
版桩式码头
版桩式码头是码头结构中主要结构类型之一。其结构主要由板桩墙、胸墙(或导梁)、锚定系统组成。
基本介绍
- 中文名:版桩式码头
- 外文名:Version of pile wharf
- 结构类型:无锚版桩、单拉桿锚碇版桩等
- 组成:版桩、拉桿、锚碇结构、胸墙等
- 类型:码头
- 学科:土木工程
概述
版桩式码头是码头主要结构形式之一,主要由版桩、拉桿、锚碇结构、胸墙(或帽梁和导梁)及码头设备组成,其特点是依靠版桩入土部分的横向土抗力和安设在上部的锚碇结构来保持其整体稳定性,除特别坚硬或软弱的地基外均可採用。作为钢版桩码头的主要构件,如果採用钢筋混凝土版桩,由于其耐久性好,用钢量少,造价低,因此广泛採用,但由于强度的限制,一般只适用于水深不大的中小型码头。对于深水码头,要求版桩有较大的抗弯能力,此时可採用圆形钢管桩或组合型钢版桩截面;对于可在陆上施工的深水版桩码头,可採用先成孔后栽桩(或就地浇筑,类似于地下连续墙结构)的版桩结构。
主要优缺点及适用条件
版桩码头的主要优点是结构简单,用料省,造价较低;大部分构件可以预製(除帽梁外),现场施工工作量小,施工方便迅速,工期短;多数情况下,可先打版桩,后挖港池,且版桩后面挖方也少,所以可以节省大量的挖方和码头后面的填方。版桩码头的主要缺点是耐久性不如重力式码头(但比高桩码头好),使用年限较短,钢版桩易受海水鏽蚀,钢筋混凝土版桩也可能开裂导致钢筋鏽蚀,而且整体性也不够好;此外,版桩码头使用时不能承受较大的水平荷载,故不适于在无掩护的海港中套用;版桩码头的施工需要专门的打桩船或沉桩设备等。
结构形式
版桩码头的结构形式按锚碇结构的形式可分为:无锚版桩、单拉桿锚碇版桩、双拉桿(多拉桿)锚碇版桩及斜拉桩式锚碇版桩。其中,最常用的是带有单拉桿锚碇的版桩码头结构。在採用钢筋混凝土版桩时,应儘量利用预应力钢筋混凝土,海港码头若採用钢版(管)桩结构,尚应考虑防腐措施。
1.无锚版桩
靠版桩自身嵌入土中的长度来保持结构的稳定,对水深浅、荷载小或其后方不便设定锚碇结构时,可选用这种结构形式.不过,码头工程一般不採用这种结构形式,多用于护岸工程。
2.单拉桿锚碇版桩码头
单拉桿锚碇版桩是版桩码头中最常用的一种结构形式,其锚碇结构可採用锚碇版(墙)、桩、版桩式叉桩。以往版桩结构多用于中、小型码头,目前我国已设计和建造了许多万吨级的深水版桩码头。
3.双(多)拉桿锚碇版桩码头
当水深较大或地基软弱时,为使版桩所受弯矩不致过大,有些版桩码头採用双拉桿锚旋,这种结构构造比较複杂,下层拉桿多需在水下安装,受力複杂,结构的内力分析是要重点解决的主要问题之一。
4.斜拉桩式版桩码头
斜拉桩式版桩结构,从20世纪60年代起在国外码头和护岸工程中得到较广泛的套用,我国70年代初开始採用。这种结构占地面积小,特别适用于施工地域比较狭窄,不便设定锚碇拉桿的地区。斜拉桩可以起到减小版桩土压力的作用,从而使版桩入土深度和厚度较其他锚碇结构为小。版桩和斜拉桩结合,可在码头后方回填之前,承受一定的波浪作用。这种结构施工简单,便于快速施工,造价较低。主要缺点是结构受力複杂,结构节点处理不当易发生问题。
5.主桩版桩结合版桩码头
增大版桩的入土深度,可以增加岸坡的稳定性,但这会提高码头造价,因此採用每隔几根桩设定一根加长桩,这就是长短版桩结合的形式。为了充分发挥长桩的作用,可将长桩的断面加大,便成了主桩版桩结合的版桩码头。
一般构造
1.版桩
版桩墙的作用是构成直立的码头岸壁,并挡住墙后的土体。版桩墙常採用钢筋混凝土版桩和钢版桩。
(1)钢筋混凝土版桩:钢筋混凝土版桩应儘量採用预应力混凝土或高强混凝土,以提高抗裂能力和耐久性,并有利于打桩时桩不被打坏。桩头和桩尖在打桩时受力较大,所以在桩顶和桩头应加密钢筋网。
钢筋混凝土版桩常採用矩形断面,在地基条件和打桩设备允许的情况下,儘可能加大版桩宽度,一般可採用500~600 mm,厚度一般为200~500 mm。为了使版桩整齐地打入地基并使各版桩紧密结合,在版桩两侧设有凹凸榫,凸榫一般从桩尖开始做至设计泥面以下1.0m左右,在此侧的其余範围和另一侧全长範围做凹榫,凹榫的深度不宜小于50 mm。版桩的底端在厚度方向上做成楔形以使版桩易于打入,而在底端凹榫侧削成斜角可以使版桩施打中产生一个挤推力使桩靠得紧密(见图5—26)。
(2)钢版桩:常用断面形式有U形和Z形,圆管形、H形和组合形钢版桩的截面模量较大,可适用于较大的深水码头。
为便于钢版桩的打入,在桩尖前进方向侧削角,削角的坡度一般为1:2~1:4。在码头:转角处还常採用焊接或铆接拼制的异形转角版桩。
钢版桩在水中和空气中易鏽蚀,因此必须採取防鏽措施,目前常用防鏽措施有:涂料保护、阴极保护、改进钢材化学成分和採用防腐蚀钢种等措施。
2.导梁、帽梁与胸墙
为了使版桩能共同工作和码头前沿线整齐,通常在版桩顶端用现浇混凝土做成帽梁,从而加强结构的整体性;为了使每根版桩都能被拉桿拉住,在拉桿和版桩墙的连线处设定导梁,无锚版桩墙只设帽梁。
钢筋混凝土版桩码头,一般採用钢筋混凝土导梁,导梁通常现浇较多,帽梁一般採用现浇钢筋混凝土梁。当水位差不大、拉桿距码头面距离较小时,一般将导梁和帽梁合二为一设计成胸墙。
钢版桩的导梁一般由一对背靠的槽钢组成,导梁的分段长度不宜小于4倍的拉桿间距,并与帽梁(或胸墙)的分段长度一致。
3.锚定结构
常用的锚定结构有三种形式:锚定版(墙)、锚定桩(版桩)和锚定叉桩,选择锚定结构形式,应根据码头后方的条件、码头规模、水平力大小以及对锚定结构要求来加以确定。
4.拉桿
拉桿是版桩墙和锚定结构之间的传力构件,因此拉桿是版桩码头的重要构件之一。从减小版桩墙跨中弯矩来说,拉桿的高程设得越低越好,但是,为了保证水上安装拉桿和现浇混凝土构件(如导梁、胸墙等)的施工条件,拉桿的高程不宜低于施工水位。通常,拉桿是水平放置,但也有採用向上斜和向下斜的拉桿,拉桿向下斜是为了增大锚碇版的埋深,以增大锚碇能力;拉桿向上斜是为了既能把拉桿在版桩墙上的位置放低,又不降低锚碇结构的高程,这样可减少锚碇版(墙)基坑或基槽的挖方量,通常是在设定水下拉桿时採用。
拉桿要承受拉力,所以一般是採用钢拉桿。钢拉桿的直径较粗,所以钢拉桿要採用焊接质量有保证和延伸率不低于18%的高强度钢材。