码头平台振动异常原因分析及加固措施
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计 算值 。
桩尖标高 的提高 ，减少了桩身的平均入土深度。
（ ５ ）设计内力计算 设计单位采 用丰海技 术咨询服务公司 “ Ｐ Ｊ Ｊ Ｓ 码头横 向
排架计算系统”和 ＭＩ Ｄ Ａ Ｓ Ｖ ６ ． ７ ． １ 软件进行桩 和排 架内力计
分析认为 ，在 门机作 用下 的 ０ ． ４ ３ ｃ ｍ 位移不至于产 生平
５ ｍ 处。
四 、振动异常原因分析 ， ．
１ ．码 头桩 基 的 自由长 度 和 入 土 深 度 比 值
ｍ ～ ｍ 区域水 ｍ ～ 下地 ｍ 一 形在 工程 完工后 已 对 照码 头施工前后资料～ ，码头
抬高 ０ ． ５ ｍ 左右 ，前 沿深潭稳 定。 （ ３ ）码头斜桩斜度
眈 ∞ 根 据安徽省 长江河道勘测院提供 的水下地形测量 结果 ，
械 水平力。主要计算结果有 ：（ １ ）桩最大轴力 ４ ， ６ ０ ２ ． ７ ２ ＫＮ，
相应弯 矩 ２ ４ ４ ． ３ ｋ Ｎ． ｍ， 剪力 １ ４ ． ８ Ｋ Ｎ。（ ２ ）桩稳定计算结果 为 １ ７ ９ ． ５ ９小于规范 ２ １ ５ ，稳定符合要求 。（ ３ ）单桩极 限承 载力设计值 ４ ， ６ １ ９ Ｋ Ｎ大于 ４ ， ６ ０． ９ ５ ｒ ａ ｍ 。（ ５ ）桩基受弯 嵌 固点在 泥面下
原 有码头制约 ，打桩船沉桩困难 ，端部桩斜度更大。２ ６根斜
不 同的斜桩 斜度 ，其排架横 向第一振动频率 明显 不同 ， 斜桩斜度 ７ ：１左右 的码头排架横 向第一振动频率 比设计斜
度 ４：１的码 头低 ２ ５ ％左右 。码头横 向刚度决定码头横向振 动频率 ，由此可见 ，三期工程码头排架斜桩斜 度过大是 引起
码头平 台下低 凹处抛石未 能按 照设计单位要求实施 ，桩 身 自由长度 由此而 增加 ；由于 施工时实际桩尖标高高于设 计
标高 ３ － ４ ｍ ，桩基入土深度减少 ；两种情况相叠加 ，码头桩
基入土深度较原设计入土深度普遍 小 ５ － ６ ｍ，桩基 的 自由长
三期工程 后场轨道梁 下设计布置 １对斜桩 ，斜坡设计为 斜 度 ４：１ 。码头 出现情况后 ，对码头 的斜桩实 际斜度进行了
由上述检测 结果 可以发现 ，①二期工程 自振频率 明显大 于 三期 的 自振频 率 ，在满载急停情况下 ，三期工程 自振频率 更低 ；②在满载作业时 ，三期码头振 幅大于二期码头 的振幅 ；
③满载作 业时 ，二期码头阻尼 比大于三期码头 阻尼 比 ，在急 停状况 下 ，差距更大。此情况提示二期码头结构振 动衰减速 度 明显大于三期码头结构振动衰减速度 。 （ ２ ）水下地形测量
测 量 ，结果 见表 ２ 。
度与桩基入土深度 比最大的相差 ２倍以上。桩基 的 自由长 度
与桩基入土 深度 比值 增大直接影响排架刚度 ，是码头产 生异 常振动 的原 因之一 。
２ ．码 头斜 桩 斜 度
从表 ２可以看 出 ，施工 时， 由于俯桩在沉桩过程 中锤效
降低 ，控制难度大 ，俯桩斜 度比仰桩 大 ；码头上下游端部受
７： １ ７ ８： １
５ ４： １ ７ ２： １
６： １ ７ ８： １
６ ５： １ ７： １
６ ３： １ ７ ８： １
５ ３： １ ７ ６： ：１
７ １ ： １ ８： １
６ ８： １ ７ ６： １
右。
码 头振 动的又一个 因素 。
３ ． 门机 作 业 的 振 动 频 率 与码 头 自振 频 率接 近
业主委 托设计专家对码头 内力计算进行 了复 核 ，按空间
模 型和 Ａ ＮＳ ＹＳ软件计算后 ，１ ０ ｔ门机在工作状态下 ，码头 顶 面的水平位移为 ０ ． ４ ３ ｃ ｍ； 在船舶撞击 ５ ０ ２ Ｋ Ｎ作 用下 ， 码 头水平位移 为 １ ． ６ ５ ｃ ｍ， 大于码头原设计 的 ４ ． ９ ５ ａｍ 的位移 ｒ
１ ５ Ｈｚ
机行 走 满载 作 业旋转 急停
３ ５ Ｈｚ （ Ｊ ２ ３ ａｍ ｒ （ ）０ ５ ３
１ ２Ｈｚ
表 ２ 斜桩斜度统计
排 架
斜 率 斜桩
仰 桩 俯桩
１ ０： ２ ¨：１
７ ８： １ ８ ４： １
６ ８： １ ８： １
７： １ ８： １
１ Ｉ ） ：１ １ １： １
同时该 中心在前方排架下设 ８个测点检测 钢管桩 的动应 力 ，动应力值变化范 围为 ２ ０ ． ８ － ３ ２ ． ６ ＭＰ ａ 。
算的。荷载考虑了结构 自重、水流力、系 缆力 、船 舶撞 击力 、 ３ ０ ． ５ ｔ岸边 吊 自重及轮压 、 ． 码头集装箱 堆载 ，未 考虑起重机
２ ６ ４
中 国 水 运
第１ ５卷
表 １ 。 表 １ 振动检测表
空载 满载 不作 业
满载 作业 『 ］
２ ６ Ｈｚ
（ ） ０ ２ ｍｍ
１ ５ Ｈｚ
３ ０Ｈｚ
０ ０ ２ ａｍ ｒ
１ ５ Ｈｚ
３１ Ｈｚ
０（ １ ７ ｍｍ
０（ ３ ４ ＂ ７
桩实 际斜度均 没有达到设计斜率 ，７ ０ ％以上 的斜率在 ７：１
以上 。
（ ４ ） 沉桩 记 录
查验沉桩记录 ， 实 际停锤 时桩尖标高未到但贯入度已到 ， 设计人员根据大应变动测 结果确定停 锤标准 。实 际桩尖标高 普遍高于设计桩尖标高 ３ — ４ ｍ ，桩 尖标高大部分在 一 ２ ４ ｍ 左
桩尖标高 的提高 ，减少了桩身的平均入土深度。
（ ５ ）设计内力计算 设计单位采 用丰海技 术咨询服务公司 “ Ｐ Ｊ Ｊ Ｓ 码头横 向
排架计算系统”和 ＭＩ Ｄ Ａ Ｓ Ｖ ６ ． ７ ． １ 软件进行桩 和排 架内力计
分析认为 ，在 门机作 用下 的 ０ ． ４ ３ ｃ ｍ 位移不至于产 生平
５ ｍ 处。
四 、振动异常原因分析 ， ．
１ ．码 头桩 基 的 自由长 度 和 入 土 深 度 比 值
ｍ ～ ｍ 区域水 ｍ ～ 下地 ｍ 一 形在 工程 完工后 已 对 照码 头施工前后资料～ ，码头
抬高 ０ ． ５ ｍ 左右 ，前 沿深潭稳 定。 （ ３ ）码头斜桩斜度
眈 ∞ 根 据安徽省 长江河道勘测院提供 的水下地形测量 结果 ，
械 水平力。主要计算结果有 ：（ １ ）桩最大轴力 ４ ， ６ ０ ２ ． ７ ２ ＫＮ，
相应弯 矩 ２ ４ ４ ． ３ ｋ Ｎ． ｍ， 剪力 １ ４ ． ８ Ｋ Ｎ。（ ２ ）桩稳定计算结果 为 １ ７ ９ ． ５ ９小于规范 ２ １ ５ ，稳定符合要求 。（ ３ ）单桩极 限承 载力设计值 ４ ， ６ １ ９ Ｋ Ｎ大于 ４ ， ６ ０． ９ ５ ｒ ａ ｍ 。（ ５ ）桩基受弯 嵌 固点在 泥面下
原 有码头制约 ，打桩船沉桩困难 ，端部桩斜度更大。２ ６根斜
不 同的斜桩 斜度 ，其排架横 向第一振动频率 明显 不同 ， 斜桩斜度 ７ ：１左右 的码头排架横 向第一振动频率 比设计斜
度 ４：１的码 头低 ２ ５ ％左右 。码头横 向刚度决定码头横向振 动频率 ，由此可见 ，三期工程码头排架斜桩斜 度过大是 引起
码头平 台下低 凹处抛石未 能按 照设计单位要求实施 ，桩 身 自由长度 由此而 增加 ；由于 施工时实际桩尖标高高于设 计
标高 ３ － ４ ｍ ，桩基入土深度减少 ；两种情况相叠加 ，码头桩
基入土深度较原设计入土深度普遍 小 ５ － ６ ｍ，桩基 的 自由长
三期工程 后场轨道梁 下设计布置 １对斜桩 ，斜坡设计为 斜 度 ４：１ 。码头 出现情况后 ，对码头 的斜桩实 际斜度进行了
由上述检测 结果 可以发现 ，①二期工程 自振频率 明显大 于 三期 的 自振频 率 ，在满载急停情况下 ，三期工程 自振频率 更低 ；②在满载作业时 ，三期码头振 幅大于二期码头 的振幅 ；
③满载作 业时 ，二期码头阻尼 比大于三期码头 阻尼 比 ，在急 停状况 下 ，差距更大。此情况提示二期码头结构振 动衰减速 度 明显大于三期码头结构振动衰减速度 。 （ ２ ）水下地形测量
测 量 ，结果 见表 ２ 。
度与桩基入土深度 比最大的相差 ２倍以上。桩基 的 自由长 度
与桩基入土 深度 比值 增大直接影响排架刚度 ，是码头产 生异 常振动 的原 因之一 。
２ ．码 头斜 桩 斜 度
从表 ２可以看 出 ，施工 时， 由于俯桩在沉桩过程 中锤效
降低 ，控制难度大 ，俯桩斜 度比仰桩 大 ；码头上下游端部受
７： １ ７ ８： １
５ ４： １ ７ ２： １
６： １ ７ ８： １
６ ５： １ ７： １
６ ３： １ ７ ８： １
５ ３： １ ７ ６： ：１
７ １ ： １ ８： １
６ ８： １ ７ ６： １
右。
码 头振 动的又一个 因素 。
３ ． 门机 作 业 的 振 动 频 率 与码 头 自振 频 率接 近
业主委 托设计专家对码头 内力计算进行 了复 核 ，按空间
模 型和 Ａ ＮＳ ＹＳ软件计算后 ，１ ０ ｔ门机在工作状态下 ，码头 顶 面的水平位移为 ０ ． ４ ３ ｃ ｍ； 在船舶撞击 ５ ０ ２ Ｋ Ｎ作 用下 ， 码 头水平位移 为 １ ． ６ ５ ｃ ｍ， 大于码头原设计 的 ４ ． ９ ５ ａｍ 的位移 ｒ
１ ５ Ｈｚ
机行 走 满载 作 业旋转 急停
３ ５ Ｈｚ （ Ｊ ２ ３ ａｍ ｒ （ ）０ ５ ３
１ ２Ｈｚ
表 ２ 斜桩斜度统计
排 架
斜 率 斜桩
仰 桩 俯桩
１ ０： ２ ¨：１
７ ８： １ ８ ４： １
６ ８： １ ８： １
７： １ ８： １
１ Ｉ ） ：１ １ １： １
同时该 中心在前方排架下设 ８个测点检测 钢管桩 的动应 力 ，动应力值变化范 围为 ２ ０ ． ８ － ３ ２ ． ６ ＭＰ ａ 。
算的。荷载考虑了结构 自重、水流力、系 缆力 、船 舶撞 击力 、 ３ ０ ． ５ ｔ岸边 吊 自重及轮压 、 ． 码头集装箱 堆载 ，未 考虑起重机
２ ６ ４
中 国 水 运
第１ ５卷
表 １ 。 表 １ 振动检测表
空载 满载 不作 业
满载 作业 『 ］
２ ６ Ｈｚ
（ ） ０ ２ ｍｍ
１ ５ Ｈｚ
３ ０Ｈｚ
０ ０ ２ ａｍ ｒ
１ ５ Ｈｚ
３１ Ｈｚ
０（ １ ７ ｍｍ
０（ ３ ４ ＂ ７
桩实 际斜度均 没有达到设计斜率 ，７ ０ ％以上 的斜率在 ７：１
以上 。
（ ４ ） 沉桩 记 录
查验沉桩记录 ， 实 际停锤 时桩尖标高未到但贯入度已到 ， 设计人员根据大应变动测 结果确定停 锤标准 。实 际桩尖标高 普遍高于设计桩尖标高 ３ — ４ ｍ ，桩 尖标高大部分在 一 ２ ４ ｍ 左