港口码头工程结构设计要点分析

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　　摘  要：港口码头工程是很重要的项目，码头工程结构设计要做到规范性，完善港口业务的运输。港口码头工程结构设计中要注重稳定性，从港口码头工程的耐久性、稳固性等角度出发，全面落实码頭工程结构的设计，规划出码头工程结构的设计要点。文章主要探讨港口码头工程结构设计的要点内容。
　　关键词：港口;码头工程;结构设计
　　中图分类号：U656.1 文献标志码：A       文章编号：2095-2945（2020）17-0095-02
　　Abstract： Port and wharf engineering is a very important project. The structural design of wharf engineering should be standardized and improve the transportation of port business. In the structural design of port and wharf engineering， attention should be paid to stability. From the point of view of the durability and stability of port wharf engineering， the design of wharf engineering structure should be fully implemented and the main points of wharf engineering structure design should be planned. This paper mainly discusses the main points of structural design of port and wharf engineering.
　　Keywords： port; wharf engineering; structural design
　　为了提高港口码头工程的服务水平，就要规划好结构设计的内容，维护港口码头工程的安全性，强调港口码头工程结构设计的重要性。
　　1 港口码头工程结构设计的要点
　　本文以案例的形式分析港口码头工程结构设计的要点，表明港口码头工程项目中结构设计的关键点，具体如下：
　　1.1 工程背景分析
　　 该港口码头工程案例中，能利用的岸线长度约350m，港口所在地区环境中，年平均气温23.5℃，最高气温35℃，最低气温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，降水季节主要在6月份到9月份之间，一年当中每天降水量超过25mm的总共有35天，港口码头地区环境中遭遇大风时最大风速是37m/s。该案例中港口码头计划设计3个停泊位，预计可通过的能力是250万t，陆域的纵向深度是350m，港口码头顶部高程为5.8m，底部高程为-2.0m，港口码头的工程中使用梁板式高桩设计，同时配置宽桩台。港口码头结构中的荷载分为永久荷载、可变荷载两类，该工程案例中遵循的设计标准是ISO 2394，结构设计中不仅要考虑施工中的影响因素，也要考虑后期投入使用后产生的影响，要求结构设计中需再每一处设计位置都体现出港口码头结构的状态，避免发生港口码头结构失效的风险，维护港口码头结构设计的安全与稳定。
　　1.2 结构评估设计
　　 港口码头结构设计前采用评估的方法探讨设计方案是否符合港口码头的需求，是否适应港口码头所处的区域环境，保证港口码头正常使用的过程中处于安全的状态[1]。港口码头结构设计时，其使用年限和结构持久性有着密切的关联，港口码头结构评估时的短暂状态与异常状态是很常见的，短暂状态是指港口码头的结构处于短期维护阶段时有暴露的情况，异常状态是指港口码头在使用过程中遇到的问题，实际港口码头结构设计中出现事故的机率是非常低的，而结构设计的状态关系到港口码头的使用年限，完善的结构设计方案才能为施工提供参考，保证港口码头在寿命期内处于安全、可靠的使用状态，港口码头结构设计如果是短暂状态，根据实际情况中港口码头所需的极限承载力组织设计工作即可，如果为异常状态，就要根据港口码头正常使用的要求进行方案设计。
　　1.3 结构可靠性设计
　　 港口码头结构的可靠性设计分析中，最先要明确港口码头结构设计中可靠性的标准，针对港口码头结构设计提出了四点可靠性标准，分别是：（1）港口码头要可以安全承载码头服务期间产生的所有作用力，确保港口码头处于安全的作业状态下;（2）港口码头在使用期间其整体结构需有稳固性、耐久性的条件，禁止出现不稳固的情况[2];（3）港口码头正常运营中，利用维护手段能够保证结构可靠，避免出现不良的结构状态;（4）港口码头运营中遇到事故时，码头结构不应该受事故影响，码头结构需稳定，不能有损坏的情况。港口结构可靠性设计中利用可靠度去描述，也可以利用BIM技术模拟港口码头的结构设计，保障结构的整体可靠度，在设计港口码头结构上，必须保证码头结构的承载性能，特别是极限承载水平，一定要确保港口码头结构在极限承载的表里范围内没有损坏的情况，维护结构安全。
　　1.4 使用年限设计
　　 使用年限是港口码头工程安全设计的前提条件，港口码头工程需参考使用年限组织好设计工作，提高港口码头的服务水平，规范港口码头的结构设计。港口码头结构安全、可靠才能延长使用年限，确保港口码头在使用年限中处于安全的状态。港口码头结构设计中没有特定的标准规定其使用年限，也就是说行业中无明显的使用年限规定，针对这种情况在港口码头结构设计方案中就要明确的标注出使用年限，并且要保证港口码头结构在使用年限中为安全的状态，所有的性能都要在年限内保持稳定[3]。港口码头所处的区域中面临着复杂的环境，环境因素成为影响港口码头结构使用年限的一类因素，降低了港口码头结构的耐久性。该案例中港口码头的使用年限为50年，结构设计中就要求港口码头在这50年必须处于结构稳定、耐久的状态，该案例中港口码头结构面临着环境湿度大，其采用防腐的措施强化港口码头的结构设计，促使该港口码头在50年的使用年限中保持安全性。 　　1.5 耐久性设计
　　该案例中港口码头承载着航运业务，行业业务增加了该案例内港口码头结构设计的压力，港口码头结构设计中不断的优化、改进，目的是实现港口碼头的专业化服务，为来往船舶提供专业服务，该案例的港口码头属于重力式码头，其在结构设计时运用了大直径薄壁钢筋混凝土结构与开孔消浪沉箱的方案，基础夯实时运用了爆炸夯实技术，该技术是处理港口码头基础的新技术，为了保证港口码头结构的耐久性，设计防波堤、导堤的时候就要注重新材料的使用，尤其是护面、宽肩台位置，致力于保护好港口码头。
　　该案例港口码头的结构设计中，影响结构稳定性的主要就是自然环境和荷载，全面控制好自然环境因素和荷载因素，才能维护好港口码头结构的耐久性、稳定性。荷载是港口码头耐久性的直接因素，而自然环境有着直接的影响，荷载的破坏性较大，自然环境的侵蚀性速度缓慢，这两种因素均为不能忽视的耐久性影响因素，需在结构设计中注重这两种因素，保护好港口码头结构的完整性，该港口码头结构设计中非常注重耐久性，主要是因为耐久性设计可以保障港口码头在使用年限中的可靠性，再加上港口长期处于海水区域内，受到海水内盐类物质的腐蚀，所以注重耐久性设计，优化结构使用。
　　该案例中港口码头混凝土结构上提出了耐久性的设计要求，港口码头混凝土中不同位置所处的环境不同，比如长期浸泡在海水中的混凝土结构，水下高潮位与低潮位也会有不同的耐久性设计，期间就要考虑波砂磨耗、干湿循环、硫酸盐化学作用对结构的影响，长期处于空气中的混凝土结构，耐久性影响主要为钢筋锈蚀膨胀作用，港口码头混凝土结构中间区域为浪溅区，这部分经常受到浪花冲击，其耐久性的影响因素除了上述两种以外还包括冻融作用，针对这种情况，该案例对混凝土耐久性设计提出了三点措施，首先是港口码头混凝土结构耐久性的基础设计措施，采用高性能混凝土提高结构的整体耐久性，向混凝土内添加减水剂，控制水含量后提高混凝土的强度，促使混凝土具有抗冲击性能。接下来是补充措施，案例中给出了涂层保护设计、阴极保护设计，清除混凝土结构上的杂物，均匀的涂上一层底漆，保护内部的混凝土结构。最后是保证措施，也就是杜绝混凝土发生腐蚀的措施，案例中采用腐蚀监测的方法，及时发现混凝土耐久性缺陷，落实合适的处理措施。
　　1.6 结构加固设计
　　 案例中港口码头结构的加固设计方面，落实一些可行的加固措施，预防码头结构使用中有不稳固的情况，从整体上提高结构的稳固水平。案例中选择碳纤维布加固技术，把碳纤维布利用黏合剂粘合到码头结构内的钢筋上，碳纤维布具有高强作用力，其可加固钢筋结构，预防钢筋发生塑性破坏。
　　2 港口码头工程结构可靠性分析
　　 港口码头工程结构可靠性分析是重要的措施，港口码头工程结构设计时采取可靠性分析的方法，分析港口码头工程结构是否达到了可靠性的设计标准。港口码头工程结构可靠性分析中一定要分析结构设计方案的内容，落实细节性的分析，比如港口码头钢筋结构设计可靠性分析时，就要考虑钢筋材料是否可靠，钢筋连接方法是否可靠以及钢筋与混凝土结构施工后是否可靠，这样就能保证港口码头工程内钢筋结构的可靠性，还可以采用软件分析的方法，通过软件得出数据分析港口码头工程结构的可靠性。
　　3 港口码头工程结构设计质量控制
　　港口码头工程结构设计中给出了质量控制的措施，目的是把控好码头结构设计的质量，避免影响后期的结构施工。
　　3.1 工艺质量控制
　　 港口码头工程结构设计中工艺质量控制方面，重点规划了工艺流程，多方分析港口码头的工程方案，明确结构设计的工艺流程，保证这些工艺流程可以在施工现场有序执行。
　　3.2 环境质量控制
　　 码头工程结构设计中环境因素影响较为明显，设计好环境质量控制的措施，应用到结构施工中，预防环境干扰。港口码头结构设计中着重考虑自然环境的干扰，如台风、降水、潮气等，防止环境因素破坏港口码头的工程结构。
　　3.3 机械质量控制
　　 港口码头工程结构设计质量控制中机械设备是非常重要的，结构设计中需要规划好机械设备的应用，匹配好结构设计方案和机械设备，保障机械设备能够准确的应用到港口码头结构施工中。
　　3.4 材料质量控制
　　 港口码头工程结构设计中材料质量控制起到关键的作用，材料直接关系到结构设计施工后的效果，落实材料质量控制措施，有助于规范港口码头工程结构的设计过程，完善设计方案的应用。港口码头结构设计可以实行质量检查制度，专门用于检查材料的质量，严禁港口码头结构施工中使用不良的材料。
　　4 结束语
　　 港口码头工程结构设计的要点规划中明确了结构设计的主要内容，为了维护港口码头工程顺利施工，必须要规范结构设计，同时做好结构可靠性的分析方法，以免影响港口码头的建设效果，充分体现出港口码头工程结构设计的重要性。港口码头工程结构中严格按照设计内容组织施工，协调好结构设计和施工内容，组织好质量控制的措施，完善港口码头工程结构的设计。
　　参考文献：
　　[1]孙鹏.T港口码头工程质量控制研究[D].大连理工大学，2019.
　　[2]王宇春.港口码头工程结构设计要点[J].水运管理，2019，41（01）：32-34.
　　[3]李树军.港口码头工程结构设计的策略研究[J].中国水运（下半月），2011，11（08）：221-222.
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