高樁碼頭撞損破壞程度分析

王秋生+蔡明捷

摘 要：隨著船舶大型化的發(fā)展，超載靠泊撞擊事故屢屢發(fā)生，本文將就高樁碼頭實際破損程度進行分析。

關鍵詞：超載靠泊 破損臨界值 撞擊力推算

近年來，船舶大型化的需求越來越明顯，而碼頭的改造升級稍顯滯后，碼頭由于超載靠泊出現(xiàn)損壞的事故屢屢發(fā)生。同時，碼頭的檢測由于客觀條件及技術水平原因，無法做到全面細致，本文就（汕頭港務集團二公司10#碼頭）超載靠泊撞損事故后，高樁碼頭本身的破壞程度進行分析。

1.項目背景

汕頭港10#泊位為高樁梁板式結構，設計泊位為5000T煤碼頭。近期碼頭15#、16#排架中間位置（六跨連續(xù)梁的第一跨）直接受船舶撞擊，碼頭結構破損嚴重，周邊梁板也有不同程度的裂縫。

事故船舶為凱瑞7（浙SJ（2012）06-00052），船舶總噸9951噸，事故時載重為15633噸，正面撞擊碼頭發(fā)生事故，如圖1。

碼頭經(jīng)檢測，撞擊部位邊梁斷裂，管溝蓋板脫落，軌道梁出現(xiàn)裂縫，鋼軌變形，撞擊部位右側樁基近斷裂。

2.碼頭樁基破壞臨界值計算

原碼頭采用樁基為500mm預應力方樁，其最大抗裂彎矩為193.6KN.m，最大強度彎矩為239.2KN.m，即當樁基彎矩超過193.6KN.m時，樁基產(chǎn)生較大裂縫，而當樁基彎矩大于239.2KN.m時，樁基會發(fā)生斷裂。

通過《豐海排架分析系統(tǒng)》建立模型，通過計算得到，樁基彎矩超出限值的臨界水平撞擊力為486KN，樁基發(fā)生斷裂的臨界水平撞擊力為1086KN，產(chǎn)生最大彎矩的樁基為排架第五根樁（斜度1：3），如圖2。

3.實際船舶撞擊力推算

碼頭撞擊部位外邊梁斷裂脫落，前軌道梁產(chǎn)生較大裂縫，鋼軌出現(xiàn)變形。根據(jù)竣工圖紙，我們可知，前軌道梁的實際配筋情況，如圖3所示：

當前軌道梁發(fā)生剪切破壞時，所需要的最小集中力，可根據(jù)《水運工程混凝土結構設計規(guī)范》（JTS151-2011）中公式（5.5.4-2）計算：

經(jīng)過計算，=1377.04KN，即軌道梁發(fā)生破壞時，所受到的剪力值為1377.04KN，而此時作用在軌道梁上的撞擊力（按照集中力作用在1/2處計算）為2754.08KN。

由于撞擊力作用位置偏向第2個排架，因此將撞擊力簡化作用在碼頭分段的第2個排架位置，參考碼頭設計常用規(guī)范《高樁碼頭設計與施工規(guī)范》（JTS167-1-2010）附錄A計算，其他各排架受到的水平力計算結果如表1：

4.碼頭加固推薦方案

根據(jù)上表1可知，1、2、3榀排架的實際撞擊力介于樁基抗裂水平撞擊力臨界值486KN和樁基斷裂水平撞擊力臨界值1086KN之間，因此此次事故，第1、2、3（即15#、16#、17#）榀排架均有發(fā)生較大裂縫的可能性。

由于碼頭撞損事故船舶較大，撞擊能超出碼頭設計荷載，已知碼頭前沿A-16樁基受撞擊損壞（分析認為A-16樁基在事故中與船舶有直接接觸），其他樁基因海生物覆蓋及水位關系無法檢查，但根據(jù)碼頭結構分析，15#-17#排架樁基均會受損，特別是后排叉樁，在承受較大撞擊力的情況下，超負荷工作必然會受到損壞，碼頭15#-18#四排樁范圍內重新加固刻不容緩，碼頭縱梁及面板均需更換。

5.分析方法的推廣與應用

（1）本方法僅作高樁碼頭撞擊損壞的分析估算，實際結果稍微保守。

（2）本方法可根據(jù)撞擊位置不同，推算不同撞擊的可能破壞情況，可推廣使用。

（3）實際計算過程中，根據(jù)不同情況，分析對應梁板分析實際受力。

參考文獻：

[1]高樁碼頭設計與施工規(guī)范（Design and Construction Code for Open Type Warf on Piles），JTS167-1-2010.

[2]水運工程混凝土結構設計規(guī)范（Design Code for Concrete Structures of Port and Waterway Engineering），JTS151-2011.

[3]國振喜，張樹義.實用建筑結構靜力計算手冊（Static Caculation Handbook for Practical Structure），2009，1.endprint