某碼頭改造工程中新老碼頭結(jié)構(gòu)結(jié)合設(shè)計(jì)分析

閆淑英

摘 要：以長江沿線某碼頭改造設(shè)計(jì)為例，在新的工藝設(shè)計(jì)要求并考慮現(xiàn)有邊界條件限制等因素的前提下，通過對(duì)新增軌道梁、新增樁基、樁帽以及橫梁支座結(jié)合部位的設(shè)計(jì)，簡要總結(jié)碼頭改造設(shè)計(jì)的技術(shù)難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：改造設(shè)計(jì) 新工藝 邊界條件 結(jié)合部位

1.項(xiàng)目概況

為節(jié)省岸線，充分利用現(xiàn)有資源，將長江沿線某碼頭改造成通用碼頭。

原平臺(tái)寬度為28m，排架間距為7.1m，原裝卸機(jī)械為軌距10.5m的門機(jī)，現(xiàn)增加集裝箱裝卸功能，根據(jù)總平面布置，結(jié)合施工條件和現(xiàn)狀，為減少裝卸機(jī)械作用在排架上的作用力，本次改造在原排架間增設(shè)一根Φ800mm鋼管樁作為軌道梁基礎(chǔ)。更換江側(cè)軌道梁，增加岸側(cè)22m軌距集裝箱裝卸橋軌道梁。形成10.5m和22m兩種規(guī)矩，其中前軌共用，距碼頭前沿3.0m。在原有平臺(tái)岸側(cè)增設(shè)180×17m后平臺(tái)。

本工程的關(guān)鍵技術(shù)部分為碼頭水工結(jié)構(gòu)，根據(jù)工作所在處邊界條件限制情況（舊碼頭樁基的限制）及當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件和施工技術(shù)條件，該改造方案必須進(jìn)行先拆后建，而且拆除量較大，因此水工結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵點(diǎn)是樁基設(shè)計(jì)、新軌道梁與橫梁支座新老結(jié)合和施工方案等環(huán)節(jié)，以下結(jié)合本工程進(jìn)行分析闡述。

2.設(shè)計(jì)條件

2 . 1碼頭平臺(tái)上流動(dòng)機(jī)械荷載

（1）25t-33m門機(jī)3臺(tái)，荷載：軌距10.5m，基距10.5m，輪數(shù)32個(gè)，最大輪壓250kN，最大腿壓200t，輪距0.765m，軌道型號(hào)QU100。

（2）40.5t-38m集裝箱岸橋2臺(tái)，荷載：軌距22m，基距17.7m，輪壓309kN，總輪數(shù)48個(gè)（4×12），輪距如下圖1（單位m），軌道QU100。

（3）汽車荷載按30t汽車和40t集裝箱拖掛車選取。

2 . 2碼頭平臺(tái)上堆貨荷載

（1）碼頭平臺(tái)臨時(shí)堆放集裝箱：40箱堆高2層，箱角荷載137.25kN/角。

（2）碼頭面均載：碼頭前平臺(tái)28m范圍內(nèi)均載20kPa，后平臺(tái)17m范圍內(nèi)均載30kPa。

（3）集裝箱船船艙蓋板：限堆2層，放置于增加的后平臺(tái)上，按4點(diǎn)這點(diǎn)計(jì)算，每個(gè)著地點(diǎn)荷載≤162.5kN。2.3設(shè)計(jì)代表船型

50000噸級(jí)散貨船：H×B×L×T= 223×32.3×17.9×12.8；

50000噸級(jí)集裝箱船：H×B×L×T=293×32.2×21.8×13.0。

3.改造設(shè)計(jì)

在原結(jié)構(gòu)上增加22m軌道梁，設(shè)計(jì)荷載為40.5t-38m集裝箱岸橋荷載，采用希迪軟件進(jìn)行空間建模計(jì)算，所得結(jié)果和原設(shè)計(jì)相比較得出結(jié)論：改造后計(jì)算樁力略大于原計(jì)算值，但略小于原根據(jù)地質(zhì)報(bào)告所設(shè)計(jì)的樁基允許承載力，上橫梁跨中彎矩和剪力略大于原計(jì)算值，但略小于設(shè)計(jì)承載力值，但上橫梁支座彎矩遠(yuǎn)大于原碼頭上橫梁設(shè)計(jì)值。

分析原因如下：由于原排架樁位是按照軌距為10.5m門機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在10.5m處布置有一對(duì)叉樁，現(xiàn)在增加集裝箱裝卸橋荷載，軌距由原來的10.5m變?yōu)?2m，輪壓由原來的250kN變?yōu)?09kN ， 且輪數(shù)增多，在系纜力和集裝箱裝卸橋荷載下，中間叉樁樁間距較近在交叉點(diǎn)處剛度較大，形成了扁擔(dān)效應(yīng)，使橫梁中部原10.5軌道處橫梁負(fù)彎矩增大。不能滿足使用要求。

針對(duì)上述問題前期提出了兩種處理方法：見圖2和圖3。

針對(duì)上述兩個(gè)方案，經(jīng)過多次技術(shù)協(xié)商和溝通，采用第一方案，就第二方案現(xiàn)階段規(guī)范對(duì)于新老混凝土的結(jié)合設(shè)計(jì)和施工都沒有涉及很深，眾所周知，新老混凝土結(jié)合面容易出現(xiàn)裂縫一直是工程上的難點(diǎn)，目前普遍認(rèn)為其機(jī)理是相對(duì)薄弱的界面過渡區(qū)形成，在彈性階段，結(jié)合面面會(huì)在各種復(fù)雜應(yīng)力的是考結(jié)合面兩邊新舊混凝土上的粘結(jié)強(qiáng)度來承擔(dān)，但粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)不到相應(yīng)整體澆注混凝土強(qiáng)度，從而產(chǎn)生更多的附加應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。且原橫梁負(fù)彎矩鋼筋布置三排鋼筋，拆除工作難度加大。對(duì)于第一方案需特別注意避開原已打設(shè)的斜樁，在施工前應(yīng)先查明原樁基準(zhǔn)確位置，以免碰撞；在軌道梁和橫梁銜接處支座進(jìn)行特殊處理。

4.支座處理設(shè)計(jì)

原軌道梁兩個(gè)端部與橫梁采用的鉸接連接，只有底板鋼筋深入橫梁，依靠部分梁體嵌入橫梁而起到穩(wěn)定作用，改造后，由于軌道梁需更換，而且橫梁接點(diǎn)處是不得進(jìn)行切割拆除的，因此新安裝是雖然底層鋼筋仍可以與老軌道梁拆留下來的鋼筋連接，但是無法在嵌入橫梁，這樣必然影響軌道梁的側(cè)向穩(wěn)定性，為解決這一問題，在橫梁支點(diǎn)軌道梁兩側(cè)設(shè)置了兩個(gè)側(cè)限翼墻。如圖4。

翼墻的用于限制軌道梁的側(cè)向位移，確保軌道梁的穩(wěn)定，減少軌道梁下樁的彎矩。兩側(cè)翼墻的關(guān)鍵是與橫梁的連接，本工程擬采用的化學(xué)錨固植筋是最經(jīng)濟(jì)有效的辦法，植筋后可以滿足支座處設(shè)備震動(dòng)荷載要求，在施工時(shí)應(yīng)先將拆留下來的鉸接鋼筋清理出來，將軌道梁底層鋼筋與鉸接鋼筋連接好后填塞伸縮縫填充物，然后再安裝軌道梁，最后澆筑側(cè)限翼墻。

5.面板節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

原軌道梁上面板采用切割拆除后，預(yù)留原面板上下層鋼筋，為了防止新老混凝土之間出現(xiàn)裂縫而加速鋼筋銹蝕，在澆筑保護(hù)層之前斷面拉毛處理外，應(yīng)采用膨脹混凝土技術(shù)能起到較好的防裂效果。膨脹型混凝土的干縮變形小于普通混凝土，從而防止鋼筋保護(hù)層混凝土干縮變形產(chǎn)生裂縫而加速鋼筋銹蝕破壞，在拆除的面板處待軌道梁澆筑完成后重新澆筑混凝土面板。

6.施工方案設(shè)計(jì)

原碼頭上下游各有一座已建好的引橋，上游引橋?qū)?6m，下游引橋?qū)?m，排架間距均為20m，船只無法入內(nèi)打樁，則后平臺(tái)樁基只能采用鉆孔灌注樁進(jìn)行施工，本工程水域原地形較低，樁的自由長度均在20左右，施工鉆孔灌注樁時(shí)需打設(shè)較長鋼護(hù)筒來搭建鉆孔平臺(tái)，然而水上打設(shè)的鋼護(hù)筒是永久的不能循環(huán)使用，則勢(shì)必增加樁基造價(jià)而且施工工期較長。但施工中前方碼頭可以作業(yè)且改造時(shí)間可根據(jù)運(yùn)量的變化而變化，受外界條件的影響較小。

7.結(jié)論

在碼頭改造設(shè)計(jì)中新老結(jié)構(gòu)的結(jié)合處理一直是難點(diǎn)，尤其是碼頭結(jié)構(gòu)所處的特殊環(huán)境，對(duì)于采用混凝土切割拆除后的新老結(jié)構(gòu)結(jié)合要求更高，近幾年一些新技術(shù)新工藝的涌現(xiàn)，處理新老結(jié)構(gòu)結(jié)合的手段更趨于多樣化，通過當(dāng)?shù)囟鄠€(gè)碼頭的改造經(jīng)驗(yàn)實(shí)踐證明，只要處理好新老結(jié)合、鋼筋的連接以及預(yù)制構(gòu)件制作安裝等關(guān)鍵技術(shù)問題，就能達(dá)到良好的改造效果，本工程改造設(shè)計(jì)是可行的。

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