坐床式圓筒碼頭案例的分析研究

張偉

摘 要：坐床式圓筒碼頭是重力式碼頭的一種，建立坐床式圓筒簡化模型，通過計算船舶對碼頭結構的作用力，從而分析碼頭結構的受力。

關鍵詞：坐床式圓筒碼頭;重力式碼頭;碼頭結構

中圖分類號：U656.1+11? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）10-0092-03

1 引言

重力式碼頭是我國港口工程中廣泛采用的結構型式，坐床式圓筒碼頭是重力式碼頭的一種，圓筒碼頭岸壁結構由大直徑圓筒和內部填料組成，共同承受外部荷載，筒內填料為混凝土。碼頭結構受力計算參照現行規范《重力式碼頭設計與施工規范（JTS167-2-2009）》。

本工程案例漁港地處秦皇島新開河入海口，海岸線南北線100米，能容納60余艘漁港停泊，是河北省第一批通過國家農業部認定的漁港。現公司考慮長遠發展，承接游船業務，為確保碼頭設施、船舶及港口生產安全，對碼頭靠泊能力進行論證分析研究。

2 坐床式圓筒碼頭案例分析

2.1 工程概況

工程實例為秦皇島港口修建工程公司于1996年建設的《秦皇島市群眾漁業碼頭恢復工程》，設計代表船型為冀秦漁02991（31.85×6.6×2.95×2.25m）。

碼頭為重力式碼頭坐床式圓筒結構，碼頭面高程為+2.50m，碼頭前沿底高程為-4.00m，拋石基床厚1m。胸墻高1.4m，大直徑圓筒直徑1380mm，內部填充為鋼筋混凝土。碼頭配備50kN系船柱。

2.2碼頭改造

現有碼頭停靠船舶設計代表船型為冀秦漁02991（31.85×6.6×2.95×2.25m），對將要停靠船舶王子號游船（43.56×13.2×3.1×1.59m）進行碼頭結構論證。

按照規范中的有關規定，以碼頭結構現況構件尺寸為依據，結合原設計文件（本工程竣工圖）對碼頭結構構件進行受力計算，復核驗算。

碼頭長度及結構按照停靠最大的船舶王子號游船考慮，將要停靠的其余船舶長度小于王子號游船船長。

2.2.1 碼頭長度復核

根據《海港總體設計規范》（JTS165-2013），碼頭長度按下式計算：

Lb=§L+d

其中：L—設計船長;

d—富裕長度。

§—90度取值1.25

設計船型王子號游船船舶長43.56m，富裕長度8～10，取為8m。

單個泊位：L+d=1.25×43.56+8=62.45m。

碼頭長100.085m，停靠船舶王子號游船需要碼頭岸線長度為62.45m，滿足設計船型王子號游船船舶靠泊要求。將現有碼頭北側區域65米劃為游船游艇泊位區，其余為漁業功能區，躉船繼續使用停靠漁船。見下圖。

2.2.2 船舶荷載

船舶荷載計算：按照王子號游船船舶進行計算。計算原則按《港口工程荷載規范》（JTS144-1-2010）和《海港總體設計規范》（JTS 165-2013）中的有關規定執行。

船舶荷載計算內容如下：①由風和水流產生的系纜力;②撞擊力。

（1）根據風和水流最不利工況進行組合計算，得出王子號游船壓載時系纜力為78kN，現有碼頭為50kN系船柱，不滿足船舶靠泊要求，碼頭需配備150kN系船柱。

（2）船舶靠泊撞擊力根據《港口工程荷載規范》（JTS144-1-2010）第10.4條計算。靠岸時產生的船舶撞擊力標準值根據船舶有效撞擊能量和所選用的橡膠護舷性能曲線確定。船舶靠岸時的有效撞擊能量E0按下式計算：E0=ρMVn2/2

現有碼頭配備D300×300×1000L橡膠護舷設計壓縮變形52.5%時的吸能量為11.8KJ，不滿足吸能要求。需配備DA-A300H×1000L超級拱形標準橡膠護舷設計壓縮變形52.5%時的吸能量為25.5KJ，滿足吸能要求，反力為201.9kN。

3 建立模型

3.1幾何模型

對碼頭結構進行驗算，使用豐海重力式碼頭計算軟件，按坐床式圓筒碼頭計算，根據碼頭斷面簡化計算模型。

3.2作用的分類與計算

設計高水位、低水位墻后填料產生的主動土壓力如下圖所示：

4碼頭結構受力分析

碼頭抗滑抗傾穩定驗算結果如下表所示：

碼頭基床穩定性驗算結果如下表所示：

碼頭地基承載力驗算結果如下表所示：

綜上分析，可得出如下認識：

經過復核計算，碼頭抗滑抗傾穩定性、基床穩定性、地基承載力安全性符合國家有關標準要求，具有足夠的承載能力。

5 結論與建議

5.1結論

經分析現有碼頭局部改造，工程完工后碼頭可停靠游船，企業可從事水上旅游資源開發與管理等水系產業項目的推廣和營運，具有很好的經濟效益。

5.2建議

碼頭竣工于1996年，距今已20多年，建議定期檢測碼頭的耐久性及安全性。

參考文獻：

[1]《港口工程荷載規范》（JTS144-1-2010）.

[2]《海港總體設計規范》（JTS 165-2013）.

[3]《重力式碼頭設計與施工規范》（JTS167-2-2009）.