坐床式圓筒碼頭案例的分析研究

張偉

摘 要：坐床式圓筒碼頭是重力式碼頭的一種，建立坐床式圓筒簡(jiǎn)化模型，通過(guò)計(jì)算船舶對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)的作用力，從而分析碼頭結(jié)構(gòu)的受力。

關(guān)鍵詞：坐床式圓筒碼頭;重力式碼頭;碼頭結(jié)構(gòu)

中圖分類(lèi)號(hào)：U656.1+11? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2021）10-0092-03

1 引言

重力式碼頭是我國(guó)港口工程中廣泛采用的結(jié)構(gòu)型式，坐床式圓筒碼頭是重力式碼頭的一種，圓筒碼頭岸壁結(jié)構(gòu)由大直徑圓筒和內(nèi)部填料組成，共同承受外部荷載，筒內(nèi)填料為混凝土。碼頭結(jié)構(gòu)受力計(jì)算參照現(xiàn)行規(guī)范《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范（JTS167-2-2009）》。

本工程案例漁港地處秦皇島新開(kāi)河入海口，海岸線南北線100米，能容納60余艘漁港停泊，是河北省第一批通過(guò)國(guó)家農(nóng)業(yè)部認(rèn)定的漁港。現(xiàn)公司考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，承接游船業(yè)務(wù)，為確保碼頭設(shè)施、船舶及港口生產(chǎn)安全，對(duì)碼頭靠泊能力進(jìn)行論證分析研究。

2 坐床式圓筒碼頭案例分析

2.1 工程概況

工程實(shí)例為秦皇島港口修建工程公司于1996年建設(shè)的《秦皇島市群眾漁業(yè)碼頭恢復(fù)工程》，設(shè)計(jì)代表船型為冀秦漁02991（31.85×6.6×2.95×2.25m）。

碼頭為重力式碼頭坐床式圓筒結(jié)構(gòu)，碼頭面高程為+2.50m，碼頭前沿底高程為-4.00m，拋石基床厚1m。胸墻高1.4m，大直徑圓筒直徑1380mm，內(nèi)部填充為鋼筋混凝土。碼頭配備50kN系船柱。

2.2碼頭改造

現(xiàn)有碼頭停靠船舶設(shè)計(jì)代表船型為冀秦漁02991（31.85×6.6×2.95×2.25m），對(duì)將要停靠船舶王子號(hào)游船（43.56×13.2×3.1×1.59m）進(jìn)行碼頭結(jié)構(gòu)論證。

按照規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定，以碼頭結(jié)構(gòu)現(xiàn)況構(gòu)件尺寸為依據(jù)，結(jié)合原設(shè)計(jì)文件（本工程竣工圖）對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行受力計(jì)算，復(fù)核驗(yàn)算。

碼頭長(zhǎng)度及結(jié)構(gòu)按照停靠最大的船舶王子號(hào)游船考慮，將要停靠的其余船舶長(zhǎng)度小于王子號(hào)游船船長(zhǎng)。

2.2.1 碼頭長(zhǎng)度復(fù)核

根據(jù)《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTS165-2013），碼頭長(zhǎng)度按下式計(jì)算：

Lb=§L+d

其中：L—設(shè)計(jì)船長(zhǎng);

d—富裕長(zhǎng)度。

§—90度取值1.25

設(shè)計(jì)船型王子號(hào)游船船舶長(zhǎng)43.56m，富裕長(zhǎng)度8～10，取為8m。

單個(gè)泊位：L+d=1.25×43.56+8=62.45m。

碼頭長(zhǎng)100.085m，停靠船舶王子號(hào)游船需要碼頭岸線長(zhǎng)度為62.45m，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)船型王子號(hào)游船船舶靠泊要求。將現(xiàn)有碼頭北側(cè)區(qū)域65米劃為游船游艇泊位區(qū)，其余為漁業(yè)功能區(qū)，躉船繼續(xù)使用停靠漁船。見(jiàn)下圖。

2.2.2 船舶荷載

船舶荷載計(jì)算：按照王子號(hào)游船船舶進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算原則按《港口工程荷載規(guī)范》（JTS144-1-2010）和《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTS 165-2013）中的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

船舶荷載計(jì)算內(nèi)容如下：①由風(fēng)和水流產(chǎn)生的系纜力;②撞擊力。

（1）根據(jù)風(fēng)和水流最不利工況進(jìn)行組合計(jì)算，得出王子號(hào)游船壓載時(shí)系纜力為78kN，現(xiàn)有碼頭為50kN系船柱，不滿(mǎn)足船舶靠泊要求，碼頭需配備150kN系船柱。

（2）船舶靠泊撞擊力根據(jù)《港口工程荷載規(guī)范》（JTS144-1-2010）第10.4條計(jì)算。靠岸時(shí)產(chǎn)生的船舶撞擊力標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)船舶有效撞擊能量和所選用的橡膠護(hù)舷性能曲線確定。船舶靠岸時(shí)的有效撞擊能量E0按下式計(jì)算：E0=ρMVn2/2

現(xiàn)有碼頭配備D300×300×1000L橡膠護(hù)舷設(shè)計(jì)壓縮變形52.5%時(shí)的吸能量為11.8KJ，不滿(mǎn)足吸能要求。需配備DA-A300H×1000L超級(jí)拱形標(biāo)準(zhǔn)橡膠護(hù)舷設(shè)計(jì)壓縮變形52.5%時(shí)的吸能量為25.5KJ，滿(mǎn)足吸能要求，反力為201.9kN。

3 建立模型

3.1幾何模型

對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算，使用豐海重力式碼頭計(jì)算軟件，按坐床式圓筒碼頭計(jì)算，根據(jù)碼頭斷面簡(jiǎn)化計(jì)算模型。

3.2作用的分類(lèi)與計(jì)算

設(shè)計(jì)高水位、低水位墻后填料產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力如下圖所示：

4碼頭結(jié)構(gòu)受力分析

碼頭抗滑抗傾穩(wěn)定驗(yàn)算結(jié)果如下表所示：

碼頭基床穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果如下表所示：

碼頭地基承載力驗(yàn)算結(jié)果如下表所示：

綜上分析，可得出如下認(rèn)識(shí)：

經(jīng)過(guò)復(fù)核計(jì)算，碼頭抗滑抗傾穩(wěn)定性、基床穩(wěn)定性、地基承載力安全性符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，具有足夠的承載能力。

5 結(jié)論與建議

5.1結(jié)論

經(jīng)分析現(xiàn)有碼頭局部改造，工程完工后碼頭可停靠游船，企業(yè)可從事水上旅游資源開(kāi)發(fā)與管理等水系產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目的推廣和營(yíng)運(yùn)，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。

5.2建議

碼頭竣工于1996年，距今已20多年，建議定期檢測(cè)碼頭的耐久性及安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]《港口工程荷載規(guī)范》（JTS144-1-2010）.

[2]《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTS 165-2013）.

[3]《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（JTS167-2-2009）.