港口工程学Word格式.docx

港口工程学Word格式.docx

《港口工程学Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《港口工程学Word格式.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

1优点耐久性好（相对），结构简单，材料用量少，便于预制，可以先打桩，后开

挖港池。

2缺点波浪反射严重，泊稳条件差，对钢板桩需采取防锈措施，增加费用，对开挖

超深反应敏感（设计中应预留0.5m）。

3适用条件

能打板桩的地基，万吨级以下的泊位，适用于有掩护的海港

板桩结构由于其结构简单、材料省、施工速度快、适应性强等特点，在码头、船闸、船坞等水工建筑物和护岸、围堰等建筑物中得到广泛的应用。

作为码头，板桩结构在我国天津、上海等地区用得最多。

二、板桩码头的主要组成部分及其作用

板桩码头主要由板桩墙、拉杆、锚碇结构、导梁、帽梁及码头设备组成。

1、板桩墙

是板桩码头的最基本的组成部分，是下部打入或沉入地基中的板桩所构成的连续墙，其作用是挡土并形成码头直立岸壁。

2、拉杆

当码头较高时，墙后土压力较大，为了减小板桩的跨中弯矩（以减小板桩的厚度）和入土深度以及板桩墙顶端向水域方向的位移，应在适当位置设置拉杆，以传递水平荷载给锚碇结构。

3、锚碇结构

承受拉杆拉力。

4、导梁

连接板桩荷拉杆的构件，拉杆穿过板桩固定在导梁上，使每根板桩均受到拉杆作用。

5、帽梁

每根板桩入土后是参差不齐的，且各板桩是相互独立的，为了使各单根板桩能共同作用和使码头前沿线齐整，前沿平整，在板桩顶端应设置帽梁。

帽梁作用相当于前面的胸墙，一般是现浇的。

当水位差不大时，可将帽梁和导梁合二为一，成为胸墙。

6、码头设备

便于船舶系靠和装卸作业。

三、板桩码头的施工顺序

一般采用先打板桩，后挖港池，以减少挖填方量，只有在泥面较高，施工水深不够以及土壤较松软时，才先开挖，后打板桩。

四、结构构型式

㈠、按板桩材料分类

1、木板桩码头强度低，耐久性差，木材用量大，现在很少使用。

2、钢筋砼板桩码头耐久性好，用钢量少，造价低，但强度有限，一般用于中小型码头。

3、钢板桩码头强度高，重量轻，止水性好，施工方便，但易腐蚀，耐久性较差，适用于建

造水深较大的海港码头，特别多用于要求不透水的船坞坞墙、施工围堰和防渗围幕等工程中。

㈡、按锚碇系统分类：

1、无锚板桩

结构简单，只有板桩墙和帽梁两部分。

板桩呈悬臂工作状态，承载能力小，墙顶变形大，在码头中一般不用

2、有锚板桩

当墙高较大时，为了减小板桩的断面尺寸和桩顶位移，而设置拉杆和斜拉桩锚碇。

1单锚板桩

适用于墙高在6~10m以下的中小型码头。

2双锚或多锚

适用于墙高大于10m的码头，但应用较少。

原因：

下拉杆高程较低，施工困难（一般要求水上穿拉杆）；

上下拉杆的位移很难协调，常会使某一拉杆严重超载。

3斜拉桩

不设水平拉杆，而增设斜拉桩来锚碇，使锚碇结构至板桩墙的距离大大缩短，减少了墙后开挖，特别适用于墙后不能开挖或开挖不经济的情况。

但是斜拉桩承受水平力的能力有限，因此多用于中小型码头。

㈢、板桩墙结构分类

1、普通板桩墙

由断面和长度均相同的板桩组成，其优点是板桩类型单一，施工方便。

2、长短板桩结合

是在普通板桩墙基础上发展起来的，即在普通板桩墙中，每隔一定距离，打入一根长板桩，这样既保证了稳定，又降低了造价。

适用于土质条件较差，在较深处才有硬土层的情况。

3、主桩、板桩结合

将长桩的断面加打，成为主桩，以充分发挥长桩的作用，而将短桩的断面减小，成为辅桩，从而构成主桩板桩结合。

但从受力角度来看，主、辅桩受力分配不够明确，设计时较难掌握，从施工角度来看，构件类型多，施工麻烦，适用同上。

4、主桩挡板（套板）结合

与3不同的是，它是在主桩后面放置挡板或在主桩之间插放套板来挡土。

墙后土压力直接作用在挡板（套板）上，最后全部传给主桩，主桩受力很打，因此适用于水深不大的情况，且要求先开挖港池，以便挡板（套板）的安放。

㈣、施工方法分

1、预制沉入板桩

2、地下墙

水下砼连续墙：

用钻机在地下开沟槽，用水下浇注砼方法形成连续墙；

预制板桩成槽沉放：

将预制的钢筋砼板桩放在沟槽内，板桩前后用低标号的水泥土浆填满。

3-2、板桩码头的构造

一、板桩：

板桩码头的主体

㈠、钢筋砼板桩

1、型式及尺寸

矩形、T形、组合形和圆形

⑴矩形

矩形断面是钢筋砼板桩最常用的型式。

优点：

形状简单，制作方便，沉桩容易，接缝容易处理

缺点：

抗弯能力差，费材料。

其厚度应根据强度和抗裂要求由计算确定，一般外20~50cm宽度由打桩设备的龙口宽度决定，一般为50~80cm。

⑵T形

由翼板和肋组成，实际上是整体式主桩挡板结构。

翼板起挡土作用，肋起桩的作用，最终承受全部作用在T形板桩上的外力。

板桩数量少，施工速度快，抗弯能力强

T形板桩导向能力差，易偏位，通常采用水冲沉桩或振动沉桩设备，企口不严，须设置防漏措施。

由于翼板只起挡土作用，其底部只须低于设计水底以下1~1.5m,且不小于冲刷深度。

宽度：

取决于施工设备的能力，如吊重、龙口宽度等，一般1.2~1.6m。

厚度：

取决于强度和抗裂验算桩长：

取决于“踢脚”稳定性和岸壁整体滑动稳定性。

⑶圆形

工程中一般采用的型式有两种，现场浇注排桩和预制管柱桩，前者同地下墙预制管柱桩：

直径为50~300cm的预应力管柱桩，厚度为10~50cm节长在

10m内，在现场用法兰盘连接成需要的长度。

省材料，抗弯能力强，可适应多种地质条件下施工，可打桩，可射水沉桩或振动沉桩。

需专门的预制场和专门的预制设备（离心机）⑷组合型

实际上是主桩板桩结合，适用于地质条件较差处，但构件类型多，施工麻烦，主桩受力较大，板桩受力小，受力不均匀

2、板桩的立面和接缝

特点：

一侧阴榫拉通，另一侧从桩顶到设计水底以下1m以上做成阴榫（不

得低于设计冲刷水位），1m以下做成阳榫；

设计水底以上断面形成空腔，内填细石砼；

顶面30~50cm范围内，两侧各缩进2~4cm以便桩设替打；

底部一侧做成斜面，使得后一板桩打入时，紧贴前一板桩，接缝严密。

⑵T形板桩

导向能力差，企口常不密实，要处理。

企口处：

设置倒滤层；

在翼板两侧设置锁口，并焊接，既可导向，又可有效防止漏土。

3、板桩的配筋

钢筋砼板桩：

普通钢筋砼板桩玄25#，预应力钢筋砼板桩玄35#，设计中应尽可能采用预应力，以增加抗裂性和耐久性。

受力筋：

数量由计算确定，直径玄12mm一般采用通长双面对称配筋；

桩顶：

为防止桩头被打碎，至少配置3~4层钢筋网；

箍筋：

桩顶（尖）1m范围内要加密，@10cm中间可采用@25~30cm。

㈡、钢板桩

1、钢板桩的断面形式

常用断面形式有U形、Z形、圆管形、H形和组合形钢板桩，桩的截面模量较大，多适用于较大的深水码头。

1U形：

U形钢板桩相互倒置形成“折瓦”形断面的连续墙，其中和轴位于“折瓦”形断面的中间，即锁口位置。

由材料力学可知，受弯矩作用时，中和轴处的剪应力最大，如锁口咬合不牢，受力后易错位，断面系数降低，设计时，通常要根据实际情况，对其断面系数进行折减。

2Z形：

抗弯能力好，受弯时，连接锁口处，剪应力为零，由于单根Z形钢板桩断面不对称，施工时易扭转，故施工时一般采用将两根板桩焊在一起施打。

3平板形：

抗弯能力差，但“锁骨”形锁口，横向受拉能力强，适用于格型结构中。

钢板桩的锁口是否要做倒滤设施？

钢板桩的锁口处虽然有漏水现象，但因其缝较窄，经过一段时间后，渗流所夹带的细颗粒物质以及锁口生锈会逐渐将缝填死，故一般不再做倒滤设施。

2、钢板桩的锈蚀合防护

⑴改进钢材的化学成分，采用防腐蚀的钢种；

⑵物理保护，涂防锈油漆；

⑶化学保护，阴极保护，效果较好，但费用较高；

⑷增加板桩的厚度；

⑸尽量降低帽梁或胸墙的底标高，以减少锈蚀面积。

二、锚碇结构

作用在板桩码头上的外力，除一部分由板桩的入土段的嵌固作用承受外，很大一部分将通过拉杆，传给锚碇结构。

因此，锚碇结构的稳定与否，将直接影响到板桩墙的正常工作。

锚碇板（墙）、锚碇桩（板桩）、锚碇叉桩（斜拉桩）

㈠、锚碇板（墙）

1、工作原理

依靠其前面回填料的土抗力来承受拉杆拉力，承载能力较小，水平位移较大

2、型式

锚碇板、锚碇墙

锚碇板：

平板、T型、双向梯形

锚碇墙：

现浇钢筋砼连续墙，预制钢筋砼板，现场安装。

3、尺寸

高度：

由稳定计算确定，一般不宜小于埋置深度的1/3，长采用1.0~3.5m

厚度：

由强度计算确定，玄15cm常采用20~40cm

预留拉杆孔：

位置与作用在锚碇板（墙）上的土压力合力作用点重合。

4、回填及构造

1土质

锚碇板（墙）施工不需打桩设备，但必须开挖基坑和基槽，增加了开挖工程量并破坏了土的原状结构，为了充分利用墙前土抗力，墙后一般须换填力学性质好的填料（如北方的灰土夯实，南方的块石回填）

2构造

采用预制安装的锚碇板（墙），下面常用15~20cm厚的碎石铺垫。

现浇锚碇

墙，下面应浇注10~15cm的贫质砼垫层。

5、适用条件

码头后方场地宽敞，拉杆力不大时。

㈡、锚碇桩（板桩）

1、受力原理

靠桩打入土中嵌固工作，其深度由“踢脚”稳定来确定，此结构属于无锚桩，承载能力较小，水平位移较大；

2、组成

一般2~3根组成一组（用导梁连接），也可单独锚碇；

3、材料

材料可采用钢筋砼或钢桩或钢板桩；

4、适用

码头后方场地宽敞，且地下水位较高或利用原土层时；

㈢、锚碇叉桩和斜拉桩

1、受力原理靠桩的轴向拉压和拉拔承载力来工作，其稳定性由桩的承载能力确定。

2、构造

斜度w3:

1，宜采用3:

1~4:

1;

桩顶净距30~40cm现浇桩帽，将拉杆与桩连成整体。

3、斜拉桩

无拉杆，以斜桩取代，桩顶应尽量靠近板桩，以减少桩顶弯矩，从而简化成铰进行计算。

4、适用码头后方场地狭窄，拉杆力较大时。

㈣、其它形式

拖板式、尼龙带式、锚杆式，加筋土结构及混合式。

拉杆

1、位置

从减小板桩墙的跨中弯矩来看，拉杆宜放在标高较低处，但为了保证水上穿拉杆和导梁胸墙的施工条件，一般在平均水位以下，设计低水位以上0.5~1.0m，

且不得低于导梁或胸墙的施工水位。

2、尺度与材料

直径：

由强度计算确定，一般40~80mm间距：

对钢筋砼板桩墙，取板桩宽度的整数倍，对单设导梁的U形和Z形钢板桩，应取板桩宽度的偶数倍；

长度：

取决于板桩墙与锚碇结构的最佳距离，由计算确定，当拉杆较长（>

iom，中间应用紧张器加以拉紧；

材料：

采用焊接质量有保证，延伸率不小于18%的高强钢

材。

3、拉杆失事及防治措施

⑴失事原因：

1设计拉力>

实际拉力

2拉杆下填沉陷，拉杆在其上土重及地面荷载作用下发生弯曲，产生附加应力而断裂。

3锈蚀使拉杆断面减小。

因此，设计时，应考虑各种影响因素，正确计算拉杆拉力，并采取措施，减小或消除各种附加应力，并防止拉杆锈蚀。

⑵具体措施：

1夯实拉杆下的填土，或在拉杆下设置支撑，以减小沉陷，支撑形式有支撑桩、设砼垫块或垫墩、铺碎石或灰土垫层。

2拉杆两端设置连接铰，以消除其附加应力

3在拉杆上