港口與航道工程_高樁碼頭

1、1,第五章 高樁碼頭,高樁碼頭的結(jié)構(gòu)型式及其特點 板樁碼頭的構(gòu)造 高樁碼頭的結(jié)構(gòu)布置 高樁碼頭的計算,2,、高樁碼頭的結(jié)構(gòu)型式及其特點,工作原理 優(yōu)點 缺點 適用條件,一、高樁碼頭的結(jié)構(gòu)特點,3,工作原理：通過樁臺將作用在碼頭上的荷載經(jīng)樁基傳給地基。 優(yōu)點：波浪反射小，泊穩(wěn)條件好，砂石用量少，對開挖超深適應(yīng)能力強。 缺點：對地面超載、工藝變化的適應(yīng)能力差，水平承載能力低，耐久性差，須設(shè)叉樁（大直徑管柱例外）。 適用條件：軟土地基。,4,二、高樁碼頭的主要組成部分及其作用,1、上部結(jié)構(gòu) 碼頭地面，將樁基 連成整體，并把荷載通 過樁基傳給地基，安設(shè) 各種碼頭設(shè)備。 2、樁基： 支承上部結(jié)構(gòu)，并 把

2、作用在上部結(jié)構(gòu)上的 荷載傳給地基，同時也 起到穩(wěn)固地基的作用， 有利于岸坡穩(wěn)定。,5,3、擋土結(jié)構(gòu)： 為了減小碼頭的寬度和與岸 坡的銜接的距離，而設(shè)置擋土結(jié) 構(gòu)，以構(gòu)成地面，有前板樁墻， 后板樁墻和重力式擋墻。 4、岸坡： 要求有足夠的穩(wěn)定性，對波 浪、水流大的地方和地質(zhì)差的情 況，需要進行護坡處理，以免受 沖刷。 5、碼頭設(shè)備： 便于船舶系靠和裝卸作業(yè)。,6,7,三、高樁碼頭的結(jié)構(gòu)型式,1、按樁材料及型式分 木樁：目前已不使用； 鋼筋砼方樁：打樁過程中易開裂，一般用于中小碼頭； 預(yù)應(yīng)力鋼筋砼樁：克服打樁應(yīng)力而發(fā)展起來的； 鋼管樁：適應(yīng)水位差較大，且縮短工期，但造價較高。 大直徑管柱樁：為降低

3、工程造價而采用（與鋼管樁相 比），由于大直徑管柱樁軸向和側(cè)向承載能力都較高，可省 去叉樁，并加大排架間距，而使碼頭向粗樁、大跨度方向發(fā)展。 鉆孔灌注樁：在內(nèi)河大水位差碼頭中多采用。,8,2、按平面布置連片式：碼頭平臺連成一片。滿堂式：碼頭全長與岸相連接的形式；引橋式：碼頭平臺通過引橋與岸相連接的形式。墩式：碼頭前沿僅設(shè)置靠船墩、 系船墩和工作平臺，各墩之間通過人行引橋連接，工作平臺則通過引橋與岸連接。適用于采用固定式裝卸設(shè)備較小液體或散貨裝卸的碼頭。,墩 式,9,3、按樁臺寬度和擋土結(jié)構(gòu)分類,窄樁臺：設(shè)有較高的擋土結(jié)構(gòu)； 寬樁臺：設(shè)有較矮或無擋土結(jié)構(gòu)。,10,窄樁臺高樁碼頭 根據(jù)擋土結(jié)構(gòu)的設(shè)置

4、： 擋土結(jié)構(gòu)與碼頭連成整體： 前板樁高樁碼頭，后板樁高樁 碼頭。我國較少采用。 擋土結(jié)構(gòu)與碼頭分開設(shè)置， 各自獨立工作： 樁臺不承受土壓力，我國多采 用，特別適用于舊碼頭的改造。 適用范圍：地基較好，土方回 填量較少或回填料較便宜的地區(qū)。,11,寬樁臺 寬樁臺高樁碼頭，不設(shè)擋土墻或設(shè)較矮的擋土墻。寬樁 臺高樁碼頭可分成： 前方樁臺：主要承受船舶荷載、門機、鐵路、流動起 重運輸機械及堆貨等，受力情況復(fù)雜，一般需設(shè)置叉樁或半 叉樁，并要求有良好的整體性。 后方樁臺：主要起與岸坡連接的作用，只承受垂直荷 載，故不需設(shè)叉樁，且對上部結(jié)構(gòu)的整體性要求不高，可采 用簡支梁板結(jié)構(gòu)。,12,13,要點： 寬樁

5、臺與窄樁臺的選擇應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定； 當(dāng)碼頭前沿線距離岸不太遠(yuǎn)時，還是建滿堂式為 宜，雖然投資較多，但使用方便。 寬樁臺碼頭的寬度與岸坡地質(zhì)條件、地基加固方 式和所采用的接岸結(jié)構(gòu)形式等有關(guān)。,14,15,3、按上部結(jié)構(gòu)型式分類,梁板式：梁板式碼頭上部結(jié)構(gòu)主要由面板、縱梁、 橫梁、樁帽和靠船構(gòu)件組成。 優(yōu)點 受力明確；排架間距 可加大，以充分發(fā)揮樁的 承載能力；可采用預(yù)應(yīng)力 構(gòu)件，預(yù)制裝配化程度高， 施工速度快；上部結(jié)構(gòu)較 厚，靠船構(gòu)件懸臂短，受 力條件好。,16,17,18,19,20,缺點 構(gòu)件類型和數(shù)量多；上部結(jié)構(gòu)底部輪廓形狀復(fù)雜，死角多，水氣不易排除，構(gòu)件中鋼筋易銹蝕。 適用條件 一

6、般適用于有較大集中荷載、 水位差不大的情況；,21,桁架式 ：上部結(jié)構(gòu)由面板、縱梁、桁架和水平連桿組 成。,22,23,24,25,26,優(yōu)點 上部結(jié)構(gòu)高度大，便于分層系纜；桁架橫向剛度大，整體 性好；樁的自由長度減小，樁的承載能力增大。 缺點 造價高；施工水位低，工期緊；框架與其它構(gòu)件的連接節(jié) 點多，構(gòu)造復(fù)雜，施工麻煩；框架處于水位變動區(qū)，易受到船 舶撞擊而破壞，維修困難；預(yù)制框架受起重能力限制。 適用條件 適用于水位差較大（10m 左右），需分層系纜的河港碼頭。 但由于其缺點較多，且分層系纜還可以用其它結(jié)構(gòu)型式解決， 因此在水位差不大的海岸港、河口港中已逐漸被梁板式碼頭所 代替。,27,無

7、梁板式 ：上部結(jié)構(gòu)由面板、樁帽和靠船組成。,28,優(yōu)點 構(gòu)簡單，構(gòu)件少，造價低。 缺點 板為點支承，受力不明確（計算方法較特殊，且作了 過多的簡化，但采用有限元計算，則較精確）；板為雙向 受力，采用雙向預(yù)應(yīng)力較困難；樁的自由長度長，樁的承 載能力低；面板位置高，靠船構(gòu)件懸臂長，耐久性差。 適用條件 適用于水位差不大，無較大集中荷載或集中荷載較小 的中小碼頭。,29,承臺式：上部結(jié)構(gòu)由承臺、胸墻和靠船構(gòu)件組成。 優(yōu)點 結(jié)構(gòu)剛度大，整體性 好；對打樁偏位要求不高。 缺點 自重大，現(xiàn)澆工作量 大；樁臺窄，樁多而密， 施工麻煩，施工水位低， 工期緊。 適用條件 良好持力層不太深， 且能打支承樁的地基。

8、,30,一、樁 、樁的分類 1、鋼筋砼樁 有非預(yù)應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力兩種。前者在吊運和打樁過程中，樁身會 出現(xiàn)裂縫，影響其耐久性。后者抗彎能力較強，能有效解決裂樁問 題，給采用長樁和重錘打樁創(chuàng)造了有利條件，且并可節(jié)約鋼材。因 此，有條件時應(yīng)盡量采用預(yù)應(yīng)力鋼筋砼樁 2、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁 有先張法和后張法兩種，都是在專門工作制造。一般做成空心， 故稱為管樁。它的優(yōu)點是：強度高、耐腐蝕、耐錘擊；承載力大；與鋼樁比，耐久性好，使用壽命長；不需要經(jīng)常維修；用鋼量為鋼管樁的1/81/6；成本為鋼樁的1/31/2。,、高樁碼頭的構(gòu)造,31,32,33,3、鋼（管）樁 強度高，抗彎能力大，能承受較大的水平力，彈性

9、好，能吸收較大的變形能，可減少船舶對碼頭的撞擊力，制造和施工方便，施工速度快。但鋼材用量大，造價高（約為鋼筋混凝土樁的23倍），且易銹蝕，耐久性差。目前主要用于外海碼頭。,34,35,(3)斷面： 非預(yù)應(yīng)力：4040cm6060cm，一般4545cm以上作 成空心，采用沖氣膠囊作內(nèi)模，空心壁厚10cm，最小 壁厚由鋼筋的內(nèi)外保護層厚度決定，并考慮沖氣膠囊的 上浮影響。,斷面形狀：方樁和圓樁 基本構(gòu)造 長度：取決于地基條件，單樁承載力和施工條件。,、樁的構(gòu)造 1、鋼筋砼樁,36,37,2、預(yù)應(yīng)力鋼筋砼管樁 預(yù)應(yīng)力先張法：外徑較小，30cm80cm；段長6m 15m，壁厚6cm15cm。 預(yù)應(yīng)力后

10、張法：外徑100cm140cm，段長4m，壁厚 13cm15cm，又稱雷蒙德樁。,38,39,3、 鉆孔灌注樁 直徑多為60120cm，橋梁上已達(dá)到3.5米。 由于水下灌注砼質(zhì)量不易保證，因此，多數(shù)只在近岸 部分或少數(shù)碼頭后方平臺部分采用。,40,41,42,、鋼管樁,抗彎能力大，強度高，但易銹蝕，用鋼量大，造價高。一般用于受風(fēng)浪、水流、冰棱或船舶作用力較大的外海開敞式碼頭。,尺寸：外徑：5001200mm，壁厚 1018mm。 型式： 開口式：打入容易，但樁的承載力 低； 全封閉：承載力高，但打入困難； 半封閉：打入容易，到位后樁尖形 成土塞，承載能力也較高。,43,、樁帽,1、 作用 連接

11、上部結(jié)構(gòu)與樁基成整體；調(diào)整打樁 偏位和樁頂標(biāo)高。 2、平面形式 方形和圓形 3、構(gòu)造： 基本要求：取決于基樁的布置形式， 樁的斷面尺寸和打樁偏位，還應(yīng)滿足在 它上面的預(yù)制構(gòu)件的擱置長度和接頭寬 度的要求。,44,高度（厚度）：應(yīng)由計算確定，同時應(yīng)考慮樁伸入樁帽的長度，以及樁頂鋼筋或預(yù)應(yīng)力混凝土管樁樁芯鋼筋錨固長度的要求。一般樁帽高度不宜小于0.5倍樁帽寬度，且不得小于600mm。,45,二、橫梁與縱梁,、橫梁 高樁碼頭的主要受力構(gòu)件，作用在碼頭上的幾乎所有荷 載都要通過它傳給樁基。 斷面型式 一般有四種,46,矩形：用于縱梁和橫 梁的底面在同一高程，且高 度相差不大； 倒t 型：用于縱梁和 橫

12、梁底標(biāo)高不一致，縱梁放 在橫梁上； 花籃形：縱、橫梁底 標(biāo)高一致，高度相差不大， 但面板（空心板）放在橫梁 上； 倒梯形：用于無縱梁， 面板直接放在橫梁上，用在 后方平臺。,47,、 縱梁,1、設(shè)置及支撐要求 凡是有門機，有火車，則 應(yīng)設(shè)置縱梁，板梁設(shè)置系統(tǒng)也應(yīng) 考慮縱梁。 根據(jù)荷載大小，布置情況， 縱梁可采用預(yù)制安裝的連續(xù)梁、 簡支梁。 2、 型式 工字型、矩形、花籃型（此 三者常用于軌道梁），半花籃形 （邊梁），形（梁板合一），,48,3、尺寸 高度：根據(jù)受力計算確定，并考慮起重能力，一般90 120cm； 寬度：根據(jù)切力計算確定，并考慮板的擱置寬度及接縫 寬度，一般3050cm。 4、

13、縱、橫梁的連接構(gòu)造 預(yù)制安裝的連續(xù)縱梁，必須使其在支座處與橫梁或樁帽進 行整體連接。,49,三、面板,、面板的分類及構(gòu)造 1、實心板(按施工方法分) 現(xiàn)澆實心板：整體性好，但現(xiàn)澆工作量大，只能作非預(yù)應(yīng) 力的，抗彎、抗裂能力小，模板用量大，施工速度慢，常用于無 預(yù)制能力，無起重設(shè)備的情況。 預(yù)制板：在現(xiàn)場拼裝，若要按裝配式整 體板計算內(nèi)力，應(yīng)注意橫向拼縫的可靠性。 迭合板：部分預(yù)制，部分現(xiàn)澆，用于板 厚較大時。優(yōu)點是下部預(yù)制成預(yù)應(yīng)力，上部現(xiàn) 澆，與梁整體連接，整體性好，同時下部可兼 作模板。但現(xiàn)澆工作量也較大。,預(yù)制裝配實心板,疊合板,50,2、 空心板 優(yōu)點：重量輕，跨度大，抗彎、抗裂能力大，可取代縱梁； 缺點：制作復(fù)雜，不能承受較大集中荷載，只能作單向板。 型式：圓形，d形，近似矩形，腰圓形等，其中圓形孔受力 較好，無應(yīng)力集中，施工方便，使用最多。,51,52,53,54,四、靠船構(gòu)件,靠船構(gòu)件的形式較多，主要有以下幾種：懸臂板式、懸臂 梁式、框架式、靠船樁式和浮式等 1、懸臂板式 由懸臂板、胸墻板和水平