影响码头顶面高程的因素研究

动荷 载考虑 。
关键 词：码头 顶面高程 ；波 峰面高度 ；上部结构超 高
中图分类号 ：Ｕ６５１．４
文献标识 码：Ａ
文章编号 ：１００６—７９７３（２０１６）０２—０２７８—０３
港 口建设规 模的扩 大 ，以及 我国沿海掩 护较好 的天 然深 水港址 开发殆尽 ，迫使越 来越 多的在建 或拟建码头 泊位 陆续 建设在 无掩 护 或半掩 护的深水海 域 ；另一 方面 ，大 型船 舶抗 浪泊稳 性能 的提 高 ，这 都使得码 头前沿水 域可能发 生的波高 越来越 大…。与传统掩 护 式码 头相 比 ，建 设在较大 波高水 域 的码头 在确定其 顶面 高程 时 ，除 了要考虑 当地 潮位 、泊 位性 质、船 型、装卸工 艺、船舶 系缆以及后 方陆域高程等 因素外 ， 还必须 考虑波 浪的作 用。波浪对 确定码头 顶面高程 的影响主 要有两 个方面 ：一是较 大的波高可 以产 生高出静水面很 高的 波峰面 而使码 头面上 水 ，从而影 响码 头泊位 的正常使 用 ；二 是对透 空式码 头 ，较大 的波高可 能对码头 上部结构 底面 产生 较大 的冲 击作用而使码 头结构发 生破坏 。
第 ２期
卢生军等 ：影响码头顶面高程的因素研究
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复 合 结 构 码 头 底 部 为 沉 箱 结 构 ，沉 箱 长 １８ｍ ， 宽 １５．２５ｍ ，高 １１．１ｍ，沉箱箱体 内填充 １０～ １００ｋｇ块石 ， 沉箱 上部为高桩梁板式结构 ，码头 结构上部面板 、纵横梁 等 通过桩基与底部沉箱连接 ，结构 其他尺 寸见图 ２；
第 １６卷 第 ２期
２０１６ 住
２ 月
中 国 水 运
Ｏｈ ｎａ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ
ＶｏＩ．１６ Ｆｅｂｒｕａｒｙ
Ｎｏ．２ ２０１６
影响码头顶面高程的 因素研究
卢生 军 ，王 广 贤
（中交第四航 务Ｚ－程勘察设计 院有限公司 ，广东 广 州 ５１０２３０）
摘 要 ：通过 物理模型试 验和码头结构 有限元计算 ，分 别对确定码头顶面高程 中的两个关复合结构码头立面图
收稿 日期 ：２０１６—０１—１１ 作 者简介 ：卢 生军 （１９８６一），湖南辰溪 人 ，中交第 四航 务工程 勘察设计院有限公司 ，工程师 ，从事港 口设计。
王广 贤 （１９８２一），ＦＥ，ＥＩ＇１Ｘ ，中交第四航务工程勘察设计 院有限公 司 ，工程师 ，从事港 口设计 。
（３）全直桩码 头
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试验采用不规则波 ，波谱选 ＪＯＮＳＷＡＰ谱 ，波浪要素 、 水深等根据试验需要确定。每组试验重复 ３次，计算结果取 其平均值 ，每次造波时 间不超过 ３５０ｓ，波数约 １２０～ １５０ 个 ，采 用间歇性造 波 ，避免码头立面产 生的反射波传播到造 波板 引起的二次反射影响。
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图 ３ 全 直 桩 码 头 立 面 图 直桩 为灌注型嵌岩桩 ，桩 径 ２．５ｍ ，桩 底直接嵌 固在 花 岗岩地 基上 ，码头上部为梁板结构 ，结构其他 尺寸见图 ３。 二 、 码 头 前 沿 波 峰 面 高 度 研 究 前进波的波峰面高度 ，根据理论公式 已经能准确 的求 出， 而波浪传播到码头前 沿 ，遇到码头结构 的阻挡之 后 ，将会产 生反射、破碎 以及上冲等一系列的变化 ，码 头前沿波峰面高 度除了与入射波要素 有关 ，还取决于码头 的结构 形式 ，其 已 不能完全按 前进 波考 虑。本文通过物理模 型试验 ，对不 同结 构形式码头 前沿波峰面高度进行研 究 ，从而为确定码头顶 面 高程提供合理依据 。 １．物 理模 型试 验
面 高度和 透空 式码头 上部 结构超 高进行研 究 ，结 果表 明 ：（１）透 空式码 头前沿波 峰面高度可通过合 成波高按 二阶
ｓｔｏｋｅｓ波 峰面公式直接 计算得到 ，而 对前沿具有直立面 的码 头 ，其波峰面高度可在上述基础上再增加 ２０％ ；（２）
在评 估波浪 上托力对透 空式码头上部结 构底部的作 用时 ，动力计算结果 明显小于 静力 计算 ，此时波浪上托压强宜按
我 国现 行的 海 港总体设计规 范 １２１（ＪＴＳ １６５—２０１３） 及实 际工程设 计在考 虑较大波高 下的码头 顶面高程 时 ，最普 遍 的做 法是 ：当码头 顶面高程按 上水标准控 制时 ，其在 设计 水位 的基础 上再额外考 虑一定 的富裕高度 ；当码头 顶面 高程 还应考 虑码头 上部结构 不被波浪 冲击破坏 时 ，其在设计 水位 的基础 上 ，除了需要考虑 码头前 沿的波峰 面高度外 ，还 需考 虑 上部 结构 底 部 到波 峰面 的高度 以及 受 力标 准 的富裕 高 度 等 。码 头前沿 波峰面高 度 ，上部 结构底部 到波峰面 的高 度以 及受力 标准 的富裕高度 的合理取值将 直接 影响最终确定 的码 头顶面高程 ，从而影响码头 泊位正常使 用和 结构安全 。因此 ， 对 其进行研 究具有重 要的工程价值 。
一 、 码 头结构形 式介绍 选取 典型 的沉箱码头 、复合结构 码头 以及全直桩码 头等 三种码 头结 构形式 为研究对象 ，码 头断面如下 ：。 １． 沉 箱码 头 沉箱尺寸 １９．５ｍ Ｘ １１．５ｍ Ｘ １７．１ｍ （长 Ｘ宽 ×高 ），箱 体 内设 置 ４个 隔舱 ，隔舱 内填充 １０ｂ １００ｋｇ块石 ，沉箱迎 浪 面设 有消 浪孔 ，并在沉箱 底部设置厚度为 ｌｍ 的抛石基 床 ，
（２）试验结果分析 通过物理模型试验 ，实测得到码头前沿波峰面高度 、波 浪反射系数等 。由反射 系数求得码头前沿合成波高 ，然 后通 过二阶 ｓｔｏｋｅｓ波面方程求得合成波高静水面 以上 的波峰面 高度 。将码头前沿 实测波峰面高度与理论计算波峰面高度对 比，其结果如下图所示 ：
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