基于西班牙規(guī)范ROM與中國(guó)規(guī)范JTS的集裝箱碼頭設(shè)計(jì)荷載對(duì)比

安 東 羅 冬

1 中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司 2 中國(guó)交通建設(shè)股份有限公司國(guó)際直營(yíng)業(yè)務(wù)事業(yè)部

1 引言

隨著中國(guó)企業(yè)不斷參與國(guó)際工程的建設(shè)，對(duì)海外標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的熟悉程度將影響競(jìng)標(biāo)結(jié)果以及中標(biāo)后的設(shè)計(jì)質(zhì)量與工程進(jìn)度，進(jìn)而影響到項(xiàng)目的盈利情況。部分國(guó)外集裝箱碼頭招標(biāo)項(xiàng)目中僅有使用功能的描述，對(duì)于設(shè)計(jì)荷載通常未明確提出，僅列出相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范，用于評(píng)估工程量及投標(biāo)報(bào)價(jià)。西班牙規(guī)范應(yīng)用于中南美洲等部分西班牙語(yǔ)系國(guó)家，針對(duì)中國(guó)和西班牙規(guī)范的不同，龔煌[1]等對(duì)樁基承載力設(shè)計(jì)的差異，肖鑫[2]等對(duì)航道寬度的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了對(duì)比，但是設(shè)計(jì)荷載的取值差異少有文獻(xiàn)論述。海外項(xiàng)目往往要求設(shè)計(jì)人員掌握并應(yīng)用相應(yīng)的規(guī)范，因此需要對(duì)中國(guó)JTS 144-1-2010《港口工程荷載規(guī)范》[3](以下簡(jiǎn)稱中國(guó)規(guī)范)與西班牙規(guī)范ROM2.0-11《停泊和系泊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和建造建議》[4](以下簡(jiǎn)稱西班牙規(guī)范)關(guān)于集裝箱碼頭設(shè)計(jì)荷載的內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比分析，為采用西班牙規(guī)范的海外項(xiàng)目提供借鑒。

2 碼頭前沿荷載對(duì)比

2.1 岸邊集裝箱起重機(jī)荷載

中國(guó)規(guī)范與西班牙規(guī)范均對(duì)岸邊集裝箱起重機(jī)(以下簡(jiǎn)稱岸橋)荷載有詳細(xì)的描述，分類思路基本相同，均是按照船型的不同選擇岸橋，區(qū)別在于中國(guó)規(guī)范對(duì)于船型的區(qū)分相對(duì)簡(jiǎn)略，但是對(duì)于岸橋的區(qū)分更為詳細(xì)，其荷載對(duì)比見(jiàn)表1、表2。

表1 中國(guó)規(guī)范岸橋荷載的相關(guān)參數(shù)

表2 西班牙規(guī)范岸橋荷載的相關(guān)參數(shù)

通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，考慮到西班牙規(guī)范的工作狀態(tài)最大風(fēng)速比中國(guó)規(guī)范略大，岸橋的垂直荷載與中國(guó)規(guī)范相當(dāng)。在水平力特別是平行于軌道方向有一定的差異，中國(guó)規(guī)范大約為垂直荷載的10%，西班牙規(guī)范平行軌道荷載按垂直荷載的15%考慮。

2.2 高塔吊荷載

對(duì)于中小型集裝箱碼頭，國(guó)內(nèi)一般使用多用途門座起重機(jī)裝卸集裝箱，高塔吊設(shè)備在國(guó)內(nèi)除秦皇島等極少港口用于裝卸散雜貨外，裝卸集裝箱幾乎沒(méi)有應(yīng)用[5]。而在國(guó)外，高塔吊應(yīng)用非常廣泛，其荷載參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 中國(guó)規(guī)范和西班牙規(guī)范高塔吊荷載的相關(guān)參數(shù)

高塔吊荷載在西班牙規(guī)范中明顯比中國(guó)規(guī)范大，外形尺寸及荷載情況與歐美品牌的產(chǎn)品更為接近，可以作為海外項(xiàng)目類似設(shè)備的選用參考。

2.3 集裝箱堆箱荷載

碼頭前沿通?？紤]堆2層集裝箱，在集裝箱堆箱荷載上中國(guó)規(guī)范與西班牙規(guī)范建議取值相同，均為30 kPa。

2.4 流動(dòng)設(shè)備荷載

碼頭前沿主要設(shè)備考慮集裝箱牽引車，以載雙20 ft集裝箱為例，中國(guó)規(guī)范載重量為50 t，最大輪壓為70 kN，西班牙規(guī)范載重量為65 t，最大輪壓為65 kN。

3 堆場(chǎng)荷載

3.1 堆箱荷載

中國(guó)規(guī)范與西班牙規(guī)范在多層集裝箱的均布荷載規(guī)定上有一定的差異性，具體見(jiàn)表4。

表4 中國(guó)規(guī)范和西班牙規(guī)范集裝箱堆場(chǎng)均載的相關(guān)參數(shù)

從表中可以看出，對(duì)于集裝箱的均載，西班牙規(guī)范明顯比中國(guó)規(guī)范大，主要原因在于西班牙規(guī)范按照堆高換算，未考慮多層集裝箱重量的折減效應(yīng)，而中國(guó)規(guī)范根據(jù)實(shí)際堆箱情況，充分考慮了多層集裝箱在堆場(chǎng)內(nèi)的折減效應(yīng)。

3.2 堆場(chǎng)裝卸設(shè)備荷載

3.2.1 輪胎式龍門起重機(jī)

關(guān)于輪胎式龍門起重機(jī)的荷載，中國(guó)規(guī)范設(shè)備型號(hào)更多，西班牙規(guī)范僅列出了典型參數(shù)的設(shè)備荷載，兩者的荷載基本接近，具體設(shè)備荷載見(jiàn)表5。

表5 中國(guó)規(guī)范和西班牙規(guī)范輪胎式龍門起重機(jī)的相關(guān)參數(shù)

3.2.2 集裝箱正面吊荷載

關(guān)于集裝箱正面吊的荷載，中國(guó)規(guī)范與西班牙規(guī)范的荷載基本接近，具體設(shè)備荷載見(jiàn)表6。

表6 中國(guó)規(guī)范和西班牙規(guī)范集裝箱正面吊的相關(guān)參數(shù)

3.2.3 跨運(yùn)車荷載

跨運(yùn)車屬于標(biāo)準(zhǔn)化定型產(chǎn)品，目前在歐美應(yīng)用最多，中國(guó)規(guī)范與西班牙規(guī)范的荷載基本接近，具體設(shè)備荷載見(jiàn)表7。

表7 中國(guó)規(guī)范和西班牙規(guī)范集裝箱跨運(yùn)車的相關(guān)參數(shù)

4 其他規(guī)定

4.1 流動(dòng)設(shè)備接地比壓

關(guān)于流動(dòng)設(shè)備，如集裝箱正面吊、跨運(yùn)車、牽引車等的接地比壓，中國(guó)規(guī)范通過(guò)規(guī)定輪壓以及輪胎接地尺寸等換算接地比壓；西班牙規(guī)范采用的是根據(jù)常規(guī)輪胎的承載壓強(qiáng)直接規(guī)定接地比壓的方法。此方法的優(yōu)勢(shì)是可以避免不同的車型、不同輪胎接地尺寸與實(shí)際設(shè)備的偏差問(wèn)題，有利于簡(jiǎn)化規(guī)范的相關(guān)計(jì)算。在西班牙規(guī)范中，集裝箱正面吊、跨運(yùn)車、牽引平板車等，接地比壓規(guī)定為800 kPa，輪胎式龍門起重機(jī)及高塔吊接地比壓規(guī)定為1 000 kPa。

4.2 流動(dòng)設(shè)備的等效均載

中國(guó)規(guī)范并無(wú)規(guī)定流動(dòng)設(shè)備的等效均載，在水工結(jié)構(gòu)以及地基處理專業(yè)設(shè)計(jì)中，需要該數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)輸入，來(lái)檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。國(guó)內(nèi)項(xiàng)目一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取20～30 kPa，海外項(xiàng)目對(duì)于數(shù)據(jù)的來(lái)源要求精確，西班牙規(guī)范對(duì)于不同規(guī)格的流動(dòng)設(shè)備等效荷載有明確的規(guī)定，具體見(jiàn)表8。

表8 西班牙規(guī)范流動(dòng)設(shè)備的等效均載

4.3 設(shè)計(jì)風(fēng)速

中國(guó)與西班牙規(guī)范關(guān)于設(shè)計(jì)風(fēng)速的定義是一致的，但是取值不同。對(duì)于裝卸設(shè)備，設(shè)計(jì)風(fēng)速均為離地面或水面10 m高度3 s歷時(shí)狀態(tài)風(fēng)速，中國(guó)規(guī)范中工作風(fēng)速為20 m/s，非工作風(fēng)速為55 m/s(局部地區(qū)70 m/s);西班牙規(guī)范中工作風(fēng)速為24 m/s，非工作風(fēng)速為50 m/s。設(shè)計(jì)過(guò)程中需要根據(jù)項(xiàng)目所在當(dāng)?shù)貙?shí)際風(fēng)況等自然條件復(fù)核取值。

5 結(jié)語(yǔ)

西班牙規(guī)范與中國(guó)規(guī)范具有一定的相似性，對(duì)于集裝箱碼頭不同作業(yè)方式、不同裝卸設(shè)備的荷載規(guī)定較為詳細(xì)，對(duì)碼頭的設(shè)計(jì)工作指導(dǎo)性較強(qiáng)。不同于中國(guó)規(guī)范的強(qiáng)制性，西班牙規(guī)范為推薦性質(zhì)，編寫(xiě)者為工程和港口運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域的機(jī)構(gòu)、專家及學(xué)術(shù)組織，數(shù)據(jù)的全面性不如中國(guó)規(guī)范，部分荷載僅給了一個(gè)范圍，實(shí)際使用中推薦取均值。西班牙規(guī)范中對(duì)于流動(dòng)設(shè)備等效均載、接地比壓的規(guī)定等，值得中國(guó)規(guī)范借鑒，可以作為國(guó)內(nèi)荷載規(guī)范的有益補(bǔ)充。