合肥港國際集裝箱碼頭二期工程高樁板梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

劉淑偉， 席 榮， 張海民

(安徽省交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司， 安徽 合肥 230011)

合肥港國際集裝箱碼頭二期工程高樁板梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

劉淑偉， 席 榮， 張海民

(安徽省交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司， 安徽 合肥 230011)

合肥港綜合碼頭二期工程緊鄰一期工程上下游建設(shè)，由于一期工程建設(shè)時，已將二期工程部分范圍港池疏浚，因此二期工程建設(shè)不具備干地施工條件。經(jīng)過多次討論論證，結(jié)合場地實(shí)際情況，通過反復(fù)計(jì)算，對碼頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，最終確定為變截面橫梁結(jié)構(gòu)和預(yù)制靠船立柱的高樁板梁型式，確保了項(xiàng)目的順利實(shí)施。

高樁板梁結(jié)構(gòu)；變截面橫梁結(jié)構(gòu)；預(yù)制靠船立柱；疊合板

0 引 言

碼頭按結(jié)構(gòu)形式可分為重力式、板樁碼頭、高樁碼頭和混合式碼頭等。其中高樁碼頭是在軟弱地基上修建的一種主要結(jié)構(gòu)形式，其工作特點(diǎn)是通過樁臺將作用在碼頭上的荷載經(jīng)樁基傳給地基。高樁碼頭主要由樁基和上部結(jié)構(gòu)組成，根據(jù)上部結(jié)構(gòu)型式又可分為板梁式、無梁板式、桁架式和承臺式碼頭[1-3]。

1 工程概況

合肥港國際集裝箱碼頭位于合肥市包河區(qū)大圩鎮(zhèn)，南淝河右岸，一期工程2010年底建成運(yùn)營，至2014年底集裝箱年運(yùn)量已達(dá)到15萬TEU，運(yùn)能已飽和。二期工程緊鄰一期工程上下游建設(shè)，上游新建1個多用途泊位，下游新建3個集裝箱泊位。

原一期工程碼頭采用高樁框架結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)主要為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，采用干地施工方案。由于一期工程建設(shè)時，已將二期工程部分范圍港池疏浚至2.2 m，作為錨泊及等待區(qū)，因此二期工程建設(shè)不具備干地施工條件。二期工程沒有簡單延續(xù)原一期碼頭結(jié)構(gòu)型式，而是根據(jù)工程區(qū)域地質(zhì)、地形條件及工期要求，對碼頭結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，采用變截面橫梁結(jié)構(gòu)和預(yù)制靠船立柱的高樁板梁結(jié)構(gòu)型式。碼頭結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，受力明確，同時可以減少施工工序，縮短工期，節(jié)省工程造價。

2 設(shè)計(jì)條件

2．1 設(shè)計(jì)高程

設(shè)計(jì)高水位：11.1 m;設(shè)計(jì)低水位：5.8 m (98%保證率);施工水位：7.5 m;碼頭面高程：11.3 m;設(shè)計(jì)河底高程：1.8 m。

2．2 工程地質(zhì)

在場地勘察的深度范圍內(nèi)，土層自上而下主要為素填土、粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)土、粉土。其中場地上部地層狀態(tài)和地質(zhì)特性較差。樁基巖土設(shè)計(jì)參數(shù),見表1所列。

表1 樁基巖土設(shè)計(jì)參數(shù)

2.3 設(shè)計(jì)荷載

堆貨荷載：0～11 m：20 kPa；14～20 m：30 kPa；汽車荷載：55 t汽車；Tr-60集裝箱拖掛車；起重機(jī)械荷載：40 t集裝箱岸橋 軌距16 m，基距17.4 m，總輪數(shù)8×4=32個，最大輪壓250 kN。；船舶系纜力：350 kN；船舶撞擊力：413 kN；人群荷載：3.0 kPa。

3 結(jié)構(gòu)方案

3.1 原一期工程碼頭結(jié)構(gòu)方案

一期工程碼頭結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 一期工程碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖

碼頭平臺長259.4 m，寬20 m，平臺頂標(biāo)高11.3 m，排架間距6.4 m，伸縮縫跨3 m，伸縮縫采用懸挑分段結(jié)構(gòu)。平臺上部結(jié)構(gòu)主要由主橫梁、前邊梁、軌道梁、系梁、面板和靠船構(gòu)件組成，門機(jī)軌道梁間距為10.5 m，平臺預(yù)留16 m軌道梁。上部結(jié)構(gòu)除面板為預(yù)制構(gòu)件外，其余均為鋼筋混凝土現(xiàn)澆構(gòu)件。橫梁前端設(shè)靠船構(gòu)件，其上安裝SA-A400型，L=1.5 m橡膠護(hù)弦3套，前邊梁和靠船梁上各安裝2套。平臺下部結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑φ100 cm，樁長40 m，每排4根樁，樁間距分別為5.25 m、5.25 m、5.5 m。樁基頂面現(xiàn)澆80 cm×80 cm立柱與上部結(jié)構(gòu)連接，樁與樁之間采用60 cm×60 cm縱橫向梁系相互聯(lián)系。

3.2 二期工程碼頭結(jié)構(gòu)方案

二期工程碼頭(圖2)平臺與一期工程平順布置，寬20 m，頂標(biāo)高與一期工程一致，為11.3 m。平臺上部結(jié)構(gòu)主要由主橫梁、前邊梁、軌道梁、縱梁、面板和靠船構(gòu)件組成。上部結(jié)構(gòu)根據(jù)碼頭上部荷載作用，相對一期工程將原系梁改為1.7 m高縱梁，可大大增加碼頭縱向剛度和改善碼頭受力情況。為保證碼頭結(jié)構(gòu)的整體性，除靠船構(gòu)件和面板預(yù)制外其余均采用為鋼筋混凝土現(xiàn)澆構(gòu)件。門機(jī)軌道梁間距與一期工程一致，為10.5 m和5.5 m，可滿足門機(jī)通用性。橫梁根據(jù)船舶受力情況，沿水側(cè)斷面尺寸為230 cm×90 cm(高×寬)，沿陸側(cè)為170 cm×80 cm；前邊梁斷面尺寸120 cm×80 cm(高×寬)，其上安裝2套SA-A400型橡膠護(hù)弦；軌道梁斷面尺寸163 cm×80 cm(高×寬)；縱梁斷面尺寸170 cm×50 cm(高×寬)；面板為疊合板，預(yù)制部分板厚20 cm，現(xiàn)澆部分板厚25 cm。受施工水位影響，靠船立柱為預(yù)制構(gòu)件，斷面尺寸為110(70) cm×90 cm(寬×高)，其上安裝3套SA-A400型橡膠護(hù)弦(2套L=1.5 m，1套L=1 m)。

圖2 二期工程碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖

平臺下部結(jié)構(gòu)采用φ1 000 mm鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，平均樁長46.5 m，每排4根樁，樁間距分別為5.25 m、5.25 m、5.5 m。樁頂通過180 cm×180 cm×120 cm的樁帽與橫梁連接。

系船柱采用250 kN鑄鐵系船柱，碼頭平臺臨水側(cè)、上下游側(cè)設(shè)置護(hù)輪坎，護(hù)輪坎高30 cm，外側(cè)采用角鋼護(hù)邊；護(hù)輪坎涂刷黃黑相間醒目油漆標(biāo)示。

港池開挖邊坡與一期工程一致，為1∶2.7，護(hù)坡采用漿砌塊石護(hù)砌，M10漿砌石厚30 cm，碎石墊層厚10 cm。

4 結(jié)構(gòu)計(jì)算及結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化

4.1 結(jié)構(gòu)計(jì)算

主要結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果[4-6]見表2所列，計(jì)算模型如圖3所示。

圖3 計(jì)算模型

表2 結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果

4.2 結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化

(1) 碼頭橫梁為變截面結(jié)構(gòu)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)受力，減小自重，節(jié)省工程造價。

(2) 根據(jù)實(shí)際施工水位為6.5 m左右，將靠船立柱調(diào)整為預(yù)制結(jié)構(gòu)，由傳統(tǒng)長方形截面優(yōu)化為梯形截面，減輕自重和工程造價，節(jié)省工期。

(3) 增加縱向梁系，可增加碼頭縱向剛度，改善碼頭受力情況。

(4) 碼頭面板由45 cm預(yù)制板調(diào)整為20 m預(yù)制板和25 cm現(xiàn)澆板組成的疊合板，可提高碼頭整體性。

(5) 根據(jù)南淝河常水位，取消下層靠船平臺，減少構(gòu)件類型。

(6) 碼頭后沿和伸縮縫處面板改為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，便于施工，可縮短施工工期。

5 結(jié)束語

合肥港國際集裝箱碼頭二期工程位于南淝河上，屬于內(nèi)河碼頭，水工結(jié)構(gòu)吸收長江裝配式碼頭工期短、易施工的優(yōu)點(diǎn)，本項(xiàng)目在縮短工期和節(jié)省造價間尋求了一個較好的平衡點(diǎn)。合肥港國際集裝箱碼頭二期工程自2014年建成運(yùn)營以來，整個碼頭運(yùn)行一直良好，說明該結(jié)構(gòu)方案可行有效，隨著港區(qū)信息化、標(biāo)準(zhǔn)化的全面推進(jìn)，目前貨物吞吐量增長迅速，整個碼頭為港口吞吐能力的提升打下良好基礎(chǔ)[7-10]。

[1] 韓理安.港口水工建筑(第2版)[M].北京：人民交通出版社,2008.

[2] JTS 167-1-2010，高樁碼頭設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] JTS 167-4-2012，港口工程樁基規(guī)范[S].

[4] JTS 144-1-2010，港口工程荷載規(guī)范[S].

[5] JTS 147-1-2010，港口工程地基規(guī)范[S].

[6] JTS 151-2011，水運(yùn)工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[7] 韓冰翰.對高樁碼頭設(shè)計(jì)若干問題的探討[J]．中國水運(yùn)，2010(11)：234～235.

[8] 王春泉.高樁梁板結(jié)構(gòu)碼頭水工建設(shè)質(zhì)量通病的預(yù)防與消除[J].中國水運(yùn)，2014(1)：286～287．

[9] 蔣倜軍.某高樁梁板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].中國水運(yùn)，2009(9)：88～89，104.

[10] 張 晟，程志宏.合肥港綜合碼頭二期工程后方陸域處理方案[J].中國水運(yùn)(下半月)，2016(5)：239～241.

2016-10-24；修改日期：2016-10-30

劉淑偉 (1986-),女,安徽銅陵人，安徽省交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司工程師．

U656.135；U656.113

A

1673-5781(2016)05-0637-03