港口与航道工程高桩码头.ppt

1,第五章高桩码头,高桩码头的结构型式及其特点板桩码头的构造高桩码头的结构布置高桩码头的计算,2,、高桩码头的结构型式及其特点,工作原理优点缺点适用条件,一、高桩码头的结构特点,3,工作原理：通过桩台将作用在码头上的荷载经桩基传给地基。优点：波浪反射小，泊稳条件好，砂石用量少，对开挖超深适应能力强。缺点：对地面超载、工艺变化的适应能力差，水平承载能力低，耐久性差，须设叉桩（大直径管柱例外）。适用条件：软土地基。,4,二、高桩码头的主要组成部分及其作用,1、上部结构码头地面，将桩基连成整体，并把荷载通过桩基传给地基，安设各种码头设备。2、桩基：支承上部结构，并把作用在上部结构上的荷载传给地基，同时也起到稳固地基的作用，有利于岸坡稳定。,5,3、挡土结构：为了减小码头的宽度和与岸坡的衔接的距离，而设置挡土结构，以构成地面，有前板桩墙，后板桩墙和重力式挡墙。4、岸坡：要求有足够的稳定性，对波浪、水流大的地方和地质差的情况，需要进行护坡处理，以免受冲刷。5、码头设备：便于船舶系靠和装卸作业。,6,7,三、高桩码头的结构型式,1、按桩材料及型式分木桩：目前已不使用；钢筋砼方桩：打桩过程中易开裂，一般用于中小码头；预应力钢筋砼桩：克服打桩应力而发展起来的；钢管桩：适应水位差较大，且缩短工期，但造价较高。大直径管柱桩：为降低工程造价而采用（与钢管桩相比），由于大直径管柱桩轴向和侧向承载能力都较高，可省去叉桩，并加大排架间距，而使码头向粗桩、大跨度方向发展。钻孔灌注桩：在内河大水位差码头中多采用。,8,2、按平面布置连片式：码头平台连成一片。满堂式：码头全长与岸相连接的形式；引桥式：码头平台通过引桥与岸相连接的形式。墩式：码头前沿仅设置靠船墩、系船墩和工作平台，各墩之间通过人行引桥连接，工作平台则通过引桥与岸连接。适用于采用固定式装卸设备较小液体或散货装卸的码头。,墩式,9,3、按桩台宽度和挡土结构分类,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。,10,窄桩台高桩码头根据挡土结构的设置：挡土结构与码头连成整体：前板桩高桩码头，后板桩高桩码头。我国较少采用。挡土结构与码头分开设置，各自独立工作：桩台不承受土压力，我国多采用，特别适用于旧码头的改造。适用范围：地基较好，土方回填量较少或回填料较便宜的地区。,11,宽桩台宽桩台高桩码头，不设挡土墙或设较矮的挡土墙。宽桩台高桩码头可分成：前方桩台：主要承受船舶荷载、门机、铁路、流动起重运输机械及堆货等，受力情况复杂，一般需设置叉桩或半叉桩，并要求有良好的整体性。后方桩台：主要起与岸坡连接的作用，只承受垂直荷载，故不需设叉桩，且对上部结构的整体性要求不高，可采用简支梁板结构。,12,13,要点：宽桩台与窄桩台的选择应通过技术经济比较确定；当码头前沿线距离岸不太远时，还是建满堂式为宜，虽然投资较多，但使用方便。宽桩台码头的宽度与岸坡地质条件、地基加固方式和所采用的接岸结构形式等有关。,14,15,3、按上部结构型式分类,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。优点受力明确；排架间距可加大，以充分发挥桩的承载能力；可采用预应力构件，预制装配化程度高，施工速度快；上部结构较厚，靠船构件悬臂短，受力条件好。,16,17,18,19,20,缺点构件类型和数量多；上部结构底部轮廓形状复杂，死角多，水气不易排除，构件中钢筋易锈蚀。适用条件一般适用于有较大集中荷载、水位差不大的情况；,21,桁架式：上部结构由面板、纵梁、桁架和水平连杆组成。,22,23,24,25,26,优点上部结构高度大，便于分层系缆；桁架横向刚度大，整体性好；桩的自由长度减小，桩的承载能力增大。缺点造价高；施工水位低，工期紧；框架与其它构件的连接节点多，构造复杂，施工麻烦；框架处于水位变动区，易受到船舶撞击而破坏，维修困难；预制框架受起重能力限制。适用条件适用于水位差较大（10m左右），需分层系缆的河港码头。但由于其缺点较多，且分层系缆还可以用其它结构型式解决，因此在水位差不大的海岸港、河口港中已逐渐被梁板式码头所代替。,27,无梁板式：上部结构由面板、桩帽和靠船组成。,28,优点构简单，构件少，造价低。缺点板为点支承，受力不明确（计算方法较特殊，且作了过多的简化，但采用有限元计算，则较精确）；板为双向受力，采用双向预应力较困难；桩的自由长度长，桩的承载能力低；面板位置高，靠船构件悬臂长，耐久性差。适用条件适用于水位差不大，无较大集中荷载或集中荷载较小的中小码头。,29,承台式：上部结构由承台、胸墙和靠船构件组成。优点结构刚度大，整体性好；对打桩偏位要求不高。缺点自重大，现浇工作量大；桩台窄，桩多而密，施工麻烦，施工水位低，工期紧。适用条件良好持力层不太深，且能打支承桩的地基。,30,一、桩、桩的分类1、钢筋砼桩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。因此，有条件时应尽量采用预应力钢筋砼桩2、预应力钢筋混凝土管桩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。它的优点是：强度高、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；用钢量为钢管桩的1/81/6；成本为钢桩的1/31/2。,、高桩码头的构造,31,32,33,3、钢（管）桩强度高，抗弯能力大，能承受较大的水平力，弹性好，能吸收较大的变形能，可减少船舶对码头的撞击力，制造和施工方便，施工速度快。但钢材用量大，造价高（约为钢筋混凝土桩的23倍），且易锈蚀，耐久性差。目前主要用于外海码头。,34,35,(3)断面：非预应力：4040cm6060cm，一般4545cm以上作成空心，采用冲气胶囊作内模，空心壁厚10cm，最小壁厚由钢筋的内外保护层厚度决定，并考虑冲气胶囊的上浮影响。,断面形状：方桩和圆桩基本构造长度：取决于地基条件，单桩承载力和施工条件。,、桩的构造1、钢筋砼桩,36,37,2、预应力钢筋砼管桩预应力先张法：外径较小，30cm80cm；段长6m15m，壁厚6cm15cm。预应力后张法：外径100cm140cm，段长4m，壁厚13cm15cm，又称雷蒙德桩。,38,39,3、钻孔灌注桩直径多为60120cm，桥梁上已达到3.5米。由于水下灌注砼质量不易保证，因此，多数只在近岸部分或少数码头后方平台部分采用。,40,41,42,、钢管桩,抗弯能力大，强度高，但易锈蚀，用钢量大，造价高。一般用于受风浪、水流、冰棱或船舶作用力较大的外海开敞式码头。,尺寸：外径：5001200mm，壁厚1018mm。型式：开口式：打入容易，但桩的承载力低；全封闭：承载力高，但打入困难；半封闭：打入容易，到位后桩尖形成土塞，承载能力也较高。,43,、桩帽,1、作用连接上部结构与桩基成整体；调整打桩偏位和桩顶标高。2、平面形式方形和圆形3、构造：基本要求：取决于基桩的布置形式，桩的断面尺寸和打桩偏位，还应满足在它上面的预制构件的搁置长度和接头宽度的要求。,44,高度（厚度）：应由计算确定，同时应考虑桩伸入桩帽的长度，以及桩顶钢筋或预应力混凝土管桩桩芯钢筋锚固长度的要求。一般桩帽高度不宜小于0.5倍桩帽宽度，且不得小于600mm。,45,二、横梁与纵梁,、横梁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。断面型式一般有四种,46,矩形：用于纵梁和横梁的底面在同一高程，且高度相差不大；倒T型：用于纵梁和横梁底标高不一致，纵梁放在横梁上；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；倒梯形：用于无纵梁，面板直接放在横梁上，用在后方平台。,47,、纵梁,1、设置及支撑要求凡是有门机，有火车，则应设置纵梁，板梁设置系统也应考虑纵梁。根据荷载大小，布置情况，纵梁可采用预制安装的连续梁、简支梁。2、型式工字型、矩形、花篮型（此三者常用于轨道梁），半花篮形（边梁），形（梁板合一），,48,3、尺寸高度：根据受力计算确定，并考虑起重能力，一般90120cm；宽度：根据切力计算确定，并考虑板的搁置宽度及接缝宽度，一般3050cm。4、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。,49,三、面板,、面板的分类及构造1、实心板(按施工方法分)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。预制板：在现场拼装，若要按装配式整体板计算内力，应注意横向拼缝的可靠性。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。,预制装配实心板,叠合板,50,2、空心板优点：重量轻，跨度大，抗弯、抗裂能力大，可取代纵梁；缺点：制作复杂，不能承受较大集中荷载，只能作单向板。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。,51,52,53,54,四、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1、悬臂板式由悬臂板、胸墙板和