本项目使用的Itasca软件  

项目简介

本项目作为法国勒阿弗尔港Joannes Couvert码头加固工程的一部分，计划在码头结构的后部区域实施使用刚性桩（rigid inclusions，以下简称RI）的土体加固方案，以保证运营阶段重型起重机的通行。加固方案为将直径300mm的刚性桩按1.5m见方的正方形网格布置， 整个区域内约共有3,400根长度约为20米的桩。

加固区域还包含一个2.5米厚的地表平台（load transfer platform,以下简称PTC），由颗粒材料组成，并采用三层土工格栅进行加固。

由于起重机履带下的应力水平远高于土体加固工程中通常考虑的水平，因而有必要使用高级岩土力学数值计算软件FLAC3D进行分析，以便更好地理解和评估PTC中的荷载传递机制，并最终估算相关沉降量。

图1：本项目FLAC3D数值模型

Itasca项目职能

本项目中所构建的FLAC3D数值模型包括：一个完整的履带式起重机、采用土工格栅加固的PTC，以及由200根RI网格状加固的多土层地基。

模型中，起重机的履带被简化为一个刚性的平板(rigid plate)，平板上施加一个梯形分布荷载，其数值从前端的290kPa到后端的790kPa区间内分布。

土工格栅通过相互交叉的"锚索（cable）"结构单元进行模拟，而RIs则由"桩（pile）"结构单元模拟。后者还在加固桩顶部和底部包含一个"壳（shell）"结构单元板，其表面积与其截面相当，以确保垂直方向的荷载能在土体和桩之间正确传递。

项目结果

经过校准的FLAC3D三维数值模型验证了应用RI加固方案的可行性，即使在使用较为保守的土体模量假设条件下，履带式起重机的最大差异沉降也控制在3cm以内，符合要求。履带底部的沉降远高于加固桩顶部的沉降（达到3倍），表明存在PTC穿孔破坏机制，颗粒材料中的荷载分布有限。通过计算加固桩中由局部荷载引起的内力（MNT），也证明了其混凝土截面尺寸的合理性。模型分析还表明，土工格栅对减少沉降和桩内力的作用微乎其微。

图2：沉降横截面图（左，单位：m）和土工格栅下层拉力分布图（右，单位：kN/m）

原文介绍：Reinforcement of a quay in the Port of Le Havre with rigid inclusions