2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院1第八章高樁碼頭2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院2高樁碼頭⒈工作特性：通過(guò)樁臺(tái)將作用在碼頭上的荷載經(jīng)樁基傳給地基。⒉優(yōu)點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)自重輕，砂石料用量?、陬A(yù)制安裝程度高③為透空式結(jié)構(gòu)，對(duì)波浪反射作用小易于靠泊，泊穩(wěn)條件好④對(duì)于挖泥超深的適應(yīng)性強(qiáng)⑤對(duì)自然條件影響及破壞較小。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院3⒊缺點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)構(gòu)件往往是按既定裝卸工藝布置和設(shè)計(jì)的，對(duì)裝卸工藝變化和地面超載的適應(yīng)性差；②耐久性較差，構(gòu)件易損壞且維修困難；③施工需要臺(tái)班費(fèi)較高的打樁設(shè)備。⒋適用條件：可以沉樁的各種地基特別適用于軟土地基。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院4第一節(jié)高樁碼頭的結(jié)構(gòu)型式及其特點(diǎn)高樁碼頭的組成⑴上部結(jié)構(gòu)⑵基樁⑶接岸擋土結(jié)構(gòu)2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院5高樁碼頭接岸結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)樁基2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院6⑴上部結(jié)構(gòu)（樁臺(tái)或承臺(tái)）是位于基樁的上部并構(gòu)成碼頭承重地面的結(jié)構(gòu)，其作用：①構(gòu)成碼頭地面，直接承受碼頭上的各種荷載；②連結(jié)基樁，形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，并將各種荷載和外力傳給基樁；③用于安設(shè)各種碼頭設(shè)備。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院7⑵基樁下端沉入（或打入）地基的鋼筋混凝土樁或鋼管樁，其作用：①支承上部結(jié)構(gòu)；②將作用荷載傳給地基，并可起到穩(wěn)定地基的作用。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院8⑶接岸擋土結(jié)構(gòu)用于減少碼頭結(jié)構(gòu)的寬度和連接天然岸坡的擋土結(jié)構(gòu)。高樁碼頭擋土結(jié)構(gòu)的主要型式：①前板樁，②后板樁，③重力式墻。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院9按樁臺(tái)寬度和擋土結(jié)構(gòu)布置的分類有：⒈整片（滿堂）式高樁碼頭將透空的順岸碼頭與岸上場(chǎng)地沿碼頭全長(zhǎng)連成一片。⒉引橋式高樁碼頭將透空的順岸碼頭與岸上場(chǎng)地用引橋連接起來(lái)。一、按樁臺(tái)寬度和擋土結(jié)構(gòu)分類2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院102023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院11墩式碼頭2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院12⒈整片（滿堂）式高樁碼頭優(yōu)點(diǎn)：①整體性好，②前沿與后方聯(lián)系方便，③裝卸能力較大。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院13整片（滿堂）式高樁碼頭結(jié)構(gòu)寬度分兩種情況：⑴窄樁臺(tái)式高樁碼頭Ⅰ、擋土結(jié)構(gòu)與碼頭結(jié)構(gòu)連成一體Ⅱ、擋土結(jié)構(gòu)與碼頭結(jié)構(gòu)分開設(shè)置⑵寬樁臺(tái)式高樁碼頭2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院14窄樁臺(tái)式高樁碼頭2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院15⑴窄樁臺(tái)式高樁碼頭優(yōu)點(diǎn)：基樁數(shù)量及樁臺(tái)工程量都少。缺點(diǎn)：回填土工程量較大，樁臺(tái)承受土壓力較大需要較多的斜樁，打樁困難，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性較差。適用于：地基土質(zhì)較好，岸坡較陡，土方回填量較小或回填料價(jià)格較低，碼頭前沿不設(shè)門機(jī)和鐵路的地區(qū)。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院16⑵寬樁臺(tái)式高樁碼頭優(yōu)點(diǎn)：岸坡面回填土方量少，有利于岸坡穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性較好。缺點(diǎn)：基樁數(shù)及樁臺(tái)工程量大造價(jià)高。適用于：地基土質(zhì)較差，岸坡較緩，砂石料缺乏或碼頭前沿設(shè)門機(jī)等荷載地區(qū)。分設(shè)前、后方樁臺(tái)，前方樁臺(tái)受力復(fù)雜，后方樁臺(tái)受力簡(jiǎn)單，以垂直力為主。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院17寬樁臺(tái)式高樁碼頭2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院18二、按上部結(jié)構(gòu)分類⑴承臺(tái)式高樁碼頭⑵桁架式高樁碼頭⑶無(wú)梁板式高樁碼頭⑷板梁式高樁碼頭2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院19⑴承臺(tái)式高樁碼頭前板樁2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院20承臺(tái)式高樁碼頭優(yōu)點(diǎn)：①剛度大、整體性和耐久性好，②承臺(tái)受力均勻，③適應(yīng)水位變化。缺點(diǎn)：①斷面和自重大，樁多而密，②混凝土現(xiàn)澆量大，施工麻煩、造價(jià)高，③對(duì)岸坡土質(zhì)要求較高適用條件：在良好持力層不太深且能打支承樁的地基。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院21⑵桁架式高樁碼頭后板樁2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院22桁架式高樁碼頭優(yōu)點(diǎn)：①桁架結(jié)構(gòu)高度大，水位差較大時(shí)可采用兩層或多層系纜，②結(jié)構(gòu)整體性好，剛度大。缺點(diǎn)：①構(gòu)件的類型和數(shù)量多，施工麻煩，②構(gòu)件易損壞難維修，③預(yù)制裝配程度較低，混凝土現(xiàn)澆量大，施工速度慢，④造價(jià)較高。適用條件：水位變幅較大需多層系纜的內(nèi)河港口。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院23框架式高樁碼頭的護(hù)弦2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院24⑶無(wú)梁板式高樁碼頭2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院25無(wú)梁板式高樁碼頭優(yōu)點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，②施工迅速，③造價(jià)低。缺點(diǎn)：①面板是點(diǎn)支承跨度不宜過(guò)大，基樁的承載力不能發(fā)揮;②面板為雙向受力，只能采用非預(yù)應(yīng)力，不宜承受大的地面荷載;③面板位置高，基樁的自由長(zhǎng)度大，結(jié)構(gòu)整體剛度小，樁的耐久性差;④靠船構(gòu)件懸臂長(zhǎng)，對(duì)水位變化適應(yīng)能力差。適用條件：水位變幅較小，集中荷載不大的中小型碼頭。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院26⑷板梁式高樁碼頭優(yōu)點(diǎn)：①各構(gòu)件受力明確合理，面板厚度小;②預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)提高了構(gòu)件的抗裂性能，裝配程度高，施工速度快，造價(jià)低③橫向排架間距大，樁的承載力能充分發(fā)揮。缺點(diǎn)：①構(gòu)件類型數(shù)量多，施工麻煩;②板下死角多，水汽不易排除，構(gòu)件中鋼筋易繡蝕。適用條件：水位差不大，荷載較大且較復(fù)雜的大型碼頭?？招拇蟀宕a頭2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院272023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院28板梁式高樁碼頭2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院29縱梁下橫梁樁帽上橫梁2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院30斜樁直樁2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院31第二節(jié)高樁碼頭的構(gòu)造一、構(gòu)造高樁碼頭的主體由基樁和上部結(jié)構(gòu)組成?；鶚稑?gòu)造作用：既是基礎(chǔ)也是結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件，基樁與其上面的橫梁組成橫向排架。㈠基樁類型⑴預(yù)制鋼筋混凝土樁⑵鉆孔灌注鋼筋混凝土樁（灌注樁）⑶鋼管樁2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院32⑴預(yù)制鋼筋混凝土樁A、按施工方法分類①預(yù)制鋼筋混凝土樁；②鉆孔灌注鋼筋混凝土樁。B、按橫斷面型式分類①方樁；②圓樁。C、按制造工藝分類①預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁；②非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院33Ⅰ、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土方樁⒈特點(diǎn)①制造簡(jiǎn)單，可分節(jié)制造，接樁方便；②樁側(cè)摩擦力與同面積圓樁相比可提高13%；why?③在外海水流流速較大地區(qū)，其減小波浪和水流壓力上不如圓樁。⒉構(gòu)造：①斷面一般為400mm×400mm～650mm×650mm；②中心做成圓形空心，以減輕自重節(jié)約混凝土；③樁尖一般都做成契型，便于打入。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院342023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院35Ⅱ、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大管樁、PHC樁大管樁按管節(jié)制作：采用離心、振動(dòng)、輥壓復(fù)合工藝制作。特點(diǎn)：①混凝土密實(shí)度高、強(qiáng)度高、抗彎強(qiáng)度高；②低孔隙率、低吸水率；③耐久性好、耐腐蝕、耐錘擊；④受波浪力和水流力作用?。虎蒌摬挠昧繛殇摴軜兜?/8。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院36特點(diǎn)⑥適用于任何土質(zhì)；可采用在樁底+鋼樁靴形成復(fù)合樁，用于風(fēng)化巖；⑦作嵌巖樁；⑧可靈活改變樁長(zhǎng)；⑨維修費(fèi)低；⑩成本為鋼管樁的1/3～1/2。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院37預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大管樁2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院38預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大管樁碼頭2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院39㈡上部結(jié)構(gòu)⑴橫梁和縱梁⑵面板與面層⑶系靠船構(gòu)件2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院40⑴橫梁和縱梁Ⅰ、橫梁橫梁是板梁式高樁碼頭的主要受力構(gòu)件。①橫梁的結(jié)構(gòu)布置：作用于碼頭上的幾乎所有荷載都由橫梁傳給基樁，橫梁做成連續(xù)梁與基樁整體連接，構(gòu)成多跨橫向排架。 ②橫梁的斷面型式倒T形、矩形、花籃形、倒梯形。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院41橫梁的斷面型式2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院42③結(jié)構(gòu)計(jì)算：橫梁一般采用連續(xù)梁上橫梁寬：由剪力計(jì)算確定，一般為400～800mm梁高：由受力計(jì)算確定，一般為1200～2000mm2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院43Ⅱ、縱梁①結(jié)構(gòu)布置：橫梁間通常設(shè)置縱梁，設(shè)有門座式起重機(jī)或其他軌道式裝卸與運(yùn)輸機(jī)械的碼頭，軌道下面設(shè)軌道梁。②縱梁的斷面型式：工字形、空心矩形、π形、花籃形、半花籃形。③結(jié)構(gòu)計(jì)算：縱梁一般采用連續(xù)梁。梁寬由剪力計(jì)算確定，一般為300～500mm。梁高由受力計(jì)算確定，一般為900～1200mm。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院44縱梁斷面型式預(yù)制板梁現(xiàn)澆部分面板縱梁2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院45⑵面板與面層A、面板種類Ⅰ、實(shí)心板①現(xiàn)澆板：整體性好，非預(yù)應(yīng)力抗彎抗裂能力小，現(xiàn)澆工作量大，模板用量大，用于無(wú)預(yù)制和起重條件的小型碼頭。②預(yù)制板：分塊預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)拼接。③疊（迭）合板：板厚較大時(shí)采用，現(xiàn)澆工作量大。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院46

Ⅱ、空心板①自重輕、抗彎抗裂能力高，剛度大。②適用于大型碼頭的后樁臺(tái)、引橋和中小型碼頭。③空洞形式：圓形、近似矩形和腰圓形。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院47B、面層作用：①形成平整地面；②作為磨耗層。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院48⑶系靠船構(gòu)件靠船構(gòu)件作用：固定防沖設(shè)備。類型：①板式靠船構(gòu)件②梁式靠船構(gòu)件③框架式靠船構(gòu)件④P型剛架式靠船構(gòu)件⑤浮式靠船構(gòu)件2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院49板式靠船構(gòu)件懸臂梁式靠船構(gòu)件2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院50第三節(jié)

高樁碼頭的結(jié)構(gòu)布置2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院51一、碼頭結(jié)構(gòu)尺度的確定1.上部結(jié)構(gòu)的寬度①窄樁臺(tái)碼頭：由使用要求和橫向穩(wěn)定性確定。設(shè)門機(jī)碼頭寬度14～14.5m。②寬樁臺(tái)碼頭：取決于碼頭前沿設(shè)計(jì)水深、岸坡的穩(wěn)定性、碼頭的使用與施工要求、檔土結(jié)構(gòu)的型式與位置。2.岸坡坡度與分級(jí)：根據(jù)土質(zhì)情況，有無(wú)護(hù)坡，進(jìn)行整體穩(wěn)定驗(yàn)算，一般坡度應(yīng)小于1﹕1.5。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院523.碼頭分段長(zhǎng)度及分縫A、變形縫的作用①為避免溫度變化引起的附加應(yīng)力而設(shè)置的伸縮縫；②為避免產(chǎn)生過(guò)大沉降應(yīng)力而設(shè)置的沉降縫。B、碼頭分段長(zhǎng)度（伸縮縫間距）①裝配式結(jié)構(gòu)60～70m；②現(xiàn)澆式結(jié)構(gòu)30~35m。C、沉降縫間距：根據(jù)荷載、結(jié)構(gòu)型式、地質(zhì)條件確定，與伸縮縫相結(jié)合。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院53變形縫的設(shè)置2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院544.上部結(jié)構(gòu)底高程（橫梁底高程）應(yīng)考慮：使用要求、施工條件（橫梁現(xiàn)澆水位等）、波浪因素等2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院55⑴布置原則①應(yīng)能充分發(fā)揮樁基承載力，同一樁臺(tái)下的各樁受力盡量均勻，使碼頭的沉降和不均勻沉降較?、趹?yīng)使碼頭工程建設(shè)比較經(jīng)濟(jì)③應(yīng)考慮樁基施工的可能性與便利性二、基樁布置2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院56⑵樁的橫向布置橫向排架：基樁與其上部結(jié)構(gòu)的橫梁（桁架或無(wú)梁板）組成的體系。直樁與叉樁：分別承受垂直力和水平力。樁的位置：應(yīng)盡量布置在縱梁下面。樁距：一般采用3～5m。斜樁最大傾斜度：不超過(guò)3:1。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院57樁基橫向布置2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院58樁基橫向布置2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院59⑶樁基縱向布置取決于橫向排架間距，應(yīng)考慮荷載特點(diǎn)、上部結(jié)構(gòu)型式、土層承載力和施工條件；為了發(fā)揮樁基樁基承載能力，常采用長(zhǎng)樁大跨縱向設(shè)置叉樁和半叉樁；前方樁臺(tái)的橫向排架間距一般采用6～12m；后方樁臺(tái)的橫向排架間距一般采用5～7m。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院60⑷樁基平面布置注意斜樁傾斜方向，避免碰樁；兩根樁交叉的凈距不宜小于50cm；注意樁基布置對(duì)施工程序的影響。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院61⑸樁長(zhǎng)①摩擦樁的樁長(zhǎng)由所需承載力確定；②應(yīng)盡量將樁打入硬土層0.5～1.0m，以提高承載力減少沉碼頭降量；③樁長(zhǎng)不宜超過(guò)打樁船的能力，否則應(yīng)考慮接樁；④同一樁臺(tái)的所有樁尖應(yīng)打至同一標(biāo)高以減少不均勻沉降量。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院62三、上部結(jié)構(gòu)布置⑴梁格布置橫梁與面板是不可少的上部結(jié)構(gòu)，縱梁則由具體受力決定?？v梁與橫梁構(gòu)成梁格，布置時(shí)應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院63

簡(jiǎn)支板

單向板 連續(xù)板 懸臂板

板 四邊簡(jiǎn)支板 三邊簡(jiǎn)支一邊自由板

雙向板 四邊固定板 三邊固定板一邊自由板

⑵梁板選型

簡(jiǎn)支梁

梁連續(xù)梁；懸臂梁

2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院64⑵梁板選型①單向板：便于應(yīng)用預(yù)應(yīng)力，預(yù)制安裝方便，應(yīng)用普遍。②雙向板：提高碼頭結(jié)構(gòu)整體性，施工不便，較少采用。③簡(jiǎn)支梁板：受力后只有正彎距，配筋方便，上部結(jié)構(gòu)整體性要求不高時(shí)，可采用。④連續(xù)梁板：荷載復(fù)雜，結(jié)構(gòu)整體性和剛度好，采用普遍。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院65第四節(jié)高樁碼頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及整體穩(wěn)定性驗(yàn)算一、高樁碼頭上的作用及其組合二、面板計(jì)算三、縱梁計(jì)算四、橫向排架計(jì)算五、整體穩(wěn)定性驗(yàn)算2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院66一、高樁碼頭上的作用及其組合⒈高樁碼頭設(shè)計(jì)狀況①持久狀況，②短暫狀況，③偶然狀況并按不同極限狀況和效應(yīng)組合計(jì)算⒉按承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)①結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定、岸坡穩(wěn)定、擋土結(jié)構(gòu)抗傾、抗滑穩(wěn)定性，②結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，③樁、柱壓屈穩(wěn)定性，④樁的承載力。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院67一、高樁碼頭上的作用及其組合⒊按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)①混凝土構(gòu)件抗裂、限裂；②梁的撓度；③柔性靠船樁水平變位；④裝卸機(jī)械作業(yè)引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院68二、面板計(jì)算㈠計(jì)算圖式與計(jì)算跨度㈡集中荷載的接觸寬度和傳遞寬度㈢內(nèi)力計(jì)算2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院69㈠計(jì)算圖式與計(jì)算跨度①二邊支承二邊自由時(shí)，按單向板計(jì)算。②四邊支承，長(zhǎng)邊與短邊的計(jì)算跨度之比≥2時(shí)，按單向板計(jì)算。③四邊支承，長(zhǎng)邊與短邊的計(jì)算跨度之比<2時(shí)，按雙向板計(jì)算。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院70計(jì)算圖式與計(jì)算跨度2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院71㈡集中荷載的接觸寬度和傳遞寬度傳遞寬度計(jì)算公式：式中：a0—集中荷載在平行板跨方向的接觸寬度（m）；hs—墊層厚度（m）；s—最外面集中荷載的中心間距（m）。2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院72傳遞寬度計(jì)算圖式2023/1/1478東南大學(xué)交通學(xué)院73㈢內(nèi)力計(jì)算（單向板）①板的計(jì)算寬度均布荷載下取1m寬；集中荷載取計(jì)