港口工程学Shanghai Maritime UniversityShanghai Maritime University上海海事大学上海海事大学第四章 高桩码头本章要点 1.高桩码头的结构型式及其特点 2.高桩码头构造设计 3. 高桩码头的结构布置4.高桩码头的计算（面板、 纵梁、横向排架、靠船构件）5.高桩码头的构件强度和整体稳定验算高桩码头的重要组成部分桩基上部结构接岸结构岸坡码头设备高桩码头：适用于软土地基优点：结构自重轻，波浪反射小，砂石料用量少，对挖泥超深的适应性强缺点：对地面超载和装卸工艺变化的适应性差；耐久性不如重力式码头和板桩码头；码头构件易损坏且难修复打桩船桩基础墩台桩基础浇筑好的桩帽横梁就位安装靠船构件安装靠船构件之间的水平撑安装预制面板面层现浇高桩码头全景横向排架横向排架第一节 高桩码头的结构型式及其特点一、按桩台宽度和挡土结构分类二、按上部结构分类一、按桩台宽度和挡土结构分类1. 窄桩台码头：设有较高的挡土结构l挡土结构与码头连成一体：在我国很少采用l前板桩高桩码头 优点：基桩不受冰凌撞击，上部结构的底面不暴露在外，免受波浪溅水和干湿交替的作用以及含盐蒸汽的影响。
缺点：填方数量大；不好设锚固，土压力大；码头前波浪反射严重；整体滑动稳定性不如后板桩码头l后板桩高桩码头l挡土结构与码头分开设置：主要采用型式l设置挡土墙前板桩高桩码头后板桩高桩码头窄桩码头断面图深层水泥搅拌桩l窄桩台高桩码头l特点：1.码头宽度较窄； 2.适用于地基较好、土方回填量较小或回填料较便宜的地区； 3.深层水泥搅拌桩处理挡土墙下的软弱地基，减少软土地基变形对码头桩基的影响 l宽桩台码头l特点：1.在软土地基上修建满堂式码头时，采用岸坡自然稳定的宽桩台码头为宜； 2.岸坡回填土方量少，有利于岸坡稳定；3. 采用纵向变形缝将宽桩台划分为前桩台和后桩台 二、按上部结构型式分类l板梁式（梁板式）l桁架式（框架式）l无梁板式l承台式l板梁式（梁板式）l由面板、纵梁、横梁、桩帽和靠船构件组成l优点：各构件受力明确合理；构件抗裂性能高（预应力构件）；桩的承载力能充分发挥，靠船构件的悬臂长度短l缺点：构件类型和数量多，死角多，水气不易排出，构件中钢筋易腐蚀l桁架式（框架式）l由面板、纵梁、桁架和水平连杆组成l优点：适合于水位变化大的内河港口；刚度大，整体性好l缺点：施工麻烦，造价高，现浇混凝土量大。
l无梁板式l由面板、桩帽和靠船构件组成l优点：结构简单，施工水位高，施工简便速度快l缺点：受力情况不明确；只能采用非预应力面板，靠船构件的悬臂长度增长，结构的整体刚性和桩的耐久性不好l适用于水位差较小和码头面没有大的集中荷载l无梁板式l面板、桩帽、靠船构件面板直接搁在桩帽上l优点：结构简单，施工快，造价低l缺点：面板位置高，桩的自由高度大，靠船构件悬臂段长l仅适用于水位差不大、集中荷载较小的中小型码头 承台式l由水平承台、胸墙和靠船构件组成l优点：承台受力均匀；结构整体性和耐久性好；对打桩的要求不高l缺点：自重大，需桩多墩式码头l其他高桩码头新型高桩码头前方带有刚架的梁板式高桩码头前方带有框架的梁板式高桩码头大管桩板梁式高桩码头高桩码头试桩打桩船打桩试桩主梁安设试桩某高桩码头建造过程预制梁起吊砂浆铺底横梁就位靠船构件安装水平撑安装预制面板安装安装好的横梁和靠船构件面层现浇引桥面层施工某高桩码头建造过程打桩船墩台桩基础桩帽钢筋模板浇筑好的桩帽起重船吊斗浇筑工艺墩台底模板制作安装墩台钢筋绑扎墩台模板安装预制梁验收第二节 高桩码头的构造 高桩码头设计与施工规范港口工程混凝土结构设计规范一、桩和桩帽二、横梁与纵梁三、面板与面层 四、靠船构件 五、构件的连接和搁置六、增强结构耐久性的措施一、桩1.种类（按材料分）： 木桩很少采用 钢筋混凝土桩耐久性好，节省钢材，造价低 预应力钢筋混凝土方桩 预应力钢筋混凝土管桩 （先张法、后张法）钢管桩外海工程、制作简单，打入容易，承受较大水平荷载按施工方法分类：预制桩，灌注桩按断面形状分类：方桩，圆桩 水下灌注桩施工（近岸）（1）预应力钢筋混凝土方桩主要采用的结构型式 特点：1.制作方便，可分节制造，接桩方便； 2.侧摩擦力与同面积圆桩相比提高13% ； 3. 根据特殊要求可做成矩形截面。
作用？4. 做成圆圆形截面作用？几点构造要求：1.断面一般为 40cm40cm60cm60cm ；2.断面较大时，可作成圆形空心，以减轻自重； 注意：锤击下沉,桩顶4倍桩宽范围内做成实心段 冰凌区，不宜采用空心桩3.主筋宜采用冷拉II、III和级钢筋，配筋率不小于1%；4.主筋直径一般不小于14mm ;5.桩宽45cm，主筋不少于8根；桩宽45cm，不少于4根；6.箍筋一般采用I级钢筋，直径为68mm，封闭式； 7.箍筋间距取4050cm，桩头、尖处应加密，桩头钢筋网 8.楔形桩尖，长度1.01.5d桩宽9. 桩靴、H形钢桩，打入岩层桩帽构造 1.作用？ 调整打桩时产生的桩顶标高和平面位置的偏差，便于预制梁或板的安装 2.桩帽一般采用现浇混凝土 3. 顶面尺寸：预制梁的宽度、梁或板的搁置长度、安装构件时的允许偏差4. 底面尺寸： 直桩：桩宽、打桩允许偏差、外包最小宽度； 叉桩：斜桩与垂线的夹角、两斜桩轴线在桩帽底面交点的距离5. 桩帽高度：不宜小于0.5倍桩帽宽度，且不得小于600mm6. 桩的全部外伸钢筋应埋入桩帽内，桩头应嵌入桩帽50100mm7. 现浇横梁，不设桩帽，横梁与桩浇筑在一起。
桩帽钢筋 布置图桩帽钢筋模板浇筑好的桩帽预应力空心方桩制作全过程（2）预应力混凝土管桩： 圆形的空心桩，钢绞线，大管桩分为：先张法（PHC桩）和后张法（雷蒙德桩）构造：l先张法：外径600、800、1000、1200mm；壁厚为60-150mm；每节长15m、30m；l后张法（雷蒙德桩）：单节长4m，外径为1000、1200、1400mm；壁厚130-145mm大直径管桩特点：l 与预应力混凝土方桩比较：强度高，密度大，耐锤击，承载力大；l与钢桩比较：耐久性好，使用寿命长，不需经常维护，用钢量1/81/6 ，成本1/31/2 1. 主筋：单股或双股钢绞线，周长均匀布置，16根2. 箍筋：I级钢筋，直径不小于6mm3. 壁厚：应满足钢绞线预留孔及内外保护层厚度灌浆砼40MPa4. 桩身排水孔：桩身上部，消除水锤现象，50mm5. 岩石层：钢桩靴表面带齿的管桩2.钢管桩 构造要求：外径500-1200mm；壁厚为10-18mm（计算厚度预留腐蚀厚度）薄壁结构）外径与厚度之比不宜大于70，防止钢桩屈皱破坏优点：强度大，抗弯能力大，能承受较大的水平力，制造和施工方便缺点：钢材用量大，造价高，容易腐蚀。
洋山港一期钢管桩钢管桩和构件 桩与桩帽连接：桩顶直接伸入桩帽（或横梁）内 桩顶通过锚固铁件（或钢筋）伸入桩帽 二、横梁和纵梁 1.横梁 受力情况：板梁式高桩码头的主要受力构件 横梁断面形式: 倒T形，矩形，花篮形横梁截面形式选择（重要）： 纵梁高度很小：纵梁搁置于横梁上，选倒T形上横梁宽：3545cm，高度80150cm；下横梁宽：90120cm，高度6080cm横梁截面形式选择： 纵梁高度与横梁相差不大：纵、横梁等高连接，均置于桩帽上，选矩形或花篮形横梁的断面形式及接头构造纵横梁等高布置，中间做现浇结点2.纵梁:横梁间通常设置纵梁，门机、铁路轨道下的梁又称轨道梁断面形式：矩形，空心矩形、T形、花篮型，型 结构计算：纵梁一般采用连续梁 纵梁宽：3050cm 纵梁高：90120cm支座处与横梁、桩帽整体连接纵梁三、面板与面层种类1. 实心板： 现浇板整体性好，非预应力，用于无预制和起重条件的小型码头 预制板现场拼接，分为横向铰接板和整体连接板 叠合板板厚较大时采用，下部为预制，上部为现浇，现场工作量大上面还有面层，一起浇筑2.空心板： 上海地区，空心大板 厚度一般为4060cm 空心板之间纵向拼缝一般采用铰接， 用C30细石混凝土浇捣 凹凸形空心板形式预制面板叠合板安装现浇空心板施工橡胶管空心大板引桥面层面层的作用：找平码头地面，作为磨耗层。
面层与面板一起浇筑时，厚度不小于2cm 面层与面板分开浇筑时，厚度不小于5cm为了防止面层混凝土在气温变化时引起膨胀或收缩而产生裂缝，面层应设伸缩缝，缝竖向不连通，亦称假缝面层应设置排水坡，坡度一般采用0.5%-1.0%面板现浇层面层伸缩缝四、靠船构件1.作用：固定防冲设备 2.类型：悬臂梁式 ，悬臂板式 悬臂梁式：梁板式高桩码头安装好的靠船构件水平撑安装水平撑安装要求：1. 断面不小于35cm30cm2. 与靠船构件外边线的距离不小于10cm悬臂板式：无梁板式高桩码头双层系靠船平台：水位差58m多层系靠船平台：水位差1017m五、构件的连接与搁置 1.构件连接：固接：接头整体浇筑铰接：空心板纵向拼缝 不连接：搭接 连接要求：（1）符合构件连接处的受力要求2）确保连接质量：接缝处现浇砼的标号比预制件高一级；预制件与比其尺寸大的现浇件连接时，预制件应埋入现浇件规定深度 （3）便于施工2.构件的搁置 支座顶面铺设砂浆，厚度一般为1cm；水泥砂浆铺底六、增强结构耐久性的措施P125第三节 高桩码头的结构布置 1.上部结构的宽度窄桩台码头： 设门机码头：1414.5m 不设门机码头：810m 宽桩台码头：综合考虑码头前沿线、码头后方挡土结构的位置、码头使用等。
先拟定前桩台的宽度 一、码头结构尺度的确定码头结构的长度、码头前沿高程、码头前水底高程2.岸坡坡度与分级：岸坡根据使用要求开挖 海港：1：2.5 河港：1：2 坡面用抛石进行处理：1：1.5B1、B2、B3 3.结构沿码头长度方向的分段变形缝的作用： 伸缩缝 沉降缝 伸缩缝间距： 装配式结构6070m 现浇式结构35m 沉降缝： 根据荷载、结构型式、地质条件确定，尽量一缝两用 变形缝设置：悬臂式 简支式 缝宽：23cm上海地区：大于90m 变形缝的设置凹凸缝的齿高一、悬臂梁式：优点：对不均匀沉降的适应性强，缺点：增加了排架数目，悬臂部分需现浇二、简支梁式：优点：结构简单、施工方便缺点：要保证梁端自由滑动和转动，支座构造相对复杂高桩码头变形缝凹凸缝凹凸形变形缝4.上部结构（桩台）的底部高程 （1）桩帽或现浇横梁的底高程不应低于施工水位（设计低水位）； （2）靠船构件底部高程：保证低水位时船舶靠泊二、桩基布置 布置原则：应能充分发挥桩基承载力，各桩受力尽量均匀； 应使整个码头工程的建设比较经济； （桩基方案的比选与优化设计）应考虑桩基施工的可能与便利1 横向排架中桩的布置 原则一：纵梁下布桩；图(a)原则二：靠前沿的门机梁下布置双直桩，叉桩布置在后门机梁下；图(c)、(d)原则三：门机下无铁路，双直桩和叉桩中间设12根直桩；图(a)、(b)原则四：门机下有双线铁路，布置2根直桩；图(c)、(d)原则五：不设门机和铁路，桩等间距布置；图(a)、(b)原则六：窄突堤码头：中间布置叉桩，门机梁下布置半叉桩； 横向排架： 桩距：35m，不宜小于6倍桩径，避免群桩效应。
斜桩最大倾斜度：不超过3:1 组成叉桩的两根桩在桩顶处的净距不宜小于30cm2 桩基的纵向布置取决于横向排架间距； 前桩台: 小方桩：横向排架间距一般采用6-7米； 大管桩、刚管桩：8-12米后桩台：排架间距一般采用3-5米堆货荷载较大）横向排架间距沿码头长度方向保持一致纵向叉桩的设置3 桩基平面布置 注意斜桩倾斜方向，避免碰桩桩在地面以下交叉时，它们在交叉处的净距不宜小于50cm斜桩在设计时应在平面内扭转一个小的角度注意桩基布置对施工程序的影响 4 桩长 端承桩：持力层；摩擦桩：承载力计算确定同一桩台下的桩打入同一土层，桩尖标高不宜相差太大 接桩数量不宜多于1个 三、上部结构布置 布置和选择构件形式时应遵守以下原则：结构系统简单；结构受力明确、合理；结构整体性好并有足够的刚度。