浮碼頭設(shè)計(jì)中單樁多箍式定位結(jié)構(gòu)的應(yīng)用探析

施衛(wèi)衛(wèi)

摘 要：在我國內(nèi)河中，比較常見的一種碼頭形式就是浮碼頭，它的升降可以結(jié)合水位自動(dòng)進(jìn)行，具有較高的靈活性，在定位方面包括諸多的形式，如錨鏈定位、撐墩加撐桿定位等。傳統(tǒng)的鋼導(dǎo)樁定位結(jié)構(gòu)需要占用較大空間，花費(fèi)較多的資金，并且兩側(cè)浮泵，同時(shí)定位也無法有效實(shí)現(xiàn)，針對這種情況，可以將先進(jìn)的單樁多箍式定位結(jié)構(gòu)應(yīng)用過來。該文簡要分析了浮碼頭設(shè)計(jì)中單樁多箍式定位結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，希望可以提供一些有價(jià)值的參考意見。

關(guān)鍵詞：浮碼頭設(shè)計(jì) 多箍式定位結(jié)構(gòu) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U65 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）12（c）-0053-01

如今在浮碼頭設(shè)計(jì)中，已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用單樁多箍式定位結(jié)構(gòu)，相較于傳統(tǒng)的抱箍定位方式，其具有一系列的優(yōu)勢，可以促使空間費(fèi)用得到有效減少，工程定位樁的數(shù)量得到減少；但是它的施工是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工程，需要綜合考慮諸多方面的因素，科學(xué)設(shè)計(jì)和分析，保證浮碼頭的設(shè)計(jì)質(zhì)量。該文以南通某浮碼頭工程為例，分析了在浮碼頭設(shè)計(jì)中如何合理應(yīng)用單樁多箍式定位結(jié)構(gòu)，希望可以提供一些有價(jià)值的參考意見。

1 項(xiàng)目概述

該文以南通某浮碼頭工程為例，工程位于江蘇省南通市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，結(jié)合相關(guān)管理部門的規(guī)定和要求，需要沿著岸線將鋼制浮平臺(tái)設(shè)置于碼頭內(nèi)側(cè)。

2 采用單樁多箍式定位結(jié)構(gòu)的原因

因?yàn)樵谠摴こ添?xiàng)目中，已經(jīng)確定了碼頭前沿線（其前沿線布置在-14m等高線附近），可用水域?qū)挾仍谳^大程度上限制到了泵船和浮泵平臺(tái)的定位，并且需要保證泵船能夠同步鋼浮泵平臺(tái)的升降，該水域?qū)挾缺容^的狹窄，那么就無法實(shí)施錨鏈定位、撐桿及撐墩定位等，如果是采用傳統(tǒng)的鋼導(dǎo)樁定位模式，那么對于每一艘泵船以及各個(gè)分段浮平臺(tái)，都需要對鋼導(dǎo)樁獨(dú)立的設(shè)置，進(jìn)行定位，雖然具有一定的可行性，但是建成之后，因?yàn)閷?dǎo)樁數(shù)量較多，對于工程所在地的景觀，會(huì)造成較大的破壞，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)等多個(gè)角度進(jìn)行考慮，我們最終在定位方面，選擇了單樁多箍式定位方式。

3 單樁多箍式定位方式介紹

具體來講，單樁多箍式定位就是一個(gè)將多個(gè)抱箍結(jié)構(gòu)設(shè)置于同一個(gè)鋼導(dǎo)樁上，同時(shí)限位導(dǎo)樁內(nèi)外側(cè)浮泵，鋼抱箍就是浮泵和鋼導(dǎo)樁的連接限位結(jié)構(gòu)。該工程將1 200鋼管樁作為定位鋼導(dǎo)樁，鋼樁壁厚度為20mm左右，結(jié)合極端高水位下上層抱箍高程加波浪超高來確定鋼導(dǎo)樁的頂高程，利用兩根抱箍鋼樁來固定每艘泵船與對應(yīng)分段浮泵平臺(tái)，設(shè)置的鋼導(dǎo)樁數(shù)量有10個(gè)，單樁長度為35m左右，將C25素混凝土灌注于鋼導(dǎo)樁內(nèi)，將外伸抱箍構(gòu)件設(shè)置于泵船與鋼制浮平臺(tái)外，綜合考慮了各個(gè)泵體的吃水高度，最終決定在平臺(tái)抱箍下側(cè)設(shè)置泵船抱箍。

為了保證正常運(yùn)行定位設(shè)置，非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)就是設(shè)計(jì)限位裝置，抱箍裝置需要將限位作用充分發(fā)揮出來，避免浮泵產(chǎn)生的位移和傾角超過了相關(guān)的規(guī)定和要求，還需要保證沿著定位鋼樁，浮泵能夠上下浮動(dòng)，經(jīng)過綜合研究，有效結(jié)合了廠內(nèi)預(yù)制和現(xiàn)場安裝的方式，來安裝抱箍，并且將橡膠輪緩沖設(shè)置于抱箍內(nèi)壁。

4 單樁多箍式定位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）自然環(huán)境：通過相關(guān)的調(diào)查研究我們發(fā)現(xiàn)，工程區(qū)域設(shè)計(jì)高水位和設(shè)計(jì)低水位分別為4.01m和0.8m，最大流速和最大風(fēng)速為2m/s和2m/s，用m來表示樁基入土范圍內(nèi)土層水平地基反力系數(shù)，結(jié)合相關(guān)的地質(zhì)資料，得出加權(quán)平均值，因?yàn)楣こ趟诘貐^(qū)，位于航運(yùn)樞紐地帶，那么，船行波主要會(huì)對工程造成影響，平均波高為0.6m。

（2）設(shè)計(jì)概況：在正常的使用狀態(tài)下，有著諸多的荷載工況都需要設(shè)計(jì)計(jì)算。首先是船舶靠泊的過程中，會(huì)撞擊到臨水側(cè)浮泵，向鋼導(dǎo)樁傳遞這種撞擊力，在這種情況下，鋼導(dǎo)樁為單點(diǎn)受力狀態(tài)。要緊密依據(jù)港口工程荷載規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，來科學(xué)計(jì)算船舶?？窟^程中的有效撞擊能量，結(jié)合有效撞擊能量和抱箍緩沖物吸能曲線來計(jì)算沖擊力，那么就可以求出單個(gè)鋼導(dǎo)樁承受的最大船舶撞擊力。在?？繝顟B(tài)下，船行波會(huì)影響到鋼導(dǎo)樁兩側(cè)浮泵結(jié)構(gòu)，有擠靠力產(chǎn)生，那么就可以用兩點(diǎn)受力狀態(tài)來簡化鋼導(dǎo)樁，結(jié)合FlORy經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算船行波對系泊船產(chǎn)生的最大作用力及力矩。按照工程所在航道統(tǒng)計(jì)資料平均尺度來考慮航行船舶的尺度，然后對船行波對鋼導(dǎo)樁外側(cè)浮泵船及內(nèi)側(cè)浮泵體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的縱橫向作用力及彎矩進(jìn)行分別計(jì)算。經(jīng)過一系列的計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在鋼導(dǎo)樁設(shè)計(jì)中，非常重要的一個(gè)考慮因素依然是船舶靠泊時(shí)的撞擊力，可以利用船行波對結(jié)構(gòu)的影響來復(fù)核結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。特別是部分區(qū)域有著較大的船舶航速，因?yàn)橛姓汝P(guān)系存在于船行波的效應(yīng)和船舶速度之間，特別是將單樁多箍式定位結(jié)構(gòu)給應(yīng)用過來時(shí)，因?yàn)榇胁〞?huì)同時(shí)作用于多個(gè)浮體，那么船舶靠泊時(shí)產(chǎn)生的撞擊力對結(jié)構(gòu)的影響可能不如船行波對結(jié)構(gòu)的影響。此外，因?yàn)闀?huì)非常頻繁的發(fā)生船行波，為了避免波浪涌動(dòng)影響到多層鋼抱箍，進(jìn)而導(dǎo)致碰撞磨損等問題出現(xiàn)，那么就需要嚴(yán)格控制多層鋼抱箍間的間距，保證比船行波的平均波高要大，如果間隔空間無法保證，那么就需要將緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)置于多層抱箍之間。

5 結(jié)語

通過上文的敘述分析可以得知，單樁多箍式定位結(jié)構(gòu)具有一系列的優(yōu)勢；在該工程中，已經(jīng)成功實(shí)施和應(yīng)用了單樁多箍式定位結(jié)構(gòu)，這種定位方式，比原來抱箍定位方式的空間和費(fèi)用更小，并且工程定位樁的數(shù)量得到了減少，還可以有效連接鋼導(dǎo)樁內(nèi)外側(cè)浮泵結(jié)構(gòu)，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。在浮碼頭中，如果需要統(tǒng)一管理各個(gè)獨(dú)立泵船，就可以采用這種結(jié)構(gòu)形式。但是在具體實(shí)踐中需要注意的是，因?yàn)檫€沒有較多的工程案例，沒有積豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)踐中還有諸多的問題需要解決，那么就需要相關(guān)人員不斷努力，積極借鑒其他成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合工程具體情況，科學(xué)設(shè)計(jì)方案，以便將單樁多箍式定位結(jié)構(gòu)成功應(yīng)用到浮碼頭設(shè)計(jì)中。

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