重力式码头、高桩码头、板桩码头课件

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）。
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。 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。 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。
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） 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。
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。
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。
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。
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； 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、 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
第四章 第四章 板桩码头 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预制。
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 号的水泥土浆填满。
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。
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。
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。
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。
钢管桩牺牲阳 极阴极保护
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 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。
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。
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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。
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。
五、 排水设施
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； ⑶偶然作用：地震荷载。
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。 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。
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。
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。
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； 3、 材料 可采用钢筋砼或钢桩或钢板桩； 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；
②T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； 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。
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。
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。
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。