东北地区大型开敞式码头建设关键技术研究.doc

东北地区大型开敞式码头建设关键技术研究 本课题依托工程为大连新港新30万吨级进口原油码头工程和大连港老港区散货码头搬迁改造工程，课题研究内容涵盖了大型开敞式码头建设的多个关键技术问题，十分具有代表性。 1. 项目研究的意义 1.1适应船舶大型化的发展 随着船舶大型化的发展，码头结构出现了以下情况与发展趋势： （1）码头水深越来越大。 （2）主要采用了桩基结构和重力式沉箱结构。 （3）出现了大型柔性靠船墩结构和套箱式复合结构等新型结构。 （4）基桩主要采用预应力大管桩、钢管桩等桩型。 （5）重力式沉箱出现了透空消浪结构。 我国大型开敞式码头建设与国外相比，在结构型式、设计方法及施工机械设备等方面还存在一定差距。 1.2 适应码头建设向自然条件更加恶劣的深水地区发展 大型、超大型船舶运输的发展，使码头建设向着自然条件更加恶劣的深水地区发展，这就带来了一系列问题，主要表现在： （1）荷载动力性质更加明显，现行规范计算方法已不能适应。 （2）海上施工环境非常恶劣，作业天数非常有限。 （3）投资非常巨大。 1.3 适应国家实施振兴东北老工业基地战略和把大连建设成为东北亚重要的国际航运中心的目标要求 原交通部明确提出，在加快大连东北亚重要的国际航运中心建设的同时，加快其两翼地区性重要港口--营口港和丹东港的建设。鉴于此种情况，很有必要积极开展大型开敞式码头建设关键技术研究。 2. 国内外研究概况 2.1国内外大型开敞式码头设计与施工概况 国内开敞式大型深水码头结构型式比较单一，而国外开敞式大型深水码头结构型式非常丰富。 国内外开敞海域大型码头结构计算理论基本一致，国内在计算手段方面与国外存在差距。国外大型开敞式码头设计软件已具有智能化。 国内大型开敞式深水码头施工在沉桩能力、大型起重船能力上与国外存在一定差距。另外，上部结构整体预制安装技术及分块拼接技术上差距也较大。 2.2国内外大型开敞式码头荷载研究概况 国外冰荷载研究起步较早，针对不同特定海域的冰荷载的认识已基本清晰，基本可以用于工程设计，但尚不足以推广使用。我国冰荷载研究起步晚，需要采用试验和原形观测等手段积累必要的基础数据，选择适合我国海域冰情特点的冰荷载计算公式。目前计算公式适用范围窄，各建筑物间的遮蔽效应研究较少。 国内外对桩基结构小尺度构件、大尺度构件在波浪、水流共同作用力以及桩基码头结构面板受波浪、水流共同作用的冲击力等几个方面均进行了比较广泛的研究。但对于重力式结构在斜向波浪、水流共同作用力方面研究较少，尤其是缺少对已在工程中实际应用的开孔沉箱结构的研究。 国外制订了以船舶运动量表示的船舶作业标准，并开发了相应的数学模拟软件预报系泊船舶在风浪流作用下的运动、系缆力及对护舷的作用力，用于辅助设计。国内外港口工程设计规范对港内泊稳标准尚无统一规定。国内对于系泊船舶系缆力、波浪作用下系泊船舶对码头撞击作用，己开始采用数学模型进行计算，并已取得了一些重要成果。 2.3国内外大型开敞式码头面高程确定方法研究概况 国关于开敞码头面高程确定方面的系统研究成果不多系统、实用的方法现行中对码头面高程确定给出了计算公式，但该公式主要适用于桩基透空码头，对于重力式沉箱以及复合结构不适用。 3.1 主要研究内容 3.1.1子项目之一：大型开敞式码头结构研究主要研究内容 专题一：大型开敞式码头结构型式研究 深入研究了大型开敞式码头结构型式，重点研究了导管架结构及重力式-桁架复合结构，两结构型式如图1、图2所示。 （2） 深入研究了大型开敞式码头嵌岩结构。 图1 导管架码头结构模型 图 2 复合式结构码头结构模型 专题二：大型开敞式码头结构静力、动力计算研究 主要深入研究了大型开敞式码头导管架结构及重力式-桁架复合结构静力、动力计算，特别是动力计算分析。 专题三：大型开敞式码头结构施工技术研究 大型开敞式码头结构施工技术研究主要内容包括以下方面： (1)水下基础施工方法，水下混凝土浇注工艺。 (2)大型钢结构制作工艺。 (3)大型构件水上安装工艺，吊点、吊具设计。 (4)水上钻孔灌注桩施工措施。 (5)没顶沉箱安装工艺及措施。 (6)桩—板节点处理措施。 3.1.2子项目之二：大型开敞式码头荷载研究主要研究内容 专题一：大型开敞式码头冰荷载研究 （1）选择合适的直立桩柱冰荷载计算公式，通过试验分析，适当拓展公式的使用范围。 （2）选择合适的锥面斜体冰荷载计算公式。 （3）通过收集分析试验成果，给出了群桩、群墩遮掩系数的计算方法。 专题二：大型开敞式码头波浪、水流共同作用荷载研究 （1） 研究导管架码头结构和复合码头结构在波浪、水流共同作用下的受力特性。 （2）为进一步提高成果的应用价值，探讨了更一般情况下大型开敞式码头波浪、水流共同作用力的计算方法。 专题三：大