关键词：港口码头；工程结构；耐久性；可靠度
引言
在进行港口码头工程结构设计时，合理的确定结构的设计使用年限，有效的进行耐久性设计具有十分重要的意义。
1码头工程结构的可靠度和功能分析
对于港口码头工程结构来说，其所具有的功能应满足以下要求：①在结构施工期间和正常施工期间，能够安全承受外部荷载作用；②满足结构正常使用功能的要求；③在码头结构正常使用情况下，应当具有足够的耐久性；④当出现突发性事故时，结构应当可以维持整体性，即不出现坍塌事故。在结构设计上，使用可靠度来衡量工程结构的可靠性，它是指结构在设计使用年限内，在正常条件下，完成预定功能的概率。在我国的结构设计规范中，使用以上四项功能来定义结构的可靠度。在可靠度的定义中，结构的正常条件和设计使用年限，是依据工程结构设计来对未来预期使用情况作的规定，使其能够提高可靠度的正确性，以便可以与实际的环境条件和使用条件相符。设计上，使用结构的极限状态来表征结构的规定功能。《规范》中对极限状态的的定义为：“整个结构或者结构的一部分超过某一特定状态下就不能满足设计指定的某一功能的要求。”它包括正常使用极限状态和承载能力极限状态，后者是因结构变形过大或者达到最大承载能力而不能继续承受荷载的状态。
2港口码头工程结构设计要点
2.1结构功能的可靠性
港口码头工程结构功能的可靠性应达到以下标准：（1）能安全承受码头施工期间和码头使用期间可能出现的各种作用力；（2）正常营运状态下，通过维护作业可保证结构的可靠性；（3）正常营运状态下，码头结构应具备良好耐久性；（4）事故发生时，码头结构应保持稳定，不至于损坏。结构的可靠性可用可靠度进行描述，上述功能中（2）（3）项为可靠度描述。结合结构设计，通过软件模拟对结构可靠度进行分析。结构设计时，应确保承载能力，尤其是极限承载能力必须符合标准，以使结构在极限状态下能够正常使用而不发生损坏，从而保证结构功能的可靠性。
2.2科学、合理的确定港口码头的设计使用年限
对于码头工程结构来说，科学、合理的确定设计使用年限对于结构设计十分重要。国务院颁布实施的《建设工程质量管理条例》中指出：“设计文件应当符合国家规定的设计深度要求，注明工程合理使用年限。”国家建设部针对国内有的行业没有对设计使用年限做出具体的规定的情况，建设部指出：“须由建设单位与设计单位签订合同时予以明确，并由设计单位在设计文件中注明。”在设计使用年限内结构应当满足耐久性、适用性、安全性的要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于港口工程结构来说，由于所处的环境复杂、腐蚀性物质较多，因而需要特别注重结构的耐久性要求。港口工程大多位于海岸线上，工程施工投入较大，结构建好后正常使用的年限较长；此外，港口码头工程使用期间所承受的荷载作用有着不可预见性和可变性，以降低设计年限来达到降低工程投入的目的是不切实际的，所以，应当科学合理的确定结构的安全等级和设计使用年限。国家规定的结构设计标准，对于安全等级为一级的结构，若出现损坏环境影响、社会损失、经济损失较大，而且会对人的生命安全造成威胁的，可以定50年为结构的设计使用年限；除梁板式码头的安全等级为二级，可以定50年味结构的设计使用年限；而梁板式码头需要依据结构的使用要求和资金投入情况，确定设计使用年限，若大于30年时应当采用必要的措施以提升结构的耐久性。
2.3结构功能的耐久性
航运业的发展对港口码头工程结构设计提出了更高的要求。为满足船舶大型化和专业化的需求，需要不断对港口码头工程结构进行优化和改进。在重力式码头设计上，采用开孔消浪沉箱和大直径薄壁钢筋混凝土结构等型式，并辅以爆炸夯实基础的新技术；在防波堤和导堤设计上，将新材料应用于斜坡堤的护面块体、宽肩台式抛石堤等处，以保护堤坝的生态环境。港口码头在运营过程中，对码头工程结构耐久性产生影响的因素主要是荷载和自然环境等，如果不能有效控制这些因素，则会对港口码头工程结构的安全性和稳定性产生影响。荷载对港口码头工程结构安全性产生直接影响；自然环境对港口码头工程结构的耐久性产生直接影响。自然环境因素对港口码头工程结构造成侵蚀损坏的过程极其缓慢而不易察觉，如果在港口码头工程结构设计时忽视自然环境因素，则会产生安全隐患。耐久性设计的目的是增强结构的可靠性，避免在服务年限内在结构功能可靠性方面出现问题。海洋环境中的海水、大气中所富含的盐类物质对港口码头工程结构具有明显的腐蚀作用，影响结构的可靠性，最终使结构耐久性降低，产生安全隐患。混凝土结构是港口码头工程结构设计中常采用的结构，也是容易发生结构功能耐久性问题的部分。
3港口码头工程结构的可靠度分析方法
（1）可靠度分析的一次二阶矩法；它是目前进行结构可靠度分析的最为简便的方法，需要考虑使用泰勒公式展开的功能函数的一次项和常数项以及随机变量的标准差和均值，而且要保证随机变量的独立性，进而建立可以进行结构可靠度指标计算的公式。由于这种计算方法比较简单易行，而且也能够满足工程实际对于计算精度的要求，因而被广泛用于实际工程中。（2）可靠度分析的二次二阶矩法；当工程结构的功能函数对于验算点处具有较高的非线性时，对于较为重要的结构就不能满足实际工程对于计算精度的要求。国外有的研究人员对于在验算点出进行二次展开计算，但是这种计算方法比较繁琐，不利于工程实际使用。国内有的研究人员使用拉普拉斯渐进法来处理这个问题，效果较好。由于这种计算方法使用了二次偏导项，因而将这种计算方法称为二次二阶矩法。这种计算方法是对一次二阶矩法的完善，它将功能函数的非线性影响系数乘到一次二阶矩法的计算结果上，对其计算结果进行了修正。这里需要特别注意的是，在数学中的广义随机空间里，变换前后的相关系数近似相等时确定随机变量关系数据取值的依据，其等同于对一次二阶矩法中的变量进行转换，二次二阶矩法如何考虑二次变换项以及如何考虑随机变量间的二次变换项，这就需要相关研究人员进行深入研究分析。（3）可靠度分析的响应面法；随着计算机仿真技术的发展以及大型商用有限元软件的使用，使得对复杂结构的位移和内力进行分析成为可能，此时结构上的荷载与结构的相应二者之间的联系就不能只用一个显式进行表达。这时对结构的可靠度进行分析时，极限状态方程的数目将大于一个，若采用迭代的方法进行求解计算就非常的困难。对于这类问题的处理可以使用响应面法，它是先假设一些基本变量与未知变量之间的关系表达式，之后再使用插值的方法进行未知参量的计算。因计算插值点的位置和关系表达式决定了这种计算方法的精度，因而这也成为响应面法后期研究所要关心的问题。
结语
港口码头工程结构设计直接关系到港口码头的服务能力和安全性。本文对工程实例进行分析，认为合理的港口码头工程结构设计应注重码头结构功能的可靠性、服务年限、耐久性、牢固性等因素，以保障港口码头建设质量，更好地服务航运业。
参考文献：
[1]刘晓锋，黄平华．港口重力式码头的工程建设研究[J]．中国水运，2017（8）：51-52.
[2]牛晓丹，沈奕．港口堆场混凝土铺面基层和面层的合理配置[J]．中国水运（下半月），2017（7）：321-322.
论文作者:张程玮
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/7/31
标签：结构论文; 码头论文; 港口论文; 工程论文; 耐久性论文; 功能论文; 可靠论文; 《防护工程》2019年8期论文;