合肥港国际集装箱码头二期工程高桩板梁结构的优化设计

刘淑伟， 席 荣， 张海民

(安徽省交通勘察设计院有限公司， 安徽 合肥 230011)

合肥港国际集装箱码头二期工程高桩板梁结构的优化设计

刘淑伟， 席 荣， 张海民

(安徽省交通勘察设计院有限公司， 安徽 合肥 230011)

合肥港综合码头二期工程紧邻一期工程上下游建设，由于一期工程建设时，已将二期工程部分范围港池疏浚，因此二期工程建设不具备干地施工条件。经过多次讨论论证，结合场地实际情况，通过反复计算，对码头结构进行优化，最终确定为变截面横梁结构和预制靠船立柱的高桩板梁型式，确保了项目的顺利实施。

高桩板梁结构；变截面横梁结构；预制靠船立柱；叠合板

0 引 言

码头按结构形式可分为重力式、板桩码头、高桩码头和混合式码头等。其中高桩码头是在软弱地基上修建的一种主要结构形式，其工作特点是通过桩台将作用在码头上的荷载经桩基传给地基。高桩码头主要由桩基和上部结构组成，根据上部结构型式又可分为板梁式、无梁板式、桁架式和承台式码头[1-3]。

1 工程概况

合肥港国际集装箱码头位于合肥市包河区大圩镇，南淝河右岸，一期工程2010年底建成运营，至2014年底集装箱年运量已达到15万TEU，运能已饱和。二期工程紧邻一期工程上下游建设，上游新建1个多用途泊位，下游新建3个集装箱泊位。

原一期工程码头采用高桩框架结构，上部结构主要为现浇结构，采用干地施工方案。由于一期工程建设时，已将二期工程部分范围港池疏浚至2.2 m，作为锚泊及等待区，因此二期工程建设不具备干地施工条件。二期工程没有简单延续原一期码头结构型式，而是根据工程区域地质、地形条件及工期要求，对码头结构型式进行优化调整，采用变截面横梁结构和预制靠船立柱的高桩板梁结构型式。码头结构优化后，受力明确，同时可以减少施工工序，缩短工期，节省工程造价。

2 设计条件

2．1 设计高程

设计高水位：11.1 m;设计低水位：5.8 m (98%保证率);施工水位：7.5 m;码头面高程：11.3 m;设计河底高程：1.8 m。

2．2 工程地质

在场地勘察的深度范围内，土层自上而下主要为素填土、粉质黏土、淤泥质土、粉土。其中场地上部地层状态和地质特性较差。桩基岩土设计参数,见表1所列。

表1 桩基岩土设计参数

2.3 设计荷载

堆货荷载：0～11 m：20 kPa；14～20 m：30 kPa；汽车荷载：55 t汽车；Tr-60集装箱拖挂车；起重机械荷载：40 t集装箱岸桥 轨距16 m，基距17.4 m，总轮数8×4=32个，最大轮压250 kN。；船舶系缆力：350 kN；船舶撞击力：413 kN；人群荷载：3.0 kPa。

3 结构方案

3.1 原一期工程码头结构方案

一期工程码头结构，如图1所示。

图1 一期工程码头结构断面图

码头平台长259.4 m，宽20 m，平台顶标高11.3 m，排架间距6.4 m，伸缩缝跨3 m，伸缩缝采用悬挑分段结构。平台上部结构主要由主横梁、前边梁、轨道梁、系梁、面板和靠船构件组成，门机轨道梁间距为10.5 m，平台预留16 m轨道梁。上部结构除面板为预制构件外，其余均为钢筋混凝土现浇构件。横梁前端设靠船构件，其上安装SA-A400型，L=1.5 m橡胶护弦3套，前边梁和靠船梁上各安装2套。平台下部结构采用钻孔灌注桩基础，桩径φ100 cm，桩长40 m，每排4根桩，桩间距分别为5.25 m、5.25 m、5.5 m。桩基顶面现浇80 cm×80 cm立柱与上部结构连接，桩与桩之间采用60 cm×60 cm纵横向梁系相互联系。

3.2 二期工程码头结构方案

二期工程码头(图2)平台与一期工程平顺布置，宽20 m，顶标高与一期工程一致，为11.3 m。平台上部结构主要由主横梁、前边梁、轨道梁、纵梁、面板和靠船构件组成。上部结构根据码头上部荷载作用，相对一期工程将原系梁改为1.7 m高纵梁，可大大增加码头纵向刚度和改善码头受力情况。为保证码头结构的整体性，除靠船构件和面板预制外其余均采用为钢筋混凝土现浇构件。门机轨道梁间距与一期工程一致，为10.5 m和5.5 m，可满足门机通用性。横梁根据船舶受力情况，沿水侧断面尺寸为230 cm×90 cm(高×宽)，沿陆侧为170 cm×80 cm；前边梁断面尺寸120 cm×80 cm(高×宽)，其上安装2套SA-A400型橡胶护弦；轨道梁断面尺寸163 cm×80 cm(高×宽)；纵梁断面尺寸170 cm×50 cm(高×宽)；面板为叠合板，预制部分板厚20 cm，现浇部分板厚25 cm。受施工水位影响，靠船立柱为预制构件，断面尺寸为110(70) cm×90 cm(宽×高)，其上安装3套SA-A400型橡胶护弦(2套L=1.5 m，1套L=1 m)。

图2 二期工程码头结构断面图

平台下部结构采用φ1 000 mm钻孔灌注桩基础，平均桩长46.5 m，每排4根桩，桩间距分别为5.25 m、5.25 m、5.5 m。桩顶通过180 cm×180 cm×120 cm的桩帽与横梁连接。

系船柱采用250 kN铸铁系船柱，码头平台临水侧、上下游侧设置护轮坎，护轮坎高30 cm，外侧采用角钢护边；护轮坎涂刷黄黑相间醒目油漆标示。

港池开挖边坡与一期工程一致，为1∶2.7，护坡采用浆砌块石护砌，M10浆砌石厚30 cm，碎石垫层厚10 cm。

4 结构计算及结构方案优化

4.1 结构计算

主要结构计算结果[4-6]见表2所列，计算模型如图3所示。

图3 计算模型

表2 结构计算结果

4.2 结构方案优化

(1) 码头横梁为变截面结构，优化结构受力，减小自重，节省工程造价。

(2) 根据实际施工水位为6.5 m左右，将靠船立柱调整为预制结构，由传统长方形截面优化为梯形截面，减轻自重和工程造价，节省工期。

(3) 增加纵向梁系，可增加码头纵向刚度，改善码头受力情况。

(4) 码头面板由45 cm预制板调整为20 m预制板和25 cm现浇板组成的叠合板，可提高码头整体性。

(5) 根据南淝河常水位，取消下层靠船平台，减少构件类型。

(6) 码头后沿和伸缩缝处面板改为现浇结构，便于施工，可缩短施工工期。

5 结束语

合肥港国际集装箱码头二期工程位于南淝河上，属于内河码头，水工结构吸收长江装配式码头工期短、易施工的优点，本项目在缩短工期和节省造价间寻求了一个较好的平衡点。合肥港国际集装箱码头二期工程自2014年建成运营以来，整个码头运行一直良好，说明该结构方案可行有效，随着港区信息化、标准化的全面推进，目前货物吞吐量增长迅速，整个码头为港口吞吐能力的提升打下良好基础[7-10]。

[1] 韩理安.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，高桩码头设计规范[S].

[3] JTS 167-4-2012，港口工程桩基规范[S].

[4] JTS 144-1-2010，港口工程荷载规范[S].

[5] JTS 147-1-2010，港口工程地基规范[S].

[6] JTS 151-2011，水运工程混凝土结构设计规范[S].

[7] 韩冰翰.对高桩码头设计若干问题的探讨[J]．中国水运，2010(11)：234～235.

[8] 王春泉.高桩梁板结构码头水工建设质量通病的预防与消除[J].中国水运，2014(1)：286～287．

[9] 蒋倜军.某高桩梁板结构设计分析[J].中国水运，2009(9)：88～89，104.

[10] 张 晟，程志宏.合肥港综合码头二期工程后方陆域处理方案[J].中国水运(下半月)，2016(5)：239～241.

2016-10-24；修改日期：2016-10-30

刘淑伟 (1986-),女,安徽铜陵人，安徽省交通勘察设计院有限公司工程师．

U656.135；U656.113

A

1673-5781(2016)05-0637-03