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1、1 板桩码头受力特性实验板桩码头试验模型采用几何比尺10:1，模型长度约 4m 。板桩码头受力特性试验主要是通过试验了解有锚板桩码头的结构组成，了解有锚板桩墙后土压力的分布规律、板桩墙在外荷载作用下的变形规律及板桩墙的内力变化规律，了解在外荷载作用前后锚杆轴力的变化情况。一、实验目的1、认识与了解有锚板桩码头的结构组成、结构受力机理。2、了解有锚板桩墙后土压力的分布规律。3、板桩墙在外荷载作用下的变形规律及板桩墙的内力变化规律。4、了解在外荷载作用前后锚杆轴力的变化情况。二、实验内容1、水平力作用前后板桩墙后土压力的分布测试。2、水平力作用下板桩码头的内力以及板桩墙的变形测试。3、水平力作用前
2、后拉杆轴力测试。三、实验要求及注意事项1、要求做实验前，了解实验内容，理解实验原理，明确实验目的。2、实验前熟悉具体的实验步骤，记录好有关常数。3、在实验过程中，所加荷载要轻拿轻放，注意安全，避免意外事故发生。4、注意振弦应变计粘贴时，胶水涂层应厚薄均匀，并且粘贴要牢固5、测量数据时，若振弦频率仪显示屏显示数据为E rrl，需要查明原因。四、实验仪器及设备2 主要实验设备包括： 板桩码头模型、 振弦式应变计、 振弦式钢筋测力计、 振弦式土压力计、位移计、水平加压系统（千斤顶、振弦式反力计）、采点箱及振弦频率仪、计算机以及其他配套设备仪器等。板桩码头实验模型采用几何比尺10:1，由板桩墙、钢导梁
3、、拉杆、锚碇结构、帽梁等组成，模型长度约4m 。板桩墙由下部打入地基的钢筋混凝土板桩构成连续墙；刚导梁采用10 号槽钢，位于锚杆穿过板桩处；拉杆采用直径为25mm 的钢筋制成，拉杆上装有紧张器；锚定板采用混凝土板；板桩顶端用现浇钢筋混凝土做成帽梁。五、实验原理板桩码头是应用广泛的主要码头结构型式之一。它的工作原理是利用板桩墙下部打入土中，上部安装各种锚定结构（对有锚板桩而言）以维持其稳定。板桩码头实验模型采用几何比尺10:1，由板桩墙、钢导梁、拉杆、锚碇结构、帽梁等组成，模型长度约4m。板桩墙由下部打入地基的钢筋混凝土板桩构成连续墙；刚导梁采用 10 号槽钢，位于锚杆穿过板桩处； 拉杆采用直径
4、为25mm的钢筋制成， 拉杆上装有紧张器； 锚定板采用混凝土板； 板桩顶端用现浇钢筋混凝土做成帽梁。板桩墙相当于一个竖直放置的梁，上端由拉杆拉紧， 下端支承在地基中。 板桩墙承受墙前土压力、 墙后土压力、 水压力、船舶荷载等水平荷载。 拉杆作为板桩墙和锚定结构之间的传力构件，将板桩墙上的水平荷载传递给锚定结构，再将荷载传给后方地基。3 单锚板桩在水平力的作用下， 由于单锚板桩墙上的锚定结构的固定作用，使得板桩墙上端受到约束而不能自由移动，从而在上端形成一个铰接的支承点，而板桩墙的下端由于其入土深度的不同产生不同的工作状态：第一种工作状态： 板桩入土不深， 在墙后主动土压力作用下， 板桩产生弯曲
5、变形，并围绕板桩上端支承点转动。板桩中只有一个方向的弯矩且数值最大，入土部分位移较大，所需板桩长度最短，但断面最大。属于自由支承情况，按底端自由支承的弹性线法计算。第二种工作状态：其入土情况和受力情况介于第一种工作状态和第三种工作状态之间。第三种工作状态： 随着板桩人土深度增加， 入土部分出现与跨中相反方向的弯矩，板桩弹性嵌固于地基中。 这种工作状态下算得的板桩断面较小，入土部分位移小，板桩墙稳定性较好。 按底端嵌固支承的弹性线法或竖向弹性地基梁法计算。第四种工作状态： 与第三种工作状态类似， 但入土深度更大， 固端弯矩大于跨中弯矩，稳定性有富余。但对减少墙体跨中弯矩非常有限，一般无必要。根据
6、国内外研究结果，作用于板桩墙上的主动土压力分布形式可归纳为两种：一种是以顶端位移为主（如：先挖泥后打桩、板桩相对刚度较大，锚杆位移较大等情况），板桩墙后主动土压力视为与刚性墙相同呈三角形分布；另一种是以弯曲变形为主（如： 先打桩后开挖、板桩相对刚度较小， 锚着点位移小等情况） ，墙后主动土压力视为“”形分布。板桩墙属于柔性薄壁结构， 在土压力等侧向荷载作用下， 其轴线将发生挠曲变形，呈复杂的曲线形状。4 六、实验步骤1、阅读和掌握实验目的、实验要求以及实验内容。2、了解板桩码头结构组成、传力机制、纵横梁受力特性，熟悉和掌握实验原理与操作方法。3、在板桩墙前泥面以上沿高程方向一定的间距安装百分表
7、、粘贴振弦式应变计。4、用引线将振弦式应变计、 振弦式钢筋计、 振弦式土压力计与采点箱相连，并将采点箱、振弦频率仪、计算机连接起来。5、将千斤顶及振弦式反力计按照试验设计施加水平荷载的位置安装好，并将振弦式反力计与振弦频率仪（单点）连接起来。6、开启振弦频率仪、计算机电源，打开振弦频率仪的联机软件。7、调零百分表。8、按动振弦频率仪的Ec功能键，选择9Ec命令菜单，进入 100 点自动扫描自动定时测量状态，再按下RET键，开始进行测量。9、待数据测量完毕后，按动Pr键，选择Pr 8命令菜单，进入串口向计算机送数状态，开始向计算机送入数据。10、打开联机软件操作菜单，从仪器中接收数据，起始点号选
8、择000 ，终止点号选择 039，并确定。待数据读取完毕后存盘。11、用单点频率仪读取振弦式反力计的初始频率值。12、施加水平荷载Hi。13、读取加荷后振弦式反力计的频率值。14、重复 810 步骤。5 15、读取百分表的读数并记录。16、卸荷。17、重复 816 步骤，直至设计荷载试验完毕。七、数据记录及处理板桩码头受力特性实验包括四个方面的内容：水平力作用下板桩墙的变形测试、水平力作用前后板桩墙后土压力的分布测试、水平力作用前后拉杆轴力测试和水平力作用下板桩码头的内力测试。（一） 、板桩墙位移测定1、位移计数据记录与处理板桩墙位移计算表位移计位置通道编号第一次加载第二次加载位移计 初读数水
9、平力加载后 位移计读数第一次加载板 桩墙位移位移计 初读数水平力加载后 位移计读数第二次加载板 桩墙位移mm mm mm mm mm mm mm 320 1 -1.57 -1.794 -0.224 -1.794 -1.957 -0.387 510 2 3.957 3.803 -0.154 3.803 3.671 -0.286 700 3 -0.34 -0.421 -0.081 -0.421 -0.513 -0.173 890 4 -0.209 -0.244 -0.035 -0.244 -0.305 -0.096 1080 5 -0.244 -0.246 -0.002 -0.246 -0.28
10、-0.036 1270 6 1.046 1.053 0.007 1.053 1.032 -0.014 1460 7 -0.006 0.005 0.011 0.005 -0.008 -0.002 1650 8 -2.531 -2.523 0.008 -2.523 -2.53 0.001 6 水平力作用下板桩墙变形020040060080010001200140016001800-0.5-0.4-0.3-0.2-0.100.1位移量（ mm ）位移计位置（mm）第一次 加载板 桩墙位 移 第二次 加载板 桩墙位 移7 板桩墙后土压力分布05001000150020002500-5.00E- 030
11、.00E+0 05.00E- 031.00E- 021.50E- 022.00E- 022.50E- 02土压力值土压力计位置加水平荷载前 土压力值加第一级水平 荷载后土压力 值加第二级水平 荷载后土压力 值8 板桩墙内力图0 200 400 600 8001000 1200 1400 1600 1800 2000-2.00E+0 6-1.00E+0 60.00E+00 1.00E+06 2.00E+06板桩墙弯矩值应变计位置第一次加载 后板桩墙弯 矩第二次加载 后板桩墙弯 矩八、实验思考题解析1、为什么每次施加荷载前均需测定初始频率值？答：根据振弦式应变计的工作原理，22210()kfkff
12、。故每次加载均需测定初始频率值。2、板桩墙后土压力分布与哪些因素有关？答：板桩墙一般属于柔性结构， 在土压力作用下其轴线将发生挠曲变形，作用在板桩墙上的土压力分布也随墙体的变形而变化。这种土与墙相互作用的复杂性，给确定板桩墙上的土压力带来很大的困难。一般地，认为作用于板桩墙上的实际土压力将视施工方法、 锚杆装设处的水平位移、 锚杆位置高低、 板桩入土深度、板桩刚度与地基土性质之间的关系等因素有关. 3、板桩墙的变形为何呈复杂的曲线形状？答：板桩墙一般属于柔性结构， 在土压力作用下其轴线将发生挠曲变形，作用在板桩墙上的土压力分布也随墙体的变形而变化。这种土与墙相互作用的复杂性，导致板桩墙的变形呈
13、复杂的曲线形状。9 4、其他条件不变的情况下，若拉杆的位置在垂直方向上、下移动一定的距离，对板桩墙的变形、弯矩是否会有影响？答：会有影响。 拉杆作为板桩墙和锚定结构之间的传力构件，将板桩墙上的水平荷载传递给锚定结构， 当然会影响板桩墙的变形和内力。实际上我们在计算板桩墙内力时， 我们常常假定拉杆与板桩墙呈铰接连接，板桩墙受到铰接的约束而不能自由移动。 若拉杆的位置在垂直方向上下移动，则相当于改变板桩墙的上部约束，必然会引起板桩墙变形和内力的变化。5、为什么强调振弦式应变计的粘贴方向？答：振弦式应变计粘贴在结构上，当被测结构物内部的应力发生变化时，应变计能够同步感受变形， 变形通过前、后端座传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。 结构某一点各个方向的应变值是不一样的，这跟结构所用材料的泊松比等因素有关。
