港口水工建筑物。板桩码头

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厚度:取决于强度和抗裂验算; 桩长:取决于“踢脚”稳定性和岸壁整体滑动稳定性。
③圆形 工程中一般采用的型式有两种,现场浇注排桩和预制管柱 桩,前者同地下墙预制管柱桩:直径为50~300cm的预应力管 柱桩,厚度为10 ~ 50cm,节长在10m内,在现场用法兰盘连 接成需要的长度。
特点:
省材料,抗弯能力强,可适应多种地质条件下施工,可打 桩,可射水沉桩或振动沉桩,但需专门的预制场和专门的预制 设备(离心机)。
⑶长度:取决于板桩墙与锚碇结构的最佳距离,由计算确定,当
拉杆较长(>10m),中间应用紧张器加以拉紧; ⑷材料:采用焊接质量有保证,延伸率不小于18%的高强钢材。
3、 拉杆失事及防治措施
⑴失事原因 ①设计拉力>实际拉力
②拉杆下填沉陷,拉杆在其上土重及地面荷载作用下发
生弯曲,产生附加应力而断裂。 ③锈蚀使拉杆断面减小。
2、按锚碇系统分 ⑴无锚板桩 结构简单,只有板桩墙和帽梁两部分。板桩呈悬臂工 作状态,承载能力小,墙顶变形大,在码头中一般不用。 ⑵有锚板桩
当墙高较大时,为了减小板桩的断面尺寸和桩顶位移,
而设置拉杆和斜拉桩锚碇。 ①单锚板桩
②双锚板桩
③多锚板桩 ④斜拉板桩
单锚板桩:适用于墙高在6~10m以下的中小型码头。
㈡、 钢板桩
1、 钢板桩的断面形式 常用断面形式有U形、Z形、圆管形、H形和组合形钢板桩, 桩的截面模量较大,多适用于较大的深水码头。
⑴ U形
U形钢板桩相互倒置形成“折瓦”形断面的连续墙,其中和 轴位于“折瓦”形断面的中间,即锁口位置。由材料力学可知, 受弯矩作用时,中和轴处的剪应力最大,如锁口咬合不牢,受力 后易错位,断面系数降低,设计时,通常要根据实际情况,对其 断面系数进行折减。
⑵锚碇墙:现浇钢筋砼连续墙,预制钢筋砼板,现场安装。
3、 尺寸 ⑴高度:由稳定计算确定,一般不宜小于埋置深度的1/3,长
采用1.0~3.5m;
⑵厚度:由强度计算确定,≮15cm,常采用20~40cm; ⑶预留拉杆孔位置:作用在锚碇板(墙)上的土压力合力作用
点重合。
4、 回填及构造
⑴土质 锚碇板(墙)施工不需打桩设备,但必须开挖基坑和基 槽,增加了开挖工程量并破坏了土的原状结构,为了充分利 用墙前土抗力,墙后一般须换填力学性质好的填料(如北方 的灰土夯实,南方的块石回填)
④增加板桩的厚度;
⑤尽量降低帽梁或胸墙的底标高,以减少锈蚀面积。
极钢 阴管 极桩 保牺 护牲 阳
二、 锚碇结构 锚碇板(墙) 锚碇桩(板桩)
锚碇叉桩(斜拉桩)
㈠、锚碇板(墙)
1、 受力原理 依靠其前面回填料的土抗力来承受拉杆拉力,承载能力较小, 水平位移较大。 2、 型式 ⑴锚碇板:平板、T型、双向梯形
双锚或多锚:适用于墙高大于10m 的码头,但应用较少。 原因:下拉杆高程较低,施工困难(一般要求水上穿拉杆);
上下拉杆的位移很难协调,常会使某一拉杆严重超载。
斜拉桩:不设水平拉杆,而增设斜拉桩来锚碇,使锚
碇结构至板桩墙的距离大大缩短,减少了墙后开挖,特别 适用于墙后不能开挖或开挖不经济的情况。但是斜拉桩承 受水平力的能力有限,因此多用于中小型码头。
预制。
3.
缺点
耐久性不如重力式,施工中不能承受较大
的波浪力。 4. 适用条件 能沉入板桩的地区。过去多用于中小码头。
二、板桩码头的主要组成部分及其作用
1. 板桩墙 是板桩码头的最基本的组成部 分,是下部打入或沉入地基中的板 桩所构成的连续墙,其作用是挡土 并形成码头直立岸壁。 2 .拉杆 当码头较高时,墙后土压力较 大,为了减小板桩的跨中弯矩(以 减小板桩的厚度)和入土深度以及 板桩墙顶端向水域方向的位移,应 在适当位置设置拉杆,以传递水平 荷载给锚碇结构。
3、 材料
可采用钢筋砼或ຫໍສະໝຸດ Baidu桩或钢板桩; 4、 适用条件
码头后方场地宽敞,且地下水位较高或利用原土层时;
㈢、 锚碇叉桩和斜拉桩
1、 受力原理
靠桩的轴向拉压和拉拔承载力来工作,其稳定性由桩的承载 能力确定。
2、 构造
斜度≤3:1,宜采用3:1~4:1;桩顶净距30~40cm;现浇桩帽, 将拉杆与桩连成整体。
为了减小和消除作用在
板桩墙上的剩余水压力,板
桩墙应在设计低水位以下设 置排水孔,孔径5~8cm,孔 距3~5m,孔后设置抛石棱 体,以防止填土流失。
Ⅲ、板桩墙的计算
一、作用及作用效应组合 ㈠、板桩码头上的作用
⑴永久作用:土体产生的主动土压力,剩 余水压力;
⑵可变作用:地面可变荷载产生的土压力、 船舶荷载、施工 荷载、波浪力;
3、 锚碇结构
承受拉杆拉力。 4、 导梁
连接板桩荷拉杆的构件,拉杆
穿过板桩固定在导梁上,使每根板 桩均受到拉杆作用。
5、 帽梁
帽梁作用相当于前面的胸墙, 一般是现浇的。当水位差不大时,
可将帽梁和导梁合二为一,成为胸
墙。 6、 码头设备
便于船舶系靠和装卸作业。
三、板桩码头的施工顺序
先打板桩后开挖港池:以减少挖填方量; 先开挖港池后打板桩:只有在泥面较高,施工水深不够以 及土壤较松软时,才先开挖,后打板桩。
3、 斜拉桩
无拉杆,以斜桩取代,桩顶应尽量靠近板桩,以减少桩顶弯 矩,从而简化成铰进行计算。 4、 适用 码头后方场地狭窄,拉杆力较大时。 ㈣、其它形式 拖板式、尼龙带式、锚杆式,加筋土结构及混合式。
三、拉杆
1、 位置 从减小板桩墙的跨中弯矩来看,拉杆宜放在标高较低处,但为 了保证水上穿拉杆和导梁胸墙的施工条件,一般在平均水位以下, 设计低水位以上0.5~1.0m,且不得低于导梁或胸墙的施工水位。 2、 尺度与材料 ⑴直径:由强度计算确定,一般40~80mm; ⑵间距:对钢筋砼板桩墙,取板桩宽度的整数倍,对单设导梁的 U形和Z形钢板桩,应取板桩宽度的偶数倍;
⑷主桩挡板(套板)结合
与3不同的是,它是在主桩后面放置挡板或在主桩之间
插放套板来挡土。墙后土压力直接作用在挡板(套板)上,
最后全部传给主桩,主桩受力很打,因此适用于水深不大的
情况,且要求先开挖港池,以便挡板(套板)的安放。
4、 按施工方法分
⑴预制沉入板桩
⑵地下墙
①水下砼连续墙: 用钻机在地下开沟槽, 用水下浇注砼方法形成连 续墙; ②预制板桩成槽沉放: 将预制的钢筋砼板桩放在 沟槽内,板桩前后用低标
第四章 板桩码头
• 板桩码头的结构型式及其特点
• 板桩码头的构造
• 板桩墙计算
• 锚碇结构计算
Ⅰ、板桩码头的结构型式及其特点
一、板桩码头的结构特点
1.工作原理:
由沉入地的基板桩墙和锚
碇系统共同作用来维持其 稳定性。
2.优点
结构简单,材料用量少,
施工方便,速度快,可先
打板桩后开挖港池,大量 减少土方开挖主要构件可
② T形 A、组成 由翼板和肋组成,翼板起挡土作用,肋起桩的作用。
B、特点
板桩数量少,施工速度快,抗弯能力强;但 T形板桩导向能力差,易偏位, 通常采用水冲沉桩或振动沉桩设备,企口不严,须设置防漏措施。
由于翼板只起挡土作用,其底部只须低于设计水底以下1~1.5m,
且不小于冲刷深度。 C、尺寸
宽度:取决于施工设备的能力,如吊重、龙口宽度等,一般1.2~1.6m;
因此,设计时,应考虑各种影响因素,正确计算拉杆拉
力,并采取措施,减小或消除各种附加应力,并防止拉杆锈 蚀。
⑵防治措施 ①夯实拉杆下的填土,或在拉杆下设置支撑,以减小 沉陷,支撑形式有支撑桩、设砼垫块或垫墩、铺碎石或灰 土垫层。 ②在拉杆两端设置连接铰,以消除其附加应力。 ③在拉杆上做各U形防护罩,使拉杆上面的土重及地 面荷载不直接作用载拉杆上,而通过防护罩传到拉杆两侧 的地基上。
四、
少使用。
板桩码头的结构型式
1、按板桩材料分
⑴木板桩码头:强度低,耐久性差,木材用量大,现在很
⑵钢筋砼板桩码头:耐久性好,用钢量少,造价低,但强 度有限,一般用于中小型码头。 ⑶钢板桩码头:强度高,重量轻,止水性好,施工方便, 但易腐蚀,耐久性较差,适用于建造水深较大的海港码头,特 别多用于要求不透水的船坞坞墙、施工围堰和防渗围幕等工程 中。
⑶偶然作用:地震荷载。
1、 土压力
板桩墙在外力作用下,墙体将发生弯曲变形;因此,沿墙高各 点的水平位移不同。板桩墙上各点的土压力不仅与该点以上的土重、 地面可变作用以及 土的物理力学性质 有关,
而且与该点墙体的
水平位移密切相关, 所以,要准确确定
板桩墙的土压力很
难。
⑴主动土压力
①特点:呈R 形分布 呈现R形分布的原因:关键是沿墙高位移不同。因为板桩上部 有拉杆拉住,下端嵌固于地基中,上下两端位移较小,跨中位移较 大,墙后土体在板桩变形过程中呈现拱现象,使跨中一部分土压力 通过滑动土条间的摩擦力传向上、下两端。从而是墙后主动土压力 产生上下大,中间小的R 形状。 影响板桩墙墙各点位移不同而造成墙后后主动土压力呈 R 形分 布的主要因素有: 板桩墙的刚度:刚度越小,R形越显著; 锚碇点位移:越小,R形越显著; 施工顺序:先打板桩,后开挖比反之更显著。
⑵构造
采用预制安装的锚碇板(墙),下面常用15~20cm厚的 碎石铺垫。现浇锚碇墙,下面应浇注10~15cm的贫质砼垫层。
5、 适用条件
码头后方场地宽敞,拉杆力不大时。
㈡、 锚碇桩(板桩)
1、 受力原理 靠桩打入土中嵌固工作,其深度由“踢脚”稳定来确 定,此结构属于无锚桩,承载能力较小,水平位移较大; 2、 组成 一般2~3根组成一组(用导梁连接),也可单独锚 碇;
④组合型
实际上是主桩板桩结合,适用于地质条件较差处,但构
件类型多,施工麻烦,主桩受力较大,板桩受力小,受力不 均匀。
2、板桩的立面和接缝
①矩形 特点:一侧阴榫拉通,另一侧从桩顶到设计水底以下 1m以
上做成阴榫(不得低于设计冲刷水位), 1m以下做成阳榫;设
计水底以上断面形成空腔,内填细石砼;顶面 30~50cm范围内, 两侧各缩进2~4cm,以便桩设替打;底部一侧做成斜面,使得 后一板桩打入时,紧贴前一板桩,接缝严密。
4、 变形缝
导梁、帽梁、胸墙沿码头长度方向应 设置变形缝,间距15~30m,并设置在结构 型式和水深变化处,地基土质差别较大处 及新旧结构的衔接处,缝宽2~3cm。 5、 钢板桩码头导梁设置 在钢板桩码头中,导梁一般由两根槽 钢组成,并为防止船舶撞击和减小锈蚀,
而放在板桩墙的里侧。
五、 排水设施
3、 按板桩墙结构分类 ⑴普通板桩墙 由断面和长度均相同的板桩组成,其优点是板桩类型单 一,施工方便。
⑵长短板桩结合 在普通板桩墙中,每隔一定距离,打入一根长板桩,
这样既保证了稳定,又降低了造价。适用
于土质条件较 差,在较深处 才有硬土层的 情况。
⑶主桩、板桩结合
将长桩的断面加大,成为主桩,以充分发挥长桩的作用,而 将短桩的断面减小,成为辅桩,从而构成主桩板桩结合。 适用同上。
②T形板桩
导向能力差,企口常不密实,要处理。 企口处:设置倒滤层;在翼板两侧设置锁口, 并焊接,既可导向,又可有效防止漏土。
3、板桩的配筋 钢筋砼板桩:普通钢筋砼板桩≮25#,预应力钢筋砼板 桩≮35#,设计中应尽可能采用预应力,以增加抗裂性和耐
久性。
受力筋:数量由计算确定,直径≮12mm,一般采用通 长双面对称配筋; 桩顶:为防止桩头被打碎,至少配置3~4层钢筋网; 箍筋:桩顶(尖)1m范围内要加密,@10cm,中间可采 用@25~30cm。
号的水泥土浆填满。
Ⅱ、板桩码头的构造
一、板桩:板桩码头的主体
㈠、钢筋砼板桩
1、型式、特点及尺寸 ⑴型式 ①矩形 ②T 形 ③组合形 ④圆形
⑵尺寸 ①矩形
A、特点
形状简单,制作方便,沉桩容易,接缝容易处理。但
抗弯能力差,费材料。
B、尺寸 其厚度应根据强度和抗裂要求由计算确定,一般外20~ 50cm,宽度由打桩设备的龙口宽度决定,一般为50~80cm。
⑵Z 形 抗弯能力好,受弯时,连接锁口处,剪应力为零,由于 单根Z 形钢板桩断面不对称,施工时易扭转,故施工时一般 采用将两根板桩焊在一起施打。
⑶平板形
抗弯能力差,但“锁骨”形锁口,横向受拉能力强,适
用于格型结构中。
钢板桩的锁口是否要做倒滤设施?
2、 钢板桩的锈蚀合防护
①改进钢材的化学成分,采用防腐蚀的钢种; ②物理保护,涂防锈油漆; ③化学保护,阴极保护,效果较好,但费用较高;
④防锈处理,涂两层防锈漆,并用沥青麻袋包裹两层。
⑤回填料严禁带有腐蚀性。
四、 导梁、帽梁及胸墙
1、 施工方法
导梁可预制,也可现浇,帽梁一般现浇。 2、 胸墙型式
有矩形、梯形、L形及工字形。当码头水位差不大,拉杆距
码头面距离较小时,一般将导梁和帽梁合二为一成胸墙。 3、 系船块体设置
一般与胸墙整体
现浇,也可单独设置。
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