張偉
摘 要:坐床式圓筒碼頭是重力式碼頭的一種,建立坐床式圓筒簡(jiǎn)化模型,通過計(jì)算船舶對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)的作用力,從而分析碼頭結(jié)構(gòu)的受力。
關(guān)鍵詞:坐床式圓筒碼頭;重力式碼頭;碼頭結(jié)構(gòu)
中圖分類號(hào):U656.1+11? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào):1006—7973(2021)10-0092-03
1 引言
重力式碼頭是我國(guó)港口工程中廣泛采用的結(jié)構(gòu)型式,坐床式圓筒碼頭是重力式碼頭的一種,圓筒碼頭岸壁結(jié)構(gòu)由大直徑圓筒和內(nèi)部填料組成,共同承受外部荷載,筒內(nèi)填料為混凝土。碼頭結(jié)構(gòu)受力計(jì)算參照現(xiàn)行規(guī)范《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范(JTS167-2-2009)》。
本工程案例漁港地處秦皇島新開河入???,海岸線南北線100米,能容納60余艘漁港停泊,是河北省第一批通過國(guó)家農(nóng)業(yè)部認(rèn)定的漁港?,F(xiàn)公司考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展,承接游船業(yè)務(wù),為確保碼頭設(shè)施、船舶及港口生產(chǎn)安全,對(duì)碼頭靠泊能力進(jìn)行論證分析研究。
2 坐床式圓筒碼頭案例分析
2.1 工程概況
工程實(shí)例為秦皇島港口修建工程公司于1996年建設(shè)的《秦皇島市群眾漁業(yè)碼頭恢復(fù)工程》,設(shè)計(jì)代表船型為冀秦漁02991(31.85×6.6×2.95×2.25m)。
碼頭為重力式碼頭坐床式圓筒結(jié)構(gòu),碼頭面高程為+2.50m,碼頭前沿底高程為-4.00m,拋石基床厚1m。胸墻高1.4m,大直徑圓筒直徑1380mm,內(nèi)部填充為鋼筋混凝土。碼頭配備50kN系船柱。
2.2碼頭改造
現(xiàn)有碼頭??看霸O(shè)計(jì)代表船型為冀秦漁02991(31.85×6.6×2.95×2.25m),對(duì)將要停靠船舶王子號(hào)游船(43.56×13.2×3.1×1.59m)進(jìn)行碼頭結(jié)構(gòu)論證。
按照規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定,以碼頭結(jié)構(gòu)現(xiàn)況構(gòu)件尺寸為依據(jù),結(jié)合原設(shè)計(jì)文件(本工程竣工圖)對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行受力計(jì)算,復(fù)核驗(yàn)算。
碼頭長(zhǎng)度及結(jié)構(gòu)按照??孔畲蟮拇巴踝犹?hào)游船考慮,將要??康钠溆啻伴L(zhǎng)度小于王子號(hào)游船船長(zhǎng)。
2.2.1 碼頭長(zhǎng)度復(fù)核
根據(jù)《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTS165-2013),碼頭長(zhǎng)度按下式計(jì)算:
Lb=§L+d
其中:L—設(shè)計(jì)船長(zhǎng);
d—富裕長(zhǎng)度。
§—90度取值1.25
設(shè)計(jì)船型王子號(hào)游船船舶長(zhǎng)43.56m,富裕長(zhǎng)度8~10,取為8m。
單個(gè)泊位:L+d=1.25×43.56+8=62.45m。
碼頭長(zhǎng)100.085m,??看巴踝犹?hào)游船需要碼頭岸線長(zhǎng)度為62.45m,滿足設(shè)計(jì)船型王子號(hào)游船船舶靠泊要求。將現(xiàn)有碼頭北側(cè)區(qū)域65米劃為游船游艇泊位區(qū),其余為漁業(yè)功能區(qū),躉船繼續(xù)使用??繚O船。見下圖。
2.2.2 船舶荷載
船舶荷載計(jì)算:按照王子號(hào)游船船舶進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算原則按《港口工程荷載規(guī)范》(JTS144-1-2010)和《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTS 165-2013)中的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
船舶荷載計(jì)算內(nèi)容如下:①由風(fēng)和水流產(chǎn)生的系纜力;②撞擊力。
(1)根據(jù)風(fēng)和水流最不利工況進(jìn)行組合計(jì)算,得出王子號(hào)游船壓載時(shí)系纜力為78kN,現(xiàn)有碼頭為50kN系船柱,不滿足船舶靠泊要求,碼頭需配備150kN系船柱。
(2)船舶靠泊撞擊力根據(jù)《港口工程荷載規(guī)范》(JTS144-1-2010)第10.4條計(jì)算??堪稌r(shí)產(chǎn)生的船舶撞擊力標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)船舶有效撞擊能量和所選用的橡膠護(hù)舷性能曲線確定。船舶靠岸時(shí)的有效撞擊能量E0按下式計(jì)算:E0=ρMVn2/2
現(xiàn)有碼頭配備D300×300×1000L橡膠護(hù)舷設(shè)計(jì)壓縮變形52.5%時(shí)的吸能量為11.8KJ,不滿足吸能要求。需配備DA-A300H×1000L超級(jí)拱形標(biāo)準(zhǔn)橡膠護(hù)舷設(shè)計(jì)壓縮變形52.5%時(shí)的吸能量為25.5KJ,滿足吸能要求,反力為201.9kN。
3 建立模型
3.1幾何模型
對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算,使用豐海重力式碼頭計(jì)算軟件,按坐床式圓筒碼頭計(jì)算,根據(jù)碼頭斷面簡(jiǎn)化計(jì)算模型。
3.2作用的分類與計(jì)算
設(shè)計(jì)高水位、低水位墻后填料產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力如下圖所示:
4碼頭結(jié)構(gòu)受力分析
碼頭抗滑抗傾穩(wěn)定驗(yàn)算結(jié)果如下表所示:
碼頭基床穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果如下表所示:
碼頭地基承載力驗(yàn)算結(jié)果如下表所示:
綜上分析,可得出如下認(rèn)識(shí):
經(jīng)過復(fù)核計(jì)算,碼頭抗滑抗傾穩(wěn)定性、基床穩(wěn)定性、地基承載力安全性符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,具有足夠的承載能力。
5 結(jié)論與建議
5.1結(jié)論
經(jīng)分析現(xiàn)有碼頭局部改造,工程完工后碼頭可??坑未髽I(yè)可從事水上旅游資源開發(fā)與管理等水系產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目的推廣和營(yíng)運(yùn),具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。
5.2建議
碼頭竣工于1996年,距今已20多年,建議定期檢測(cè)碼頭的耐久性及安全性。
參考文獻(xiàn):
[1]《港口工程荷載規(guī)范》(JTS144-1-2010).
[2]《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTS 165-2013).
[3]《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》(JTS167-2-2009).