三峡库区变动回水区新型架空直立式码头结构型式及其力学性能研究

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1、第一章绪论图1．3三峡水库坝前水位调度曲线示意图Fig．1．3WaterlevelschedulingcurveinfrontoftheThreeGorgesReservoir因此，三峡库区港口码头建设时过去一贯可资利用的枯水期(头年11月中下旬到次年4月中下旬)施工的优势施工期再也不会出现，面临的将是长时间的深水期(6个月以上)和水位陡涨陡落的洪水期(7～9月可能出现的超过20m以上的大水位差)。码头建设水下工程量十分巨大，低水位施工期十分短暂，加之库岸地质条件复杂一几乎为裸岩、或覆盖土层很薄的基岩、基岩纵横起伏

2、较大、砂岩泥岩相互交错等，且成库后水位落差高达30米，及大流速(大于5m／s)的水文环境，港口水工建筑物及装卸工艺特别复杂，加之库区地形高差大，港口陆域土石方量大，地质复杂并伴随地质灾害治理，使三峡库区港口码头建设将更加困难和复杂，由此导致港口码头建设成本也将大幅度增加H，。要适应三峡工程建成蓄水后库区新的水文地质环境，满足库区大型船舶的安全停系靠，不过大增加新建码头的工程造价，方便新建码头的正常施工，就必须开展三峡水库成库后的码头新型结构研究，解决这类码头新型结构建设中存在的重大技术问题，满足长江上游航运中心建设

3、对港口码头的需要。从满足大水深、大水位差条件下码头的安全使用考虑，具有足够强度和刚度的“大桩柱、大跨度”的架空结构将是今后三峡库区新建码头的主要发展方向H3。但这种结构还存在许多重大技术问题需要解决，如：这类码头新型结构建造时的合理施工水位、水深大于30m以上的码头基础和下部结构的建造技术以及码头结构的合理刚度和合理强度等等。因此，迫切需通过科技攻关来解决这些重大技术问题，确保三峡水库成库后库区港口码头的顺利建设和码头的正常安全运营。4第一章绪论1．4国内外架空直立式码头研究现状1．4．1概述三峡工程举世瞩目，对于

4、类似三峡库区的通航河流，国外由于缺乏类似的河流条件，几乎未见相应的研究，也罕见相应的研究成果报道。在航运发达的欧洲，如德国的莱茵河、多瑙河、易北河、奥得河、法国的卢瓦尔河、罗纳河、意大利的波河、俄罗斯的第聂伯河、伏尔加河、乌拉尔河、美国的密西西比河、加拿大的纳尔逊河、圣劳伦斯河、巴西的亚马孙河、阿根廷的巴拉那河以及流经埃及等国的尼罗河等河流，目前已开发利用的河港建设的水位差大多在几米，高则十多米，其水文条件与我国的长江、川江、西江以及澜沧江上建设的码头工程大不相同隋1。而我国开展内河大变幅水位的码头结构型式和装卸工

5、艺研究很早，通过多年的研究和建设，从当时的技术和经济等方面总结出了一些成功的经验，指出：当设计高低水位差较小时(AH≤8．0m)一般采用直立式码头(如长江南京以下的干支流、珠江水系下游、黑龙江水系等)；当设计高低水位差在8～17米时，对于件杂货和散货装船，一般采用直立式码头(如长江中游的武汉港等)，对于专用散货卸船码头宜采用斜坡码头；当设计高低水位差大于17米时，一般应以斜坡码头为主(如长江上游的重庆港等)哺1。1．4．2高桩码头设计理论研究现状架空直立式码头结构型式是高桩码头结构型式中的一种。为此，架空直立式码头

6、设计理论应遵循高桩码头设计理论。现行高桩码头设计规范中，在水平荷载作用下，把空间结构简化为平面结构计算；在竖向荷载作用下，则简化为平面结构或弹性支座连续梁计算，这种简化偏于保守口3。在桩基设计时陋’93，规范中则采用线弹性地基的m法和K法，对于桩基土对上部结构的位移和内力的影响，则通过近似的嵌固点法计算平面排架加以考虑。所有上述计算，均把码头的上部结构与桩基分开考虑。其实，上部结构一桩一土为一整体，它们之间存在着复杂的相互作用关系。鉴于上述问题的存在，南京水利科学研究院的柏文正、洪晓林u们等人(1995年)研究编制

7、了NOSAPS程序对高桩码头结构进行整体空间受力计算。根据高桩码头结构的特点，程序配备了7种类型的单元：两端固接梁单元、杆单元、一端固接一端铰接梁单元、平面矩形单元、空间弹簧单元、矩形板单元和矩形壳单元。在高桩码头结构中，纵、横梁与板的轴线往往不在同一高程上，或为保证桩与梁、桩与板、梁与梁连接处的刚性，在程序中引入了刚性域。为使程序适用于不同类第一章绪论型荷载，除考虑了节点荷载外，还考虑了各种单元荷载：横向集中力、横向分布力、轴向集中力、轴向分布力、横向三角形分布力、集中力偶、均匀升温、上下温差、板单元上的集中力和

8、局部均布荷载。程序中考虑了码头的常规荷载模式：结构自重，静水浮力、水流力、波浪力、流动机械荷载、船舶撞击力和系缆力、上部均匀堆货荷载。研究表明，当荷载较大时，由于土的非线性，高桩码头结构往往呈现上部结构一桩一土非线性相互作用，即上部结构及桩本身可看作弹性的，桩基浅区的土壤变形较大，一般呈非线性，桩基深处的土壤，变形很小，也可认为是弹性的。对这种带有局部非线性