高桩码头发展与研究现状

一、引言

码头是供船舶停靠、装卸货物和上下旅客的水工建筑物。根据其目的不同，码头可以按不同方法进行分类。码头按结构型式，可分为重力式码头、板状码头、高桩码头和其他码头型式。

二、高桩码头型式的发展及研究现状

高桩码头是码头的三大结构型式之一，也是我国港口建设以来采用最早、应用最为广泛的码头结构型式之一。高桩码头建筑物是一种常采用的码头结构形式，其工作特点是通过打入地基中的桩基将码头荷载传给地基。髙桩码头具有透空、波浪反射小等特点，适用于深水和软弱土地基条件。

高桩码头的结构型式可根据所使用的建筑材料、上部结构型式及其与岸衔接的方式进行分类。高桩码头按桩材料分为木结构、钢结构、钢筋混凝土结构以及以上两种材料得混合结构等型式。按上部结构型式可分为承台式、梁板式、无梁板式、高桩墩式和桁架式。按接岸结构型式可分为窄桩台高桩码头、宽桩台髙桩码头、引桥式栈桥髙桩码头和墩式髙桩码头。

近十年来，我国港口工程建设和建港技术的迅速发展，沿海码头向离岸、深水化、开敞发展，靠泊船舶吨位日趋大型化。内河港口码头亦不断向大水位差地区延伸。与其他码头形式相比，高桩码头具有许多优点：高桩码头为透空式结构，结构自重小，结构的差异变位小，对波浪的反射小，对挖泥超深的适应性强，砂石料的用量少；适应大水位差能力强高等。但高桩码头结构型式复杂，耐久性差，也有它的不足之处：码头结构工艺荷载变化大，超载的能力差。

三、高桩码头的基桩

高桩码头建筑物主要由上部结构、基桩、接岸结构和码头设施等部分组成。而桩作为髙桩码头的受力构件是最为重要的。高桩码头的基桩主要有木桩、钢桩、预制的钢筋混凝土管桩和预应力钢筋混凝土管桩等。目前木桩已很少使用。

1.预制钢筋混凝土桩

钢筋混凝土管桩有非预应力和预应力两种。非预应力钢筋混凝土土桩在吊运和打桩过程中桩身会出现裂缝，影响桩的耐久性。预应力钢筋混凝土桩能有效解决裂桩问题，并可节约钢材。预应力钢筋混凝土桩耐久性好、省钢材、造价低，因此有预应力加工条件的工程，赢尽量使用预应力钢筋混凝土桩。

2.预应力钢筋混凝土管桩

圆形钢筋混凝土桩一般做成空心，称为管桩。根据制造方法不同，预应力钢筋混凝土管桩有先张法和后张法两种。先张法常用的是PHC桩，后张法常用的是大管桩。先张法预应力钢筋混凝土管桩一般室分段在离心机上制作；水上使用的先张法管桩的外径一般为700～1400mm，管壁厚一般为130～150mm，管段的长度通常为30～55m。我国生产的后张法预应力大直径钢筋混凝土管桩，是以标准长度的管节拼装而成，管断面为空心圆形，外径为1.0～1.4m，壁厚130～145mm。

3.钢管桩

钢管桩一般是在工厂用钢板螺旋焊接而成。常用的钢管桩外径为800～1500mm，壁厚为14～22mm。钢管桩的优点是：强度高、抗弯能力大、能承受较大的水平力；弹性好，能吸收较大的并行能量，可减小船舶对码头建筑物的撞击力；制造和施工方便。但其也有一定缺点：钢材用量大，造价较高，容易锈蚀，使用期维护工作量较大。

四、高桩码头结构型式存在的问题

高桩码头在设计施工过程中存在的问题，可以归纳为以下几个方面：

（1）桩基结构长期承受水平力，由于沉桩能力有限，桩的抗压、抗拔的承载能力不足。

（2）负摩擦对桩基的不利影响。桩基的如图深度不够，导致后方回填较大，因此造成堆场较大的沉降，从而给码头的基桩带来负摩擦力，造成上部结构开裂、位移及桩基沉降，影响码头的正常使用及其耐久性

（3）地基处理不当，从而造成边坡稳定性不足，引起桩基损坏。较为常见的是边坡位移造成上部结构开裂、边坡失稳滑动，造成桩基损坏。

（4）施工过程中不注意重大天气的防范，导致桩基为形成整体就遭受破坏，导致出现工程质量问题。

五、展望

高桩码头结构构件较多，受力复杂，其不同结构构件的最不利作用效应组合复杂多样，结构的传力也很难模拟。随着计算机技术的迅猛发展，用有限元法（矩阵位移法）进行结构静力、动力特性分析已成为目前结构分析中最为通用的方法。结构计算中，空间结构计算程序也越来越完善，在使用上更为方便快捷，建立的力学模型，也越来越与实际问题的原型相符，满足工程设计精度的要求。高桩码头结构空间计算分析和CAD技术随着电子计算机发展而日趋成熟，且随着CAD技术的发展，其设计的准确性、可靠性和高效性方面都有突出的进展。可以预见，结构优化设计计算的逐渐成熟，为高桩码头开辟了更广的运用空间。与此同时，我国国民经济及水运的高速发展，使得港口建设成为必要，为高桩码头结构型式的革新开拓出广阔的前景。

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