水上打桩波浪力计算

大丰港波浪力计算

一、工程概况：

（一）工程规模、结构形式及主要尺寸

1、工程规模：本工程为两个5000吨级泊位，散货、多用途泊位各一个。

2、引桥全长390米，宽15米，采用高桩梁板结构，桩径800mm，排架间距15米，引桥共142根桩，桩长均为35米。码头全长269米，宽35米，排架间距7米，高桩梁板结构。

3、桩型介绍：桩基采用PHCΦ800C型高强砼管桩，全称为先张法预应力离心高强砼管桩（Prestressed Spum High Strenth Concrete Pipe Piles），PHC为其英文单词的缩写。砼设计标号为C80。

（二）、工程地理位置：

大丰港位于江苏省大丰市境内，处于江苏沿海从连云港至长江口近千公里港口空白带的中部。

（三）工程区域自然情况：

港址海岸由潮滩淤长和人工围垦形成，岸滩宽5KM左右，码头区域处于无掩护地带。大丰港规划区潮位及波浪观测，在历史上几乎是空白，提供有关气象资料显示：港区夏季风影响显著，夏季多为东南风，频率占57%，冬季受寒潮影响，以西北风为主，频率可达53%，全年出现≥5级风的天数，平均为20天；≥6级风的平均天数为8.5天，影响本地区的台风平均次数为每年0.6次，多出现在7—9月份，龙卷风平均为三年发生一次。

施工地点设计波浪要素（设计高水位）5年一遇波浪H1%4.4m,2年一遇波浪H1%3.9m。

潮流流速达1.8m/s，流向方向角171度。本海域为强流海区，主流向与岸线大致平行，似呈南北向往复流，涨潮流向偏南，落潮流向偏北。

设计高水位为+5.07m,设计低水位为+0.46m。

（四）于1997 年12月，某公司承担在工程拟建位置打一组试桩，试桩为四根600×600mm的砼方桩，桩长47m，砼标号R50。桩打完后用16#槽钢连成了整体。20几天后四根桩全部倒入水中。

所以，我部在打桩之前先进行桩的抵抗波浪力计算。

二、计算波浪力

1、已知：五年一遇波高：H=4.4m ;设计高潮位: 5.07m ;

周期: T=8.5s; 桩位处泥面标高: -5.0m;

水深:d=5.07+5.0=10.07m;

海水容重:ρ=1.006×103 kg/m3; g=10m/s2

⑴波长①L0=gT2/2π=10×8.52/2π=114.99m (深水波)

②Ls=T=8.5×=85.3m (浅水波)

由于d=10.07

⑵波数: k=2π/L=2π/85.3=0.07366

波动角频率: δ=2π/T=2π/8.5=0.73920

2、因1/2>d/L=10.07/85.3=0.118>1/20 ,该波属于微幅波中有限水深情况。

按微幅波计算:

取同一时刻相距一个波长处质点:x=1;取水面处质点:z=0;时间取t=1s P=ρg (η-z)=ρgη=ρg×H/2×cos(δt-kx)=ρg×H/2×cos(δ-k)

=1006×10×2.2×cos(0.7392-0.07366)

=22.13KN/m

3、因桩为PHC管桩，所以假定波作用在桩上后没有反射。可按有限振幅

推进波计算：

波超高ζ0=πH2/4L=4.42π/4×85.3=0.17826

P d/Υ=H/2chkd→P d=HΥ/2chkd=4.4×1006×10/[2×(e kd+e-kd)/2] =44264/(e0.742 +e-0.742)

=44264/2.576=17183MPa

P=(H/2+ζ0)×(Υd+ Pd)/(H/2+ζ0+d)

=(2.2+0.17826)×(1006×10×10.07+17183)/(2.2+0.17826+10.07) =2.37826×118487.2/12.44826

=22.64KN/m

三、计算桩抗裂应力

主筋张拉控制强度δk=1070MPa

E g=1.8×106kg/cm2

E h=3.5×105kg/cm2(按C50砼计)

抗裂验算:k fδ≤δh2+γR F

砼塑性影响系数γ查表得:

γ=1.7-0.10d1/d

=1.7-0.10×0.58/0.8

=1.6275

砼轴心抗裂设计强度查表:

R F=28.5kg/cm2=2.85MPa

抗裂安全系数查表:

k f=1.2

1、按先张法计算：

折算截面积：

A0=A j+nA y