在役混凝土码头的施工期结构受力分析

　　摘 要：根据调查和分析在役码头现状，提出维修方案。为提高施工期间对混凝土码头的影响，采用相关软件对混凝土码头的受力情况进行了验证分析，主要考虑排架承载能力极限状态桩受力、正常使用极限状态桩受力、单桩抗压极限承载力、横梁正截面强度和横梁斜截面强度等指标进行了系统分析，结果表明施工期间码头的排架受力稳定满足安全要求。还对施工期间的施工安全、环境保护等方面提出了具体措施。

　　关键词：混凝土码头;排架;承载能力;施工期结构受力

　　1 概论

　　随着我国沿海地区的经济发展，混凝土码头的数量不断增加[1-3]。本文中的在役混凝土码头投入使用至今已有二十年，码头结构形式采用高桩梁板式结构，码头岸线内引桥长170.8m,主码头长80.00m、宽24.00m,外引桥长109.50m。引桥与码头岸线呈“T”字分布。业主单位惠委托相关单位对该码头进行了结构检测。码头和引桥表面出现不同程度裂缝及局部破损缺陷。

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　　码头引桥部分下部水上结构构件表观状况较好，仅少量出现砼剥落、露筋、钢筋锈蚀、顺直裂缝等缺陷现象，码头主体部分处于浪溅区范围内的横梁、纵梁、桩帽、梁连接处、面板及底板等构件均出现了严重的混凝土爆裂、剥落、钢筋锈蚀、露筋、板底部主筋断裂等现象且存在继续劣化的趋势。

　　该码头构件腐蚀出现裂缝最为严重的部位位于码头主体处于浪溅区范围内的梁、桩帽、梁连接处、面板底部等构件，构件出现裂缝宽度均大于5.0mm,主要破坏形式为梁底和板底部的顺筋裂缝破坏，均存在继续劣化的趋势。因此，业主单位组织相关单位拟对该码头进行整体改造。为了保证施工期间的安全，通过对今年我国混凝土码头的维修经验[4-6]，结合相关分析，本文对混凝土码头施工期间的结构进行了系统分析，为混凝土码头的维护奠定理论基础。

　　2 原结构受力分析

　　2.1原结构受力分析计算条件

　　计算原则：根据竣工图纸设有2个结构段，每个结构段有6个排架，以6个排架为整体进行计算。设计风速为九级风，风速为23.5m/s，设计水流流速为1m/s，设计水位(当地理论深度基准面)：设计高水位：2.45m;设计低水位：0.17m。设计荷载为：(1)永久荷载：结构自重。(2)活荷载：液体管道(含推力)荷载：5kPa;人行荷载：3kPa。(3)船舶荷载(按30000DWT计算)：①系缆力：650kN;②选用LMD500×1500L(1000L)护舷，反力600kN。2.2排架受力计算排架受力采用易工软件计算，计算简图见图2。桩编号从左到右计依次为1至8。

　　2.2.1荷载组合

　　组合1：永久荷载组合2：永久荷载+液体管道(含推力)荷载1+船舶系缆力1+人群荷载1组合3：永久荷载+船舶系缆力1+人群荷载1组合4：永久荷载+液体管道(含推力)荷载1+船舶系缆力1组合5：永久荷载+船舶系缆力1组合6：永久荷载+液体管道(含推力)荷载1+人群荷载1组合7：永久荷载+人群荷载1组合8：永久荷载+液体管道(含推力)荷载1

　　组合9：永久荷载+液体管道(含推力)荷载1+人群荷载1+船舶挤靠力1组合10：永久荷载+人群荷载1+船舶挤靠力1组合11：永久荷载+液体管道(含推力)荷载1+船舶挤靠力1组合12：永久荷载+船舶挤靠力1

　　2.2.2排架计算简图

　　2.2.3结构受力

　　结构受力情况包括承载能力极限状态桩受力、正常使用极限状态桩受力、单桩抗压极限承载力、横梁正截面强度和横梁斜截面强度，经过计算均满足设计要求。

　　3 施工期结构受力分析

　　3.1分段结构施工规划

　　3.1.1引桥修复施工

　　引桥修复位置主要位于内引桥，修复主要为外表修复，不影响结构受力，对码头营运也不会造成影响。故引桥段施工不需采用分段施工。

　　3.1.2作业平台修复施工

　　作业平台结构形成为高桩梁板式结构，80m×24m作业平台分为两段，每段为40m×24m。每段结构由6个排架组成，排架间距7000mm。上部结构由桩帽、预制下横梁、预制纵梁、现浇上横梁、现浇中部纵梁、预制面板、现浇面板组成。各构件具体尺寸及位置见修复加固图纸。

　　3.2施工期结构受力计算条件

　　3.2.1计算原则

　　(1)排架选择：作业平台共设有2个结构段，每个结构段尺寸为24m×40m，分个结构段修复分为两个施工段，即最多可以同时施工三个排架。(2)根据检测报告结论：电位实测值正向大于-200mV的钢筋未腐蚀部分平均值为60%，则此区域发生钢筋腐蚀概率小于10%;电位实测值负向介于-200~-350mV之间的钢筋腐蚀性状不确定的部分平均值为32%，电位实测值负向大于-350mV，钢筋完全腐蚀平均值为8%，钢筋腐蚀概率大于90%。故以下核算构件强度按原设计配筋的80%进行考虑。(3)施工期停泊船舶按5000DWT油船考虑。5000DWT油船尺度长×宽×吃水=99m×15m×6.1m。

　　(4)设计风速为六级风，风速为13.5m/s。(5)设计水流流速为1m/s。3.2.2设计水位(当地理论深度基准面)：设计高水位：2.45m;设计低水位：0.17m。3.2.3设计荷载：(1)永久荷载：结构自重。(2)活荷载：液体管道(含推力)荷载：5kPa;人行荷载：3kPa。(3)施工期荷载：20kPa;(4)船舶荷载(按5000DWT计算)：①系缆力：300kN②选用LMD500×1500L(1000L)护舷，吸能量26kJ，反力450kN。3.3施工期排架受力计算排架受力采用易工软件计算，桩编号从左到右计依次为1至8。3.3.1荷载组合组合1：永久荷载组合2：永久荷载+液体管道(含推力)荷载1+船舶系缆力1+人群荷载1

　　组合3：永久荷载+船舶系缆力1+人群荷载1组合4：永久荷载+液体管道(含推力)荷载1+船舶系缆力1组合5：永久荷载+船舶系缆力1组合6：永久荷载+液体管道(含推力)荷载1+人群荷载1组合7：永久荷载+人群荷载1组合8：永久荷载+液体管道(含推力)荷载1组合9：永久荷载+液体管道(含推力)荷载1+人群荷载1+船舶挤靠力1+施工荷载组合10：永久荷载+人群荷载1+船舶挤靠力1+施工荷载组合11：永久荷载+液体管道(含推力)荷载1+船舶挤靠力1+施工荷载组合12：永久荷载+船舶挤靠力1+施工荷载组合13：永久荷载+液体管道(含推力)荷载1+船舶系缆力1+人群荷载1+施工荷载

　　组合14：永久荷载+船舶系缆力1+人群荷载1+施工荷载组合15：永久荷载+液体管道(含推力)荷载1+船舶系缆力1+施工荷载组合16：永久荷载+船舶系缆力1+施工荷载组合17：永久荷载+液体管道(含推力)荷载1+人群荷载1+施工荷载组合18：永久荷载+人群荷载1+施工荷载组合19：永久荷载+液体管道(含推力)荷载1+施工荷载组合20：永久荷载+施工荷载组合21：永久荷载+液体管道(含推力)荷载1+人群荷载1+船舶挤靠力1组合22：永久荷载+人群荷载1+船舶挤靠力1组合23：永久荷载+液体管道(含推力)荷载1+船舶挤靠力1

　　组合24：永久荷载+船舶挤靠力1

　　3.3.2排架计算简图

　　施工期主要考虑原结构在拆除面板及施工荷载作用下的结构受力。

　　3.3.3结构受力

　　结构受力情况包括承载能力极限状态桩受力、正常使用极限状态桩受力、单桩抗压极限承载力、横梁正截面强度和横梁斜截面强度，经过计算所有指标均满足设计要求。

　　4 施工期安全措施建议

　　本工程涉及临水、水上作业和船舶作业。作业区域夏季长、温度较高，海区夏季台风频发、秋冬季节季候风盛行，自然环境比较恶劣，作业过程中发生人员易出现坠海淹溺事故。本码头为高桩梁板结构，梁板跨度大，维修加固施工时，凿除表层砼后，结构受力能力减弱。

　　鉴于结构受力减弱对结构安全影响较大，施工时应对码头的稳定进行安全防护措施。支撑系统采用槽钢支撑，每根槽钢间距2m，支撑受力点设立在桩帽上，不能设立在桩帽上的应根据现场施工环境设立支撑点，确保支撑系统的稳定、安全。为避免施工期间结构变形变位过大造成不必要的损失，根据码头实际现场情况，设置10个沉降位移观测点，每个结构段各5个。

　　5 结论

　　本文根据调查和分析在役码头现状，合理提出了维修方案。为提高施工期间对混凝土码头的影响，采用相关软件对混凝土码头的受力情况进行了验证分析，结果表明施工期间码头的排架受力稳定满足安全要求。还对施工期间的施工安全、环境保护等方面提出了具体措施。

　　参考文献

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　　[2]莫宏武，李永超，于方.科特迪瓦某重力式码头胸墙开裂原因分析及裂缝控制对策[J].中国港湾建设，2020，40(12)：48-53.

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　　[6]魏明晖，严锋，关战伟.海港高桩码头结构维修技术应用[J].水运工程，2016(03)：167-171.

　　作者：杨朋，王雪莲，任志福，钱晓丽，李建新，徐利民