体由上层首先达到极限状态，然后向载作用下，入土段前面土体由上层首先达到极限状态，然后向下扩展，当达到破坏状况时，板桩入土段前面土体全部达到极下扩展，当达到破坏状况时，板桩入土段前面土体全部达到极限状态，即土抗力达到极限值限状态，即土抗力达到极限值被动土压力，荷载超此极限，被动土压力，荷载超此极限，板桩墙将发生板桩墙将发生“踢脚踢脚”稳定的破坏，其破坏机理为板桩墙绕锚稳定的破坏，其破坏机理为板桩墙绕锚碇点转动。按我国现行碇点转动。按我国现行板桩码头设计与施工规范板桩码头设计与施工规范(JTJ29298)的规定，为保证的规定，为保证

23、“踢脚踢脚”稳定性，板桩墙的入土深度应满足稳定性，板桩墙的入土深度应满足下式要求：下式要求：l l （3.3.6）l式中式中 结构重要性系数结构重要性系数,取取1.0；l 永久作用分项系数永久作用分项系数,按表按表3.3.2采用；采用；l 永久作用标准值产生的效应永久作用标准值产生的效应,包括板桩墙后土本身产包括板桩墙后土本身产生的主动土压力的标准值和剩余水压力的标准值对拉杆锚碇点生的主动土压力的标准值和剩余水压力的标准值对拉杆锚碇点的的“踢脚踢脚”力矩力矩 ；l 可变作用分项系数可变作用分项系数,按表按表3.3.2采用；采用；l 主导可变作用效应主导可变作用效应,通常是码头地面可变作用产生的

24、主动通常是码头地面可变作用产生的主动土压力的标准值或墙前波吸力的标准值对拉杆锚碇点的土压力的标准值或墙前波吸力的标准值对拉杆锚碇点的“踢脚踢脚”力矩力矩 ；l 作用组合系数作用组合系数,取取0.7；l 非主导可变作用标准值对拉杆锚碇点的非主导可变作用标准值对拉杆锚碇点的“踢脚踢脚”力矩力矩 ；l 板桩墙前被动土压力的标准值对拉杆锚碇点的稳定力矩板桩墙前被动土压力的标准值对拉杆锚碇点的稳定力矩 ；l 结构系数结构系数,根据地基土质情况分别取根据地基土质情况分别取1.0和和1.15,当地基土当地基土质差时宜取小值。质差时宜取小值。作用分项系数作用分项系数组组合情况合情况永久作用永久作用可可变变作用

25、作用土土压压力力剩余水剩余水压压力力土土压压力力波吸力波吸力持久持久组组合合1.351.051.35(1.25)1.30(1.20)短短暂组暂组合合1.351.051.251.20表3.3.2注：当计算水位采用极端低水位时，取括号内数值。注：当计算水位采用极端低水位时，取括号内数值。l（2）弹性线法）弹性线法l假定板桩墙入土段弹性嵌固在地基中，为了简化计算，入土段前假定板桩墙入土段弹性嵌固在地基中，为了简化计算，入土段前面的土抗力全部假定为被动土压力，底端墙后的土抗力，用集中面的土抗力全部假定为被动土压力，底端墙后的土抗力，用集中力力 代替，计算图式为一次超静定结构代替，计算图式为一次超静定结

26、构(图图3.3.3 b)。这里有三这里有三个需要求解的未知数个需要求解的未知数:入土深度入土深度 ，拉杆力，拉杆力 和底端土抗力和底端土抗力 。求。求解时需要有变形条件，即假定板桩墙底端的角变位及线变位和锚解时需要有变形条件，即假定板桩墙底端的角变位及线变位和锚碇点的位移都等于零，用试作板桩墙变形曲线的方法求解，故称碇点的位移都等于零，用试作板桩墙变形曲线的方法求解，故称它为弹性线法。作变形曲线比较麻烦。为了简化计算，根据设计它为弹性线法。作变形曲线比较麻烦。为了简化计算，根据设计经验，可采用跨中最大的正弯矩为入土段最大负弯矩经验，可采用跨中最大的正弯矩为入土段最大负弯矩1.101.15倍倍的

27、条件取代变形条件。的条件取代变形条件。l考虑墙后土压力考虑墙后土压力R形重分布和锚碇点位移的影响，对算出的跨中形重分布和锚碇点位移的影响，对算出的跨中最大弯矩最大弯矩 应乘折减系数应乘折减系数 。做力多做力多边边形和索多形和索多边边形求得形求得R Ra a、和和按式（按式（3.3.73.3.7）求）求tt，(3.3.7)(3.3.7)则则入土深度入土深度为为 t=tt=t+t+t当由此法得出的入土深度当由此法得出的入土深度t t小于按小于按(3.3.6)(3.3.6)式式计计算出的入土深度算出的入土深度时时,应应取后取后者者 作作为为板板桩墙桩墙的的设计设计入土深度；入土深度；板板桩桩的最大弯

28、矩的最大弯矩M Mmaxmax按下式按下式计计算算:(3.3.8)(3.3.8)式中式中:弯矩修正系数弯矩修正系数,=0.7=0.70.80.8；按上述步按上述步骤骤求得的拉杆拉力求得的拉杆拉力R Ra a需乘以需乘以1.351.35的不均匀系数。的不均匀系数。可求得下部可求得下部简简支梁的跨度，即支梁的跨度，即为为t0 x，板板桩桩入土深度入土深度t取取为为1.2t0。2)底端自由支承的单锚板桩底端自由支承的单锚板桩假定板桩人土段自由支承在前面的地基土体上，这部分土体全假定板桩人土段自由支承在前面的地基土体上，这部分土体全部处于极限状态，根据力和力矩的平衡条件确定最小的入土深度部处于极限状态

29、，根据力和力矩的平衡条件确定最小的入土深度tmin,按按(3.3.6)式计算。板桩内力的计算图式见式计算。板桩内力的计算图式见板桩码头设计板桩码头设计与施工规范与施工规范图图3.3.7,假定在最小入土深度范围内假定在最小入土深度范围内,板桩墙前全部板桩墙前全部出现极限被动土压力。按此图计算的板桩弯矩不折减出现极限被动土压力。按此图计算的板桩弯矩不折减(4)三种计算方法的适用条件三种计算方法的适用条件1)弹性线法仅适用于单锚板桩墙的弹性嵌固状态。对于刚度较弹性线法仅适用于单锚板桩墙的弹性嵌固状态。对于刚度较大的板桩墙（如现浇地下墙等），不宜采用弹性线法。大的板桩墙（如现浇地下墙等），不宜采用弹性

30、线法。2)自由支承法仅适用于单锚板桩墙的自由支承工作状态。自由支承法仅适用于单锚板桩墙的自由支承工作状态。在下列情况下在下列情况下,也可采用自由支承工作状态或者介于自由和弹性也可采用自由支承工作状态或者介于自由和弹性嵌固工作状态之间的工作状态嵌固工作状态之间的工作状态,由设计者根据具体情况灵活考虑：由设计者根据具体情况灵活考虑：板桩墙在地基中达不到弹性嵌固状态；板桩墙在地基中达不到弹性嵌固状态；板桩墙采用钢板桩时板桩墙采用钢板桩时,其材料强度有较多富裕；其材料强度有较多富裕；板桩墙的刚度较大；板桩墙的刚度较大；地基土质较好的情况。地基土质较好的情况。3)竖向弹性地基梁法可适用于单锚和多锚板桩墙

31、的任何工作状竖向弹性地基梁法可适用于单锚和多锚板桩墙的任何工作状态。态。l3.3.2.2 无锚板桩无锚板桩l无锚板桩的计算方法同样无锚板桩的计算方法同样可采用弹性线法和竖向弹可采用弹性线法和竖向弹性地基梁法。我国现行性地基梁法。我国现行板桩码头设计与施工规板桩码头设计与施工规范范规定按竖向弹性地基规定按竖向弹性地基梁法计算。其计算图式见梁法计算。其计算图式见图图3.3.11，计算弯矩可不折，计算弯矩可不折减。减。l无锚板桩墙的入土深度可无锚板桩墙的入土深度可按式按式(3.3.6)计算，但式中计算，但式中的的MG、MQZ、MQ为相应为相应作用标准值对桩尖的力矩。作用标准值对桩尖的力矩。图图3.3

32、.11 无锚板桩墙计算图式无锚板桩墙计算图式l3.4 锚碇结构计算锚碇结构计算l3.4.1 锚碇墙锚碇墙(板板)l锚碇墙锚碇墙(板板)的稳定性应满足下式；的稳定性应满足下式；l l (3.4.1)l式中式中 结构重要性系数，取结构重要性系数，取1.0；l 主动土压力分项系数，取主动土压力分项系数，取1.35；l 锚碇墙锚碇墙(板板)后土体本身产生的主动土压力水平分力的标后土体本身产生的主动土压力水平分力的标准值准值(kN)，计算时计算时 取零；取零；l 拉杆拉力的分项系数，取拉杆拉力的分项系数，取1.35；l 拉杆拉力水平分力的标准值拉杆拉力水平分力的标准值(kN)；l 作用组合系数，取作用组

33、合系数，取0.7；l 锚碇墙锚碇墙(板板)后地面可变作用产生的主动土压力的标准值后地面可变作用产生的主动土压力的标准值(kN)，计算时计算时 取零；取零；l 锚碇墙锚碇墙(板板)前被动土压力水平分力的标准值前被动土压力水平分力的标准值(kN)按下式计算：按下式计算：l l (3.4.2)l式中式中 锚碇墙锚碇墙(板板)前被动土压力标准值前被动土压力标准值(kN)；l 墙墙(板板)前回填料或土的重度前回填料或土的重度 ；l 锚碇墙锚碇墙(板板)底端的埋深底端的埋深()；l 被动土压力系数；被动土压力系数；l 锚碇墙锚碇墙(板板)的计算宽度的计算宽度()；对于连续锚碇墙，；对于连续锚碇墙，取取拉杆

34、间距；对于锚碇板拉杆间距；对于锚碇板(不连续的锚碇墙不连续的锚碇墙)，取取 为锚碇板宽度为锚碇板宽度,为考虑锚碇板位移带动两侧土体使被动土压力增大的系数；为考虑锚碇板位移带动两侧土体使被动土压力增大的系数；l 考虑墙考虑墙(板板)顶以上土体不全部参加工作的系数顶以上土体不全部参加工作的系数,可根可根据墙据墙(板板)底端埋深与墙底端埋深与墙(板板)高之比高之比 按表按表3.4.2采用；采用；l 填料或土与墙填料或土与墙(板板)面之间的摩擦角。可取为面之间的摩擦角。可取为 土土的内磨擦角的内磨擦角)且为大于且为大于7。l 值值 表3.4.21.01.21.51.72.03.01.00.95 0.8

35、8 0.86 0.83 0.78当当墙墙(板板)前土前土质质不均匀不均匀时时,可分可分层计层计算土算土压压力力强强度度,然后求然后求总总被被动动土土压压力的水力的水平分力平分力 .对对不不连续连续的的锚锚碇板碇板,考考虑锚虑锚碇板位移碇板位移带动带动两两侧侧土体使被土体使被动动土土压压力增大力增大,其增大系数可按下式其增大系数可按下式计计算：算：(3.4.3)(3.4.4)l式中式中 被动土压力增大系数；被动土压力增大系数；l 墙墙(板板)前土体被动破裂面与垂直面的夹角前土体被动破裂面与垂直面的夹角()；l 平面扩散角平面扩散角()，取，取 为为 ；l 土的内摩擦角。土的内摩擦角。l 结构系数

36、结构系数,取取1.15。l对锚碇墙对锚碇墙(板板)的稳定性的稳定性,可只需验算设计低水位和设计高水位两种情可只需验算设计低水位和设计高水位两种情况况,计算时取相应情况的计算时取相应情况的 值。值。l(2)锚碇墙锚碇墙(板板)到板桩墙的最小距离到板桩墙的最小距离(图图3.4.5)应按下式计算应按下式计算:l l (3.4.5)l式中式中 L锚碇墙锚碇墙(板板)到板桩墙的距离到板桩墙的距离()；l H0板桩墙后主动破裂棱体的高度板桩墙后主动破裂棱体的高度()：采用弹性线法：采用弹性线法时取最大负弯矩点到码头地面的距离；采用竖向弹性地基梁法时取变时取最大负弯矩点到码头地面的距离；采用竖向弹性地基梁法

37、时取变形第一零点到码头地面的距离；采用自由支承法时取最小入土深度形第一零点到码头地面的距离；采用自由支承法时取最小入土深度 处到码头地面的距离；处到码头地面的距离；l、分别为板桩墙后土的内摩擦角分别为板桩墙后土的内摩擦角()和锚碇墙和锚碇墙(板板)前土或填料前土或填料的内摩擦角的内摩擦角(),当土体分层时当土体分层时,可采用加权平均值可采用加权平均值;l 锚碇墙锚碇墙(板板)底端的埋深底端的埋深()。图图 3.4.5 锚碇墙锚碇墙(板板)至板桩墙最小距离的计算图式至板桩墙最小距离的计算图式l当锚碇墙当锚碇墙(板板)到板桩墙的距离因某种原因不能满足式到板桩墙的距离因某种原因不能满足式(3.4.5

38、)时时,式式(3.4.1)中的中的 应减去应减去 按下式计算按下式计算:l l (3.4.6)l式中式中 被动土压力标准值的水平分力增量被动土压力标准值的水平分力增量(kN)；l 板桩墙后土体的主动破裂面和锚碇墙板桩墙后土体的主动破裂面和锚碇墙(板板)前土体的被动前土体的被动破裂面的交点破裂面的交点 到码头地面的距离到码头地面的距离()；l 点土的重度点土的重度 ；l 拉杆间距拉杆间距()。l 被动土压力系数。被动土压力系数。l2)锚碇墙锚碇墙(板板)的内力可按下列原则确定。的内力可按下列原则确定。l1)现浇的连续钢筋混凝土锚碇墙现浇的连续钢筋混凝土锚碇墙,其内力按下列规定计算其内力按下列规定

39、计算:l水平向可考虑为刚性支承连续梁水平向可考虑为刚性支承连续梁,其拉杆拉力标准值产生的水其拉杆拉力标准值产生的水平向最大弯矩平向最大弯矩l可按下式计算可按下式计算:l l (3.4.71)l式中式中 拉杆拉力标准值产生的水平向最大弯矩拉杆拉力标准值产生的水平向最大弯矩 ；l 每米宽板桩墙的拉杆力标准值每米宽板桩墙的拉杆力标准值 ；l 拉杆间距拉杆间距 。l竖向可考虑为悬臂板竖向可考虑为悬臂板,土抗力沿墙高为均匀分布土抗力沿墙高为均匀分布,拉杆拉力标准拉杆拉力标准值产生的竖向单宽最大弯矩按下式计算值产生的竖向单宽最大弯矩按下式计算:l l (3.4.72)l式中式中 拉杆拉力标准值产生的竖向单

40、宽最大弯矩拉杆拉力标准值产生的竖向单宽最大弯矩 ；l 锚碇墙的高度锚碇墙的高度 。l2)设有连续导梁的分块预制的锚碇墙导梁最大弯矩按式设有连续导梁的分块预制的锚碇墙导梁最大弯矩按式(3.4.71)计算计算;预制板的竖向单宽最大弯矩按式预制板的竖向单宽最大弯矩按式(3.4.72)计计算。算。l3)双向悬臂的锚碇板由拉杆拉力标准值产生的水平向、竖向最双向悬臂的锚碇板由拉杆拉力标准值产生的水平向、竖向最大弯矩可按下列公式计算大弯矩可按下列公式计算:l (3.4.73)l (3.4.74)l式中式中 拉杆拉力标准值产生的水平向最大弯矩拉杆拉力标准值产生的水平向最大弯矩 ；l 拉杆拉力标准值产生的竖向最

41、大弯矩拉杆拉力标准值产生的竖向最大弯矩 ；l 拉杆拉力水平分力的标准值拉杆拉力水平分力的标准值 ；l 锚碇板宽度锚碇板宽度 ；l 锚碇板高度锚碇板高度 。l(4)锚碇墙锚碇墙(板板)的水平位移可按下式计算的水平位移可按下式计算:l (3.4.8)l式中式中 水平位移水平位移 ；l 每米宽板桩墙的拉杆力标准值每米宽板桩墙的拉杆力标准值 ；l 拉杆间距拉杆间距 ；l 锚碇墙锚碇墙(板板)的高度的高度 ；l 锚碇墙锚碇墙(板板)的计算宽度的计算宽度 ；l 锚碇墙锚碇墙(板板)的水平抗力系数的水平抗力系数 ，锚碇墙，锚碇墙(板板)前采前采用块石填料时用块石填料时,可取可取3700 。l3.4.2 锚碇

42、板桩锚碇板桩(桩桩)l锚碇板桩锚碇板桩(桩桩)的长度和内力可按受集中水平力的长度和内力可按受集中水平力 (对于锚碇桩为对于锚碇桩为 )作作用的无锚板桩墙的计算方法计算。用的无锚板桩墙的计算方法计算。l(2)锚碇桩的计算宽度可按下式确定：锚碇桩的计算宽度可按下式确定：l (3.4.9)l式中式中 锚碇桩的计算宽度锚碇桩的计算宽度 ；l 组成一个锚碇的桩数组成一个锚碇的桩数(根根)；l 一根桩的宽度一根桩的宽度 。l锚碇板桩锚碇板桩(桩桩)到板桩墙的最小距离应满足式到板桩墙的最小距离应满足式(3.4.5)的要求的要求,式中式中 为锚为锚碇碇l板桩板桩(桩桩),变形第一零点到码头地面的距离。变形第一

43、零点到码头地面的距离。l锚碇板桩锚碇板桩(桩桩)在拉杆处的水平位移在拉杆处的水平位移,可按竖向弹性地基梁法计算可按竖向弹性地基梁法计算,其值不其值不宜大于宜大于50mm。l3.4.3 锚碇叉桩锚碇叉桩l计算锚碇叉桩的内力时计算锚碇叉桩的内力时,可考虑桩两端为铰接可考虑桩两端为铰接,不考虑桩周围土不考虑桩周围土体对桩的作用。锚碇叉桩中桩的轴向力的标准值体对桩的作用。锚碇叉桩中桩的轴向力的标准值(图图3.4.13)可可按下列公式计算按下列公式计算:l (3.4.10)l (3.4.11)l (3.4.12)l (3.4.121)l (3.4.122)图图 3.4.13 叉桩内力计算图式叉桩内力计算

44、图式l式中式中 ND、NZ分别为压桩分别为压桩D和拉桩和拉桩Z的轴向压力和轴向拉力的轴向压力和轴向拉力的标准值的标准值(kN)；l 、分别为桩分别为桩D和桩和桩Z与垂线的夹角与垂线的夹角()皆取正值；皆取正值；l RAX 拉杆拉力水平分力的标准值拉杆拉力水平分力的标准值(kN)，按第按第4.2.1条规定条规定计算；计算；lW 作用在叉桩桩帽上的垂直力标准值作用在叉桩桩帽上的垂直力标准值(kN)；lGm 桩帽自重力标准值桩帽自重力标准值(kN)；l 桩帽以上土的重度桩帽以上土的重度(kN/m3)；lt0 桩帽顶面到码头地面的距离桩帽顶面到码头地面的距离(m)；la、b 分别为桩帽的长度和宽度分别

45、为桩帽的长度和宽度(m)；lq 码头地面均布荷载标准值码头地面均布荷载标准值(kN/m2)，计算拉桩时，可不计算拉桩时，可不考虑考虑.l(2)锚碇叉桩锚碇点的水平位移可按下式计算锚碇叉桩锚碇点的水平位移可按下式计算:l (3.4.13)l式中式中 水平位移水平位移(m)；l CD、CZ分别为压桩分别为压桩D和拉桩和拉桩Z的轴向刚性系数的轴向刚性系数(kN/m)；可参照现可参照现行行业标准行行业标准高桩码头设计与施工规范高桩码头设计与施工规范(JTJ291)中有关规定确定。中有关规定确定。l (3)锚碇叉桩的位置应遵守以下规定：锚碇叉桩的位置应遵守以下规定：l 1)叉桩必须位于板桩墙后土体主动破

46、裂面以外；叉桩必须位于板桩墙后土体主动破裂面以外；l 2)压桩桩尖距板桩墙的距离不得小于压桩桩尖距板桩墙的距离不得小于1.0 m；4.构件设计n4.1 板桩板桩n4.1.1 钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土板桩钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土板桩n(1)钢筋混凝土板桩可按受弯构件设计，当轴向力较大时，应按偏钢筋混凝土板桩可按受弯构件设计，当轴向力较大时，应按偏心受压构件设计。心受压构件设计。n(2)钢筋混凝土板桩和预应力钢筋混凝土板桩，应按强度进行配筋。钢筋混凝土板桩和预应力钢筋混凝土板桩，应按强度进行配筋。对于钢筋混凝土板桩应验算裂缝宽度。对于预应力钢筋混凝土板对于钢筋混凝土板桩应验算裂缝宽度。对于

47、预应力钢筋混凝土板桩应进行抗裂验算。桩应进行抗裂验算。n4.1.2 钢板桩钢板桩n(1)钢板桩的单宽强度应满足下式：钢板桩的单宽强度应满足下式：n (4.1.3)l式中式中 N 作用标准值产生的每米轴向力作用标准值产生的每米轴向力(kN)；lMmax 作用标准值产生的每米板桩墙最大弯矩作用标准值产生的每米板桩墙最大弯矩(kN.m)；lA 钢板桩的截面面积钢板桩的截面面积(m 2/m)；lWZ 钢板桩的弹性抵抗矩钢板桩的弹性抵抗矩(m 3/m)；lft 钢材的强度设计值钢材的强度设计值(N/mm 2)；按现行国家标准按现行国家标准钢结构设钢结构设计规范计规范(GBJ17)中规定采用；中规定采用；

48、l 综合分项系数取综合分项系数取1.35。l(3)U型钢板桩的截面惯性矩和弹性抵抗矩，由于锁口受力后可能错型钢板桩的截面惯性矩和弹性抵抗矩，由于锁口受力后可能错动，及应分别乘折减系数动，及应分别乘折减系数 和和 。对于上部设有钢筋混凝土帽梁的钢。对于上部设有钢筋混凝土帽梁的钢板桩墙，板桩墙，取取0.9，取取1.0。对其他形状钢板桩，折减值宜通过试验确。对其他形状钢板桩，折减值宜通过试验确定。定。l4.2 拉杆拉杆l4.2.1 拉杆力的标准值拉杆力的标准值l拉杆的标准值按下式计算拉杆的标准值按下式计算l (4.2.1)l式中式中 RA拉杆拉力标准值拉杆拉力标准值(kN)；l 拉杆受力不均匀系数，

49、预先拉紧时，可采用拉杆受力不均匀系数，预先拉紧时，可采用1.35；l 每米宽板桩墙的拉杆拉力标准值每米宽板桩墙的拉杆拉力标准值(kN/m)；l 拉杆间距拉杆间距(m)；l 拉杆与水平面的夹角拉杆与水平面的夹角()。l4.2.2 拉杆强度设计拉杆强度设计l钢拉杆可按中心受拉构件设计。拉杆直径可按下式计算：钢拉杆可按中心受拉构件设计。拉杆直径可按下式计算：l (4.2.2)l式中式中 拉杆直径拉杆直径(m)；l RA 拉杆拉力的标准值拉杆拉力的标准值(kN)；l 拉杆拉力分项系数取拉杆拉力分项系数取1.35；l 钢材的强度设计值钢材的强度设计值(N/mm2)；l 预留锈蚀量预留锈蚀量(mm)，可取

50、可取2mm3mm。l4.3 锚碇结构锚碇结构l4.3.1 钢筋混凝土锚碇结构构件应按强度进行配筋。钢筋混凝土锚碇结构构件应按强度进行配筋。l4.3.2 锚碇钢板桩的强度可按锚碇钢板桩的强度可按4.1.3式计算。式计算。l4.3.3 锚碇叉桩，除按强度设计外，尚应按现行行业标准锚碇叉桩，除按强度设计外，尚应按现行行业标准港口工程港口工程桩基规范桩基规范(JTJ254)有关规定验算其轴向承载力。有关规定验算其轴向承载力。l4.3.4 对于无导梁或无肋的锚碇板对于无导梁或无肋的锚碇板(墙墙)，应进行冲切强度的验算。并，应进行冲切强度的验算。并在预留拉杆孔上下和左右两倍构件厚度的范围内设置加强筋。在预