大学课程《港口航道建筑物》教学课件：项目三高桩式码头任务二高桩码头的构造

项目三

高桩式码头任务二

高桩码头的构造港口航道建筑物一、概述二、重力式码头六、码头附属设施四、板桩式码头三、高桩式码头

内容八、通航建筑物（船闸、升船机）五、斜坡码头和浮码头七、防波堤与护岸任务一、高桩码头结构形式及特点任务二、高桩码头的构造任务三、高桩码头结构布置任务四、高桩码头结构计算*概念：用一系列长桩打入地基形成基础，以承受上部结构传来的荷载。适宜：做成透空结构优点：结构轻，减弱波浪的效果好，秒石料用量省，对于挖泥超深的适应性强。缺点：对地面超截和装即工艺变化的适应性差，耐久性不如重力式头和板植式码头，构件易损坏、难修复，抗震性能较差。适用：粘性上、粉土、砂土、碎石土、风化岩等可以沉桩的各种地基，

特别适用于软土地基。

在岩基上，若有适当厚度的覆盖层，也可用桩基础；

若覆盖层较薄时，可用嵌岩桩。复习一、桩和桩帽

（一）钢筋混凝土桩1.预应力混凝土方桩和桩帽2.预应力混凝土管桩和桩帽（二）钢管桩与桩帽二、横梁与纵梁任务二高桩式码头的构造三、面板与面层四、靠船构件五、构件的连接与搁置

1.构件的连接2.构件的搁置主要内容

一、桩、桩帽

桩分类：木桩、钢筋砼桩、钢桩、组合桩

木桩：很少用

钢筋砼桩：耐久性好，节省钢材，造价较低，在高桩码头中普遍采用。

多用：预应力钢筋砼桩、预应力钢筋混凝土管桩。

非预应力的钢筋砼桩可在内河中、小码头中用。

钢桩：制作方便，打入容易，能穿过硬土层，特别是能承受较大的水平

荷载。（外海工程，水深大，自然条件恶劣）

组合桩：在特殊情况下用。任务二高桩式码头的构造

一、桩、桩帽

（一）钢筋混凝土桩按照施工方法分为：（1）预制桩

按断面形状又可分为

预制方桩

预制圆桩（2）水下浇筑桩任务二高桩式码头的构造2.钢筋混凝土灌注圆桩优点：

（1）施工设备简单

（2）造价低缺点：

（1）在水下设置灌注桩比较困难

（2）质量难以保证适用：在近岸部分

或少数码头的后方平台部分。1.预应力混凝土方桩优点：（1）制造方便

（2）通常整根预制，必要时可分节制造

（3）接桩较方便

（4）侧摩擦力（比圆桩）高13％（5）可加强刚度，做成矩形缺点：在外海、水流流速较大的地区，波浪、水流产生的压力大适用：（1）港口工程中主要采用（2）当外力方向一定且该方向桩的断面需要加强时采用案例：某些地区在岸坡或邻近驳岸处，为抵抗土压力或增加岸坡的稳定性，采用过矩形断面，其长边垂直于岸线，以增加桩的抗弯能力，具有一定效果。任务二高桩式码头的构造1.预应力混凝土方桩、桩帽（1）断面：一般40cm×40cm～60cmx60cm（2）当断面边长≧45cm时，可做成圆形空心

以减轻自重，有利于存放、吊运和吊立

空心直径据桩断面的大小面定（3）保证有一定的壁厚。（4）保护层满足规范要求（5）内壁保护层厚度≧40mm（6）对于锤击下沉的空心桩，在桩顶4倍桩宽范围内

应做成实

心段预应力混凝土方桩和桩帽（a）桩身构造；（b）桩帽钢筋布置1--钢筋面3～5层；2--螺旋钢筋；3--横向钢筋；4--纵向钢筋；5--水平钢筋（7）对于遭受冻融和冰凌撞击的地区，桩顶实心段长度应适当加长，最好采用实心桩，以增强桩的耐久性，桩身混凝土的强度等级用于预应力桩者≥C40。问题：对于锤击下沉的空心桩，全长范围内都是实心的。对或错？任务二高桩式码头的构造

关于预应力混凝土方桩、桩帽（8）顶应力混凝土桩的主筋宜采用冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋，并优先采用变形钢筋，配筋率不小于1％。（9）方桩的主筋直径一般≧14mm。（10）当桩宽≧45cm时，主筋根数≧8根；（11）当桩宽＜45cm时，主筋根数≧4根。（12）主筋对称布置，当外力方向固定时，允许增加附加短筋，以抵抗局部内力，但应有是够的锚固长度，并保证沉桩后符合受力要求。（13）预应力混凝土桩的箍筋一般采用Ⅰ级钢筋，直径为6～8mm，箍筋做成封闭式。（14）箍筋间距一般取40～50cm，对于承受较大锤击压应力的桩，箍筋宜适当加密。预应力混凝土方桩和桩帽（a）桩身构造；（b）桩帽钢筋布置1--钢筋面3～5层；2--螺旋钢筋；3--横向钢筋；4--纵向钢筋；5--水平钢筋任务二高桩式码头的构造

关于预应力混凝土方桩、桩帽（15）当桩每边主筋≥3根时应设置附加箍筋，且间距可适当放大。（16）钢筋网应与桩顶箍筋相连，桩尖部分主钢筋不应少于4根，并应设置间距为50～100mm、直径为6mm的箍筋。（17）当桩尖部分另加短筋时，所加短筋直径≧主筋直径，且在桩内应有足够的锚固长度，并应与主筋相连。（18）桩尖一般做成楔形，便于桩的打入，其长度为1.0～1.5倍桩宽。（19）当桩需穿过或进入硬土层时，桩长度宜取较大值；（20）当需打入风化岩层、砾石层或打穿柴排等障碍物而沉桩困难时，宜在桩尖设置穿透能力强的桩靴，也可在桩端设置H形钢桩，形成组合桩，以增加打入风化岩的深度。预应力混凝土方桩和桩帽（a）桩身构造；（b）桩帽钢筋布置1--钢筋面3～5层；2--螺旋钢筋；3--横向钢筋；4--纵向钢筋；5--水平钢筋（21）当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。任务二高桩式码头的构造关于预应力混凝土方桩、桩帽（22）桩帽一般采用现浇钢筋混凝土，其钢筋布置见右图（b）（23）桩帽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，（24）桩帽底面尺寸考虑桩宽、打桩允许偏差、外包最小宽度等因素，桩帽高度根受力情况确定，同时应考虑桩伸人桩帽的长度以及桩顶钢筋锚固长度的要求，（25）桩帽高度≧0.5倍桩帽宽度，且≧600mm。（26）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，桩头应入桩帽50～100mm。（27）当上部结构为无梁板时，应将桩帽顶面做成凹槽形式，以便安放找平用的支垫（通常来用牛油盘根或氯酊橡胶块），板安装后用砂浆将凹槽填平。（28）当横梁现浇时，不需设桩帽，横梁直接与桩浇在一起。预应力混凝土方桩和桩帽（a）桩身构造；（b）桩帽钢筋布置1—钢筋面3～5层；2--螺旋钢筋；3--横向钢筋；4--纵向钢筋；5--水平钢筋任务二高桩式码头的构造2.预应力混凝土管桩、桩帽管桩（圆桩）常做成空心的据制造方法分：先张法（曾用）

后张法（目前多用）

后张法预应力混凝土管桩（雷蒙德桩）：管节长4m，外径为1000mm和1200mm。优点：

（与预应力混凝土方桩比）：

（1）直径大；（2）强度高；（3）密度大；（4）耐锤击；（5）承载力大。（与钢桩比）：（1）耐久性好；（2）使用寿命长；（3）不需经常维护；管节构造1--螺旋环向箍筋；2--纵向构造筋；3--预留孔道

（4）用钢量仅为钢桩的1/8～1/6，成本为钢桩的1/3～1/2.缺点：生产工艺、设备复杂任务二高桩式码头的构造注意：（1）大管桩的主筋采用单股或双股钢绞线，沿周长均匀

布置，且≧16根。（2）钢筋采用Ⅰ级钢筋，直径≧5mm，并做成螺旋式（3）桩顶管节和普通管节两端部各1m范围内据距取50mm

其余应取100mm（4）固定箍筋的纵向架立筋宜采用1级钢筋，直径一般为7mm。（5）大管桩壁厚应满足钢绞线预留孔及内外保护层的要求（6）预留孔的灌浆应密实（7）灌浆材料的强度≧40Mpa，并应满足握裹力的要求。（8）为消除打桩过程中水锤现象对桩身的不利影响，应在

桩身适当部位留排水孔，孔径取50mm。（9）当桩需打入风化岩层、砾石层、老粘土层沉桩困难时，

可设置钢桩，并在桩顶设钢板箍（图3－20）管节构造1--螺旋环向箍筋；2--纵向构造筋；3--预留孔道任务二高桩式码头的构造大管与桩帽连接的方式：（1）固接连接（a）。须满足：

①桩伸入桩帽的长度L应由计算确定，并≥0.75倍的外径；

②管桩顶内部浇筑桩芯混凝土，伸入桩帽底面以下1倍桩径，其混土强度等级≥桩帽混土强度等级；

③桩芯纵向钢筋配筋率≥1％。钢筋宜采用Ⅱ级筋；

桩芯箍筋用7～10mm的Ⅱ级筋，箍距为200～250mm；

④桩帽外包宽度≥0.4倍直径，且应考虑打桩偏位的影响。

⑤桩帽顶面配筋率≥最小配筋率（0.15％），

且桩帽的钢筋应做成封闭式。（2）铰接连接（b）。

①桩伸入桩帽（或横梁）的长度≥100mm。

②桩帽外包尺寸≥0.25倍桩外径，且应考虑打桩偏位的影响

③其他桩芯混凝土及配筋可参照固接连接的情况执行。图3-21管桩与桩帽（或横梁）的链接1一桩帽或横梁；2一桩芯钢筋笼；3一桩芯砼；4一管桩（二）钢管桩与桩帽任务二高桩式码头的构造钢管桩：在工厂用钢板螺旋焊接而成。常用外径：500～1200m，壁厚：10～18mm，壁厚由两部分组成：（1）有效厚度（管壁在外力作用下所需要的厚度）；（2）预留腐蚀厚度

（建筑物在使用年限内管壁腐蚀所需要厚度）；（3）管桩的外径与壁厚之比：≤70

（避免由于壁厚较薄因打桩导致部分钢桩屈皱破坏）（4）对于沉桩困难的工程，应适当增加壁厚。图3-22钢管桩与桩帽（或横梁）的链接1一桩帽或横梁；2一钢管桩；3一锚固铁件任务二高桩式码头的构造钢管桩与桩帽（或横梁）之间固接连接。①桩顶直接伸入桩帽（或横梁）内（a）；优点：结构简单，施工方便②桩顶通过锚固铁件（或钢筋）伸入桩帽（或横梁）内（b）优点：对桩台下层的布筋较为有利。钢管桩与桩帽（或横梁）的链接示意图1一桩帽或横梁；2一钢管桩；3一锚固铁件注意：①钢管桩顶、桩端一般不采取加固措施，②当钢管桩尖需穿越障碍物或打入坚硬土层时，可对桩顶

或桩端进行加固，必要时设置桩靴。③当预计打钢管桩有可能出现管涌现象时，可考虑在桩身的适当部位开设排水孔，孔径取50mm。任务二高桩式码头的构造钢管桩缺点：（1）造价较昂贵；（2）易产生锈蚀，影响使用年限。钢管桩与桩帽（或横梁）的链接示意图1一桩帽或横梁；2一钢管桩；3一锚固铁件常用防腐蚀措施：①外壁加覆防腐涂层或其他覆盖层；②增加管壁的预留腐蚀裕量；③水下采用阴极保护（外加电流法或插牲阳极法）；④选用耐腐蚀钢种，分别沿桩身划分不同腐蚀区综合采用防腐蚀措施。

二、横梁、纵梁

任务二高桩式码头的构造横梁是板梁式高柱码头的主要受力构件码头荷载

横梁

基桩前桩台的横梁断面形式：矩形、例T形、花篮形（与纵横梁的连接方式有关）

倒T形横梁断面形式及接头构造（1）当纵梁高度

«横梁高度，纵梁搁在横梁上，

横梁断面倒T形（a），且现浇（下横梁也可预制）。横梁宽度：由计算定，并考虑纵梁或板的搁置长度等构造要求。现浇砼横梁尚应考虑打桩偏的影响。倒T形横梁的横梁宽度为35～45cm、高度80～150cm，

下横梁宽度一般90～120cm、高度60～80cm

二、横梁、纵梁

任务二高桩式码头的构造图

倒T形横梁断面形式及接头构造（2）当纵、横梁高度相差不大时，等高连接横梁断面形式：矩形、花篮形（b）、（c）（3）若不设纵梁，面板可直接搁置在横梁上。后桩台受力简单，横向整体性的要求不高。为使结构受力明确，横梁可采用矩形简支梁。面板直接搁置在横梁上，为减小梁宽且满足搁置长度要求，有时也采用倒T形断面

二、横梁、纵梁

任务二高桩式码头的构造（4）横梁之间通常设置纵梁。有门座起重机或其他轨道式装卸机械的码头，设在轨道下的纵梁称为轨道梁。纵梁用连续梁（考虑虑到码头的纵向整体性要求）纵梁断面形式：矩形、花篮形、“π”形（a）。纵梁高度：据受力计算确定，一般90～120cm。纵梁宽度：据剪力计算确定，一般30～50cm，

或根据面板的搁置长度、接缝宽度构造要求将顶面加宽。纵梁断面形式示意图

任务二高桩式码头的构造

预制板

实心板

按施工方法分

现浇板面板

叠合板

空心板优点：整体性好

缺点：（1）只能是非预应力板

（2）抗弯、抗裂能力小

（3）特别是现浇工作量大

（4）模板用量大（5）施工速度慢适用：没有预制条件、没有合适起重设备的地方小型码头

三、面板、面层

任务二高桩式码头的构造分块预制，在现场安装拼接。两块预制板的横向拼缝，叠合板用（a）形式

非叠合板用（b）形式预制板、叠梁板构造示意图1—预制板；2—现浇板；3—插筋

面板、面层

预制板

实心板

按施工方法分

现浇板面板

叠合板

空心板（a）优点：（1）能充分发挥预制板的预应力作用外（2）板的整体性比较好（3）与面层一起浇筑，面层不会出现脱皮现象。缺点：现场工作量较大。适用：板厚较大注意：现浇层应保证有一定的厚度，并在现浇层和预制件的接合面采用凹凸形结构（c），使现浇混诞土与预制部分接合良好。图（a）图（c）图（b）

任务二高桩式码头的构造空心板型式1—细石砼

面板、面层

预制板

实心板

按施工方法分

现浇板面板

叠合板

圆形

空心板

近似矩形

腰圆形图（a）优点：（1）受力情况较好，无应力集中现象；

（2）用橡胶管抽芯工艺，施工较方便，采用较普遍。断面尺寸：计算确定，厚度一般40～60cm。空心板之间的纵向拼缝：用铰接，铰内用C30细石混凝土。空心板优点：（1）自重轻（2）抗弯、抗裂能力强（3）刚度大适用：（1）大型码头的后桩台

、引桥（2）中小型码头

任务二高桩式码头的构造承重的面板上设置面层：（1）铺平码头；（2）作为磨耗层横梁顶部构造1—顶梁加固筋；2—现浇板；3—预制板；4—纵梁；5—下横梁注意：（1）若面层与面板一起浇筑时，面层厚度应≥2cm；（2）若面层与面板分开浇筑时，面层厚度应≥5cm。（3）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积的15％。（4）为减少现浇面层在横梁顶部出现裂缝，宜在横梁顶面垂直于的长度方向增设短筋。（5）为防止气温变化时面层混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，缝宽为0．5～1．0cm。（6）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％。

任务二高桩式码头的构造

四、靠船构件

悬臂梁式构件示意图高桩码头的靠船构件是为了固定防冲设备设置的1.梁式靠船构件

用悬挂在横梁前端的悬臂梁式。

构件之间设置纵向水平撑

（加强悬臂梁的纵向刚度）纵向水平撑本身需一定刚度，断面≥35cm×30cm。水平撑与靠船构件外边线的距离≥10cm，以防止船与水平撑相撞。靠船构件的悬臂较长时，用局部降低横梁底高程或增设横向支撑等措施，改善结构受力情况2.悬臂板式码头的靠船构件

适用：无梁板式码头（在天津应用较广）

任务二高桩式码头的构造板式构件示意图悬臂板式码头的靠船构件

适用于：无梁板式码头（在天津应用较广）

任务二高桩式码头的构造浮式系靠船构件当水位差增大时，不适用梁式、板式靠船构件（码头系靠船的范围增大）①当水位差为5～8m时，在码头前沿设置双层系靠船平台；②当水位差为10～17m时，在码头前沿设置多层系靠船平台（图3－30）或单独设置浮式系靠船设施。单独设置浮式系靠船设施的板梁式码头示意图1-面板；2-纵梁；3-横梁；4-桩帽；5-基桩；6-钢浮桩；7-浮式靠船设施；8-导向传力桩

任务二高桩式码头的构造

五、构件的连接与搁置1.构件的连接

板梁式高桩码头的预制程度高。预制构件连接处的构造与

连接质量对于码头的刚度、耐久性有直接影响。构件连接的方式：①固接，要求构件之间能传递弯矩、剪力。如整体板的连