一種較為合理的高樁碼頭接岸結構簡介

摘 要：通過對以往發生的高樁碼頭震害的類型及特點的分析，并結合接岸結構的常見病害及其對碼頭的不利影響，提出一種較為合理的高樁碼頭接岸結構。其提高了高樁碼頭的抗震能力和適用能力，減少維護費用，具有一定的現實意義。

關鍵詞：高樁碼頭；合理；接岸結構

高樁碼頭具有許多優點，其結構為透空式結構，自重小，對波浪的反射小，船舶較易靠泊碼頭，裝卸作業時，泊穩條件好；高樁碼頭可較大程度采用預應力構件，增大預制安裝的百分比，有利于組織機械化施工、建設速度快、材料消耗省、造價較低；適應大水位差能力強。但是，高樁碼頭也有它的不足之處，如其結構適應工藝荷載變大或超載裝卸的能力差，特別是接岸結構處理復雜，處理不當時，易發生側向位移、變形、開裂等現象；地震時如岸坡發生，首先將造成入接岸結構的變形和破壞，同時也給前方碼頭結構增加水平推力，加重碼頭的震害。

因此，如何結合實際情況，選擇一種較為合理的高樁碼頭接岸結構，提高了高樁碼頭的抗震能力和接岸結構自身適用能力，減少維護費用，具有一定的現實意義。

1 高樁碼頭的震害

國內外的震害調查表明，樁基比無樁基礎有高得多的抗震能力。但地震發生時，高樁碼頭由于地下飽和砂層液化而導致地基失穩，或由于地基與上部結構振動特性的差異和連接構造上的某些缺陷而使樁發生破損，尤其是在樁頂附近。同時，接岸結構遭受的破壞程度也嚴重。

在高樁碼頭的震害中，以前方樁臺的叉樁和叉樁帽受損最為普遍，其中向岸斜樁破壞數量最多，輕則樁或樁帽開裂，重則拉斷、樁帽完全劈開。

接岸結構的地震破壞，主要是擋土結構向前移動或向下傾倒，橫向斷裂，胸墻嚴重破壞，墻后面板隆起。對于需進行地基處理的岸坡和接岸結構，如果處理不允分，不管地震與否，在持久的使用過程中，接岸結構將會產生一定的沉降和不均勻沉降。

究其病害，在于兩方面：一方面是客觀原因，主要是地震動施加循環荷載而使結構本身出現疲勞現象，同時孔隙水壓力上升，抗力明顯降低，甚至因液化而喪失殆盡，并伴隨坡體發生側移和下沉；另一方面是主觀原因，通常為原設計未做地震設防或設防列度不足，常規設計時將叉樁視為鉸接的兩個桿件，未允分考慮樁的受彎和樁帽的受剪作用以及通過接岸結構傳遞的巨大水平推力，典型震害模式正是提示這點。

2 接岸結構的選擇

如同其它工程結構一樣，接岸結構的選擇也要遵循經濟、安全、適用等原則。但高樁碼頭的接岸結構具有特殊性。從上述的關于高樁碼頭的震害情況來看，可以認識到：地震時，樁、地基土及附著結構共同組成一個振動體系，在各自的振動特性支配下，又相互作用與相互影響。完整地對這個振動體系建立起力學和數學模型來加以分析在目前是困難的，因此結構型式出發，選擇合理的接岸結構，完善抗震措施，顯得尤為重要。

接岸結構的形式主要有板樁、擋土墻和拋石棱體等，接岸結構形式的選擇取決于擬選結構將承受的土壓力大小、土坡穩定性、地基應力及沉降等因素，也即與地質條件、擋土墻高度、碼頭及平臺寬度等有關。通常條件較差時采用板樁，條件一般時采用擋土墻，條件較好時采用全拋石棱體。當進行接岸結構選擇時，應注意考慮一些減少其對碼頭不利影響的結構措施：（1）碼頭或引橋與接岸結構之間宜設置簡支的過渡板，并需注意將一板端做成坡口，以便地震時簡支板較易滑出；（2）適當降低簡支板標高，這樣可以增加其適應沉降和不均勻沉降的能力，避免頂面形成V形缺口而影響使用，即使沉降較大，也便于處理；（3）避免在后排采用向岸斜樁，以減小岸坡沉降對其不利影響，尤其是大面積回填形成的岸坡中顯得十分重要；（4）預留接岸結構的沉降度，以減小其沉降對使用的不利影響。

綜合上述分析，在地質條件為一般情況下，接岸結構建議采用如圖3所示的擋土墻結構，即使在軟基情況下，通過地基處理后也可采用。其主要特點是結構形式簡單，受力明確，對碼頭的不利影響小，使用過程維護費用少。

圖1 改進后的接岸結構

3 使用評價

簡支過渡板靠近前方樁臺一端采用板式橡膠支座，并在板端設置緩沖設施，如瀝青油毛氈或橡膠。在靠近接岸結構一端采用聚四氯乙烯滑板支座，并在該板端設置坡口。此時，計算順板跨方向地震作用，可采用單墩計算簡圖，但對上部構造所產生的地震作用應考慮阻尼的影響，以改善固定支座受力狀況，并使之更接近實際。

不考慮結構非線性阻尼影響時，由上部結構對支座中心處產生的水平地震力可按下式計算：

Ehsp=CiCz（KhβiGsp-CzμdR）

式中：Ehsp—上部結構對板式橡膠支座中心處產生的水平地震力（KN）；μd—另一端滑板支座動摩阻系數；R—另一端滑板支座反力之和（KN），在此還應包括板端坡口延線與地面線所圍部分材料之重；Ci—重要性修正系數；Cz—綜合影響系數。

4 結論

（1）上述由設有坡口的過渡簡支板連接的接岸擋墻結構，明顯具有結構形式簡單，受力明確，對碼頭的不利影響小，使用過程維護費用少等特點，并有一定的推廣意義。（2）高樁碼頭建設的難點在于其接岸結構，尤其是高填土條件下，如何使高樁碼頭接岸結構在大水深、高回填的情況下不變形、上部結構不開裂、不位移，將是設計、施工的研究重點。（3）分析地震時由樁、地基土及附著結構共同組成的振動體系中各自的振動特性及其相互作用與相互影響，如何有效地、完整地對這個振動體系建立起力學和數學模型來加以分析，同樣是擺在科研工作者面前的課題。

參考文獻

[1] 金崇磐，王云球.港口水工建筑物抗震[M].北京：人民交通出版社，1995.

[2] 韓理安.港口水工建筑物（1）[M].北京：人民交通出版社，2000.

[3] 王云球.港口水工建筑物（2）[M].北京：人民交通出版社，2001.

[4] 交通部水運司.中國水運工程建設技術[M].北京，人民交通出版社， 2003.

作者簡介：張軍娥（1983- ），女，漢族，湖北人，本科，土木工程專業，工程師，從事工程設計施工工作。

摘 要：通過對以往發生的高樁碼頭震害的類型及特點的分析，并結合接岸結構的常見病害及其對碼頭的不利影響，提出一種較為合理的高樁碼頭接岸結構。其提高了高樁碼頭的抗震能力和適用能力，減少維護費用，具有一定的現實意義。

關鍵詞：高樁碼頭；合理；接岸結構

高樁碼頭具有許多優點，其結構為透空式結構，自重小，對波浪的反射小，船舶較易靠泊碼頭，裝卸作業時，泊穩條件好；高樁碼頭可較大程度采用預應力構件，增大預制安裝的百分比，有利于組織機械化施工、建設速度快、材料消耗省、造價較低；適應大水位差能力強。但是，高樁碼頭也有它的不足之處，如其結構適應工藝荷載變大或超載裝卸的能力差，特別是接岸結構處理復雜，處理不當時，易發生側向位移、變形、開裂等現象；地震時如岸坡發生，首先將造成入接岸結構的變形和破壞，同時也給前方碼頭結構增加水平推力，加重碼頭的震害。

因此，如何結合實際情況，選擇一種較為合理的高樁碼頭接岸結構，提高了高樁碼頭的抗震能力和接岸結構自身適用能力，減少維護費用，具有一定的現實意義。

1 高樁碼頭的震害

國內外的震害調查表明，樁基比無樁基礎有高得多的抗震能力。但地震發生時，高樁碼頭由于地下飽和砂層液化而導致地基失穩，或由于地基與上部結構振動特性的差異和連接構造上的某些缺陷而使樁發生破損，尤其是在樁頂附近。同時，接岸結構遭受的破壞程度也嚴重。

在高樁碼頭的震害中，以前方樁臺的叉樁和叉樁帽受損最為普遍，其中向岸斜樁破壞數量最多，輕則樁或樁帽開裂，重則拉斷、樁帽完全劈開。

接岸結構的地震破壞，主要是擋土結構向前移動或向下傾倒，橫向斷裂，胸墻嚴重破壞，墻后面板隆起。對于需進行地基處理的岸坡和接岸結構，如果處理不允分，不管地震與否，在持久的使用過程中，接岸結構將會產生一定的沉降和不均勻沉降。

究其病害，在于兩方面：一方面是客觀原因，主要是地震動施加循環荷載而使結構本身出現疲勞現象，同時孔隙水壓力上升，抗力明顯降低，甚至因液化而喪失殆盡，并伴隨坡體發生側移和下沉；另一方面是主觀原因，通常為原設計未做地震設防或設防列度不足，常規設計時將叉樁視為鉸接的兩個桿件，未允分考慮樁的受彎和樁帽的受剪作用以及通過接岸結構傳遞的巨大水平推力，典型震害模式正是提示這點。

2 接岸結構的選擇

如同其它工程結構一樣，接岸結構的選擇也要遵循經濟、安全、適用等原則。但高樁碼頭的接岸結構具有特殊性。從上述的關于高樁碼頭的震害情況來看，可以認識到：地震時，樁、地基土及附著結構共同組成一個振動體系，在各自的振動特性支配下，又相互作用與相互影響。完整地對這個振動體系建立起力學和數學模型來加以分析在目前是困難的，因此結構型式出發，選擇合理的接岸結構，完善抗震措施，顯得尤為重要。

接岸結構的形式主要有板樁、擋土墻和拋石棱體等，接岸結構形式的選擇取決于擬選結構將承受的土壓力大小、土坡穩定性、地基應力及沉降等因素，也即與地質條件、擋土墻高度、碼頭及平臺寬度等有關。通常條件較差時采用板樁，條件一般時采用擋土墻，條件較好時采用全拋石棱體。當進行接岸結構選擇時，應注意考慮一些減少其對碼頭不利影響的結構措施：（1）碼頭或引橋與接岸結構之間宜設置簡支的過渡板，并需注意將一板端做成坡口，以便地震時簡支板較易滑出；（2）適當降低簡支板標高，這樣可以增加其適應沉降和不均勻沉降的能力，避免頂面形成V形缺口而影響使用，即使沉降較大，也便于處理；（3）避免在后排采用向岸斜樁，以減小岸坡沉降對其不利影響，尤其是大面積回填形成的岸坡中顯得十分重要；（4）預留接岸結構的沉降度，以減小其沉降對使用的不利影響。

綜合上述分析，在地質條件為一般情況下，接岸結構建議采用如圖3所示的擋土墻結構，即使在軟基情況下，通過地基處理后也可采用。其主要特點是結構形式簡單，受力明確，對碼頭的不利影響小，使用過程維護費用少。

圖1 改進后的接岸結構

3 使用評價

簡支過渡板靠近前方樁臺一端采用板式橡膠支座，并在板端設置緩沖設施，如瀝青油毛氈或橡膠。在靠近接岸結構一端采用聚四氯乙烯滑板支座，并在該板端設置坡口。此時，計算順板跨方向地震作用，可采用單墩計算簡圖，但對上部構造所產生的地震作用應考慮阻尼的影響，以改善固定支座受力狀況，并使之更接近實際。

不考慮結構非線性阻尼影響時，由上部結構對支座中心處產生的水平地震力可按下式計算：

Ehsp=CiCz（KhβiGsp-CzμdR）

式中：Ehsp—上部結構對板式橡膠支座中心處產生的水平地震力（KN）；μd—另一端滑板支座動摩阻系數；R—另一端滑板支座反力之和（KN），在此還應包括板端坡口延線與地面線所圍部分材料之重；Ci—重要性修正系數；Cz—綜合影響系數。

4 結論

（1）上述由設有坡口的過渡簡支板連接的接岸擋墻結構，明顯具有結構形式簡單，受力明確，對碼頭的不利影響小，使用過程維護費用少等特點，并有一定的推廣意義。（2）高樁碼頭建設的難點在于其接岸結構，尤其是高填土條件下，如何使高樁碼頭接岸結構在大水深、高回填的情況下不變形、上部結構不開裂、不位移，將是設計、施工的研究重點。（3）分析地震時由樁、地基土及附著結構共同組成的振動體系中各自的振動特性及其相互作用與相互影響，如何有效地、完整地對這個振動體系建立起力學和數學模型來加以分析，同樣是擺在科研工作者面前的課題。

參考文獻

[1] 金崇磐，王云球.港口水工建筑物抗震[M].北京：人民交通出版社，1995.

[2] 韓理安.港口水工建筑物（1）[M].北京：人民交通出版社，2000.

[3] 王云球.港口水工建筑物（2）[M].北京：人民交通出版社，2001.

[4] 交通部水運司.中國水運工程建設技術[M].北京，人民交通出版社， 2003.

作者簡介：張軍娥（1983- ），女，漢族，湖北人，本科，土木工程專業，工程師，從事工程設計施工工作。

摘 要：通過對以往發生的高樁碼頭震害的類型及特點的分析，并結合接岸結構的常見病害及其對碼頭的不利影響，提出一種較為合理的高樁碼頭接岸結構。其提高了高樁碼頭的抗震能力和適用能力，減少維護費用，具有一定的現實意義。

關鍵詞：高樁碼頭；合理；接岸結構

高樁碼頭具有許多優點，其結構為透空式結構，自重小，對波浪的反射小，船舶較易靠泊碼頭，裝卸作業時，泊穩條件好；高樁碼頭可較大程度采用預應力構件，增大預制安裝的百分比，有利于組織機械化施工、建設速度快、材料消耗省、造價較低；適應大水位差能力強。但是，高樁碼頭也有它的不足之處，如其結構適應工藝荷載變大或超載裝卸的能力差，特別是接岸結構處理復雜，處理不當時，易發生側向位移、變形、開裂等現象；地震時如岸坡發生，首先將造成入接岸結構的變形和破壞，同時也給前方碼頭結構增加水平推力，加重碼頭的震害。

因此，如何結合實際情況，選擇一種較為合理的高樁碼頭接岸結構，提高了高樁碼頭的抗震能力和接岸結構自身適用能力，減少維護費用，具有一定的現實意義。

1 高樁碼頭的震害

國內外的震害調查表明，樁基比無樁基礎有高得多的抗震能力。但地震發生時，高樁碼頭由于地下飽和砂層液化而導致地基失穩，或由于地基與上部結構振動特性的差異和連接構造上的某些缺陷而使樁發生破損，尤其是在樁頂附近。同時，接岸結構遭受的破壞程度也嚴重。

在高樁碼頭的震害中，以前方樁臺的叉樁和叉樁帽受損最為普遍，其中向岸斜樁破壞數量最多，輕則樁或樁帽開裂，重則拉斷、樁帽完全劈開。

接岸結構的地震破壞，主要是擋土結構向前移動或向下傾倒，橫向斷裂，胸墻嚴重破壞，墻后面板隆起。對于需進行地基處理的岸坡和接岸結構，如果處理不允分，不管地震與否，在持久的使用過程中，接岸結構將會產生一定的沉降和不均勻沉降。

究其病害，在于兩方面：一方面是客觀原因，主要是地震動施加循環荷載而使結構本身出現疲勞現象，同時孔隙水壓力上升，抗力明顯降低，甚至因液化而喪失殆盡，并伴隨坡體發生側移和下沉；另一方面是主觀原因，通常為原設計未做地震設防或設防列度不足，常規設計時將叉樁視為鉸接的兩個桿件，未允分考慮樁的受彎和樁帽的受剪作用以及通過接岸結構傳遞的巨大水平推力，典型震害模式正是提示這點。

2 接岸結構的選擇

如同其它工程結構一樣，接岸結構的選擇也要遵循經濟、安全、適用等原則。但高樁碼頭的接岸結構具有特殊性。從上述的關于高樁碼頭的震害情況來看，可以認識到：地震時，樁、地基土及附著結構共同組成一個振動體系，在各自的振動特性支配下，又相互作用與相互影響。完整地對這個振動體系建立起力學和數學模型來加以分析在目前是困難的，因此結構型式出發，選擇合理的接岸結構，完善抗震措施，顯得尤為重要。

接岸結構的形式主要有板樁、擋土墻和拋石棱體等，接岸結構形式的選擇取決于擬選結構將承受的土壓力大小、土坡穩定性、地基應力及沉降等因素，也即與地質條件、擋土墻高度、碼頭及平臺寬度等有關。通常條件較差時采用板樁，條件一般時采用擋土墻，條件較好時采用全拋石棱體。當進行接岸結構選擇時，應注意考慮一些減少其對碼頭不利影響的結構措施：（1）碼頭或引橋與接岸結構之間宜設置簡支的過渡板，并需注意將一板端做成坡口，以便地震時簡支板較易滑出；（2）適當降低簡支板標高，這樣可以增加其適應沉降和不均勻沉降的能力，避免頂面形成V形缺口而影響使用，即使沉降較大，也便于處理；（3）避免在后排采用向岸斜樁，以減小岸坡沉降對其不利影響，尤其是大面積回填形成的岸坡中顯得十分重要；（4）預留接岸結構的沉降度，以減小其沉降對使用的不利影響。

綜合上述分析，在地質條件為一般情況下，接岸結構建議采用如圖3所示的擋土墻結構，即使在軟基情況下，通過地基處理后也可采用。其主要特點是結構形式簡單，受力明確，對碼頭的不利影響小，使用過程維護費用少。

圖1 改進后的接岸結構

3 使用評價

簡支過渡板靠近前方樁臺一端采用板式橡膠支座，并在板端設置緩沖設施，如瀝青油毛氈或橡膠。在靠近接岸結構一端采用聚四氯乙烯滑板支座，并在該板端設置坡口。此時，計算順板跨方向地震作用，可采用單墩計算簡圖，但對上部構造所產生的地震作用應考慮阻尼的影響，以改善固定支座受力狀況，并使之更接近實際。

不考慮結構非線性阻尼影響時，由上部結構對支座中心處產生的水平地震力可按下式計算：

Ehsp=CiCz（KhβiGsp-CzμdR）

式中：Ehsp—上部結構對板式橡膠支座中心處產生的水平地震力（KN）；μd—另一端滑板支座動摩阻系數；R—另一端滑板支座反力之和（KN），在此還應包括板端坡口延線與地面線所圍部分材料之重；Ci—重要性修正系數；Cz—綜合影響系數。

4 結論

（1）上述由設有坡口的過渡簡支板連接的接岸擋墻結構，明顯具有結構形式簡單，受力明確，對碼頭的不利影響小，使用過程維護費用少等特點，并有一定的推廣意義。（2）高樁碼頭建設的難點在于其接岸結構，尤其是高填土條件下，如何使高樁碼頭接岸結構在大水深、高回填的情況下不變形、上部結構不開裂、不位移，將是設計、施工的研究重點。（3）分析地震時由樁、地基土及附著結構共同組成的振動體系中各自的振動特性及其相互作用與相互影響，如何有效地、完整地對這個振動體系建立起力學和數學模型來加以分析，同樣是擺在科研工作者面前的課題。

參考文獻

[1] 金崇磐，王云球.港口水工建筑物抗震[M].北京：人民交通出版社，1995.

[2] 韓理安.港口水工建筑物（1）[M].北京：人民交通出版社，2000.

[3] 王云球.港口水工建筑物（2）[M].北京：人民交通出版社，2001.

[4] 交通部水運司.中國水運工程建設技術[M].北京，人民交通出版社， 2003.

作者簡介：張軍娥（1983- ），女，漢族，湖北人，本科，土木工程專業，工程師，從事工程設計施工工作。