第十一章 格形钢板桩码头

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1、格形钢板桩码头概述构造设计荷载与破坏形式设计计算施工工艺第一节概述一、格形钢板桩码头的概念由平板形钢板桩打成封闭的格形，内部填充砂石料构成。自重及荷载通过钢板桩、填料及持力基桩传入下层基础，结构依靠格体及填料性能抵抗自身变形，维持构造形状，依靠自重及格前土压力避免倾覆、滑移，保持整体稳定。第一节概述二、格形钢板桩码头的构造组成1.钢板桩格体2.格内填料3.导梁4.剪力构件5.持力桩基6.上部结构(胸墙、管沟等)7.置换基础8.其它(减压棱体、倒滤层、后方填土等)第一节概述三、格形钢板桩码头的结构特性1.对荷载的适应性结构对垂直荷载的承受能力强、对水平荷载的

2、承受能力差。2.对地基的适应性硬层层面浅时，宜采用重力式结构；硬层层面深时，宜采用桩基结构。当介于两者之间或地基土质变化较大时，采用格形钢板桩结构。3.结构特性属于延性结构，码头由变形作为设计控制条件。4.材料受力特性钢板桩以横向受力为主、格内填料以受压为主。钢板桩及锁口拉应力较大，对桩的机械性能要求较高，板桩材料需进口。5.施工特性第一节概述四、格形钢板桩码头的建设技术概况1.概况格形钢板桩码头结构简单，但设计技术比较复杂，目前格形码头的设计理论还不成熟，研究及应用比较好的国家有日本、德国、法国及美国等，国内研究起步较晚，基本上是套用国外的设计资料，深圳

3、盐田深水码头采用了这种结构。2.设计流程构造布置、抗剪切变形计算、板桩入土深度计算、结构稳定计算、地基承载力计算、地基变形计算、整体稳定性计算、格体钢板桩布置、格体胀裂稳定性计算、附属设施计算。3.施工工艺流程预制件制作、拼装平台建造及导向围囹架和吊具制作、基础处理、钢板桩格体拼装吊运安放、钢板桩沉桩、格内清淤回填及振实、后方回填、持力基桩沉桩、附属设施施工、上部结构施工。第二节构造设计一、钢板桩格体1.钢板桩型式（板型钢板桩、曲腹钢板桩）、宽度、厚度。主要影响因素：锁口、沉桩阻力、强度及腐蚀等。2.格形型式3.格体高度格体底高程：海侧区应根据板桩承载力确

4、定，陆侧区应在满足主体结构稳定性的条件下尽可能提高。格体顶高程：尽量放底，但第二节构造设计当码头胸墙或桩端导梁需现浇时，应考虑施工水位。4.格体排水理论在钢板桩壁上设置排水孔。排水孔的位置、数量、孔径视水位差及填料的渗透性确定。一般排水孔宜布设在低水位以下，孔径4~6厘米，竖向孔距1~2米，横向孔距2~4米。应设导滤层。5.钢板桩防腐二、散体填料格内填料：宜采用中砂、中粗砂、小于50公斤的块石；格后填料：以内摩擦角大、价格便宜为宜；基础填料：宜采用中砂，厚度2~5米。第二节构造设计三、上部结构格形码头的上部结构与常规重力式码头的上部结构相同。1.上部结构与

5、下部结构的衔接方式2.结构构造1)平面布置直线型:上部结构外沿线齐平，包络了格体的外沿线。曲线型:上部结构顺应格体外壁的走势,采用折线或弧线形。2)结构型式优先采用叠合式结构,其次采用现浇混凝土结构.第二节构造设计四、持力基桩1.基桩结构采用抗弯剪能力好的桩，如预应力混凝土桩。2.桩位布置由上部结构的受力与强度要求确定，且应考虑群桩效应，间距宜采用3~6米，部分基桩可布置于格体外侧。3.桩尖标高由承载力确定，基桩桩尖与格体板桩桩尖宜有一定高差（为什么？）。五、其它构件1.导梁：沿钢板桩格壁连续布满的圈梁，增加整体稳定性。第二节构造设计2.剪力构件可采用钢板

6、、钢筋混凝土、钢筋网、土工布等结构，以增强格体抗剪强度。3.轨道基础前方轨道基础与胸墙合并，当后方轨道荷载较大时在轨道基础下设持力基桩，前后轨道基础间设置联系构件（拉杆）。第三节荷载与破坏形式一、荷载的类型与组合1.荷载的类型自重、码头面活荷载、船舶荷载、土压力、水压力、地震力、冰荷载、施工荷载等。2.荷载组合格形钢板桩码头的荷载组合原则与常规重力式码头一致，详见《规范》。二、几种特殊荷载的计算1.土压力近似计算：将格形钢板桩曲面假想成直平面，计算土压力，此时需将土与墙面的摩擦角增大：由φ/3~φ/2放大至φ/2~2φ/3。（原因）2.波浪压力第三节荷载与

7、破坏形式由于格体壁面不平，目前波浪力计算理论还不成熟，通常由模型试验确定。3.剩余水压力格形钢板桩码头剩余水压力的选用原则：1)对于以潮汐为水位差的海港码头和河口感潮段码头,格墙不设排水设施,格体两侧的剩余水头取2/3~1倍平均潮差,设排水设施,取0~1/3倍平均潮差,填料渗水性能好,排水效果好的取小值.2)对于无潮汐水域的码头,按渗流计算确定.3)格内的水头可近似取用格体两侧水头的平均值。三、格形钢板桩码头的破坏模式第四节设计计算一、格体抗剪切变形计算1.计算简化1）格体平面形状的简化2）计算底面的简化2.计算模式及公式1）北岛昭一法极限剪切破坏面公式(

8、见参考文献［2］)第四节设计计算2)柯敏斯法极限剪切破坏面公式(见