港口碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的策略研究

1、<p>　　港口碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的策略研究</p><p>　　【摘要】文章首先闡述了碼頭工程結(jié)構(gòu)的概述，然后分析了港口碼頭工程耐久性的現(xiàn)狀，最后對港口碼頭工程結(jié)構(gòu)三種設(shè)計狀況進(jìn)行了探討。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】港口碼頭，工程結(jié)構(gòu)，設(shè)計策略 </p><p>　　中圖分類號：U65文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p><

2、;b>　　一、前言 </b></p><p>　　近年來，我國港口碼頭工程雖然取得了飛速發(fā)展，但依然存在一些問題和不足需要改進(jìn)，在建設(shè)社會主義和諧社會的新時期，加強(qiáng)對港口碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的的研究，對確保港口碼頭工程水平的提高有著重要意義。 </p><p>　　二、碼頭工程結(jié)構(gòu)的概述 </p><p>　　1．可靠度和功能分析 </p>

3、<p>　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，使用可靠度來衡量工程結(jié)構(gòu)的可靠性，它是指結(jié)構(gòu)在設(shè)計使用年限內(nèi)，在正常條件下，完成預(yù)定功能的概率。在可靠度的定義中，結(jié)構(gòu)的正常條件和設(shè)計使用年限，是依據(jù)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計來對未來預(yù)期使用情況作的規(guī)定，使其能夠提高可靠度的正確性，以便可以與實際的環(huán)境條件和使用條件相符。設(shè)計上，使用結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)來表征結(jié)構(gòu)的規(guī)定功能?！兑?guī)范》中對極限狀態(tài)的的定義為：“整個結(jié)構(gòu)或者結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)下就不能滿足設(shè)計指

4、定的某一功能的要求?！彼ㄕＪ褂脴O限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)，后者是因結(jié)構(gòu)變形過大或者達(dá)到最大承載能力而不能繼續(xù)承受荷載的狀態(tài)。 </p><p>　?。ㄒ唬?、在結(jié)構(gòu)施工期間和正常施工期間，能夠安全承受外部荷載作用。 </p><p>　?。ǘ?、滿足結(jié)構(gòu)正常使用功能的要求。 </p><p>　　（三）、在碼頭結(jié)構(gòu)正常使用情況下，應(yīng)當(dāng)具有足夠的耐久性。 <

5、/p><p>　　（四）、當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)性事故時，結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)可以維持整體性，即不出現(xiàn)坍塌事故。 </p><p>　　2．科學(xué)、合理的確定港口碼頭的設(shè)計使用年限 </p><p>　　對于碼頭工程結(jié)構(gòu)來說，科學(xué)、合理的確定設(shè)計使用年限對于結(jié)構(gòu)設(shè)計十分重要。國務(wù)院頒布實施的《建設(shè)工程質(zhì)量管理條例》中指出：“設(shè)計文件應(yīng)當(dāng)符合國家規(guī)定的設(shè)計深度要求，注明工程合理使用年限?！眹医ㄔO(shè)

6、部針對國內(nèi)有的行業(yè)沒有對設(shè)計使用年限做出具體的規(guī)定的情況，建設(shè)部指出：“須由建設(shè)單位與設(shè)計單位簽訂合同時予以明確，并由設(shè)計單位在設(shè)計文件中注明?！痹谠O(shè)計使用年限內(nèi)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)滿足耐久性、適用性、安全性的要求。對于港口工程結(jié)構(gòu)來說，由于所處的環(huán)境復(fù)雜、腐蝕性物質(zhì)較多，因而需要特別注重結(jié)構(gòu)的耐久性要求。港口工程大多位于海岸線上，工程施工投入較大，結(jié)構(gòu)建好后正常使用的年限較長；此外，港口碼頭工程使用期間所承受的荷載作用有著不可預(yù)見性和可變性，以降

7、低設(shè)計年限來達(dá)到降低工程投入的目的是不切實際的，所以，應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理的確定結(jié)構(gòu)的安全等級和設(shè)計使用年限。國家規(guī)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，對于安全等級為一級的結(jié)構(gòu)，若出現(xiàn)損壞環(huán)境影響、社會損失、經(jīng)濟(jì)損失較大，而且會對人的生命安全造成威脅的，可以定 50 年為結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限；而梁板式碼頭需要依據(jù)結(jié)構(gòu)的使用要求和資金投入情況，確定設(shè)計使用年限，若大于 30 年時應(yīng)當(dāng)采用必要的</p><p>　　三、港口碼頭工程耐久性的現(xiàn)狀

8、 </p><p>　　我國沿海港口建設(shè)在大型化、機(jī)械化和專業(yè)化方面己經(jīng)步入了世界水平,港口水工建筑物的結(jié)構(gòu)型式也有了很大發(fā)展和創(chuàng)新。在重力式碼頭方面,采用了開孔消浪沉箱和大直徑薄壁鋼筋混凝土圓筒結(jié)構(gòu)等型式,并應(yīng)用了爆炸夯實基床的新技術(shù)；在防波堤和導(dǎo)堤方面,不斷更新應(yīng)用斜坡堤的護(hù)面塊體,采用了動態(tài)平衡的寬肩臺式拋石堤,由傳統(tǒng)的直立堤式發(fā)展至包括削角直立堤和開孔消浪沉箱等新型式,引入、改進(jìn)和推廣了半圓型構(gòu)件混合堤,

9、開發(fā)了半圓型沉箱混合堤,創(chuàng)新開發(fā)了適合于軟基的自重僅為拋石堤1/3的隨機(jī)拋放空心方塊斜坡堤,并研究開發(fā)了爆炸排淤填石的軟基處理新方法等;土工合成材料也在碼頭工程建設(shè)中得到了推廣應(yīng)用。 </p><p>　　在土木工程中，對結(jié)構(gòu)發(fā)生作用的因素可分為三類：荷載、災(zāi)害、環(huán)境。其中荷載因素和災(zāi)害主要對結(jié)構(gòu)的安全性產(chǎn)生影響，以往的研究也比較多，而環(huán)境因素主要對結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生影響，由于這類影響的長期性和隱蔽性，長期以來并未

10、獲得足夠的重視。具體來說，環(huán)境因素包括海洋、土壤和大氣中各種鹽類的腐蝕作用、除冰鹽的使用、由氣候條件引起的凍融循環(huán)和干濕循環(huán)等。此類耐久性問題帶來的后果不僅會造成經(jīng)濟(jì)上的大量損失，也給結(jié)構(gòu)的安全性帶來巨大隱患。 </p><p>　　鑒于最近幾年工程界對結(jié)構(gòu)耐久性要求的大幅提高，耐久性問題得到了前所未有的關(guān)注，新材料新技術(shù)大量涌現(xiàn)，解決了不少實際問題，極大地推動了工程耐久性技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，但這些技術(shù)在用于工程實

11、踐的過程中，出現(xiàn)了一定的盲目性。首先是轉(zhuǎn)變僅僅依靠材料解決耐久性問題的思想。由于環(huán)境因素往往對結(jié)構(gòu)物的建造材料直接產(chǎn)生影響，使結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為因材料劣化而失效，因而人們習(xí)慣于認(rèn)為，采用了耐久性材料就解決了結(jié)構(gòu)耐久性問題。然而，國內(nèi)外大量實踐情況表明，耐久性問題的解決不僅是材料的問題，更需要解決施工過程中的管理和質(zhì)量控制問題。也就是說使用耐久性材料，必須培養(yǎng)應(yīng)用過程中的高素質(zhì)人才。 </p><p>　　四、港口碼頭工程

12、結(jié)構(gòu)三種設(shè)計狀況 </p><p><b>　　1．設(shè)計狀況 </b></p><p>　　ISO2394 下的定義：“代表某一時間間隔的一組物理條件，其設(shè)計必須論證在該間隔內(nèi)其相關(guān)的極限狀態(tài)是不會被超越的?！蓖ǔＵJ(rèn)為結(jié)構(gòu)從施工到使用的過程中所考慮的不同結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件稱為該結(jié)構(gòu)的設(shè)計狀況。每一種狀況都代表一定的時段，與各種危險性條件和相關(guān)的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)相聯(lián)系，為了考慮

13、不同的失效后果，對每種設(shè)計狀況應(yīng)有區(qū)別采用不同的結(jié)構(gòu)體系、可靠度水準(zhǔn)和基本變量設(shè)計值等進(jìn)行可靠度驗算。 </p><p>　　2．港口碼頭工程結(jié)構(gòu)的三種設(shè)計狀況 </p><p>　?。ㄒ唬?、持久狀況，即結(jié)構(gòu)使用期的正常條件，通常與其設(shè)計工作壽命期相關(guān)。 </p><p>　?。ǘ⒍虝籂顩r結(jié)構(gòu)使用或暴露的暫時條件。例如，當(dāng)其施工或修理時，代表與設(shè)計工作壽命期相比

14、的一個很短的時期。 </p><p>　?。ㄈ⑴既粻顟B(tài)結(jié)構(gòu)使用或暴露的異常條件。“港工統(tǒng)標(biāo)”僅舉例結(jié)構(gòu)遭受某一基本烈度的地震作用情況，其它系統(tǒng)將火災(zāi)、爆炸、撞擊或局部失效也作為例子列入規(guī)范?！背志脿顩r和短暫狀況是考慮必然行為。偶然狀況則以在設(shè)計工作壽命期內(nèi)具有相對低的發(fā)生概率來定義。 </p><p>　　3．設(shè)計狀況與極限狀態(tài)的聯(lián)系 </p><p>　　“港

15、工統(tǒng)標(biāo)”中指出：持久狀況需按承載能力及正常使用兩種極限狀態(tài)對結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計，短暫狀況一般僅按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計，必要時需同時按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計。偶然狀況可不按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計。 </p><p>　　4．結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計 </p><p>　　耐久性的保證與工程的設(shè)計、施工、使用管理密切相關(guān)。為滿足設(shè)計使用年限的要求， 在設(shè)計階段就需要對結(jié)構(gòu)耐久性進(jìn)行評估、設(shè)計。 </p

16、><p>　?。ㄒ唬?、現(xiàn)在的使用要求，適應(yīng)將來使用可能發(fā)生的變化。 </p><p>　?。ǘ?、預(yù)計的環(huán)境條件，特別是由于港口的建設(shè)、使用，自然條件向不利方向的變化；有時，特定的環(huán)境條件可以用數(shù)值來描述，并且可以建立對特定材料的模型。 </p><p>　?。ㄈ?、考慮選用材料和產(chǎn)品的組成、特性。 </p><p>　　（四）、掌握施工正常情況

17、下所能夠達(dá)到的質(zhì)量及控制水平。 </p><p>　?。ㄎ澹?、選擇合理的結(jié)構(gòu)型式和結(jié)構(gòu)體系。 </p><p>　?。?、注意構(gòu)件形狀的影響和結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造設(shè)計。 </p><p>　?。ㄆ撸⒚鞔_提出設(shè)計需要的耐久性措施。 </p><p>　　（八）、明確使用期內(nèi)需要進(jìn)行的檢測、防護(hù)和維修。 </p><p>&l

18、t;b>　　五、結(jié)束語 </b></p><p>　　通過對新時期下，港口碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的策略的研究分析，進(jìn)一步明確了口碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的方向，為港口碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化完善奠定了堅實基礎(chǔ)，有助于提高港口碼頭結(jié)構(gòu)的完善。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]盧永昌,大型深水沉箱碼頭設(shè)