高桩码头1jky

•高桩码头的结构型式及其特点•高桩码头的构造•高桩码头的结构布置•高桩码头的计算第四章高桩码头第一节高桩码头的结构型式一、按平面布置高桩码头按平面布置可分为连片式和墩式连片式码头按接岸方式可分为满堂式和引桥式。满堂式码头分为窄桩台和宽桩台两种。窄桩台：设有较高的挡土结构；宽桩台：设有较矮或无挡土结构。宽桩台可分为前桩台和后桩台。二、按上部结构分类1.梁板式：梁板式码头上部结构主要由面板、纵梁、横梁、桩帽和靠船构件组成。2.桁架式(又称框架式)码头上部结构由面板、纵梁、桁架和水平连杆组成。3.无梁板式高桩码头：上部结构由面板、桩帽和靠船组成。4.承台式高桩码头：上部结构由承台、胸墙和靠船构件组成。一、桩和桩帽桩按材料分为木桩、钢筋混凝土桩、钢桩以及两种材料构成的组合桩。1.钢筋砼桩桩按照施工方法可分为预制桩和水下浇筑的桩两种。预制桩按断面形状又可分为方桩和圆桩两类。有非预应力和预应力两种，前者在吊运和打桩过程中，桩身会出现裂缝，影响其耐久性。后者抗弯能力较强，能有效解决裂桩问题，给采用长桩和重锤打桩创造了有利条件，且并可节约钢材。港口工程中目前主要采用预应力混凝土方桩第二节高桩码头的一般构造(1)预应力混凝土方桩和桩帽预应力混凝土方桩的断面一般为40cm×40cm～60cm×60cm。当断面边长大于或等于45cm时,可做成圆形空心，空心直径根据桩断面的大小而定,保证有一定的壁厚，并考虑冲气胶囊的上浮影响。桩台为预制安装结构时,为了预制梁或板的安装,桩的顶端设置桩帽,以调整打桩时产生的桩顶标高和平面位置的偏差。桩帽一般采用现浇钢筋混凝土。•桩帽平面尺寸，取其顶面尺寸和底面尺寸的较大值，并按规范要求确定。桩帽的顶面尺寸按预制梁的宽度、梁(或板)的搁置长度以及预制安装允许偏差确定,底面尺寸的确定应考虑桩宽、打桩允许偏差和外包最小宽度等因素。•桩帽高度根据受力情况确定,同时应考虑桩伸入桩帽的长度以及桩顶钢筋锚固长度的要求。桩帽高度不宜小于0.5倍桩帽宽度,且不得小于600mm。为保证桩帽与桩之间的整体连接,桩的全部外伸钢筋应埋入桩帽内,桩头应嵌入桩帽50～100mm。•当上部结构为无梁板时,应将桩帽顶面做成凹槽形式。分段构造（三段）桩头：4b范围内作成实心，箍筋要加密，另加3～5层钢筋网片，主筋外伸20～30d，作为锚固长度。桩尖：1～1.5b作成桩尖（尖楔形），桩尖后3b范围内箍筋要加密，@5～10cm。桩身：作成空心，箍筋间距：预应力桩，@40～50cm；非预应力桩，@20～30cm。配筋：桩的受力钢筋数量应根据强度和抗裂计算确定，40×40cm的桩一般设4根，40×40cm以上一般设8根。方桩主筋直径d≥14mm，圆桩主筋直径≥12mm.材料：预应力钢筋砼桩≮C40，非预应力钢筋砼桩≮C30。(2)预应力混凝土管桩和桩帽有先张法和后张法两种，都是在专门工作制造。一般做成空心，故称为管桩。预应力后张法：外径100cm～140cm，段长4m，壁厚13cm～15cm，又称雷蒙德桩，在离心振动成型机上制造而成。管节的抗压强度：65～75Mpa；抗拉强度：5.0～5.5Mpa；密度大，吸水率低（3.5%），弹性模量3.8×104Mpa。连接在桩台上进行，工序：用粘结剂粘结管节；用自动穿丝机将高强钢丝束穿入预留孔；两端同时张拉，施加预应力；张拉完毕，注浆处理。强度高、混凝土密度大、吸水率小；耐腐蚀、耐锤击；承载力大；与钢桩比，耐久性好，使用寿命长；不需要经常维修；用钢良为钢管桩的1/8～1/6；成本为钢桩的1/3～1/2。但管桩的制造工艺复杂。预应力先张法：外径，30cm～80cm，最大达150cm；段长6m～15m到30m，壁厚6cm～15cm。根据需要用法兰盘连接。PHC桩，造价比钢桩节省一半。管桩与桩帽连接的方式有两种。•按固接的要求连接•按铰接假定设计。2.钢管桩与桩帽在工厂用钢板螺旋焊接而成。常用外径为500～1200mm,壁厚10～18mm。钢管桩与桩帽(或横梁)之间采用固接连接。连接方式有两种形式:桩顶直接伸入桩帽(或横梁)内桩顶通过锚固铁件(或钢筋)伸入桩帽(或横梁)。3.嵌岩桩：桩端嵌入岩体中的桩。灌注桩的嵌岩方式：灌注型嵌岩桩和灌注型锚杆嵌岩桩等；预制桩的嵌岩方式：预制型芯柱嵌岩桩，预制型植入嵌岩桩，预制型锚杆嵌岩桩。二、横梁与纵梁横梁是高桩码头的主要受力构件，作用在码头上的几乎所有荷载都要通过它传给桩基。断面型式•前方桩台：作成连续梁（受力复杂，整体性要求高），主要有矩形、倒T形和花篮形三种。•后方桩台：受力简单，整体性要求不高，横梁可采用矩形简支梁,也采用倒梯形断面。①矩形：用于纵梁和横梁的底面在同一高程，且高度相差不大；②倒T型：用于纵梁和横梁底标高不一致，纵梁放在横梁上；③花篮形：纵、横梁底标高一致，高度相差不大，但面板（空心板）放在横梁上；④倒梯形：用于无纵梁，面板直接放在横梁上，用在后方平台。•梁高：由计算确定，对预制梁，除了考虑预制能力外，还要考虑起重能力，以及纵梁的高度，一般取1.2～2.0m，最高达3米。一般采用叠合梁，即将横梁分为上下两部分。下部为预制，一般采用预应力结构，上部分采用现浇。•宽度：由计算确定，还要考虑纵梁或面板的搁置宽度、接缝宽度，一般40～80cm，但不宜小于30cm。纵梁：沿码头纵向设置的梁。•①凡是有门机，有火车，则应设置纵梁（轨道梁），板梁设置系统也应考虑纵梁。•②纵梁一般采用连续梁。•型式：矩形、花篮型（半花篮形），π形。•高度：根据受力计算确定，一般90～120cm；•宽度：根据剪切力计算确定，并考虑板的搁置宽度及接缝宽度，一般30～50cm。•纵、横梁的连接构造：预制安装的连续纵梁，必须使其在支座处与横梁或桩帽进行整体连接。三、面板与面层面板分实心板和空心板和异形板。实心板(按施工方法分)①现浇实心板：整体性好，但现浇工作量大，只能作非预应力的，抗弯、抗裂能力小，模板用量大，施工速度慢，常用于无预制能力，无起重设备的情况。②预制板：在现场拼装，若要按整体板计算内力，应注意横向拼缝的可靠性。③迭合板：部分预制，部分现浇，用于板厚较大时。优点是下部预制成预应力，上部现浇，与梁整体连接，整体性好，同时下部可兼作模板。但现浇工作量也较大。空心板⑴优点：重量轻，跨度大，抗弯、抗裂能力大，可取代纵梁；⑵缺点：制作复杂，不能承受较大集中荷载，只能作单向板。⑶型式：圆形，D形，近似矩形，腰圆形等，其中圆形孔受力较好，无应力集中，施工方便，使用最多。⑷构造①尺寸：由计算确定，折算成工字形断面（面积相等，惯性矩相等），厚度40～60cm，宽度2～４m，跨度6～９m（视排架间距而定）。②连接构造横向铰接，计算时常视为为自由边板。纵向简单连接（下层钢筋连接）面层•作用：找平码头地面和作磨耗层。•厚度：磨耗层与面板同时浇注≮2cm；•磨耗层与面板分开浇注≮5cm。面板顶层宜设纵、横向构造钢筋,构造钢筋面积可取受力钢筋截面面积的15%。为了减少现浇面层在横梁顶部出现裂缝,宜在横梁顶面垂直于梁的长度方向增设短筋。为防止气温变化时面层混凝土由于膨胀和收缩产生裂缝,应在面层设间距为3～5m的伸缩缝,缝宽0.5～1.0cm。码头面还应设排水坡和泄水孔,排水坡坡度一般采用0.5%～1.0%。四、靠船构件靠船构件的形式较多，主要有以下几种：悬臂板式、悬臂梁式、框架式、靠船桩式和浮式等,板梁式码头的靠船构件一般采用悬臂梁式。1、悬臂板式由悬臂板、胸墙板和水平纵梁组成。一般采用预制安装，并与横梁整体连接，沿码头长度方向为一整体，其悬臂板和胸墙板厚度由计算确定，但≮15cm。优点：沿码头长度方向全面保护；缺点：材料用量多，造价高；适用于水位差小。2、悬臂梁式由悬挂在横梁前端的悬臂梁和将悬臂梁下端纵向连成一体的水平撑组成。预制悬臂梁：与下横梁现浇，整体连接；或与下横梁整体预制（当下横梁为预制，且起重能力足够时，可将靠船构件与一部分下横梁整体预制，它们与其余部分的横梁在桩帽上进行整体连接)。纵向水平撑：加强悬臂梁的纵向刚度，使全部悬臂梁共同承受船舶荷载沿码头长度方向的水平力。适用条件：水位差5m以下。当水位差继续增大，上述两种靠船构件就不适用了，而需采用其它型式以适应水位变化时的系靠船要求，如框架式、靠船桩式、浮式等。五、构件的连接与搁置1、构件的连接①固接：传递M和Q；②铰接：只传递Q或N；③不连接：不传力，仅在构件之间留宽度为2～3cm的安装缝。•采用何种连接方式,根据受力情况而定。•构件之间除按受力需要进行连接外,有时为了构件的稳定性和结构的整体性也需要连接。•构件的连接必须满足下列要求：(1)符合构件连接处的受力条件；(2)确保连接质量；(3)便于施工。2、构件的搁置支座顶面应铺垫砂浆,其厚度一般为1cm。搁置长度根据局部挤压强度，并考虑构件预制和安装尺寸的误差等因素来确定。第三节高桩码头的结构布置设计高桩码头时,首先要确定结构的总尺度,进行桩基和上部结构构件的布置,拟定结构图式,然后对结构各构件进行强度设计和验算建筑物的整体稳定性。一、码头结构尺度的确定结构结构轮廓尺寸的确定主要包括以下内容：①前沿线的确定；②码头前沿高程的确定；③水底高程的确定；④码头岸线长度的确定；⑤结构尺寸的确定。结构设计问题包括：a.结构宽度；b.桩顶高程；c.靠船构件的底面高程；d.码头的分段、长度等。1.上部结构宽度窄桩台结构宽度等于码头宽度,一般根据使用要求并参照已建码头的结构拟定。有门机：取14～14.5m（2.5+10.5+1.5）无门机：取8～10m有集装箱装卸桥：根据工艺确定。单桩台宽度不宜超过45m。大型装卸机械的前后支腿应设在同一桩台上。宽桩台总宽度主要取决于前沿线位置、岸坡的地质条件（坡度）、码头面高程和所采用的接岸结构形式及位置。考虑到结构总宽度内作用的性质和大小的不同，用纵缝将结构分为前后两部分——前方桩台和后方桩台。前方桩台的宽度一般采用码头前沿地带的宽度（14.0～14.5m）。结构总宽度减去前方桩台的宽度即为后方桩台的宽度。2.岸坡坡度与分级初拟开挖坡度，考虑码头修好后的稳定：先根据土质情况、有无护坡、打桩振动等初步选定，然后根据整体稳定性验算结果来调整。一般小于1：1.5。常取1：2～1：3。岸坡可以分级,也可以变坡。当采用抛石棱体基础的重力式挡土墙时，抛石棱体前土体肩宽B1＝1～1.5m，棱体斜坡水平投影长度B2（决定于坡度和高度），挡墙前抛石基础的肩宽B3＝1～1.5m。则结构宽度B＝B0＋B1＋B2＋B33.码头桩台范围内设置伸缩缝和沉降缝伸缩缝应根据温差、上部结构的刚度、桩的自由长度和刚度等因素综合考虑。上部结构为装配整体式时可取60～70m；上部结构为现场整体浇筑混凝土时，不宜大于35m。当有实践经验或可靠论证时，伸缩缝的间距可适当增减。沉降缝位置视荷载、结构型式和地质条件而定,原则上应尽量与伸缩缝相结合。变形缝一般采用悬臂式结构或简支结构。⑴悬臂式变形缝优点：对不均匀沉降的适应性强。缺点：设变形缝的跨跨度小，增加了横向排架的数量，悬臂部分需现浇，施工麻烦。⑵简支缝采用简支结构时，应满足简支构造，支座上应铺设橡胶块、油毛毡等垫层，保证简支梁的梁端能自由滑动和转动。缝的连接形式：缝宽20～40mm，做成齿形（在平面上应作成凹凸形，凹凸缝的齿高可取200～400mm）。4.上部结构的底部高程桩台的底部高程决定于取决于码头前沿高程和桩台的高度。应考虑使用要求、施工水位、波浪对结构影响和检修的可能性。例如：根据施工要求，其高程不得低于桩帽或现浇横梁的施工水位。靠船构件的底高程：应考虑船舶停靠安全等因素,保证船舶在设计低水位时也能顺利进行靠泊。同时要大、小船兼顾。二.桩基布置桩基既是高桩码头的基础，又是结构的主要受力构件，它与其上面的横梁组成一个整体结构，称为横向排架，是高桩码头的主要受力单元。在进行桩基布置时，必须综合考虑各种因素进行优化设计，三条原则如下：①应能充分发挥桩基承载力，且使同一桩台下的各