离岸深水码头新型结构型式.doc

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1、离岸深水码头新型结构型式摘要：随着船舶的大型化，船舶的吃水增大，但船舶抗浪稳定性得到提高，泊稳条件要求降低，加之我国现有海岸线深水资源的限制，使得码头的建设正向自然条件更为恶劣的深水地区发展，传统码头结构型式已不能适应要求。为了适应这一趋势，出现了一些新的码头结构型式如：全直桩码头、钢管桁架码头、重力式复合结构码头、插入式大圆筒结构等。本文将简要介绍几种离岸深水码头新型结构型式，并简要介绍波浪与离岸深水结构相互作用的研究现状。关键字：离岸深水，码头，新型，波浪1离岸深水码头新型结构型式码头建筑物是港口的主要建筑物之一，其安全性直接

2、影响着港口的正常运营。近年来，我国航运事业发展迅速，对外贸易繁忙，采用大型船舶具有显著的经济效益。为适应我国水运事业的持续发展和船舶大型化的需要，各地展开了大规模的港口建设。随着船舶的大型化，船舶的吃水增大，但船舶抗浪稳定性得到提高，泊稳条件要求降低，加之我国现有海岸线深水资源的限制，使得码头的建设正向自然条件更为恶劣的深水地区发展。国内应用最广泛、最成熟的港口结构型式主要有重力式、板桩式、高桩式和墩柱式等。但随着码头向深水发展，传统码头结构型式已不能适应要求。近年来，为了适应这一趋势，出现了一些新的码头结构型式。我国陆续建设了一

3、些离岸深水码头。研究开发的码头结构型式主要包括：全直桩码头、钢管桁架码头、重力式复合结构码头、插入式大圆筒结构等。1.1全直桩码头在我国大部分海岸线都存在着深厚的软土层，软土的物理力学指标较差，承载能力较低。这就意味着大部分离岸深水结构的地基为承载能力低的软土地基，因此选择一种适用于软土地基、恶劣波浪条件的离岸深水结构具有很大的现实意义。全直桩结构具有海中部分结构体积小、所受波浪水流力小、结构受力合理、施工也省去了基槽挖泥、基床抛石和夯实等工序、海上作业量小且施工容易、对地基要求低等优点。这些优点对作业天数极少的外海海域施工具有重

4、要意义，因此是软土地基上恶劣波浪条件下适应于离岸深水海域的优良结构型式。国外离岸深水港水工建筑物多采用全直桩柔性结构，的是采用柔性结构。如日本喜入石油基地50万吨原油码头，水深28m，采用全直桩半柔性墩式结构；法国昂蒂费尔50万吨原油码头，水深29m，结构形式采用全直桩柔性结构。国内应用最广泛、最成熟的港口结构型式是重力式结构和一般斜桩结构，全直桩等柔性结构在国内离岸深水结构中应用尚不普遍，还有很大的推广余地。随着抗弯刚度大的钢管桩被越来越广泛的应用，国内港口界不再认为全直桩码头结构仅适用于中小型码头[5]，桩基结构也从完全刚性的

5、斜桩墩台开始向全直桩柔性结构型式发展，但尚缺乏深入的研究工作和设计、施工经验。综合分析国内离岸深水结构的应用与研究现状，主要存在以下两方面问题：（1）鉴于全直桩码头等柔性结构的优点，全直桩码头将在国内离岸深水港建设中有很大应用前景，国内对全直桩码头的设计计算方法尚缺乏深入的研究。（2）离岸深水结构所受波浪、水流、船舶荷载具有明显动力性质，应按动力方法进行结构的设计计算。但国内现有规范多为静力设计计算方法，对于离岸深水码头结构的动力计算及结构可靠度计算等方面的研究较少，适用于工程实践的动力计算方法亟待建立。（3）位于开敞海域的离岸深

6、水结构所受波浪作用增强，波浪与结构的流固耦合效应不容忽略。但国内对于流固耦合对于桩身波浪力的影响研究较少，建立一种能够考虑波浪与桩基结构的相互作用的桩身波浪力简化计算方法，是工程实践提出的亟待解决的课题。1.2钢管桁架码头研究提出了适合深水、大浪、流急及岩基浅埋条件下的钢管析架码头新型结构。轻型码头结构包括码头上部平台结构、透空式钢管析架主体结构、下部嵌岩结构及相关附属结构。码头上部结构可以为钢筋混凝土结构、钢结构或两种结构的混合形式,主要结构均陆上预制,水上安装、拼接。透空式钢管桁架架主体结构是主要受力体系,直接承受波浪、水流及

7、荷载的作用,同时支撑上部码头平台,由钢管焊接而成。钢管分为主钢管和次钢管,主钢管竖向布置并于地基相连,主钢管受轴力,弯矩均较大,一般采用大直径钢管结构(直径2m以上),必要时可采用钢管混凝土结构:次钢管主要连接主钢管并与主钢管一起形成彬架体系,次钢管一般采用直径和壁厚相对较小的圆钢管;主、次钢管之间通过焊接相连。结构在陆上整体制作,再通过起重船或其他设备运至安装地点。轻型结构码头的下部嵌岩结构为钢管析架主体结构与基岩的连接结构。由于轻型结构码头承受较大的水平荷载,且自身重量较轻,因此其底部嵌岩结构对于码头结构的稳定性十分重要,下部

8、岩基要求为新鲜岩基(微风化以上,中风化需要特别论证)。嵌岩结构的型式可以为混凝土芯柱嵌岩或钢管混凝土芯柱嵌岩,当嵌岩拉力较大时,可以采用嵌岩+锚岩的复合式结构。外海开敞式码头的建设当遇到基岩裸露或基岩覆盖层较浅的地质环境时，一般首选重力式沉箱结构，