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接岸結(jié)構是港口工程中常見的一種結(jié)構形式，其作用是連接人工建筑物與天然地基，將功能建筑物固定在地基上。對于高樁碼頭來說就是連接碼頭結(jié)構和岸坡、起擋土作用的結(jié)構。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，物流的增加，大規(guī)模的港口建設提高了對建筑物結(jié)構穩(wěn)定性及耐久性的要求。鋼板樁因具有承載力強、水密性好、施工簡便以及耐久性好等優(yōu)點，成為現(xiàn)代建筑工程界的主流材料，但由于鋼板樁本身，容易受到侵蝕破壞，尤其是在海洋環(huán)境下，極易發(fā)生銹蝕破損，從而縮短了使用年限，造成了大量經(jīng)濟損失。天津港地區(qū)就存在許多鋼板樁接岸結(jié)構銹蝕等問題，函待解決。
目前國內(nèi)外有關鋼板樁修復加固的方法主要包括局部維修加固法和設置替代擋土結(jié)構法2大類。局部維修加固法包括補焊鋼板法、局部外包加固法、降低帽梁覆蓋高程法、改善墻后土體性能法等；設置替代擋土結(jié)構法包括增設地下連續(xù)墻法、增設替代鋼板樁法等。由于技術條件的制約，實際工程中對鋼板樁結(jié)構進行修復加固的案例很少。以天津港某碼頭為依托，利用ANSYS軟件建立結(jié)構加固后的有限元分析模型，對加固方法產(chǎn)生的變形、內(nèi)力以及應力進行比較，探討這些修復加固方法的技術可行性和可靠性。
天津港某碼頭為2個萬t級泊位的雜貨碼頭，建成于1978年，東西總長363.9m，為高樁梁板式結(jié)構，分為前方承臺、后方承臺、鋼板樁和斜頂樁及帽梁組成的接岸結(jié)構3部分，前方承臺寬13.5m，后方承臺寬21.1m，碼頭頂面標高現(xiàn)為+5.1m，碼頭前沿泥面標高9.0 m。前方承臺由橫梁、門機梁、火車板和靠船構件等組成，其中梁均為預應力連續(xù)梁，火車板為單向預應力連續(xù)板，排架間距為7m，共有61個排架，分為7個結(jié)構段。后方承臺上部結(jié)構由預應力簡支橫梁和單向預應力空心簡支板等構件構成。前、后方承臺基樁均為預應力空心方樁。碼頭后沿接岸部分是由鋼板樁55 cmx55 cm預應力空心斜頂樁和帽梁構成的擋土墻，板樁墻和斜頂樁的連接形式為固接。板樁樁尖打至15.5 m斜頂樁樁尖打至22.0 m斜頂樁間距為2.33 m。除過渡段外，頂端帽梁設有電纜溝。碼頭后方斜頂樁共114根，西端斜頂樁9根，過渡段后方斜頂樁共14根。碼頭后方陸域打砂井排水以加諫土體早期固結(jié)。
該碼頭的接岸結(jié)構型式為“鋼板樁+斜頂樁+帽梁”，經(jīng)檢測，部分鋼板樁已發(fā)生銹蝕破損，接岸結(jié)構的安全處于不確定狀態(tài)，無法采取針對性的工程措施，本研究通過現(xiàn)場檢測和有限元分析了解到，該處鋼板樁銹蝕成洞或銹蝕后殘余厚度低于銹蝕前的80%，必須對鋼板樁進行加固，以保證其正常工作。針對提出的鋼板樁加固方案，進行了鋼板樁加固方案的有限元計算分析，以下主要對支護條件下鋼板樁帽板加固方案、局部加固方案和地連墻替代加固方案進行分析。
該方案考慮到泥面以下的鋼板樁尚可發(fā)揮剩余作用，直接在鋼板樁銹洞位置采用帽板式鋼筋混凝上加固，將尚能工作的鋼板樁通過加固體與斜頂樁連接起來。模型中加固體材料參數(shù)根據(jù)混凝上特性確定。
對帽板法加固后的有限元計算結(jié)果進行分析，首先同樣對接岸結(jié)構及土體的變形特征進行分析，從接岸結(jié)構及土體的側(cè)向位移可以看出，加固后深層土體的側(cè)向位移已得到控制，其位移趨勢和數(shù)值均可達到鋼板樁完好情況的水平(鋼板樁完好情況土體最大側(cè)向位移為14.9 mm，帽板加固后為14.7 mm)，說明采用帽板加固法能夠?qū)P洞以下的鋼板樁與帽梁的共同作用關系重新建立起來，接岸結(jié)構及土體的豎向位移值也接近完好情況。單獨分析接岸結(jié)構的變形特征可知，加固后的接岸結(jié)構，其變形特征基本與完好情況相似，鋼板樁的側(cè)向位移稍有減少，且銹洞以上的鋼板樁已基本失效，而泥面線以下的鋼板樁則是通過與其加固體的共同作用實現(xiàn)了接岸結(jié)構的功能。從接岸結(jié)構的豎向位移特征來看，由于加固體的作用，泥面以下鋼板樁在承擔豎向荷載作用方面也起到了作用，使得帽梁后的豎向沉降得到了控制。
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