上海市某防汛墙的安全性诊断_苑敏哲.pdf
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1、218Industrial Construction Vol.53,No.2,2023工业建筑2023 年第 53 卷第 2 期结构安全性评定及加固上海市某防汛墙的安全性诊断苑敏哲1夏才初2王兴开1(1绍兴文理学院,浙江绍兴312000;2宁波大学,浙江宁波315000)摘要:为确保上海某防汛墙结构安全工作,保障社会生产、生活和经济可持续的发展。在现场勘测防汛墙工程的表面裂缝情况基础上,采用力学分析与有限元数值模拟分析相结合的方法,选取防汛墙最不利断面,针对防汛墙所受沉船拉拽集中荷载作用进行了受力分析,运用有限元软件 PLAXIS,对墙体结构的安全性进行分析。结果表明:虽然墙体发生较明显的水平
2、位移,但实际地坪标高和设计地坪标高处防汛墙墙顶水平位移和控制截面内力计算值均小于理论容许位移和内力容许值,表明防汛墙结构仍然完整,墙体结构安全。关键词:防汛墙;稳定性;数值模拟DOI:10.13204/jgyjzG21100402Safety Diagnosis of a Flood Control Wall in ShanghaiYUAN Minzhe1XIA Caichu2WANG Xingkai1(1Shaoxing University,Shaoxing 312000,China;2Ningbo University,Ningbo 315000,China)Abstract:To en
3、sure the safe operation of a certain flood control wall in Shanghai and sustainable development ofsocial production,life and economy,based on the on-site investigation into the surface cracks of the flood control wallproject,the method combining mechanical analysis and finite element numerical simul
4、ations was adopted andanalyzed the selected most unfavorable section of flood control walls subjected to concentrated tension of sunken shipsin floods The finite element software PLAXIS was used to analyze the safety of the flood control wall The researchresults showed that although obvious horizont
5、al displacement had occurred in the wall,the calculation values ofhorizontal displacement at the top of the wall and internal force in the control section at both the actual groundelevation and design ground elevation were all smaller than those of theoretical allowable values of displacement andint
6、ernal force In other words,the flood control wall was still integrated and kept in good operationKeywords:flood control wall;stability;numerical simulation第一作者:苑敏哲,女,1996 年出生,硕士研究生,473545513 qqcom。通信作者:夏才初,男,1963 年出生,博士,教授,博士生导师,tjxiaccb 126com。收稿日期:20211004上海市地处长江三角洲交汇处,三面临海,易受台风、暴雨以及高潮、洪涝等灾害。12 同时
7、,城市经济的高速发展对上海抵御灾害风险的要求日愈提高。防汛墙在抵抗洪涝灾害中起到了非常大的作用,随着防汛墙使用年限的增长,墙体出现老化、破损、倾斜等情况,部分墙体甚至出现沉降、裂缝、坍塌等破坏性损伤。3 这些由环境条件变化引发的安全隐患逐年在上升,在突发性破坏或积累性损伤等多重因素的叠加下,防汛墙的使用年限和安全性能状况令人担忧,为使防汛墙发挥其实际价值,保障社会生产生活和经济可持续发展,对防汛墙的完整性进行检测和安全性判断,显得尤为重要。目前,对防汛墙安全性分析常用的手段有基于有限元分析软件的有限单元法分析法、刚体极限平衡分析法、敏感因子法分析等。张聪提出将数值分析与经典极限分析相结合的有限
8、元分析方法,验证了有限元分析方法在岩土工程中的有效应用,为岩土工程建设和发展提供有力支持。4 文献 56 介绍了采用有限元分析软件 PLAXIS 和同济启明星软件对黄浦江防汛墙分析的情况,对基坑施工是否影响周边围护结构墙体位移和基坑坑底隆起、危及建筑物安全,进行了稳定性分析,以此维护防汛设施的整体安全性。任敏以上海世博园防汛墙驳岸工程为例,介绍了高压旋喷法施工的特点,结合工程实例说明此工艺在经济和技术上的显著优势,为防汛墙的上海市某防汛墙的安全性诊断 苑敏哲,等219维护加固工程提供了借鉴和参考。7 卢伟华结合上海黄浦江防汛墙的实际工程情况,运用敏感因子法对所选的敏感因子进行敏感性分析,求出防
9、汛墙结构整体稳定和渗流稳定的临界值,从而进一步评判防汛墙的整体结构稳定性。8 张琳琳等从堆载的影响因子和非堆载的影响因子两方面入手,研究并得出墙后堆载下高桩承台式防汛墙的变形规律,为防汛墙墙后堆载限制的制定提供了理论基础。910 课题所涉及防汛墙工程位于上海市一码头,由于长期以来超重船只的停靠及岸边堆载等诸多因素的影响,防汛墙产生向河道内的位移,显露墙段长度大约长 20 m,墙体与原有相邻水平地面发生分离,分离量最大达 80 mm。为了更加准确地对防汛墙的完整性进行评估,确保防汛墙结构安全性,保障检测结果切合工程实际,在现场勘测的基础上,运用力学分析与数值模拟相互结合的方法对防汛墙体进行承载力
10、验算,通过对比分析实际地坪标高和设计地坪标高下墙顶受力值和理论值的大小,对防汛墙安全性进行诊断。1对既有防汛墙的现场勘测1.1工程概况待检测段防汛墙位于上海市蕴藻浜左岸,其全景如图 1 所示。实测防汛墙墙顶到地面的距离约为2.7 m,墙顶宽度约为 0.3 m。防汛墙结构为高桩承台(图 2),防汛墙结构顶面标高为 6.800 m,底面标高为 2.550 m,设计地面标高为 4.800 m。防汛墙顶部宽度约为 0.3 m,码头设计吨位为 100 t,在06 m宽度范围内防汛通道禁止堆载,610 m 宽度范围内的设计荷载为 10 kN/m2。图 1待检测段防汛墙全景Fig1An overall vi
11、ew of the detected flood control wall根据防汛墙的现场情况,对防汛墙与地坪的脱开、倾斜和墙体表面裂缝情况进行了现场量测。量测的防汛墙范围为 14.0 m 长,防汛墙平面布置如图3 所示1.2防汛墙与地坪的脱开根据现场观测,明显可见被检测段防汛墙与地图 2防汛墙结构mmFig2Structure of the flood control wall图 3待检测段防汛墙的平面mmFig3A plan of the flood control wall be detected坪脱开。采用手工测量的方法,对脱开距离进行测量。从被检测段防汛墙最左端(FF 断面)开始,每
12、隔 0.5 m 对防汛墙与地坪的脱开进行测绘,测绘结果见表 1。表 1被检测段防汛墙与地坪脱开距离Table 1Space between the detected flood controlwall and ground序号距离左端距离/m脱开距离/mm序号距离左端距离/m脱开距离/mm10.0030167.355020.5025177.855031.0030188.10(拐角)6541.5020198.49(拐角)4052.0020209.006062.5025219.507073.00302210.007083.507.02310.507594.00102411.0080104.5010
13、2511.5080115.00122612.0080125.50152712.5080136.00202813.0080146.50(拐角)202913.5080156.85(拐角)123014.0080由统计结果可知:整个被检测段防汛墙由左端起,脱开距离逐渐增大,与地面脱开最大处位于防汛墙的右半段,最大处为 80 mm。220工业建筑2023 年第 53 卷第 2 期1.3墙身裂缝检测被检测段防汛墙整体基本完好,沿墙面勘察,发现在距离被检测段防汛墙左端约 3.5,6.0 m 处顶部有一处剥离(图 4),深度不大于 50 mm,被检测段防汛墙其他部位无可见裂缝。图 4防汛墙顶的混凝土剥离Fig
14、4Stripped concrete at the top of the flood control wall1.4倾斜采用铅垂线的方法对被检测段防汛墙露出地表部分的倾斜情况进行测量,在距被检测段防汛墙顶面内侧 0.16 m 处放下一铅垂线,在防汛墙距离地面 0.20 m 处测得铅垂线距离防汛墙的距离。通过换算得出防汛墙总的倾斜情况,图 5 是所测 6个测点处防汛墙的剖面,根据测量结果显示,最大倾斜发生在被检测段防汛墙最右端的 AA 剖面。从现场情况来看,被检测段防汛墙向外侧倾斜最大值为 13.0 mm。假设防汛墙下的桩基顶端是固定的,防汛墙刚性转动,根据防汛墙的高度(4.25 m)可计算出被
15、检测段防汛墙顶部向外倾斜的倾斜值(表 2)。2既有防汛墙结构稳定性的简易力学分析防汛墙完整性检测勘测现场条件复杂,干扰仪aAA 剖面;bBB 剖面;cCC 剖面;dDD 剖面;eEE、FF 剖面。图 5防汛墙测试断面的剖面mmFig5Cross sections of the detected flood control wall表 2防汛墙顶部的倾斜度Table 2Degrees of sloping at the top of the flood control wall测试断面实测倾斜值/mm防汛墙墙顶倾斜值/mmAA13.022.1BB12.020.4CC11.018.7DD10.01
16、7.0EE10.017.0FF10.017.0器测试结果的因素较多,加上墙体本身宽度较窄(约0.3 m),对现场测试有一定的限制。为了对防汛墙的完整性作出准确的评价,对防汛墙结构预先进行力学计算分析。2.1力学分析模型建立根据现场勘测结果,墙顶的水平偏移量在 AA 测试断面处最大,为 22.1 mm,因此 AA 断面是最不利的断面,以此作为结构受力分析的典型断面,AA 断面的结构尺寸如图 6 所示。沿走向取每延米防汛墙作为研究对象进行受力图 6防汛墙结构尺寸mmFig6Dimensions of the flood control wall分析,将其简化为悬臂梁结构,下端为固定约束,承受侧向土
17、压力三角形分布荷载和顶部受沉船拉拽作用的集中荷载,受力简图如图 7 所示。2.2防汛墙内力分析根据地层资料,土层参数取值见表 3。由此 计 算 出 作 用 在 防 汛 墙 墙 后 的 主 动 土压力1112:上海市某防汛墙的安全性诊断 苑敏哲,等221图 7防汛墙力学分析模型mmFig7Mechanical analysis model of the flood control wall表 3土层参数取值Table 3Values of soil parameters重度/(kN m3)黏聚力 c/kPa内摩擦角/()泊松比 1910200.3墙后主动土压力系数为:Ka=tan245 2()=
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