卢满红
（丰海技术咨询服务（上海）有限公司，上海，200011）
【摘 要】码头是港口的核心工程，承担船舶停靠任务，其结构、规模、承载力等都直接关系着港口的吞吐量及建造成本。本文以某港口的高桩码头为实例，介绍了高桩梁板码头的类型及特点，又分析了外力对码头结构的作用，据此计算出了桩基所需要的承载力，最终为设计和施工提供了较为精确的数据。
【关键词】港口；高桩码头；结构设计；桩基；承载力
引言
随着社会的发展，新型设计和材料技术被不断应用于港口建设中，由于码头是整个港口工程中最为核心、难度最大的施工项目，其结构稳定性直接关系到整个工程。高桩梁板码头因可适应软土地基而被广泛应用，但是也存在耐腐性差、结构容易受损等缺点，因而在设计时需要重点考虑。
1．工程概况
某港口工程主要包括码头、栈桥、海堤等建筑，该港口主要船型为1000t以下的杂货船。其中码头平台设计尺寸为260×15m；栈桥尺寸65×9m。根据实际情况设计码头平台的匀布载荷为25KPa，集中载荷汽-20；栈桥载荷5KPa，集中载荷汽-20。结合该港口规模不大这一实际情况，设计码头结构为高桩梁板式。
2．高桩梁板式码头的类型及结构特点
2.1高桩梁板式码头分类
高桩码头由于是透空结构，波浪和水流可以顺利通过而不发生反射，因而不影响泄洪。按照不同的分类要求，高桩码头有以下几种结构：
（1）以基桩材料为分类标准
目前基桩材料有钢管桩、木桩、大直径管柱桩和钻孔管柱桩等，其中大直径管柱桩凭借承载力高、叉桩数目少等优点在大跨度码头中应用最广，钻孔管柱桩一般应用于内河小型码头设计；
（2）以平台布置形式为分类标准
目前，码头的平台布置形式有连片式（平台互相连接成一片）、引桥式（利用引桥连接平台和岸边）、墩式（工作平台为船墩，之后通过引桥连接岸边）和满堂式（码头和岸边直接连接）等，其中在小型港口中，引桥式码头最为节省建造成本，而且可根据实际需要来确定引桥长度，以保证地基大于最大船体吃水深度。本项目采用的是引桥式码头，在引桥端部设计一定面积的工作平台。
2.2高桩梁板式码头结构特点
承载桩形式的不同也决定了码头结构特点的差别。目前应用最多的承载桩包括钢管结构和钢筋砼桩结构两种。
（1）钢管桩结构特点
钢管承载桩具有弹性好、强度高、抗弯曲能力强等特点，因而可承受一定范围内的船舶撞击力，而且钢管承载桩施工简单、快速，可明显缩短工期。但是钢管桩造价较高，且耐腐蚀性较差，会造成其各项指标性能显著降低。
（2）钢筋砼桩结构特点
钢筋砼桩分为预应力和非预应力两种，其中预应力钢筋砼桩较容易出现裂缝，会造成水体侵入而加速腐蚀，影响桩体寿命。同时它的抗弯能力较强，可适当减少钢筋用量而降低工程造价。通过综合考虑，本项目码头下部承载桩采用预应力钢筋砼结构形式。
3．高桩码头结构设计技术分析
高桩码头结构稳定性主要包括两方面内容，即纵向抵抗力和竖向承载力。其中来自纵向的外力包括船舶拉力、挤靠力和撞击力；竖向承载力是由钢筋砼桩体决定的。
3.1纵向外力的计算
船舶给码头的拉力主要来自于风和水流，在此以1000t船舶为标准对这些数值进行计算。
（1）水流对船舶的作用力
水流对船舶的作用力可分为船首横向分力F船首和船尾横向分力F船尾，分别如下式（3-1）（3-2）所示。具体计算结果见下表1所示。
（3）撞击能量E
由于船舶在水中行走，关闭动力后还会有很大的惯性，而这就需要依靠撞击码头来消除惯性。船舶撞击会瞬间给码头结构带来很大力，这对码头稳定性是一个较大的考验。1000t船舶对码头的撞击能量E按照公式（3-4）计算，具体结果见下表1。
F船尾=4.55N2=44.42
3.2竖向载荷力的计算
本港口码头的俯视平面图见下图所示，其中引桥的承载桩结构为砼方桩（规格600×600mm），而工作平台的承载桩结构为砼方桩（规格600×600mm）+φ1000mm嵌岩灌注桩。其承载力也存在一些区别。本项目码头承载桩施工时首先需要打钻，钻孔深度要求到达稳定岩层；然后将预制的砼方桩打入孔内；嵌岩灌注桩在打钻完成后需要现场灌注。
嵌岩灌注桩有以下优点：1.可充分利用基岩承载性能，阻力较大；2.单桩下沉量小，群桩承载力较大；3.抗震性较好。嵌岩灌注桩对施工技术提出了较高的要求，其单根极限承载力计算和单根砼方桩一样。计算得工作平台部位的嵌岩灌注桩和砼方桩体参数值如下表3所示。根据表2和表3的参数结果可粗略估算出砼方桩间距为2.5m可满足使用要求。
表3 工作平台部单根砼方桩和嵌岩灌注桩的参数值
4．结束语
码头结构稳定性设计是港口建设的重中之重，需要考虑多方面因素，技术人员应深入实地调查，确保水文地质资料的精确性，在设计时留设足够的富裕系数。随着计算机技术的发展，很多复杂的计算模拟过程可借助专业软件完成。码头结构设计需要充分结合当地实际情况，在任何时刻都要保证工程的因地制宜性。
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作者简介：
卢满红，女，（1985.01—），福建永定人，毕业于长沙理工大学，本科，研究方向：水工结构设计。
论文作者:卢满红
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年6月总第211期
论文发表时间:2016/8/10
标签：码头论文; 结构论文; 承载力论文; 引桥论文; 港口论文; 船舶论文; 结构设计论文; 《工程建设标准化》2016年6月总第211期论文;