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接岸結(jié)構(gòu)是港口工程中常見的一種結(jié)構(gòu)形式，其作用是連接人工建筑物與天然地基，將功能建筑物固定在地基上。對(duì)于高樁碼頭來說就是連接碼頭結(jié)構(gòu)和岸坡、起擋土作用的結(jié)構(gòu)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，物流的增加，大規(guī)模的港口建設(shè)提高了對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及耐久性的要求。鋼板樁因具有承載力強(qiáng)、水密性好、施工簡(jiǎn)便以及耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，成為現(xiàn)代建筑工程界的主流材料，但由于鋼板樁本身，容易受到侵蝕破壞，尤其是在海洋環(huán)境下，極易發(fā)生銹蝕破損，從而縮短了使用年限，造成了大量經(jīng)濟(jì)損失。天津港地區(qū)就存在許多鋼板樁接岸結(jié)構(gòu)銹蝕等問題，函待解決。
目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)鋼板樁修復(fù)加固的方法主要包括局部維修加固法和設(shè)置替代擋土結(jié)構(gòu)法2大類。局部維修加固法包括補(bǔ)焊鋼板法、局部外包加固法、降低帽梁覆蓋高程法、改善墻后土體性能法等；設(shè)置替代擋土結(jié)構(gòu)法包括增設(shè)地下連續(xù)墻法、增設(shè)替代鋼板樁法等。由于技術(shù)條件的制約，實(shí)際工程中對(duì)鋼板樁結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)加固的案例很少。以天津港某碼頭為依托，利用ANSYS軟件建立結(jié)構(gòu)加固后的有限元分析模型，對(duì)加固方法產(chǎn)生的變形、內(nèi)力以及應(yīng)力進(jìn)行比較，探討這些修復(fù)加固方法的技術(shù)可行性和可靠性。
天津港某碼頭為2個(gè)萬(wàn)t級(jí)泊位的雜貨碼頭，建成于1978年，東西總長(zhǎng)363.9m，為高樁梁板式結(jié)構(gòu)，分為前方承臺(tái)、后方承臺(tái)、鋼板樁和斜頂樁及帽梁組成的接岸結(jié)構(gòu)3部分，前方承臺(tái)寬13.5m，后方承臺(tái)寬21.1m，碼頭頂面標(biāo)高現(xiàn)為+5.1m，碼頭前沿泥面標(biāo)高9.0 m。前方承臺(tái)由橫梁、門機(jī)梁、火車板和靠船構(gòu)件等組成，其中梁均為預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁，火車板為單向預(yù)應(yīng)力連續(xù)板，排架間距為7m，共有61個(gè)排架，分為7個(gè)結(jié)構(gòu)段。后方承臺(tái)上部結(jié)構(gòu)由預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支橫梁和單向預(yù)應(yīng)力空心簡(jiǎn)支板等構(gòu)件構(gòu)成。前、后方承臺(tái)基樁均為預(yù)應(yīng)力空心方樁。碼頭后沿接岸部分是由鋼板樁55 cmx55 cm預(yù)應(yīng)力空心斜頂樁和帽梁構(gòu)成的擋土墻，板樁墻和斜頂樁的連接形式為固接。板樁樁尖打至15.5 m斜頂樁樁尖打至22.0 m斜頂樁間距為2.33 m。除過渡段外，頂端帽梁設(shè)有電纜溝。碼頭后方斜頂樁共114根，西端斜頂樁9根，過渡段后方斜頂樁共14根。碼頭后方陸域打砂井排水以加諫土體早期固結(jié)。
該碼頭的接岸結(jié)構(gòu)型式為“鋼板樁+斜頂樁+帽梁”，經(jīng)檢測(cè)，部分鋼板樁已發(fā)生銹蝕破損，接岸結(jié)構(gòu)的安全處于不確定狀態(tài)，無法采取針對(duì)性的工程措施，本研究通過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和有限元分析了解到，該處鋼板樁銹蝕成洞或銹蝕后殘余厚度低于銹蝕前的80%，必須對(duì)鋼板樁進(jìn)行加固，以保證其正常工作。針對(duì)提出的鋼板樁加固方案，進(jìn)行了鋼板樁加固方案的有限元計(jì)算分析，以下主要對(duì)支護(hù)條件下鋼板樁帽板加固方案、局部加固方案和地連墻替代加固方案進(jìn)行分析。
該方案考慮到泥面以下的鋼板樁尚可發(fā)揮剩余作用，直接在鋼板樁銹洞位置采用帽板式鋼筋混凝上加固，將尚能工作的鋼板樁通過加固體與斜頂樁連接起來。模型中加固體材料參數(shù)根據(jù)混凝上特性確定。
對(duì)帽板法加固后的有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，首先同樣對(duì)接岸結(jié)構(gòu)及土體的變形特征進(jìn)行分析，從接岸結(jié)構(gòu)及土體的側(cè)向位移可以看出，加固后深層土體的側(cè)向位移已得到控制，其位移趨勢(shì)和數(shù)值均可達(dá)到鋼板樁完好情況的水平(鋼板樁完好情況土體最大側(cè)向位移為14.9 mm，帽板加固后為14.7 mm)，說明采用帽板加固法能夠?qū)P洞以下的鋼板樁與帽梁的共同作用關(guān)系重新建立起來，接岸結(jié)構(gòu)及土體的豎向位移值也接近完好情況。單獨(dú)分析接岸結(jié)構(gòu)的變形特征可知，加固后的接岸結(jié)構(gòu)，其變形特征基本與完好情況相似，鋼板樁的側(cè)向位移稍有減少，且銹洞以上的鋼板樁已基本失效，而泥面線以下的鋼板樁則是通過與其加固體的共同作用實(shí)現(xiàn)了接岸結(jié)構(gòu)的功能。從接岸結(jié)構(gòu)的豎向位移特征來看，由于加固體的作用，泥面以下鋼板樁在承擔(dān)豎向荷載作用方面也起到了作用，使得帽梁后的豎向沉降得到了控制。
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