摘要：港口碼頭工程是很重要的項(xiàng)目，碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要做到規(guī)范性，完善港口業(yè)務(wù)的運(yùn)輸。港口碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要注重穩(wěn)定性，從港口碼頭工程的耐久性、穩(wěn)固性等角度出發(fā)，全面落實(shí)碼頭工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，規(guī)劃出碼頭工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。文章主要探討港口碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)內(nèi)容。
關(guān)鍵詞：港口; 碼頭工程; 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);
為了提高港口碼頭工程的服務(wù)水平，就要規(guī)劃好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，維護(hù)港口碼頭工程的安全性，強(qiáng)調(diào)港口碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性。
1 、港口碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
本文以案例的形式分析港口碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，表明港口碼頭工程項(xiàng)目中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，具體如下：
1.1、 工程背景分析
該港口碼頭工程案例中，能利用的岸線長度約350m，港口所在地區(qū)環(huán)境中，年平均氣溫23.5℃，最高氣溫35℃，最低氣溫20℃，每年的平均降水量是2345.8mm，一年中一天最大降水量是356.3mm，降水季節(jié)主要在6月份到9月份之間，一年當(dāng)中每天降水量超過25mm的總共有35天，港口碼頭地區(qū)環(huán)境中遭遇大風(fēng)時(shí)最大風(fēng)速是37m/s。該案例中港口碼頭計(jì)劃設(shè)計(jì)3個(gè)停泊位，預(yù)計(jì)可通過的能力是250萬t，陸域的縱向深度是350m，港口碼頭頂部高程為5.8m，底部高程為-2.0m，港口碼頭的工程中使用梁板式高樁設(shè)計(jì)，同時(shí)配置寬樁臺(tái)。港口碼頭結(jié)構(gòu)中的荷載分為永久荷載、可變荷載兩類，該工程案例中遵循的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是ISO 2394，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不僅要考慮施工中的影響因素，也要考慮后期投入使用后產(chǎn)生的影響，要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需再每一處設(shè)計(jì)位置都體現(xiàn)出港口碼頭結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，避免發(fā)生港口碼頭結(jié)構(gòu)失效的風(fēng)險(xiǎn)，維護(hù)港口碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全與穩(wěn)定。
1.2、 結(jié)構(gòu)評(píng)估設(shè)計(jì)
港口碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前采用評(píng)估的方法探討設(shè)計(jì)方案是否符合港口碼頭的需求，是否適應(yīng)港口碼頭所處的區(qū)域環(huán)境，保證港口碼頭正常使用的過程中處于安全的狀態(tài)[1]。港口碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，其使用年限和結(jié)構(gòu)持久性有著密切的關(guān)聯(lián)，港口碼頭結(jié)構(gòu)評(píng)估時(shí)的短暫狀態(tài)與異常狀態(tài)是很常見的，短暫狀態(tài)是指港口碼頭的結(jié)構(gòu)處于短期維護(hù)階段時(shí)有暴露的情況，異常狀態(tài)是指港口碼頭在使用過程中遇到的問題，實(shí)際港口碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)事故的機(jī)率是非常低的，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的狀態(tài)關(guān)系到港口碼頭的使用年限，完善的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案才能為施工提供參考，保證港口碼頭在壽命期內(nèi)處于安全、可靠的使用狀態(tài)，港口碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如果是短暫狀態(tài)，根據(jù)實(shí)際情況中港口碼頭所需的極限承載力組織設(shè)計(jì)工作即可，如果為異常狀態(tài)，就要根據(jù)港口碼頭正常使用的要求進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。
1.3、 結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)
港口碼頭結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計(jì)分析中，最先要明確港口碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可靠性的標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)港口碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了四點(diǎn)可靠性標(biāo)準(zhǔn)，分別是：（1）港口碼頭要可以安全承載碼頭服務(wù)期間產(chǎn)生的所有作用力，確保港口碼頭處于安全的作業(yè)狀態(tài)下；（2）港口碼頭在使用期間其整體結(jié)構(gòu)需有穩(wěn)固性、耐久性的條件，禁止出現(xiàn)不穩(wěn)固的情況[2];(3）港口碼頭正常運(yùn)營中，利用維護(hù)手段能夠保證結(jié)構(gòu)可靠，避免出現(xiàn)不良的結(jié)構(gòu)狀態(tài)；（4）港口碼頭運(yùn)營中遇到事故時(shí)，碼頭結(jié)構(gòu)不應(yīng)該受事故影響，碼頭結(jié)構(gòu)需穩(wěn)定，不能有損壞的情況。港口結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)中利用可靠度去描述，也可以利用BIM技術(shù)模擬港口碼頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保障結(jié)構(gòu)的整體可靠度，在設(shè)計(jì)港口碼頭結(jié)構(gòu)上，必須保證碼頭結(jié)構(gòu)的承載性能，特別是極限承載水平，一定要確保港口碼頭結(jié)構(gòu)在極限承載的表里范圍內(nèi)沒有損壞的情況，維護(hù)結(jié)構(gòu)安全。
1.4 、使用年限設(shè)計(jì)
使用年限是港口碼頭工程安全設(shè)計(jì)的前提條件，港口碼頭工程需參考使用年限組織好設(shè)計(jì)工作，提高港口碼頭的服務(wù)水平，規(guī)范港口碼頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。港口碼頭結(jié)構(gòu)安全、可靠才能延長使用年限，確保港口碼頭在使用年限中處于安全的狀態(tài)。港口碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中沒有特定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其使用年限，也就是說行業(yè)中無明顯的使用年限規(guī)定，針對(duì)這種情況在港口碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中就要明確的標(biāo)注出使用年限，并且要保證港口碼頭結(jié)構(gòu)在使用年限中為安全的狀態(tài)，所有的性能都要在年限內(nèi)保持穩(wěn)定[3]。港口碼頭所處的區(qū)域中面臨著復(fù)雜的環(huán)境，環(huán)境因素成為影響港口碼頭結(jié)構(gòu)使用年限的一類因素，降低了港口碼頭結(jié)構(gòu)的耐久性。該案例中港口碼頭的使用年限為50年，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中就要求港口碼頭在這50年必須處于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐久的狀態(tài)，該案例中港口碼頭結(jié)構(gòu)面臨著環(huán)境濕度大，其采用防腐的措施強(qiáng)化港口碼頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，促使該港口碼頭在50年的使用年限中保持安全性。
1.5、 耐久性設(shè)計(jì)
該案例中港口碼頭承載著航運(yùn)業(yè)務(wù)，行業(yè)業(yè)務(wù)增加了該案例內(nèi)港口碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的壓力，港口碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不斷的優(yōu)化、改進(jìn)，目的是實(shí)現(xiàn)港口碼頭的專業(yè)化服務(wù)，為來往船舶提供專業(yè)服務(wù)，該案例的港口碼頭屬于重力式碼頭，其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)用了大直徑薄壁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與開孔消浪沉箱的方案，基礎(chǔ)夯實(shí)時(shí)運(yùn)用了爆炸夯實(shí)技術(shù)，該技術(shù)是處理港口碼頭基礎(chǔ)的新技術(shù)，為了保證港口碼頭結(jié)構(gòu)的耐久性，設(shè)計(jì)防波堤、導(dǎo)堤的時(shí)候就要注重新材料的使用，尤其是護(hù)面、寬肩臺(tái)位置，致力于保護(hù)好港口碼頭。
該案例港口碼頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要就是自然環(huán)境和荷載，全面控制好自然環(huán)境因素和荷載因素，才能維護(hù)好港口碼頭結(jié)構(gòu)的耐久性、穩(wěn)定性。荷載是港口碼頭耐久性的直接因素，而自然環(huán)境有著直接的影響，荷載的破壞性較大，自然環(huán)境的侵蝕性速度緩慢，這兩種因素均為不能忽視的耐久性影響因素，需在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中注重這兩種因素，保護(hù)好港口碼頭結(jié)構(gòu)的完整性，該港口碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中非常注重耐久性，主要是因?yàn)槟途眯栽O(shè)計(jì)可以保障港口碼頭在使用年限中的可靠性，再加上港口長期處于海水區(qū)域內(nèi)，受到海水內(nèi)鹽類物質(zhì)的腐蝕，所以注重耐久性設(shè)計(jì)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)使用。
該案例中港口碼頭混凝土結(jié)構(gòu)上提出了耐久性的設(shè)計(jì)要求，港口碼頭混凝土中不同位置所處的環(huán)境不同，比如長期浸泡在海水中的混凝土結(jié)構(gòu)，水下高潮位與低潮位也會(huì)有不同的耐久性設(shè)計(jì)，期間就要考慮波砂磨耗、干濕循環(huán)、硫酸鹽化學(xué)作用對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，長期處于空氣中的混凝土結(jié)構(gòu)，耐久性影響主要為鋼筋銹蝕膨脹作用，港口碼頭混凝土結(jié)構(gòu)中間區(qū)域?yàn)槔藶R區(qū)，這部分經(jīng)常受到浪花沖擊，其耐久性的影響因素除了上述兩種以外還包括凍融作用，針對(duì)這種情況，該案例對(duì)混凝土耐久性設(shè)計(jì)提出了三點(diǎn)措施，首先是港口碼頭混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)措施，采用高性能混凝土提高結(jié)構(gòu)的整體耐久性，向混凝土內(nèi)添加減水劑，控制水含量后提高混凝土的強(qiáng)度，促使混凝土具有抗沖擊性能。接下來是補(bǔ)充措施，案例中給出了涂層保護(hù)設(shè)計(jì)、陰極保護(hù)設(shè)計(jì)，清除混凝土結(jié)構(gòu)上的雜物，均勻的涂上一層底漆，保護(hù)內(nèi)部的混凝土結(jié)構(gòu)。最后是保證措施，也就是杜絕混凝土發(fā)生腐蝕的措施，案例中采用腐蝕監(jiān)測(cè)的方法，及時(shí)發(fā)現(xiàn)混凝土耐久性缺陷，落實(shí)合適的處理措施。
1.6、 結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)
案例中港口碼頭結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)方面，落實(shí)一些可行的加固措施，預(yù)防碼頭結(jié)構(gòu)使用中有不穩(wěn)固的情況，從整體上提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固水平。案例中選擇碳纖維布加固技術(shù)，把碳纖維布利用黏合劑粘合到碼頭結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋上，碳纖維布具有高強(qiáng)作用力，其可加固鋼筋結(jié)構(gòu)，預(yù)防鋼筋發(fā)生塑性破壞。
2、 港口碼頭工程結(jié)構(gòu)可靠性分析
港口碼頭工程結(jié)構(gòu)可靠性分析是重要的措施，港口碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采取可靠性分析的方法，分析港口碼頭工程結(jié)構(gòu)是否達(dá)到了可靠性的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。港口碼頭工程結(jié)構(gòu)可靠性分析中一定要分析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的內(nèi)容，落實(shí)細(xì)節(jié)性的分析，比如港口碼頭鋼筋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠性分析時(shí)，就要考慮鋼筋材料是否可靠，鋼筋連接方法是否可靠以及鋼筋與混凝土結(jié)構(gòu)施工后是否可靠，這樣就能保證港口碼頭工程內(nèi)鋼筋結(jié)構(gòu)的可靠性，還可以采用軟件分析的方法，通過軟件得出數(shù)據(jù)分析港口碼頭工程結(jié)構(gòu)的可靠性。
3、 港口碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量控制
港口碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中給出了質(zhì)量控制的措施，目的是把控好碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，避免影響后期的結(jié)構(gòu)施工。
3.1、 工藝質(zhì)量控制
港口碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中工藝質(zhì)量控制方面，重點(diǎn)規(guī)劃了工藝流程，多方分析港口碼頭的工程方案，明確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝流程，保證這些工藝流程可以在施工現(xiàn)場有序執(zhí)行。
3.2 、環(huán)境質(zhì)量控制
碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中環(huán)境因素影響較為明顯，設(shè)計(jì)好環(huán)境質(zhì)量控制的措施，應(yīng)用到結(jié)構(gòu)施工中，預(yù)防環(huán)境干擾。港口碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中著重考慮自然環(huán)境的干擾，如臺(tái)風(fēng)、降水、潮氣等，防止環(huán)境因素破壞港口碼頭的工程結(jié)構(gòu)。
3.3 、機(jī)械質(zhì)量控制
港口碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量控制中機(jī)械設(shè)備是非常重要的，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要規(guī)劃好機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用，匹配好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案和機(jī)械設(shè)備，保障機(jī)械設(shè)備能夠準(zhǔn)確的應(yīng)用到港口碼頭結(jié)構(gòu)施工中。
3.4、 材料質(zhì)量控制
港口碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中材料質(zhì)量控制起到關(guān)鍵的作用，材料直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工后的效果，落實(shí)材料質(zhì)量控制措施，有助于規(guī)范港口碼頭工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程，完善設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用。港口碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以實(shí)行質(zhì)量檢查制度，專門用于檢查材料的質(zhì)量，嚴(yán)禁港口碼頭結(jié)構(gòu)施工中使用不良的材料。
4、 結(jié)束語
港口碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)規(guī)劃中明確了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，為了維護(hù)港口碼頭工程順利施工，必須要規(guī)范結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)做好結(jié)構(gòu)可靠性的分析方法，以免影響港口碼頭的建設(shè)效果，充分體現(xiàn)出港口碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性。港口碼頭工程結(jié)構(gòu)中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)內(nèi)容組織施工，協(xié)調(diào)好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工內(nèi)容，組織好質(zhì)量控制的措施，完善港口碼頭工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
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