船坞月池段下墩木结构对船坞底板及基础的影响.pdf
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1、收稿日期:修回日期:录用日期:作者简介:车悦(),硕士生,从事岩土及地下工程设计工作 E m a i l:q q c o m文章编号:()S D O I:/j c n k i j s j t u S 船坞月池段下墩木结构对船坞底板及基础的影响车悦,李昀,周竝,金国龙,朱小东,周东荣(中船第九设计研究院工程有限公司,上海 ;上海海洋工程和船厂水工特种工程技术研究中心,上海 ;交通运输部上海打捞局,上海 )摘要:为研究整体式墩木对船坞底板及基础的影响,对比计算独立式墩木使用时底板及基础的受力情况从不同厚度的角度分析并优化调整整体式墩木的结构并计算整体式墩木使用时底板及基础的受力情况分析了是否考虑桩
2、土共同作用对桩基反力结果的影响研究结果表明:独立式墩木使用时底板及基础受力不满足要求;整体式墩木能够使荷载更均匀,改善底板的受力状况,使底板内力、裂缝满足要求;当考虑桩土共同作用时,桩基反力会减小当遇到纵向线荷载大于原船坞设计的线荷载工况时,可优先考虑整体式墩木该结果可为以后类似的工程提供参考关键词:整体式墩木;独立式墩木;荷载均匀中图分类号:TU文献标志码:AI n f l u e n c eo fB l o c kS t r u c t u r eo nD o c kF l o o ra n dF o u n d a t i o nU n d e rM o o n p o o l o fD
3、 o c k sCHEY u e,L IY u n,ZHO UB i n g,J I NG u o l o n g,ZHUX i a o d o n g,ZHO UD o n g r o n g(C h i n aS h i p b u i l d i n gN D R IE n g i n e e r i n gC o,L t d,S h a n g h a i ,C h i n a;S h a n g h a iE n g i n e e r i n gR e s e a r c hC e n t e ro fO c e a na n dS h i p b u i l d i n gM a
4、 r i t i m eE n g i n e e r i n g,S h a n g h a i ,C h i n a;S h a n g h a iS a l v a g eo f t h eM i n i s t r yo fT r a n s p o r t,S h a n g h a i ,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e r t os t u d yt h e i n f l u e n c eo f t h ew h o l ed o c kb l o c ko nd o c kf l o o ra n df o u n d a t i o
5、 n,t h ef o r c ec o n d i t i o no fd o c kf l o o ra n d f o u n d a t i o n i s c a l c u l a t e da n dc o m p a r e du n d e rw o r k i n gc o n d i t i o n so f i n d e p e n d e n tb l o c k F r o md i f f e r e n t t h i c k n e s s e s,t h es t r u c t u r eo fw h o l eb l o c ki sa n a l y
6、 z e da n do p t i m i z e d,a n dt h ef o r c ec o n d i t i o no fd o c kf l o o ra n df o u n d a t i o ni sc a l c u l a t e du n d e rw o r k i n gc o n d i t i o n so ft h ew h o l eb l o c kT h ei n f l u e n c eo f p i l e s o i l c o r e a c t i o no np i l e f o u n d a t i o n i s a n a l
7、 y z e d T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e f o r c e c o n d i t i o no fd o c kf l o o ra n df o u n d a t i o nc a n n o tm e e t t h er e q u i r e m e n t sw h e nu s i n gi n d e p e n d e n tb l o c kT h ew h o l eb l o c kc a n m a k et h el o a d m o r eu n i f o r m,i m p r o v et h
8、ef o r c ec o n d i t i o n,a n d m a k ef o r c ea n dc r a c k s m e e tt h er e q u i r e m e n t s Wh e n p i l e s o i lc o r e a c t i o ni sc o n s i d e r e d,t h e p i l ef o r c e w i l lb er e d u c e d Wh e nt h el o n g i t u d i n a l l i n e l o a di sg r e a t e rt h a nt h a td e s
9、i g n e df o rt h eo r i g i n a ld o c k,p r i o r i t ys h o u l db eg i v e nt ot h ew h o l eb l o c k T h er e s u l t sc a np r o v i d er e f e r e n c e f o rs i m i l a rp r o j e c t s i nt h e f u t u r e K e yw o r d s:w h o l ed o c kb l o c k;i n d e p e n d e n td o c kb l o c k;u n i
10、 f o r ml o a d工程概况“长江口二号”古船具有大量历史和自然环境信息,必须妥善保存采用整体迁移方式,在“长江口二号”古船底部穿弧形梁,利用专用浮箱和液压提升及船舶设备将古船及整体起浮,再由港拖将专用浮箱第 卷 增刊 年 月上 海 交 通 大 学 学 报J OUR NA LO FS HAN GHA I J I AOT ON GUN I V E R S I T YV o l S u p O c t 增刊车悦,等:船坞月池段下墩木结构对船坞底板及基础的影响 及古船整体运输至杨浦区上海船厂旧址干船坞内 船坞已空置年,现因古船整体迁移项目而重新使用,船坞现状见图船坞尺度(长宽深)为 m m
11、 m 上海船厂船坞原底板结构设计船坞底板纵向分块长度一般为 m,宽度为 m,中板厚 mm、边板厚度 mm;从中间向两侧设横坡,采用 mm mm预制混凝土方桩基础,桩长为 m底板结构横剖面见图,图中倒三角后的数字表示垂直纸面方向的桩间距底板下设有减压排水层地质情况如表所示,底板位于淤泥质黏土层表中:空白表示不适用图船坞现状F i g C u r r e n t s i t u a t i o no fd o c k图船坞底板横剖面图(mm)F i g C r o s ss e c t i o no fd o c kf l o o r(mm)表桩基设计参数表T a b D e s i g np a
12、 r a m e t e r so fp i l e f o u n d a t i o n土层名称极限侧摩压力/k P a桩端压力/MP a厚度/m江滩土 淤泥质黏土 黏土 粉质黏土 粉质黏土 砂质粉土 底板荷载工况分析上海船厂旧址船坞原设计为 万t级修船坞,年根据生产需求改造成最大可建造 万t散货船的船坞,但允许进出坞船型的实际质量不超过原设计的 万t 原设计坞底荷载按照进坞船型最大实际质量 万t计算负荷所得,沿船坞中心线设计的线荷载为 k N/mm,即荷载分布的宽度范围为m,分布长度为距坞尾 m范围本工程专用浮箱携带古船和原址时,预估总质量约 万t,其 中 携 带 古 船 的 月 池 段
13、 总 质 量 t,大于原设计的最大进坞船型的质量且分布长度短,故浮箱,尤其携带古船的月池段的纵向线荷载远大于原设计船型的线荷载荷载增加使原底板 上海交通大学学报第 卷及基础存在安全风险,故需考虑布设墩木来改善底板及基础的受力情况墩木的布置需考虑进坞时的荷载 ,下面将分别分析独立式与整体式墩木对船坞底板及基础的影响独立式墩木对船坞底板及基础的影响分析根据工艺要求,沿纵向和横向按照一定间距布置独立式坞墩,墩木布置如图所示沿横向布设三排墩木,间距为m,其中,中排墩木尺寸(长宽高)为mm m,边排墩木尺寸(长宽高)为mm m每排墩木沿纵向分布的间距为m图独立墩木布置图(mm)F i g L a y o
14、 u to f s e p a r a t ed o c kb l o c k(mm)按照一般的独立式墩木的荷载分布规律对底板及基础进行受力分析采用A u t o d e s kR o b o tS t r u c t u r a lA n a l y s i sP r o f e s s i o n a l (以下简称R o b o t)进行计算,其复核结果如表和表所示表中Mx x、Mx x分别为x x方向弯矩设计值最大值和最小值;My y、My y分别为y y方向弯矩设计值最大值和最小值;最大沉降为 mm表中Mkx x、Mkx x分别为x x方向弯矩标准值最大值和最小值;Mky y、Mky
15、 y分别为y y方向弯矩标准值最大值和最小值由于荷载分布较集中,造成底板内力、沉降、裂缝宽度及桩基反力(k N)较大,底板内力超出已有结构的设计承载能力,底板裂缝(m a x)大于最大允许裂缝(l i m)表底板内力计算结果T a b C a l c u l a t i o nr e s u l t so f i n t e r n a l f o r c eo fb a s e b o a r d参数承载能力极限状态Mx xMx xMy yMy y弯矩,Mm a x/(k Nm)计算配筋,A/mm 实际配筋,A/mm 表底板裂缝计算结果T a b C a l c u l a t i o nr
16、 e s u l t so f c r a c ko fb a s e b o a r d参数正常使用极限状态Mkx xMkx xMky yMky ym a x/mm l i m/mm 经计算,中墩区域的地基反力占总地基反力的,边墩区域的地基反力占总地基反力的 桩基反力从中间向两边桩基反力逐渐减小,中间桩基反力最大值为 k N,该值大于单桩竖向承载力设计值(依据 建筑桩基设计规范计算值为 k N),不满足桩基承载力要求由表、表可见,内力和裂缝均超出设计承载能力 梁板结构整体式墩木对船坞底板的影响分析分析独立式墩木对船坞底板及基础的影响可知,为满足船坞结构安全,需扩大墩木与底板的接触面积通过设置
17、具有一定刚度的整体式墩木结构,调整古船沉箱作用在底板上的荷载分布形式,可以改善底板和桩基的受力状况利用R o b o t有限元程序建立弹性梁板结构模型进行分析根据工艺提资,考虑荷载(横剖面)从中线向两边逐渐减小,将荷载(横剖面)简化成梯形分布,荷载最大值为 k P a,如图所示图荷载剖面分布图F i g D i a g r a mo f l o a dd i s t r i b u t i o n 整体式墩木厚度的影响分析墩木厚度是影响底板受力的关键因素为研究不同墩木厚度对底板及基础的影响,选取整体墩木板厚度为 、mm进行研究,材料为C 混凝土根据工艺提供的资料,本研究中墩木的尺寸(长宽)为
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