遮帘式板桩码头研究现状及展望_强跃

2021年4月第4期总第581期水运工程Port&Waterway EngineeringApr.2021No.4Serial No.581・港口采用X形桩的遮帘式板桩码头结构静力分析彭钰皓1，张竣豪1，张秀芳】，2，侯利军2，刘泓4，陈达（1.河海大学，海岸灾害及防护教育部重点实验室，江苏南京210098；2.大连理工大学土木工程学院，辽宁大连116024；3.河海大学，水利学科专业实验教学中心，江苏南京210098；4. 中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东广州510230）摘要：X形桩是一种反拱曲面异型桩，相比于同等截面积的矩形桩和圆形桩，X形桩具有更大的截面周长和惯性矩，受力性能更好。

结合京唐港32#泊位遮帘式板桩码头结构，以X形桩代替传统的矩形桩，研究其对结构静力的影响。

结果表明：相同桩间中心距时，以X形桩替代后可减小前墙弯矩；在同等桩间净距1.75m下，两类模型的前墙最大弯矩基本相同。

相同荷载作用下，前墙位移主要受桩间中心距影响，X形桩形状影响效应很小；锚碇墙水平位移受桩间中心距和遮帘桩形状的影响均很小。

桩间中心距、净距与桩间土体土拱效应直接相关，对前墙弯矩、土压力、遮帘桩弯矩等有显著影响。

桩间中心距为4.05m或桩间净距为1.75m时，结构内力改善效果较优，可采用该间距的X形桩替代矩形桩，节约工程造价。

关键词：遮帘式板桩码头；X形桩；土拱效应；内力；位移中图分类号：U655.55;U656.1+12文献标志码：A文章编号：1002-4972（2021）04-0030-09Static analysis of covered sheet pile wharf structure using X-shaped pilesPENG Yu-hao1,ZHANG Jun-hao1,ZHANG Xiu-fang1,2,HOU Li-jun1,3,LIU Hong4,CHEN Da1（l.Key Laboratory of Ministry of Education for Coastal Disaster and Protection,Hohai University,Nanjing210098,China;2.School of Civil Engineering,Dalian University of Technology,Dalian116024,China;3.The Experimental Teaching Center of Water Resources,Hohai University,Nanjing210098,China;CC-FHDI Engineering Co.,Ltd.,Guangzhou510230,China）Abstract：X-shaped pile is a type of heterotypic pile with inverted arch curved pared with rectangular and circular piles with the same area of cross-section,X-shaped pile has a longer perimeter and larger inertia moment of the section,resulting in better mechanical properties.Based on the covered sheet pile wharf structure of32#berth in Jingtang Port,we apply X-shaped piles to replace original rectangular covered piles and study the influence of X-shaped pile on the static behavior of wharf structures.The results show that at the same central distance between piles,the moment of the front wall reduces when replacing rectangular piles with X-sectional piles,and the maximum moment of front walls is similar for two types of models at the same net distance of1.75m between piles.Under the same load,the displacement of the front wall is greatly correlated with the central distance between piles but hardly affected by the shape effect of the X-type pile.In contrast,the displacement of the anchor wall is hardly influenced by these two factors.The soil arching effect is directly correlated with the central and net distance between piles.This effect greatly affects the moment of the front wall,收稿日期：2020-07-08*基金项目：国家自然科学基金项目（51408186）；江苏省水利科技项目（2017025）；河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室开放基金（202002）作者简介：彭钰皓（1997—），男，硕士研究生，从事港工结构研究。

遮帘式板桩码头方案的提出与研究于　泳(唐山港口投资有限公司,唐山　063611)摘要:介绍了京唐港区地连墙码头的建设情况,并对深水遮帘板桩码头方案进行分析。

关键词:京唐港区;码头建设;深水遮帘板桩;设计方案中图分类号:U 656.112;U 656.103 文献标识码:A 文章编号:100429592(2005)S 020030203Genera tion and Study on Proposa l of Covered Type of Sheet P ile W harfYU Yong(Tangshan Port I nvest m en t Co .,L td .,Tangshan ,063611Ch i na ) Abstract :T he con structi on conditi on s of diaph ragm w all w harf ,J ingtang H arbou r D istrict are in tro 2duced and analysis on the p ropo sal fo r the covered type of deep w ater sheet p ile w harf are m ade in the pa 2p er . Keywords :J ingtang H arbou r D istrict ;w harf con structi on ;covered type of deep w ater sheet p ile ;design p ropo sal收稿日期:2005209227作者简介:于泳(1972-),男,工程师,唐山港口投资有限公司总经理助理。

京唐港区采用挖入式港池布置,以地下连续墙板桩码头为主要结构型式,在短短十几年间,建成一、二两个港池,1.5万～10万t 级深水泊位15个,形成了京唐港区码头陆域广阔、泊位布置便利、航道里程短,地连墙码头施工陆上作业、速度快、工程造价低等独特的建设优势。

新型码头结构在我国港口工程的应用发表时间：2017-06-22T15:14:48.440Z 来源：《基层建设》2017年5期作者：施达魁[导读] 摘要：本文将对遮帘试板桩码头、双排大管桩码头、架空直立式码头、进行了综述和分析。

深圳海勤工程管理有限公司 518067摘要：本文将对遮帘试板桩码头、双排大管桩码头、架空直立式码头、进行了综述和分析。

遮帘试板桩码头，由于其结构优势使码头在大水深情况下得以应用；双排大管桩码头，由于其结构优势，承受较高的图像承载力和抗弯强度；架空直立式码头可以解决内河大水位差情况下建造码头的工程困难。

关键词：新型码头结构；港口工程；遮帘式板桩码头；架空直立式码头引言在之前，我国各地区受到自然条件和使用条件的影响，以下三种码头分布更为广泛，像重力式码头、板桩码头、高桩码头。

在之前的几十年间，和适用于建立经典码头的优良海岸已经被逐步开发。

自然条件和使用条件比较低劣的地方，就需要重新研究建设新型码头。

下面将对几种新型的码头进行简短的介绍。

一、新型码头型式概述现代港口码头建设近两个世纪的发展，现在已经成为一项古老而成熟的学科，码头结构型式最初采用的量力式，板桩式，桩基。

直到现在信保持原有的应用范围，随着世界经济的发展，船舶的大型化，港口的现代化，古老的码头结构型式得到很好发展，近年来，我国港口建设规模重大，特别在沿海城市高速发展需要大量货物流动，使得码头的压力加大，增加了海港码头的数量，因此，码头选用的结构型式是是否符合城市的需求，除了取决于自然条件外，还需要码头型式的创新，而对于自然条件中的地质条件而言，结构型式必须和地质条件相适应，否则会增加造价，还产生过大的的位移或者沉降，影响了码头的正常使用。

为了提高码头的耐久性，提高码头承载能力和承担装卸机械的轮压，而新型码头应运而生。

二、遮帘式板桩码头目前，板桩码头的缺点在于板桩断面不能，实现深水码头大弯矩的需求。

为了解决这一技术难题，我国推出了半遮帘式码头和全遮帘式码头。

遮帘式板桩码头结构的土压力计算分析摘要：本文利用ABAQUS有限元分析?件，针对某10万t级散货码头遮帘式板桩结构进行数值建模，对比了数值计算结果和理论结果的差异，论证了数值模型的可靠性，分析了差异产生的原因。

对比分析了有遮帘存在和无遮帘存在对前墙陆侧土压力和位移的影响，数值计算结果表明，遮帘的存在可以达到减小结构受力和位移的目的。

关键词：遮帘式板桩码头土压力位移有限元方法1.前言板桩码头作为最基础的三种码头结构之一，相对重力式码头和高桩码头而言，在结构、材料和施工方面具有一定的优势，因此，板桩码头一直是我国最常用、最常见的码头结构形式。

板桩码头主要依靠沉入地基的板桩来支撑码头的正常工作，利用板桩墙作为码头直立岸壁，既能达到抵抗波浪力和船舶撞击的作用，又起到抵挡土压力的效果。

为适应码头大型化、深水化的需求，通过对板桩码头的不断创新设计，遮帘式板桩码头作为一种新型的码头结构形式，被应用于京津唐港区的诸多码头工程中，并获得了较高的评价和认可，逐渐开始推广使用。

相对传统的板桩码头而言，其最大的特点是“遮帘桩”的存在，即在前墙和锚碇墙之间、与前墙保持3-5m距离的钢筋混凝土灌注桩，遮帘桩每个一定距离设置一根，使得前墙与遮帘桩形成了一种“前柔后刚”的组合，达到减小前墙内力的目的。

图1为两种典型的遮帘式板桩码头结构示意图。

遮帘式板桩码头承受的主要荷载包括：土体自身的主动土压力和墙后的剩余土压力、各种可变荷载产生的土压力和船舶撞击力以及波浪力等。

目前，计算这些荷载的主要方法还是沿用传统的板桩码头荷载计算方法，如：弹性地基梁法、弹性线法、自由支撑法等。

本文通过数值计算的方法，针对具体工程实例，对遮帘式板桩码头的荷载进行计算分析，讨论遮帘式板桩码头的“遮帘”效果。

2.工程实例分析本工程为某10万t级散货码头，为遮帘式板桩码头结构形式，码头在开挖前地基高程为-0.8m，开挖后码头前沿高程为-16.5m，极端低水位高程-1.27m，经初步测算，码头面荷载约为200kPa/m2。

板桩码头前墙地基反力限值问题对结构设计的影响◎ 王涛 广西纳海交通设计咨询有限公司摘 要：板桩码头采用竖向弹性地基梁法计算时，由于土反力与土的水平反力系数的关系是用线弹性模型，计算出的土的反力将随位移增加线性增长，但实际上土的抗力是有限的。

目前在我国现行港口规范中未有条文对此有所说明和限制。

本文结合算例，提出板桩码头在设计过程中应注意前墙地基反力限值问题，并进行了分析研究。

关键词：板桩码头；弹性地基梁法；地基反力；被动土压力1.概述板桩码头是码头主要结构型式之一，其特点是依靠板桩入土部分的横向土抗力和安设在上部的锚旋结构来保持其结构稳定性，控制变形。

除特别坚硬或软弱的地基外，在粘土、粉质粘土、粉土、砂土、碎石土和风化岩等地基，板桩码头均可适用。

常见的板桩码头包括钢筋混凝土板桩码头、钢板桩码头、地连墙板桩码头等。

在合适的条件下，板桩码头结构施工速度快，工期短，造价较低。

与高桩结构相比，适应局部超载的能力比较强，缺点是对墙前超深比较敏感[1]。

板桩码头前墙内力计算中，常采用的方法有弹性线法和竖向弹性地基梁法，其中竖向弹性地基梁法在设计中最常采用，本文作者在根据现行港口规范对板桩码头设计过程中容易被忽略的地基土塑性变形情况对板桩前墙内力分析造成的影响进行探讨。

2.板桩前墙竖向弹性地基梁法该法将板桩人土部分假定为弹性地基的薄板(或梁)，采用基床系数法进行计算。

基床系数K的分布规律假定为随入土深度y按幕函数的规律变化：式中：m—地基土的水平杭力系数随深度增长的比例系数(kN/m4)；y0—与土壤类别有关的常数（m）。

当0<n<l时，K随深度变化，图形为外突抛物线形。

我国公路交通部门通过一些试桩资料反算，得出n值一般在0.5—0.6之间，建议采用n=0.5。

这种方法简称为C法。

当n=l时，K值随深度呈梯形变化，若假定地面处y0=0，则K=my0。

对于正常固结土、粒状土，一般认为这种似定是目前较好的方法。

板桩码头向深水化发展的方案构思和实践———遮帘式板桩码头新结构的开发刘永绣（中交第一航务工程勘察设计院，天津300222）摘要：针对板桩结构型式仅适用于中小码头建设这一长期困扰水运工程界的课题，研究开发了半遮帘式和全遮帘式板桩码头结构型式。

在京唐港区2万t 级板桩码头改造为5万t 级泊位工程中，利用半遮帘桩减小作用于原前板桩下半部分的土压力，而且不设锚碇拉杆，取得了成功；采用全遮帘式板桩结构，又成功建设了10万t 级深水泊位。

经南京水利科学研究所进行离心模型试验，验证了设计是正确的。

关键词：大型深水泊位；板桩码头结构；遮帘式；研究开发中图分类号：U656.112；U656.101文献标识码：A文章编号：1004-9592（2005）S0-0012-04Design Conception and Practice of Building Sheet Pile Wharfs in Deep Waters -Development of A New Structure of Coveredtype of Sheet Pile WharfLIU Yong-xiu（Communications First Design Institute of Navigation Engineering ，Tianjin 300222，China ）Abstract ：In view of the problem that sheet pile structures are only suitable for medium and small wharfs ，Which has long been besetting the field of marine construction ，semi -covered and whole covered sheep pile wharf structures have been researched and developed.When the sheet pile wharf for 20000dwt ships was being reconstructed into a berth for 50000dwt ships in Jingtang Port ，the semi -covered sheet piles were used to reduce the earth pressure acting on the lower part of the original front piles and no anchorage and stays were used and the success had been gained.With the whole covered sheet pile structure ，a deep -water berth was successfully built for accommodating ships of more than 100000dwt.The design proved correct with the centrifgal model tests made in Nanjing Hydraulic Research Institute.Construc-tion of covered sheet pile wharfs in deep waters.Keywords ：large deep water berth ；sheep pile wharf structure ；covered ；research and development收稿日期：2005-09-27作者简介：刘永绣（1939-），男，教授级高级工程师，一航院顾问总工程师，天津市授衔港口工程结构专家，原中交一航院副院长。

高桩码头发展与研究现状的探讨一、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。

遮帘式板桩码头研究现状及展望强跃1，2，赵明阶1，李莉2，孙笑1（１．重庆交通大学河海学院，重庆４０００７４；２．重庆三峡学院土木工程学院，重庆４０４０００）摘要：遮帘式板桩码头是一种新型码头结构形式，其工作机制、结构效应、力学特性的研究越来越受到工程界的关注。

文中结合实际工程情况，阐述了其工程特点、工程价值和理论意义；从土工离心模型试验和数值模拟等不同方面总结了近年来遮帘式板桩码头的研究成果，并针对遮帘式板桩码头研究中存在的不足，探讨并展望了遮帘式板桩码头今后的研究方向及思路。

关键词：遮帘式板桩码头；结构形式；工作机制；土工离心模型试验；数值模拟中图分类号：Ｕ６５６．１１２文献标志码：Ａ文章编号：１００３－３６８８（２０１３）０２－０００１－０４doi ：10.7640/zggwjs201302001Status of Research and Prospect of Paneled Sheet Pile WharfsQIANG Yue 1，2，ZHAO Ming-jie 1，LI Li 2，SUN Xiao 1（1.Hohai College ，Chongqing Jiaotong University ，Chongqing 400074，China ；2.College of Civil Engineering ，Chongqing Three Gorges University ，Chongqing 404000，China ）Abstract ：Paneled sheet pile wharfs are a new type of wharf structures and the researches of their work mechanism ，struc －ture effect and mechanical characteristics attract more and more attention in the engineering field.Firstly ，the concept pro －posed of paneled sheet pile wharfs is introduced in this paper ，combining with engineering facts ，and the project characteris －tics of the wharf is elaborated ，which has a important practical value and significance.Secondly ，according to the different aspects of geotechnical centrifuge model tests and numerical simulation,the recent research results of the paneled sheet pile wharfs are stly ，in light of the shortage on the study of paneled sheet pile wharfs ，whose study directions and approach in future are discussed and prospected.Key words ：ｐａｎｅｌｅｄｓｈｅｅｔｐｉｌｅｗｈａｒｆｓ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｙｐｅ；ｗｏｒｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅｍｏｄｅｌｔｅｓｔ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ中国港湾建设ＣｈｉｎａＨａｒｂｏｕｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ２０１３年４月第２期总第１８５期Apr.，２０１３Ｔｏｔａｌ１８５，Ｎｏ．２收稿日期：２０１２－１０－１９修回日期：２０１３－０３－０３基金项目：重庆市自然科学基金资助项目（ＣＳＴＣ，２０１０ＢＢ１３１５）；重庆交通大学研究生教育创新基金项目（２０１２１０６）作者简介：强跃（１９７９—），男，四川巴中市人，博士研究生，国家一级结构师，国家一级建造师，主要从事水利和建筑结构设计方面的研究。

图1 新会双水发电厂有限公司5000吨级码头断面图图2 遮帘式板桩结构计算图示遮帘式板桩结构简化计算及与离心模型试验对比研究◎ 徐光中 中铁建港航局集团勘察设计院有限公司摘 要：遮帘式板桩码头是一种新型的结构型式，其主要荷载是作用于前墙的土压力，由于设置了遮帘桩与卸荷板，以至于使板桩结构受力更趋复杂化，目前没有成熟的理论和计算方法，本课题开展了离心模型试验，进行了土压力现场测验，测试了板桩结构上土压力的分布规律，并测试了遮帘式板桩结构弯矩及位移的分布规律，通过有限元数值分析，探讨了分离卸荷式板桩码头结构的受力与变形规律，数值计算结果与试验数据基本吻合，证明了简化计算方法的合理性，为遮帘式板桩码头结构的计算和工程设计提供了理论依据。

关键词：离心模拟；遮帘式板桩码头；数值模拟；土压力1.引言遮帘式板桩结构比较新颖，结构受力机理较为复杂，至今尚无公认成熟的计算方法，遮帘式板桩结构内力计算之复杂具体体现为如下几个方面：（1）板桩结构所承受的土压力很复杂，难以准确计算。

遮帘式板桩结构主要荷载为土压力，其中包括遮帘桩与前墙之间的土体本身对前墙的土压力以及遮帘桩后部的土体透过遮帘桩间隙土传递到前墙的土压力，上述土压力既不同于静止土压力，也不同于主动土压力，难以精确计算。

（2）遮帘桩受土压力产生位移后传递给前墙的推力难以确定。

遮帘桩在承受土压力之后会产生位移，会通过挤压遮帘桩与前墙之间的土体将推力传递给前墙，但遮帘桩与土体的力学性能迥异，遮帘桩与土体之间的挤压作用很复杂，与此同理，前墙与土体之间的相互作用也很复杂，故而上述推力难以确定。

（3）土体本身的力学性能很复杂，难以用有限元模型进行模拟。

土体是天然地质材料的历史产物，土是一种复杂的多孔材料，在受到外部荷载作用后，其变形具有非线性、流变性、各向异性、剪胀性等特点。

为了更好地描述土体的真实力学—变形特性，建立其应力应变和时间的关系，在各种试验和工程实践经验的基础上提出一种数学模型，即为土体的本构关系。

遮帘式板桩码头结构设计方案的优化与验证
吕宁;蔡正银;徐光明;焦志斌
【期刊名称】《港工技术》
【年(卷),期】2006(000)002
【摘要】在某大型深水泊位遮帘式板桩码头设计中,开展了大型土工离心模型试验,研究了初步设计方案中遮帘式板桩码头各构件的受力和变形情况,从而对初步设计方案进行了验证,并对原设计提出了优化.
【总页数】3页(P22-24)
【作者】吕宁;蔡正银;徐光明;焦志斌
【作者单位】唐山曹妃甸实业开发有限公司,唐山,063200;南京水利科学研究院,南京,210024;南京水利科学研究院,南京,210024;南京水利科学研究院,南京,210024【正文语种】中文
【中图分类】U656.112;U656.109
【相关文献】
1.遮帘式板桩码头接岸结构遮帘桩作用效应分析 [J], 刘亚威;王丽娟
2.板桩码头向深水化发展的方案构思和实践--遮帘式板桩码头新结构的开发 [J], 刘永绣
3.板桩码头向深水化发展的方案构思和实践——遮帘式板桩码头新结构的开发 [J], 刘永绣
4.遮帘式板桩码头的遮帘效果及其影响因素分析 [J], 王元战;龚晓龙;李斌
5.墙桩间距对遮帘式板桩码头结构遮帘效应的影响分析 [J], 张昊;邓永锋;谭慧明
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。