坐床式圆筒码头案例的分析研究

张伟

摘 要：坐床式圆筒码头是重力式码头的一种，建立坐床式圆筒简化模型，通过计算船舶对码头结构的作用力，从而分析码头结构的受力。

关键词：坐床式圆筒码头;重力式码头;码头结构

中图分类号：U656.1+11       文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2021）10-0092-03

1 引言

重力式码头是我国港口工程中广泛采用的结构型式，坐床式圆筒码头是重力式码头的一种，圆筒码头岸壁结构由大直径圆筒和内部填料组成，共同承受外部荷载，筒内填料为混凝土。码头结构受力计算参照现行规范《重力式码头设计与施工规范（JTS167-2-2009）》。

本工程案例渔港地处秦皇岛新开河入海口，海岸线南北线100米，能容纳60余艘渔港停泊，是河北省第一批通过国家农业部认定的渔港。现公司考虑长远发展，承接游船业务，为确保码头设施、船舶及港口生产安全，对码头靠泊能力进行论证分析研究。

2 坐床式圆筒码头案例分析

2.1 工程概况

工程实例为秦皇岛港口修建工程公司于1996年建设的《秦皇岛市群众渔业码头恢复工程》，设计代表船型为冀秦渔02991（31.85×6.6×2.95×2.25m）。

码头为重力式码头坐床式圆筒结构，码头面高程为+2.50m，码头前沿底高程为-4.00m，抛石基床厚1m。胸墙高1.4m，大直径圆筒直径1380mm，内部填充为钢筋混凝土。码头配备50kN系船柱。

2.2码头改造

现有码头停靠船舶设计代表船型为冀秦渔02991（31.85×6.6×2.95×2.25m），对将要停靠船舶王子号游船（43.56×13.2×3.1×1.59m）进行码头结构论证。

按照规范中的有关规定，以码头结构现况构件尺寸为依据，结合原设计文件（本工程竣工图）对码头结构构件进行受力计算，复核验算。

码头长度及结构按照停靠最大的船舶王子号游船考虑，将要停靠的其余船舶长度小于王子号游船船长。

2.2.1 码头长度复核

根据《海港总体设计规范》（JTS165-2013），码头长度按下式计算：

Lb=§L+d

其中：L—设计船长;

d—富裕长度。

§—90度取值1.25

设计船型王子号游船船舶长43.56m，富裕长度8～10，取为8m。

单个泊位：L+d=1.25×43.56+8=62.45m。

码头长100.085m，停靠船舶王子号游船需要码头岸线长度为62.45m，满足设计船型王子号游船船舶靠泊要求。将现有码头北侧区域65米划为游船游艇泊位区，其余为渔业功能区，趸船继续使用停靠渔船。见下图。

2.2.2 船舶荷载

船舶荷载计算：按照王子号游船船舶进行计算。计算原则按《港口工程荷载规范》（JTS144-1-2010）和《海港总体设计规范》（JTS 165-2013）中的有关规定执行。

船舶荷载计算内容如下：①由风和水流产生的系缆力;②撞击力。

（1）根据风和水流最不利工况进行组合计算，得出王子号游船压载时系缆力为78kN，现有码头为50kN系船柱，不满足船舶靠泊要求，码头需配备150kN系船柱。

（2）船舶靠泊撞击力根据《港口工程荷载规范》（JTS144-1-2010）第10.4条计算。靠岸时产生的船舶撞击力标准值根据船舶有效撞击能量和所选用的橡胶护舷性能曲线确定。船舶靠岸时的有效撞击能量E0按下式计算：E0=ρMVn2/2

现有码头配备D300×300×1000L橡胶护舷设计压缩变形52.5%时的吸能量为11.8KJ，不满足吸能要求。需配备DA-A300H×1000L超级拱形标准橡胶护舷设计压缩变形52.5%时的吸能量为25.5KJ，满足吸能要求，反力为201.9kN。

3 建立模型

3.1几何模型

对碼头结构进行验算，使用丰海重力式码头计算软件，按坐床式圆筒码头计算，根据码头断面简化计算模型。

3.2作用的分类与计算

设计高水位、低水位墙后填料产生的主动土压力如下图所示：

4码头结构受力分析

码头抗滑抗倾稳定验算结果如下表所示：

码头基床稳定性验算结果如下表所示：

码头地基承载力验算结果如下表所示：

综上分析，可得出如下认识：

经过复核计算，码头抗滑抗倾稳定性、基床稳定性、地基承载力安全性符合国家有关标准要求，具有足够的承载能力。

5 结论与建议

5.1结论

经分析现有码头局部改造，工程完工后码头可停靠游船，企业可从事水上旅游资源开发与管理等水系产业项目的推广和营运，具有很好的经济效益。

5.2建议

码头竣工于1996年，距今已20多年，建议定期检测码头的耐久性及安全性。

参考文献：

[1]《港口工程荷载规范》（JTS144-1-2010）.

[2]《海港总体设计规范》（JTS 165-2013）.

[3]《重力式码头设计与施工规范》（JTS167-2-2009）.