重力式码头抗滑抗倾稳定表达式修订案例验证_叶建科

2013 年 4月

第 4 期总第 478 期

水运工程

Port & Waterway Engineering

Apr. 2013

No. 4 Serial No. 478

现行的JTS 167-2—2009《重力式码头设计与施工规范》[1]（简称JTS 167-2—2009）规定：重力式码头抗滑、抗倾稳定性验算采用多变量多分项系数的表达式，且同一变量的分项系数在抗力项与作用项的取值相同；结构系数γd在抗滑稳定性验算时取为1.0（无波浪作用）或1.1（有波浪作用），在抗倾稳定性验算时取为1.25（无波浪作用）或1.35（有波浪作用）。这些规定与GB 50158—1992《港口工程结构可靠度设计统一标准》中关于表达式及分项系数的规定相符合。

新修订发布施行的GB 50158—2010《港口工程结构可靠性设计统一标准》[2]（简称GB 50158—

2010）对极限状态设计表达式的规定有了修订，重力式码头抗滑、抗倾稳定性验算属于静力平衡确定，其结构抗力设计值采用单一综合抗力分项系数γR计算，而作用项仍可按多变量多分项系数表达。GB 50158—2010还说明，结构调整系数γd只在有需要的少量特殊情况下给定。据此，目前在重新组合的《码头结构设计规范》（征求意见稿修改稿）[3]修编中，对重力式码头抗滑、抗倾稳定

重力式码头抗滑抗倾稳定表达式

修订案例验证

叶建科1，吴曼涓1，严晨宇1，麦远俭2

（1. 中交四航局港湾工程设计院有限公司，广东广州 510231；

2. 中交第四航务工程局有限公司广东广州 510231）

摘要：对18个重力式码头案例，按现行规范和正在修订的规范的表达式分别进行了抗滑抗倾稳定对比验算与统计分析。其结果表明：在验算样本范围内，正在修订的《码头结构设计规范》（征求意见稿修改稿）引入综合抗力分项系数γR 和对结构系数γd进行调整后，码头的抗滑、抗倾稳定与现行规范基本一致，表达式的修订是可靠的、可行的。

关键词：重力式码头；抗滑抗倾稳定；表达式；修订

中图分类号：U 656.1+11 文献标志码：A 文章编号：1002-4972(2013)04-0069-03

Checking calculation of gravity wharf cases for revised stability

formula to anti-sliding and anti-overturn

YE Jian-ke1, WU Man-juan1, YAN Chen-yu1, MAI Yuan-jian2

(Engineering Design Co., Ltd. of CCCC Fourth Harbor Engineering Co., Ltd., Guangzhou 510231, China;

2. CCCC Fourth Harbor Engineering Co., Ltd., Guangzhou 510231, China)

Abstract: The contrast calculation and statistic analysis in 18 cases of gravity wharf on the basis of current codes and the under-revision codes to anti-sliding and anti-overturn stability are carried out. The result reveals that the anti-sliding and anti-overturn stability calculated by the under-revision Design Code for Wharf Structure, which introduces the comprehensive resistance coefficient γR and adjusting structure coefficient γd, is almost the same as that calculated by the present code. Therefore, the revisions are feasible and reliable.

Key words: gravity wharf; anti-sliding & anti-overturn stability; expression; revision

收稿日期：2012-10-10

作者简介：叶建科（1981—），男，工程师，从事港口航道工程咨询设计工作。

?70 ?水运工程2013 年

性验算表达式的抗力项作了相应修订，旨在与GB 50158—2010的有关规定相吻合。《码头结构设计规范》（征求意见稿修改稿）建议引入综合抗力分项系数γR，并调整结构调整系数γd。建议：在抗滑稳定性验算时，γR取为1.05；在抗倾稳定性验算时，γR取为1.25；在抗滑稳定性验算时，当无波浪作用或波浪力为非主导可变作用时，γd取为1.0，当有波浪作用并为主导可变作用时，γd取为1.1；在抗倾稳定性验算时，当无波浪作用或波浪力为非主导可变作用时，γd取为1.0，当有波浪作用并为主导可变作用时，γd取为1.1。

为进一步检验按上述建议对重力式码头抗滑、抗倾稳定验算表达式进行修订后，码头的抗滑、抗倾稳定与按现行的JTS 167-2—2009表达式计算的码头抗滑、抗倾稳定的差异，本文选取了18个重力式码头案例进行对比验算分析，为《码头结构设计规范》引入综合抗力分项系数γR并调整结构调整系数γd的修编提供充分依据。

1 案例对比验算

1.1 验算案例

本文所验算的码头案例共18个，分别选自营口、烟台、厦门、漳州、钦州、防城港、广州、深圳、海口等地区，以及境外的沙特和安哥拉，码头结构类型包括沉箱结构、坐床式圆筒结构、方块结构和扶壁结构，对比验算结果共412组，见表1。

表1 重力式码头验算案例

码头结构类型案例数量/个

对比验算结果数/组

案例来源地抗滑稳定性抗倾稳定性

沉箱结构 7 84 46烟台、厦门、漳州、广州、深圳坐床式圆筒结构 6 88 44钦州、防城港

方块结构 3 72 60营口、沙特

扶壁结构 2 12 6海口、安哥拉

合计18256156

1.2 验算方式

本文采用的验算方式为：对于同一验算断面，考虑作用持久组合，采用相同的堆载和系缆力，在不同的设计水位下，考虑对应的波浪作用（如有），分别按JTS 167-2—2009和《码头结构设计规范》（征求意见稿修改稿）对码头抗滑、抗倾稳定性进行验算，得出相应的综合抗力设计值并进行对比分析。

考虑到近年来建造的重力式码头的胸墙结构通常与主体结构采用插筋连接，其抗滑、抗倾稳定已不再单独依靠界面摩阻力和自重。因此，本文未对胸墙结构的抗滑、抗倾稳定性进行对比验算。

2 对比验算结果统计分析

案例按结构类型、荷载作用类型划分并进行对比计算，将验算结果的对比值进行分类统计列表。其中，按JTS 167-2—2009计算得出的综合抗力设计值为R d1，按《码头结构设计规范》（征求意见稿修改稿）的修订建议计算得出的综合抗力设计值为R d2，对比值为R d2/R d1×100%。

2.1 按结构类型对比验算

按结构类型案例对比验算结果见表2。

2.2 按荷载作用类型对比验算

按荷载作用类型案例对比验算的结果见表3。

2.3 案例对比验算结果

案例对比验算结果如表4所示。

2.4 对比值（R

d2

/R d1）的分布

对比值（R d2 / R d1）的分布如表5所示。

2.5 对比值（R

d2 / R d1）的标准差和变异系数对比值（R d2 / R d1）的标准差和变异系数见表6。

由表2～6可知，在选取的验算样本范围内，总体平均的R d2略小于R d1，只在考虑波浪作用，堆载土压力为主导可变作用时的R d2略大于R d1，表明按目前正在修订的《码头结构设计规范》（征求意见稿修改稿）中的表达式进行的验算结果与按现行的JTS 167-2—2009中表达式的验算结果差别甚微。而两者其码头的抗滑、抗倾稳定的验算结果基本一致。

? 71 ?

第 4 期表2 按结构类型案例对比验算

稳定性

结构类型对比值（R d 2/R d 1）的平均值/%

对比值（R d 2/R d 1）范围/%

样本数抗滑稳定性

沉箱结构94.693.0~104.884坐床式圆筒结构

96.492.6~104.488方块结构95.993.0~104.872扶壁结构94.994.5~95.212合计95.592.6~104.8256抗倾稳定性

沉箱结构96.894.7~106.746坐床式圆筒结构

97.792.7~104.844方块结构98.595.6~107.160扶壁结构98.497.8~98.86合计

97.6

92.7~107.1

156

表3 按荷载作用类型案例对比验算

稳定性

荷载作用类型

对比值（R d 2/R d 1）的平均值/%

对比值（R d 2/R d 1）范围/%

样本数抗滑稳定性

不考虑波浪作用，由可变作用产生的土压力为主导可变作用

93.992.9~95.3164考虑波浪作用，波浪力为主导可变作用93.792.6~94.733考虑波浪作用，堆载土压力为主导可变作用103.5102.0~104.859合计

95.592.6~104.8256抗倾稳定性

不考虑波浪作用，由可变作用产生的土压力为主导可变作用

96.292.7~98.8100考虑波浪作用，波浪力为主导可变作用95.994.3~98.116考虑波浪作用，堆载土压力为主导可变作用103.7100.5~107.140合计

97.6

92.7~107.1

156

表4 案例对比验算结果

稳定验算对比值（R d 2/R d 1）的平均值/%

对比值（R d 2/R d 1）范围/%

样本数抗滑稳定性95.592.6~104.8256抗倾稳定性

97.6

92.7~107.1

156

表5 对比值（R d 2/R d 1）分布

对比值（R d 2/R d 1）分布抗滑稳定性

抗倾稳定性

样本数比重/%样本数比重/%92%≤对比值＜94%

10541.0

12

7.7

94%≤对比值＜96%8734.03019.296%≤对比值＜98%

3

1.249

31.4

98%≤对比值＜100%

002717.3100%≤对比值＜102%

08

5.1

102%≤对比值＜104%

44

17.28 5.1104%≤对比值＜106%

17 6.611

7.1

106%≤对比值＜108%

11

7.1

合计

256100156

100

叶建科，等：重力式码头抗滑抗倾稳定表达式修订案例验证

表6 对比值（R d 2/R d 1）的标准差和变异系数

稳定性平均标准差/%

标准差范围/%

平均变异系数变异系数范围抗滑稳定性 2.00~5.00.020 20~0.050 9抗倾稳定性

1.9

0~4.2

0.019 1

0~0.043 4

（下接第75页）

?75 ?第 4 期袁和平，陶桂兰：打桩对码头岸坡稳定的不利影响和防治措施

降低沉桩对桩周土的扰动，减小超空隙水压力的产生范围，土体中也不会产生振动惯性加速度。5）其它方法。

打桩时低潮停打，高潮打，大潮汛不打，小潮汛打，水位骤降时应尽量避免打桩施工；还可以在打桩前对岸坡进行排水以减小土中的含水量。

3 工程实例分析与处理

某工程位于浙江沿海地区，在打桩施工过程中岸坡发生变形并导致个别已打好的桩基发生偏位。

对该工程岸坡进行地形地貌观测、地质勘查成果分析，工程地区的滨海为典型的河口冲积平原，土层主要是淤泥质粉质黏土和粉质黏土，这些土的特点是高含水率、大孔隙比、高灵敏度、高压缩性且强度低，由于上述地质条件，打桩施工对码头岸坡稳定的不利影响比较明显。

采用《港口工程地基规范》中的圆弧滑动条分法算得岸坡滑动稳定抗力分项系数γR=1.13，打桩前岸坡稳定安全储备较小。当短时间内岸坡上打桩数量快速增加，打桩区域超孔隙水压力的分布面积急剧增加且来不及消散，灵敏性黏土在打桩扰动作用下发生触变，使岸坡土体强度进一步降低，岸坡变形和滑动导致桩基偏位。

此后采取了如下措施：1）打桩施工前对坡顶进行削坡，减小坡顶土重力，提高岸坡施工前的稳定性。2）调整打桩顺序，避免打桩船在同一区域连续快速打桩，避免超孔隙水压力在同一区域大面积急剧增加，使超孔隙水压力有时间部分消散。3）打桩的时机尽量选择在高潮位和涨潮期，避免低潮和落潮时打桩。4）打桩时采用重锤轻打，低频锤击的方式施工，减小振动对岸坡稳定的影响。5）整个施工过程中对岸坡变形进行实时监测。

采取上述措施后有效避免了打桩施工对本工程岸坡稳定产生的不利影响，再未发生岸坡变形和桩基变位，防止了打桩时岸坡发生滑移带来的损失。

参考文献：

[1] 魏汝龙, 张诚厚. 提高码头岸坡稳定性的经验总结[G].

第三届岩土工程论文集, 1981: 445-451.

[2] 潘振社. 高桩码头打桩稳定性验算的探讨[J]. 港工技术, 1986(2): 30-34.

[3] Vesic A C. Expansion of cavities in infinite soil mass[J]. Journal Soil Mechanics and Foundation Division: ASCE, 1972, 98(3): 265-290.

[4] Henkel D J. The relationships between the strength, pore water pressure and volume change characteristics of saturated clays[J]. Geotechnique, 1959,9 (3):119-132.

[5] Poulos H G. Effect of pile driving on adjacent piles in clay[J]. Can Geotech J, 1994,31:856-867.

（本文编辑武亚庆）

3 结语

本文所进行的重力式码头抗滑、抗倾稳定性对比验算，在案例结构类型、荷载作用方式及样本数量等方面覆盖的范围较广，代表性较好。虽然未包括作用短暂组合下的验算，有一定的局限性，但在作用持久组合下对比验算的结果所具有的趋向性是明显的。在引入综合分项系数γR和调整结构调整系数γd后，码头的抗滑、抗倾稳定性验算仍与JTS 167-2—2009基本一致，且总体上略偏于安全。因此，按《码头结构设计规范》修编（征求意见稿修改稿）中，对重力式码头抗滑、抗倾稳定性验算表达式的修订是可靠的、可行的。

参考文献：

[1] JTS 167-2—2009 重力式码头设计与施工规范[S].

[2] GB 50158—2010 港口工程结构可靠性设计统一标准[S].

（本文编辑郭雪珍）

（上接第71页）