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码头结构形式为高桩梁板式结构

www.bysj580.com / 2016-08-13
码头结构形式为高桩梁板式结构
文献综述
一、 引言
本设计采用的码头结构形式为高桩梁板式结构,高桩码头一般适用于软基。本次设计推荐方案采用预应力钢筋混凝土方桩,耐腐蚀,耐久性好,可以减少打桩过程中出现的裂缝,能承受轴向拉压荷载、水平荷载和弯矩。
二、码头形式的发展及研究现状
高桩码头是码头的三大结构型式之一,也是我国港口建设5O多年来采用最早、应用最广泛的码头结构型式之一。近十年来,我国港口工程建设和建港技术的迅速发展沿海码头向离岸、开敞、深水化发展,靠泊船舶吨位日趋大型化。内河港口码头亦不断向大水位差地区延伸。特别是随着国家西部大开发战略的实施,内陆区域经济的快速发展,为解决传统内河斜坡码头装卸环节多、装卸运输距离长、自动化程度低、通过能力低等问题,架空直立式高桩码头已呈现出其广泛的应用前景,如在建的重庆港寸滩集装箱码头,其水位差达34m。因此进行内河大水深、高变幅水位的架空直立式码头的合理结构型式的研究,具有重要的应用技术价值。
与其他码头形式相比高桩码头具有许多优点:高桩码头为透空式结构,结构自重小,对波浪的反射小,船舶较易靠泊码头,装卸作业时,泊稳条件好;适应大水位差能力强;装卸效率高,等等。同时高桩码头也有它的不足之处:码头结构适应工艺荷载变化大或超载的能力差,特别是接岸结构处理复杂,处理不当时,易发生侧向位移、变形、开裂等现象;地震时岸坡发生侧移和下沉,首先将造成接岸结构的变形和破坏,同时也给前方码头结构增加水平推力,加重码头的震害。特别是内河大水位差架空直立式高桩码头,由于装卸工艺、河道岸线的限制等原因而必须使用顺岸式结构,这样接岸结构的设计显得尤为重要。因此,如何结合内河水深大、水位变幅高、岸坡较陡、码头结构自由长度大等实际情况,选择一种较为合理的架空直立式码头接岸结构,提高高桩码头的抗震能力和接岸结构自身适用能力,减少营运期间的维护费用,具有重要的现实意义。在《高桩码头接岸结构中一种比较合理的处理形式》一文中谈到接岸结构选择问题,如同其它工程结构一样,接岸结构形式的选择也要遵循经济、安全、适用等原则。该形式主要有板桩、挡土墙和抛石棱体等,其形式的选择取决于拟选结构将承受的土压力大小、土坡稳定性、地基应力及沉降等因素,也即与地质条件、挡土墙高度、码头及平台宽度等有关。通常表层土质条件较差时采用板桩,浅层土质条件一般时采用挡土墙,条件较好时采用全抛石棱体。当进行接岸结构形式选择时,应注意考虑一些减少其对码头不利影响的结构措施:(1)码头或引桥与接岸结构之间宜设置简支的过渡板,并需注意将一板端做成坡口,以便地震时简支板较易滑出;(2)适当降低简支板标高,这样可以增加其适应沉降和不均匀沉降的能力,避免顶面形成v形缺口而影响使用,即使沉降较大,也便于处理;(3)避免在后排采用向岸斜桩,以减小岸坡沉降对其不利影响,尤其是大面积回填形成的岸坡中显得十分重要;(4)预留接岸结构的沉降量,以减小其沉降对使用的不利影响。综合上述分析,在地质条件为一般情况下,接岸结构形式建议采用结构形式简单,受力明确,对码头的不利影响小,使用过程维护费用少。
1986年以来,预应力大管桩码头先后在江苏连云港、伤害乍浦、宝钢、浙江舟山、北仑、镇海、陈山、嘉兴、福建厦门、福清、广东深圳、汕头等沿海港口的深水泊位中得到应用。预应力混凝土大直径管桩具有强度高、混凝土密实度高、低孔隙率、低吸水率、耐久性好、耐锤击性好、耐腐蚀能力强等特性,可适用于任何地质。管桩断面为圆形,与同尺度方桩相比,波浪力和水流力大为减小,使用年限长,维修费用低,是一种较为理想的水工建筑物桩基结构。我国现已建成3~20万吨级大管桩码头20多座,在结构设计、施工等方面已取得了很多宝贵的经验。经过多年使用证明全直桩大管桩码头是成功的,为桩基码头开辟了一个新的结构形式。
三、 高桩码头结构形式存在的问题
高桩码头建设的难点在于其接岸结构处理上,尤其是高填土条件下,如何使高桩码头接岸结构在大水深、高回填的情况下不变形、上部结构不开裂、不位移,将是设计、施工的研究重点。高桩码头还存在断桩问题。水上打桩船沉桩,有时会碰到断桩情况.分析原因主要有以下几种:①打桩时打桩船走锚:②偏心锤击:③地质原因和桩自身质量问题。大管桩沉桩工艺需考虑地质条件、设计单桩承载力、桩身强度、沉桩设备等综合因素,并参考经验进行选择,必要时通过试沉桩确定。在沉桩期间可分批进行高应变动测和低应变桩身质量检测。沉桩时严禁边锤击边纠正偏位,以免造成断桩事故。内河架空直立式码头结构构件较多,受力复杂,其不同结构构件的最不利作用效应组合也是复杂多样,结构间的传力特性也很难模拟。用有限元法(矩阵位移法)进行结构静力、动力特性分析已成为目前结构分析中最为通用的方法。结构计算中,在进行有限元数值分析时,如何建立排架中桩、梁、板的连接及桩土(岩)相互作用的简化力学模型,并与实际问题的原型相符,满足工程设计精度的要求,是数值分析成功的关键所在。随着计算机技术的迅猛发展,空间结构计算程序也越来越完善,在使用上更为方便快捷,结构计算也将进一步得到发展和完善。
四、 展望
高桩码头结构空间计算分析和CAD技术随着电子计算机发展而日趋成熟,且随着CAD技术的发展,其设计的准确性、可靠性和高效性方面都有突出的进展,有望开发集数字化、可视化、智能化于一体的计算机辅助设计软件,研究涵盖地质、建筑物结构和施工组织设计新的理论和方法,为工程设计与决策提供一个科学有效、简便直观的可视化分析途径,来提高工程设计效率与决策水平。可以预见,随着结构优化设计的逐渐成熟,高桩码头结构的合理化、定型化和标准化更加明显,为高桩码头开辟了更广的运用空间。与此同时,我国国民经济的高速发展及水运的网络化,使得加快港口建设成为必要,为高桩码头结构形式的革新显示出广阔的前程。
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