高桩码头撞损破坏程度分析

王秋生+蔡明捷

摘 要：随着船舶大型化的发展，超载靠泊撞击事故屡屡发生，本文将就高桩码头实际破损程度进行分析。

关键词：超载靠泊 破损临界值 撞击力推算

近年来，船舶大型化的需求越来越明显，而码头的改造升级稍显滞后，码头由于超载靠泊出现损坏的事故屡屡发生。同时，码头的检测由于客观条件及技术水平原因，无法做到全面细致，本文就（汕头港务集团二公司10#码头）超载靠泊撞损事故后，高桩码头本身的破坏程度进行分析。

1.项目背景

汕头港10#泊位为高桩梁板式结构，设计泊位为5000T煤码头。近期码头15#、16#排架中间位置（六跨连续梁的第一跨）直接受船舶撞击，码头结构破损严重，周边梁板也有不同程度的裂缝。

事故船舶为凯瑞7（浙SJ（2012）06-00052），船舶总吨9951吨，事故时载重为15633吨，正面撞击码头发生事故，如图1。

码头经检测，撞击部位边梁断裂，管沟盖板脱落，轨道梁出现裂缝，钢轨变形，撞击部位右侧桩基近断裂。

2.码头桩基破坏临界值计算

原码头采用桩基为500mm预应力方桩，其最大抗裂弯矩为193.6KN.m，最大强度弯矩为239.2KN.m，即当桩基弯矩超过193.6KN.m时，桩基产生较大裂缝，而当桩基弯矩大于239.2KN.m时，桩基会发生断裂。

通过《丰海排架分析系统》建立模型，通过计算得到，桩基弯矩超出限值的临界水平撞击力为486KN，桩基发生断裂的临界水平撞击力为1086KN，产生最大弯矩的桩基为排架第五根桩（斜度1：3），如图2。

3.实际船舶撞击力推算

码头撞击部位外边梁断裂脱落，前轨道梁产生较大裂缝，钢轨出现变形。根据竣工图纸，我们可知，前轨道梁的实际配筋情况，如图3所示：

当前轨道梁发生剪切破坏时，所需要的最小集中力，可根据《水运工程混凝土结构设计规范》（JTS151-2011）中公式（5.5.4-2）计算：

经过计算，=1377.04KN，即轨道梁发生破坏时，所受到的剪力值为1377.04KN，而此时作用在轨道梁上的撞击力（按照集中力作用在1/2处计算）为2754.08KN。

由于撞击力作用位置偏向第2个排架，因此将撞击力简化作用在码头分段的第2个排架位置，参考码头设计常用规范《高桩码头设计与施工规范》（JTS167-1-2010）附录A计算，其他各排架受到的水平力计算结果如表1：

4.码头加固推荐方案

根据上表1可知，1、2、3榀排架的实际撞击力介于桩基抗裂水平撞击力临界值486KN和桩基断裂水平撞击力临界值1086KN之间，因此此次事故，第1、2、3（即15#、16#、17#）榀排架均有发生较大裂缝的可能性。

由于码头撞损事故船舶较大，撞击能超出码头设计荷载，已知码头前沿A-16桩基受撞击损坏（分析认为A-16桩基在事故中与船舶有直接接触），其他桩基因海生物覆盖及水位关系无法检查，但根据码头结构分析，15#-17#排架桩基均会受损，特别是后排叉桩，在承受较大撞击力的情况下，超负荷工作必然会受到损坏，码头15#-18#四排桩范围内重新加固刻不容缓，码头纵梁及面板均需更换。

5.分析方法的推广与应用

（1）本方法仅作高桩码头撞击损坏的分析估算，实际结果稍微保守。

（2）本方法可根据撞击位置不同，推算不同撞击的可能破坏情况，可推广使用。

（3）实际计算过程中，根据不同情况，分析对应梁板分析实际受力。

参考文献：

[1]高桩码头设计与施工规范（Design and Construction Code for Open Type Warf on Piles），JTS167-1-2010.

[2]水运工程混凝土结构设计规范（Design Code for Concrete Structures of Port and Waterway Engineering），JTS151-2011.

[3]国振喜，张树义.实用建筑结构静力计算手册（Static Caculation Handbook for Practical Structure），2009，1.endprint