港口水工建筑物之高桩码头

备注： ⑴宽桩台与窄桩台的选择应通过技术经济比较确定； ⑵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。 ⑶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，为避免码头过宽对 结构带来不利影响，宽桩台可划分为前方桩台和后方桩 台。
4、按上部结构型式分类
填量较少或回填料较便宜的地区。
⑵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 台高桩码头可分成以下几种： ①栈桥式：用通长的纵向变形缝将桩台分成前方、后方 桩台。 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。（连续结构） 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。
1、悬臂板式 由悬臂板、胸墙板和水平纵梁组成。一般采用预制安装，
并与横梁整体连接，沿码头长度方向为一整体，其悬臂板和 胸墙板厚度由计算确定，但≮15cm。
优点： 沿码头长度 方向全面保护； 缺点： 材料用量多， 造价高；适用于 水位差小（1～2m）。
2、 悬臂梁式 由悬挂在横梁前端的悬臂梁和将悬臂梁下端纵向连成一体
步骤： ⑴确定码头前沿线位置以及码头面高程、设计底高程
（影响因素：前沿水深、与岸线顺直、对航道影响、与原结 构物衔接）；
⑵初拟开挖坡度，考虑码头修好后的稳定； 首先根据土质情况、有无护坡、打桩振动等初步选定， 然后根据整体稳定性验算结果来调整。一般小于1：1.5。常 取1：2～1：3。 ⑶抛石基础底高程、顶高程 抛石基础底高程＝打桩船施工水位－吃水－富裕（0.5m） 顶高程 ≮ 底高程＋0.5m
主要内容
1 高桩码头的结构型式及其特点 2 高桩码头的构造 3 高桩码头的结构布置 4 高桩码头的计算
主要内容
1 高桩码头的结构型式及其特点 2 高桩码头的构造 3 高桩码头的结构布置 4 高桩码头的计算
一、高桩码头的结构特点
工作原理 优点 缺点 适用条件
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。
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：
为了避免结构在使用过程中产生过大的温度应力和沉降应力，应 沿码头长度方向隔一定距离设置变形缝。变形缝包括伸缩缝和沉降缝 。伸缩缝应根据温差、上部结构的刚度、桩的自由长度和刚度等因素 综合考虑。沉降缝位置视荷载结构型式和地质条件而定。（上部结构 为装配整体式时可取60～70m，现场整体现浇时宜取35M）
③排气孔：梁格空间内长时间存有高温海水蒸汽，使砼 保护层脱落，钢筋锈蚀，d=5cm，△=2 ～3m。
4、 空心板
⑴优点：重量轻，跨度大，抗弯、抗裂能力大，可取代纵梁； ⑵缺点：制作复杂，不能承受较大集中荷载，只能作单向板。 ⑶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。 ⑷构造
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2～3倍）， 且易锈蚀，耐久性差。目前主要用于外海码头。
㈡、桩的构造
1、钢筋砼桩 断面形状：方桩和圆桩.5m，以保证棱体的稳定 棱体斜坡水平投影长度B2（决定于坡度和高度） 挡墙前抛石基础的肩宽B3＝1～1.5m。 则结构宽度B＝B0＋B1＋B2＋B3 ⑸前、后平台及引桥长（满堂式无引桥） ①前方平台宽 a 门机＋双线火车：14～14.5m b 门机＋三线火车：18～19m c 无门机、火车：8～10m ②后方平台宽度主要由工艺确定 （门机吊幅、车辆的 转弯半径和堆货布置形式） ③引桥长＝B－（前、后平台宽）
㈥ 、 构件的连接与搁置
1、 构件的连接 ①固接：传递M和Q； ②铰接：只传递Q； ③不连接：不传力。 无论何种连接方式，都必须满足：符合构件连接处的受力
条件；确保连接质量；便于施工。 2、 构件的搁置
搁置长度根据局部挤压强度，并考虑构件预制和安装尺寸 的误差等因素来确定。
简支板：20cm；装配式整体板：15cm；装配式纵梁：20cm； 装配式横梁：20cm。
⑷承台式：上部结构由承台、胸墙和靠船构件组成。
①优点 结构刚度大，整体性 好；对打桩偏位要求不高。 ②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。 ③适用条件 良好持力层不太深， 且能打支承桩的地基。
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2、按平面布置
⑴连片式：码头平台连成一片。 ①满堂式：码头全长与岸相连接的形 式； ②引桥式：码头平台通过引桥与岸相 连接的形式。 ⑵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。
满堂式
墩 式
引桥式
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。
⑴窄桩台高桩码头 根据挡土结构的设置： ①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。 ②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
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1 高桩码头的结构型式及其特点 2 高桩码头的构造 3 高桩码头的结构布置 4 高桩码头的计算
高桩码头的结构布置应根据使用要求、自然条件和施工 条件，并通过经济技术比较加以确定，在符合适用要求、保 证质量、经济技术合理和施工条件可能的前提下，我们所选 用的结构应尽量提高装配化程度，简化构件型式，采用预应 力砼结构。
⑶无梁板式 ：上部结构由面板、桩帽和靠船组成
。
①优点 构简单，构件少，造价低；桩帽施工水位高。 ②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。 ③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。
结构布置主要包括：码头轮廓尺寸的确定；桩基布置； 上部结构布置。
一. 结构轮廓尺寸的确定
结构轮廓尺寸的确定主要包括以下内容： ①前沿线的确定； ②码头前沿高程的确定； ③河底高程的确定； ④码头岸线长度的确定； ⑤结构尺寸的确定。 结构设计问题包括： a.结构宽度； b.桩顶高程； c.靠船构件的底面高程； d.码头的分段、长度等。
⑴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。
①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。
②缺点 构件类型和数量多，施工麻烦；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。 ③适用条件 一般适用于有较大集中荷载、 水位差不大（5m作用）的情况； 但若设置双层系靠船时，可适用 于水位差5～8m 的港口；当在码 头前沿设置多层系靠船结构，或 单独设置浮式系靠船设施时，可 适用于水位差10～17m的港口。
1、作用：找平码头地面和作磨耗层。 2、厚度：磨耗层与面板同时浇注（迭合板）≮2cm；
磨耗层与面板分开浇注（空心板）≮5cm。 3、构造
①分缝：为了防止面层因温度变化而开裂，应设伸缩缝， 每隔3～5m，作一假缝，缝宽1cm，缝深1～1.5cm，用木条或 沥青填塞，以抵抗温度应力。
②排水坡：0.5%～1.0%。若码头面较宽，坡度不能完全 解决排水时，还要设排水孔（d=10～20cm）。
的水平撑组成。 预制悬臂梁：与下横
梁现浇，整体连接；或与 下横梁整体预制（当下横 梁为预制，且起重能力足 够时，可将靠船构件与一 部分下横梁整体预制，它 们与其余部分的横梁在桩 帽上进行整体连接。
纵向水平撑：加强悬臂梁 的纵向刚度，使全部悬臂梁共 同承受船舶荷载沿码头长度方 向的水平力。
适用条件：水位差5m以下。 当水位差继续增大，上述 两种靠船构件就不适用了，而 需采用其它型式以适应水位变 化时的系靠船要求，如框架式、 靠船桩式、浮式等。
2、预应力混凝土管桩 断面形状：圆桩
3、钢管桩 断面形状：圆桩
㈢、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（单 桩或双桩），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。
㈣、面层
①尺寸：由计算确定，折算成工字形断面（面积相等，惯性 矩相等），厚度40～60cm，宽度2～４m，跨度6～９m（视排架间 距而定）。
②连接构造 横向铰接，计 算时常视为为自由 边板。纵向简单连 接（下层钢筋连接）
㈤ 、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
⑵简支缝
就是在两个结构段之间设置简支跨，在简支梁的两端设 置变形缝。采用简支结构时，应满足简支构造，支座上应铺 设橡胶块、油毛毡等垫层，保证简支梁的梁端能自由滑动和 转动。在平面上应作成凹凸形，凹凸缝的齿高可取20～40cm。
优点：适应不均匀沉降能力强，各跨跨度基本相同，不 增加排架数量。
㈡ 上部结构的底高程
取决于码头前沿高程和桩台的高度。应考虑使用要求、施工水位 、波浪对结构影响和检修的可能性。例如：根据施工要求，其高程不 得低于桩帽或现浇横梁的施工水位。
㈢ 靠船构件的底高程
应考虑设计船舶的安全停靠，同时要大、小船兼顾。一般应低于 设计低水位＋设计船型满载吃水的干舷高度。
㈣ 结构的分段
一、桩
㈠、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、混凝土密度大、吸水率小；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；用钢良为钢管桩的1/8～1/6；成本为钢桩的1/3～1/2。但管桩的 制造工艺复杂。
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。
三、高桩码头的结构型式
1、按桩材料及型式分
⑴木桩：目前已不使用； ⑵钢筋砼方桩：打桩过程中易开裂，一般用于中小码头； ⑶预应力钢筋砼桩：克服打桩应力而发展起来的； ⑷钢管桩：适应水位差较大，且缩短工期，但造价较高。 ⑸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。 ⑹钻孔灌注桩：在内河大水位差码头中多采用。
①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。 ②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，应考虑 施工条件。 ③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。