板桩码头

HarborEngineeringStructure港口水工建筑板桩码头大连水产学院土木工程学院港工教研室桂劲松HarborEngineeringStructure第四章板桩码头板桩码头的结构型式及其特点板桩码头的构造单锚板桩码头计算锚碇结构计算其他形式板桩码头的计算特点HarborEngineeringStructure1.适用条件板桩可沉入的地基。2.优点结构简单，材料用量少，施工方便，速度快，对复杂地质适应性强，主要构件预制。3.缺点耐久性不如重力式，施工中不能承受较大的波浪力。第一节、板桩码头的结构型式及其特点HarborEngineeringStructure一、按板桩材料分⑴木板桩：强度低，耐久性差，耗用木材，现在很少使用。⑵钢筋砼板桩码头：优点：耐久性好，用钢量少，造价低，多用缺点：但强度有限，一般用于中小型码头。⑶钢板桩码头：优点：重量轻，强度高，锁口紧密，止水性好，沉桩容易。缺点：造价高，易腐蚀，需防锈措施。适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。HarborEngineeringStructure二、按锚碇系统分1、无锚板桩墙矮，荷载不大。2、有锚板桩（1）单锚板桩：最常用，以前中小型码头，现万吨级码头。（2）双锚板桩：下拉杆施工困难，难协调工作，计算弯矩与实际差别大，少用。（3）斜拉板桩:施工场地狭小。斜拉桩承受水平力能力有限，中小型码头。HarborEngineeringStructure单锚板桩：适用于墙高在6～10m以下的中小型码头。PortEngineeringTeachingandResearchSection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。HarborEngineeringStructure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。HarborEngineeringStructure三、按板桩墙结构分类⑴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。HarborEngineeringStructure⑵长短板桩结合在普通板桩墙中，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。HarborEngineeringStructure⑶主桩、板桩结合将长桩的断面加大，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。适用同上。HarborEngineeringStructure⑷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。HarborEngineeringStructure一、板桩：板桩码头的主体作用：构成直力码头岸壁，挡土1、钢筋砼板桩①矩形②T形③组合形④圆形第二节、板桩码头的构造HarborEngineeringStructure矩形特点：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。HarborEngineeringStructureT形板桩特点：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。HarborEngineeringStructure2、钢板桩断面形式：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。HarborEngineeringStructure钢板桩的防锈措施：①改进钢材的化学成分，采用防腐蚀的钢种；②物理保护，涂防锈油漆；③化学保护，阴极保护，效果较好，但费用较高；④增加板桩的厚度；⑤尽量降低帽梁或胸墙的底标高，以减少锈蚀面积。HarborEngineeringStructure二、锚碇结构作用：减少板桩入土深度和桩顶位移，改善板桩受力状况锚碇板（墙）锚碇桩（板桩）锚碇叉桩（斜拉桩）HarborEngineeringStructure1、锚碇墙和锚碇板受力原理：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。型式：⑴锚碇板：平板、T型、双向梯形⑵锚碇墙：现浇钢筋砼连续墙，预制钢筋砼板，现场安装。尺寸：⑴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；⑵厚度：由强度计算确定，≮15cm，常采用20~40cm；⑶预留拉杆孔位置：作用在锚碇板（墙）上的土压力合力作用点重合。HarborEngineeringStructureHarborEngineeringStructure2、锚碇桩（或板桩）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；组成：一般2～3根组成一组（用导梁连接），也可单独锚碇；材料：可采用钢筋砼或钢桩或钢板桩；适用条件：码头后方场地宽敞，且地下水位较高或利用原土层时；HarborEngineeringStructure3、锚碇叉桩和斜拉桩受力原理：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。构造：斜度≤3:1，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。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。适用：码头后方场地狭窄，拉杆力较大时。HarborEngineeringStructure三、拉杆位置：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。尺度与材料：⑴直径：由强度计算确定，一般40~80mm；⑵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；⑶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（10m），中间应用紧张器加以拉紧；⑷材料：采用焊接质量有保证，延伸率不小于18%的高强钢材。HarborEngineeringStructure四、导梁、帽梁及胸墙1、施工方法导梁可预制，也可现浇，帽梁一般现浇。2、胸墙型式有矩形、梯形、L形及工字形。当码头水位差不大，拉杆距码头面距离较小时，一般将导梁和帽梁合二为一成胸墙。3、系船块体设置一般与胸墙整体现浇，也可单独设置。HarborEngineeringStructure4、变形缝导梁、帽梁、胸墙沿码头长度方向应设置变形缝，间距15~30m，并设置在结构型式和水深变化处，地基土质差别较大处及新旧结构的衔接处，缝宽2～3cm。5、钢板桩码头导梁设置在钢板桩码头中，导梁一般由两根槽钢组成，并为防止船舶撞击和减小锈蚀，而放在板桩墙的里侧。HarborEngineeringStructure五、排水设施减小、消除剩余水压力设计低水位附近，３-５m设一个５-８cm直径孔。倒滤棱体HarborEngineeringStructure第三节、单锚板桩码头计算一、板桩码头上的作用和作用效应组合⑴永久作用：土体产生的主动土压力，剩余水压力；⑵可变作用：地面可变荷载产生的土压力、船舶荷载、施工荷载、波浪力；⑶偶然作用：地震荷载。HarborEngineeringStructure1、土压力板桩墙在外力作用下，墙体将发生弯曲变形；因此，沿墙高各点的水平位移不同。板桩墙上各点的土压力不仅与该点以上的土重、地面可变作用以及土的物理力学性质有关，而且与该点墙体的水平位移密切相关，所以，要准确确定板桩墙的土压力很难。HarborEngineeringStructure①特点：呈R形分布呈现R形分布的原因：关键是沿墙高位移不同。因为板桩上部有拉杆拉住，下端嵌固于地基中，上下两端位移较小，跨中位移较大，墙后土体在板桩变形过程中呈现拱现象，使跨中一部分土压力通过滑动土条间的摩擦力传向上、下两端。从而是墙后主动土压力产生上下大，中间小的R形状。影响板桩墙墙各点位移不同而造成墙后后主动土压力呈R形分布的主要因素有：板桩墙的刚度：刚度越小，R形越显著；锚碇点位移：越小，R形越显著；施工顺序：先打板桩，后开挖比反之更显著。⑴主动土压力HarborEngineeringStructure②计算方法（土压力经验系数修正法）主动土压力仍按采用刚性墙确定的土压力理论进行计算，即：仍按线性分布计算，但考虑到板桩墙体变形对土压力的影响，将以此土压力及其它荷载计算得到的板桩墙的跨中Mmax和RA，应分别乘以合适的经验修正系数。计算中，可取δ=(1/3～1/2)φ。当地面为水平，墙背为垂直面时，由土体本身产生的主动土压水平强度标准值和由码头地面均布荷载产生的主动土压力水平强度标准值可按下式计算：22]cossin)sin(1[coscoscos)sin(1coscos2cos)(aaaqxaiiaxKqKecKheHarborEngineeringStructure⑵被动土压力板桩墙下端扎入地基中，当墙体受侧向力作用后，墙前入土段将产生被动土压力。当入土深度不大时，入土段墙体只出现向前的移，墙前被动土压力与刚性墙的相似。在板桩墙入土深度较大时，板桩嵌固于地基中，其下端还产生向后翘；因此。入土段的上部墙产生墙前被动土压力，其下部产生墙后的被动土压力。①特点：墙前被动土压力比理论计算值大1倍左右，而墙后（下端）被动土压力比计算值小一半左右。②墙前被动土压力增大的原因A、板桩在水底处发生向下转动变形，使墙前土体受到向下的挤压摩擦力。B、板桩向前变形，压挤墙前土体，使土的密实度增大，抗剪强度提高。C、入土段上部墙体对土体产生向下的摩擦力，使土体的稳定性增大。HarborEngineeringStructure③墙后被动土压力减小的原因A、板桩底部被地基嵌固，使板桩下端变形较小，达不到极限被动土压力所需的位移值；B、板桩底端发生向上转动变形，给墙后土体一个向上的“掘出力”；C、板桩下端与土体产生向上的摩擦力，使土体的稳定性减小。④计算方法同前，但计算墙前被动土压力时，δ=(2/3~3/4)φ，当δ20°，则取20°。计算墙后被动土压力时，δ=-2/3φ，当δ-20°时，则取-20°。当计算水底面为水平、墙面为垂面时，由土体本身产生的主动土压力水平强度标准值：22]cossin)sin(1[coscos)sin(1coscos2cos)(ppiipxKcKheHarborEngineeringStructure备注：计算土压力时，土和填料的重度按以下规定采用：⑴粘性土：剩余水位以下取浮重度；剩余水位与设计高水位之间取饱和重度，设计高水位以上取天然重度；⑵无粘性土：剩余水位以下取浮重度；剩余水位以上取天然重度；HarborEngineeringStructure剩余水压力取决于水位涨落情况、板桩墙排水好坏、回填土及地基土的透水性等。⑴海港钢筋砼板桩码头，当板桩墙设有排水孔，墙后回填粗于细砂颗粒的材料可不考虑。⑵对海港钢板桩码头，地下墙式板桩码头及墙后回填细砂的钢筋砼板桩码头，△=1/3～1/2平均潮差。(3)对河港则根据地下水位按实际情况取定。２、剩余水压力３、其它荷载⑴船舶荷载：只考虑系缆力，不考虑撞击力和挤靠力，但要加以区分：①系船块体单独锚碇，板桩不考虑系缆力；②系船