码头与引桥连接结构的设置问题

毛呈群

摘 要：在码头的设计中，码头和引桥连接结构的设置是重点问题，因此有必要分析连接部位的情况，并采取必要的防控措施。

关键词：码头；引桥；结构设置；设计分析

中图分类号：TU433 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）05-0119-01

高桩码头是常用码头的结构形式，广泛分用于河口区域冲积软土区域的施工建设，由于这类区域的坡面较平缓。高桩码头的平面布置方式通常有满堂式和引桥式两种，码头的建造形式如果为连岸式，施工中存在大量的土方开挖和回填。考虑到在码头吐吞货物的便利性，码头的布置方式可以设计为离岸引桥式。采用这种设计方式可以有效降低工程造价，因此在河口区域的码头建设中广泛采用这种方式。但在实际的工程建设中，采用引桥式的布置方式也存在缺陷。如果河口区域靠岸的船舶吃水等级比较大，并且受到河口区域水流的作用，码头会受到船舶产生的水平作用力，因此影响到码头的结构。因此在引桥式码头的设计中要注重码头与引桥的设置问题。

1 引桥式码头的结构型式

引桥式码头主要有重力式和高桩式两种型式。重力式引桥码头主要建于地质条件较好的海岸，为满足大型泊位的水深条件，多采取这种结构形式。码头部分一般采用沉箱墩式结构，码头中部为工作平台，两端设置靠船墩和系船墩。引桥部分基础也采用沉箱墩式结构，桥面采用预应力梁板结构或钢桁架结构。高桩式引桥码头主要建于沿海有沉积地层的河口区域，由于冲积区域地势平坦，为满足水深条件，往往布置成引桥型式。码头部分一般采用高桩梁板结构或结合高桩墩台的结构型式，引桥部分大多采用高桩梁板式结构，视引桥的长短决定是否设置斜桩。引桥的平面布置主要有单引桥和多引桥两种型式。对于散杂货码头、集装箱码头等多布置成双引桥型式，往往是多个泊位共用引桥，有利于装卸作业时的交通管理。

2 常用的结构

引桥式码头除有诸多优点之外，也存在一些缺点：码头主体远离岸边，缺少来自岸壁的支撑，势必会减小码头抵抗船舶力、波浪力等水平力的能力。这种情况对于高桩码头尤其明显，大潮差区域的高桩码头桩的自由段相对较长，导致码头上部结构的刚度较小，不能承受大的水平力。对于重力引桥式码头，码头的墩体高度相对较高，这样对于结构抗震有不利影响；码头主体与引桥的连接部位受力复杂，结构容易产生受力破损。引桥与码头存在一定的夹角，这样会使来自不同方向的力（如船舶挤靠力、沿流方向的系缆力、温度应力等）叠加作用于连接部位，由于这种力的组合比较复杂，难于从设计上设防，所以结构破损的概率大大提高。这些结构破损问题多发于高桩式引桥码头，重力式引桥码头本没有发生。

3 工程案例

安庆水道上起皖河口，下至钱江嘴，全长21.5km，总体上属弯曲分汊型河段。水道由上下两段组成，上段为单一微弯段，下段为弯曲分汊段，河道变化主要位于下段分汊段。在安庆综合码头的建设中，采用了引桥式的设计。依据功能定位，本工程建设航道综合码头1座，1000吨级工作船泊位1个。根据工程处堤顶道路的最新变化，优化调整码头引桥与后方陆域的连接道路设计。本工程工可阶段，安庆地方政府规划沿长江大堤建设沿江路，引桥与后方陆域通过沿江路连接；但是目前由于种种原因，取消了沿江路，引桥需通过现有堤顶道路及新建下堤路与后方陆域连接。根据码头前沿设计水深、水域的地形条件、水流的流向、泊位停泊水域及河底高程，并综合考虑航标工作船发展的要求，码头前沿线布置在-1m等高线附近，基本与水流方向平行，可停靠航标工作船，及供挖泥船的临时停靠。工程陆域与码头引桥之间的交通连接设置一条7.0m宽的下堤路与陆域大门直接连接，下堤路、下堤路与大堤及引桥的衔接根据水利部门要求，进行了防洪影响专项设计。码头由码头平台和引桥组成，平面呈“L”形布置，码头平台尺度为80×18m。

码头平台由1座引桥与陆域相接。引桥长124.5m，宽8.0m，桥面高程为16.75～19.18m，引桥与码头平台连接处设喇叭口。引桥采用高桩排架结构，标准排架间距16m，每榀排架设2根桩，桩基处泥面在施工水位以下采用φ1000mm组合桩，在施工水位以上采用φ1000mm钻孔灌注桩。上部结构由现浇横梁、预制空心板及现浇面层组成。引桥接岸部分采用实体结构。另外，为满足安全要求，沿引桥两侧护轮坎设置钢管栏杆。引桥与码头连接部位的码头结构如果发生了严重的破损，主要体现在连接部位的横梁出现严重的端部劈裂。另外连接区域的面板同横梁搭接出现了明显的错动。纵横梁节点下方桩帽出现斜向劈裂，连接部位的边板出现断裂。这些破损呈现明显的水平力和扭转掰裂的特征。经过分析认为，这些力主要包括来自引桥方向的水平推力、沿码头前沿线方向的船舶系缆力、温度应力、垂直于码头前沿线方向的船舶挤靠力及撞击力等。由于栈桥的约束作用，横向变形较小，虽然这对提高码头的水平刚度是有利的，但这个约束作用也给结构造成很大并且复杂的内力从而导致结构破坏通常设计码头结构时，并没有特别考虑构件的抗扭性能，所以容易导致结构的扭转开裂。可以明显看出码头和引桥间存在着力传递，对码头结构造成不利的影响。

4 原因分析

针对上述引桥与码头连接部位的结构问题，我们简要分析了容易发生破坏的原因主要为：开裂主要是由水平力引起的。从结构的破坏形态不难判断，力的作用是引起破坏的根本原因。力的来源是多方面的，包括船舶力、温度应力等。船舶等级的提高势必会加大对码头的作用力，有时甚至出现了船舶搁浅斜靠的情况，十分危险。引桥与码头呈斜交或垂直布置，因為引桥的尺度较长，热胀冷缩时会对码头产生很大的横向水平力。另外岸坡土体的变形也会造成引桥及码头间的水平位移差，从而使得两者之间产生水平方向的挤压力；在河口地区水流速大，船舶挤靠力和系缆力会很大，加之码头结构整体刚度相对较小，故会产生相对较大的变形，容易在整体结构的断面变化、刚度变化及连接部位产生应力集中的效应，从而造成结构破坏；引桥与码头连接结构设置不合理。上述码头与引桥均没有设置分缝，未将码头和引桥完全分开，只是通过简支板简单搭接过渡，这样会对结构的变形产生一定的约束，从而造成局部应力过大而破坏。案例三中码头引桥和前承台间由后承台隔开，前承台承受了水平力，不会传递到引桥，这样结构受力清晰，避免了引桥结构的破坏；裂缝产生后，环境介质因素会加剧裂缝的发展。比如北方寒冷季节时裂缝内毛细水的结冰膨胀作用和南方炎热地区海水中氯离子的侵蚀作用，都会促进裂缝的发展进而破坏结构的性能。

5 结语

通过以上工程实例可以看出，引桥式高桩码头的引桥与码头连接部位是容易发生结构性破坏的部位，在码头设计时应重点考虑。首先建议将与引桥连接的码头区域设置成独立的结构段，增加该结构段的斜桩数量，加大码头及引桥结构的水平刚度。另外，应设置结构缝将码头结构和引桥结构分开，避免力的传递。如果设置渡板，建议用钢结构渡板，并设置滚动支座，尽量避免应力集中。也可通过设置后承台的方式，隔开来自前承台的水平力，从而避免连接部位结构破坏。

参考文献

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