第45卷第1期2023年2月海洋湖沼通报TransactionsofOceanologyandLimnologyVol.45№1Feb.,2023U型钢板桩横向承载性能模型试验研究吕鹏1,董胜1,焉振2,*,王龙3(1.中国海洋大学工程学院,山东青岛266100;2.交通运输部天津水运工程科学研究所,天津300456;3.天津港股份有限公司,天津300456)摘要:采用1∶5的比尺模型试验,研究了横向加载过程中U型钢板桩的位移和土压力响应以及破坏模式,并对比分析了不同土质干湿状况、加载速率、埋置深度以及加载高度等影响因素下U型钢板桩位移和土压力的变化规律。试验结果表明,当U型钢板桩凸面加载时,位移随埋置深度、加载等级、加载高度的增加而增加,干砂中的位移大于湿砂中的位移;当凹面加载时,位移随着埋置深度的增加而减小,随着加载等级的增大而增大,在不同加载高度与不同土质干湿情况中差别不大。随着加载力增大,U型钢板桩在受力侧土压力分布呈现“R型”分布,且土压力均随着埋置深度与土体含水率的增大而增大。在加载力作用下桩体产生转动,并随着加载力的增大在距钢板桩底部约1/3埋置深度处发生弯曲。关键词:U型钢板桩;位移;土压力;破坏模式;大比尺;模型试验中图分类号:U656.2文献标志码:A文章编号:1003-6482(2023)01-001-09DOI:10.13984/j.cnki.cn37-1141.2023.01.001引言U型钢板桩是一种锁口型钢(如图1),可根据实际工程需要预制尺寸及联锁形式。U型钢板桩具有许多优点:其结构形式简单,易于施工,对各种地形地质条件适应性强,可在深水中施工,防水性能好,并可重复使用;相比直线型钢板桩,其抗弯强度更好;相比Z型钢板桩,其锁扣能承受更大的扭矩,其加工制作、安装等也更为简单。因此,U型钢板桩作为临时围堰或止水帷幕等在水利及海岸工程方面的应用越来越广泛。目前在工程中,U型钢板桩往往采用半理论半经验的设计方法。由于U型钢板桩在不同工况下挡土压力的变化尚不明确,研究U型钢板桩的水平承载特性,对于实际工程应用具有重要意义。图1U型钢板桩Fig.1U-shapedsteelsheetpileU型钢板桩形状较为细长,其力学性质具有柔性板桩的特征。DiBiagio[1]基于现场测试发现,随着开挖的进行,钢板桩凸凹两侧的土压力产生了较大的差异;Tan和Paikowsky[2]对施工过程中钢板桩挡墙两侧土压力进行了长期的观测,证实了其两侧土压力在施工过程中出现明显差异;Liu等[3]使用有限元方法对波状板桩土压力特性进行了研究,发现板桩的截面形状影响桩侧土压力分布;当墙平移或旋转时,被挤压部分土压力变化显著;Tong等[4]利用模型试验模拟了钢板桩墙体的变...
