一种新型装配式高桩梁板式码头结构
技术领域
本实用新型属于港口工程领域，涉及一种新型装配式高桩梁板式码头结构。
背景技术
传统的高桩梁板式码头作为高桩码头的主要结构形式之一，用一系列长桩打入地基形成基础以承受上部结构传来的荷载，上部结构一般包括桩帽、横梁、纵梁、靠船构件、面板和面层等。
1、传统结构描述及施工工艺的优缺点：
传统上部结构多数采用两种结构形式：
一种是水上现浇桩帽，分跨整根预制安装横梁、纵梁和现浇混凝土接头。横梁通常直接放置在桩或桩帽上连同基桩组成横向主体结构，而纵梁一般支撑于横梁上，但随着装卸机械轮压的加大，纵梁高度几乎与横梁高度想接近都支撑在桩(桩帽)上成为空间结构的网格梁，面板放置于横梁和纵梁上，主要直接承受装卸机械等集中荷载作用。
这种结构主要缺点是：1、横梁、纵梁、面板需在预制场预制且构件自重较大，需起重设备达到相应起吊要求；2、采用水上船舶运输到现场，需大型起重船进行作业安装，作业过程中除受现浇工序交叉作业影响外，构件安装效率以及安装功效、精度受构件运输船舶的单次装载能力、起重船作业性能影响较大，往往出现不同项目所需船舶型号不同，缺少设备的通用性，增加船机设备的调遣成本的情况。
第二种结构形式考虑采用现浇工艺形式，可利用现浇下横梁代替桩帽：施工过程主要包括：沉桩→桩芯混凝土施工→现浇下横梁→预制安装靠船构件→现浇纵梁(轨道梁)→现浇上横梁→现浇面板→现浇板缝和面层浇筑→安装码头附属设施等。
这种结构主要缺点是：虽不需要大型吊装设备和起重船只，但水上现浇量大，受限于水上拌和能力制约和全年有效作业天数减少等因素的影响，工期紧张。《码头结构设计规范(JTS167-2018)》要求上部结构为现场整体浇筑混凝土时，不宜大于35m、结构分段多、桩基数量增大、工程造价高且水上施工工序交叉多，现场工人、技术和管理人员较多，因此规范化管理困难，现场安全、工程质量均较难控制。
2、结构受力优缺点分析：
①随着港口向深水发展，码头的梁板尺寸加大，各个构件的刚度对码头整体结构整体内力分配的影响不能忽略，而目前设计计算多考虑选取一个结构段按空间结构进行计算，充分考虑各构件空间上的相互影响。目前施工工艺尤其是预制梁板，多采用分跨整根预制安装后浇筑接点混凝土已形成刚性支撑连续梁，与计算模拟连续杆件存在差距；且桩帽与上部构件或现浇接头之间通过桩帽预埋的外伸钢筋连接，与下部桩基之间通过桩顶外伸钢筋连接；桩顶外伸钢筋无法与上部构件直接连接，纵横梁、桩帽和桩达不到整体刚性连接，上部结构整体性有待提高。
②传统结构形式将桩帽作为永久结构，桩帽受力情况复杂，为抵抗较大外力和弯矩，桩帽尺寸和纵、横向配筋都有明显增加，工程造价也相应增大。
③预制梁板构件处预留钢筋需要在现浇节点处进行钢筋焊接。大多数海外过程多采用国际通用规范，部分国际规范考虑钢筋焊接后接头脆性增加，且焊接时易产生“咬边”、“夹渣”“焊缝不饱满”等缺点，在外力作用时容易脆断；要求采用机械连接替代焊接，因此现有码头结构型式存在施工问题。
3.新型结构简述及缺点分析
申请号：201610552561.5公开了一种装配式高桩码头上部结构体系，包括：叠合梁的下半部分的“U”型预制部，密肋板的“T型”预制部，预制靠船构件部，码头前、后沿悬臂部分的“L”型预制部；所述叠合梁的下半部分的“U型”预制部横向设置在码头两端和中间的钢管桩上面，叠合梁下半部分的“U”型预制部内侧设有叠合梁下半部分的现浇部；叠合梁下半部分的“U”型预制部、叠合梁下半部分的现浇部和叠合梁上半部分的现浇部通过浇筑混凝土形成一个整体构成叠合梁构件，协同抵抗设计荷载效应。
此发明缺点是：预制构件型号不一，增加施工难度；悬臂部分“L”型预制部整体施工条件及受力条件均不好；未考虑下部桩基与预制叠合梁的连接，预制叠合梁在低水位情况安装困难。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种新型装配式高桩梁板式码头结构，该结构在已有传统梁板式高桩码头结构的基础上，充分考虑高桩码头整体受力特点，在避免增加工程造价和减小施工难度的情况下，可减小工序的水上施工工程量，增加水上装配作业工程量，同时合理安排水上装配作业流水步距，将构件安装对大型起重船依赖程度降低到最小，进而缩短整个项目的工期，节约过程造价。
如上构思，本实用新型的技术方案是：一种新型装配式高桩梁板式码头结构，包括桩基基础、桩帽、横梁、纵梁、面板和预制靠船构件，其特征在于：所述桩帽为预制钢筋混凝土桩帽，所述桩基基础插入预制钢筋混凝土桩帽内，所述横梁和纵梁均采用预制混凝土“U”型构件，预制钢筋混凝土桩帽之间通过横梁和纵梁连接，横梁和纵梁形成整体网格梁，所述网格梁上预制面板，所述预制面板的前部安装前边梁，所述前边梁与桩基基础和预制靠船构件。
所述预制钢筋混凝土桩帽的厚度≧传统现浇筑桩帽的0.5倍，且宽度≧600mm。
所述预制钢筋混凝土桩帽的截面形状为圆形、方形或多边形，其内部预留桩基插入的孔洞，孔洞直径大于桩基外径5-10cm。
所述预制钢筋混凝土桩帽内部预制H型钢或工字钢构件。
所述桩基基础伸入桩帽内长度≧100mm。
所述预制面板上浇筑面层。
所述前边梁下的桩基基础内预埋槽钢，在桩基基础上安装钢抱箍，钢抱箍上焊接型钢托架以架立所述预制靠船构件，所述预制靠船构件采用拉杆与预埋槽钢相连。
本实用新型具有如下的优点和积极效果：
1、本实用新型纵、横梁均为预制预应力“U”型构件，其U型槽可与桩帽混凝土现浇成整体形成连续结构，“U”型纵、横梁高度相同，一同支撑在桩帽上；不需要完成下部横梁现浇后再安装纵梁，节省工期。
2、本实用新型由于桩帽上部钢筋直接与纵、横梁现浇，因此桩帽仅需考虑承受施工时梁系自重，可大幅减小桩帽尺寸和配筋节省工程造价。
3、本实用新型相比于传统结构形式中预制梁板结构，可合理安排纵梁、横梁、面板施工工序的流水节拍和流水步距，可实现预制构件的全部方驳吊机安装，减少对大型起重船和大型吊机设备的依赖性，以及实现前边梁、横、纵梁浇注部分工艺由水上施工改为陆上施工，避免水上运输钢筋、模板支立和拆除的施工作业工序，降低船机设备成本，提高作业效率，进而节省工期和降低造价。
4、本实用新型相比于传统结构形式中现浇上部结构，水上浇筑量小，工程造价低。
5、本实用新型由于上部结构的整体刚度较强，可形成较强的桩基约束力，从而作用在桩基的水平力向支撑上部结构的竖向钢管桩传递，不易出现应力集中问题。
6、本实用新型预制面板和现浇面层形成叠合板，施工中考虑叠合板现浇面层混凝土受到预制梁板的约束，容易产生裂缝，宜在边角处增加钢筋网片。
7、本实用新型考虑到悬臂段工作条件不好，施工困难，构件多，不再另外设置悬臂梁和悬臂板。
8、本实用新型可满足50000DWT以上大型船舶停靠，提高了码头的使用功能要求。
附图说明
图1是本实用新型结构断面图；
图2是本实用新型施工立体示意图；
图3是本实用新型立体示意图；
图4是预制钢筋混凝土桩帽的俯视图；
图5是预制钢筋混凝土桩帽的主视图；
图6是预制靠船构件的安装图。
图中:1-桩基基础、2-桩芯钢筋笼、3-预制钢筋混凝土桩帽、4-桩帽上部H型钢或工字钢构件、5-预制混凝土“U”型横梁、6-预制混凝土“U”型纵梁、7-现浇前边梁、8-预制靠船构件、9-纵、横梁处现浇接头、10-预制混凝土面板、11-现浇混凝土面层、12-附属设施，13-钢抱箍、14-拉杆、15-预埋槽钢。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本实用新型范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
下面就结合附图来具体说明本实用新型。
如图1、2、3所示：本实用新型为一种新型装配式高桩梁板式码头结构，该结构一侧为临海侧，另一侧为临岸侧，该结构需采用钢管桩或PHC混凝土管桩作为桩基基础。本码头结构包括桩基基础、桩帽、横梁、纵梁、面板。所述桩帽为预制钢筋混凝土桩帽，所述桩基基础插入预制钢筋混凝土桩帽内，所述横梁和纵梁均采用预制混凝土“U”型构件，桩帽之间通过横梁和纵梁连接，横梁和纵梁形成整体网格梁，所述网格梁上预制面板。
桩基基础1内的桩芯钢筋笼2可在后方钢筋场地制作成形，倒运至现场后采用小型方驳吊机吊入至桩基内，混凝土浇筑可采用方驳吊机吊灌进行部分浇筑以固定钢筋笼。
如图4、5所示：预制钢筋混凝土桩帽3可在后方预制场完成，较传统现浇桩帽厚度薄以减少自重，但不宜小于0.5倍桩帽宽度且不得小于600mm。其截面形状可为圆形、方形、多边形等，内里需预留孔洞，孔洞直径应大于桩基外径5-10cm以便于安装。预制钢筋混凝土桩帽上部H型钢或工字钢构件4需提前安放至预制钢筋混凝土桩帽3内以增加刚度。待桩芯混凝土浇筑完成后进行水上安装。
所述桩基基础1伸入桩帽3内长度不得少于100mm，待定位安装完毕后，需再次采用方驳吊机吊罐浇筑混凝土至桩帽3顶高程，形成固接节点。
如图1、2所示：所述横梁5和预制混凝土纵梁6均采用“U”型薄壁构件，可提前在后方预制场内制作完成。若预制混凝土纵梁6为非轨道梁时，可采用钢结构构件以增大刚度。
所述纵、横梁均需在所述预制钢筋混凝土桩帽3浇筑混凝土强度达到85％以上时进行吊运安放。纵横梁安装需采用可回转的方驳吊机进行作业，确保施工效率。
如图6所示：所述现浇前边梁7下的桩基基础1施工完成后需提前预埋槽钢15，在桩基基础1上安装钢抱箍13，钢抱箍13上焊接型钢托架以架立所述预制靠船构件8，所述预制靠船构件8应采用拉杆14与预埋槽钢15相连以精确定位。
如图1所示，所述预制靠船构件8安装后，所述前边梁7应现浇至桩帽顶高程与所述预制靠船构件8连接成整体。该部分使用需要以陆上施工为准。
如图1、2、3所示，所述预制混凝土“U”型横梁5和预制混凝土“U”型纵梁6吊运至施工场地进行安装，正位后需进行固定。构件加固牢固后，预制混凝土“U”型纵、横梁接头处钢筋9可采用平板驳运输至施工现场，方驳吊机将钢筋吊运至施工平台后，人工进行绑扎，待绑扎完毕后，可进行纵、横梁现浇接头9的施工，待现浇接头9达到设计强度85％以上后可进行所述预制混凝土面板11的安装，待面板定位固定后，其上所述现浇混凝土面层11浇筑需分条、分段进行，面层分条的施工缝与码头面板安装中缝相对齐，横向按照排架间距切缝，内需预埋钢筋网片防止裂缝产生。
所述附属设施12主要包括系船柱、橡胶护舷、钢轨以及钢爬梯等，待码头面结构完毕后进行吊运安装。
本实用新型可解决码头靠泊船舶大型化对码头整体刚度要求日益加大与施工现场无大型吊具机械，施工工期紧张的矛盾。目前大部分传统梁板码头采用横向主体结构形式，具有很大的横向刚度，考虑随着码头装卸机械日益向大型化发展，码头不得不承受高达数百吨起重机械荷载，本实用新型采用相同大小规格的“预制混凝土“U”型横梁5和预制混凝土“U”型纵梁6一是可发挥码头整体刚度，二是可减少预制件模板，减少造价。同时，采用“U”型构件比起传统矩形、T型梁截面可减少梁体自重、吊装方便，且通过增大底板尺寸增加梁的刚度。建议“U”型构件为有粘结预制预应力构件，可以和浇筑混凝土粘牢，放张后自然收缩产生预拱度。若码头需纵向轨道梁，在非轨道梁区域或非流动荷载承受区域可考虑采用钢结构构件。
如图4、图5和图6所示，详细描述了所述预制钢筋混凝土桩帽3和所述预制靠船构件8的安装方法。所述预制钢筋混凝土桩帽3主要功能是在施工期用于水上搁置预制混凝土“U”型横梁5和预制混凝土“U”型纵梁6，需在安装至桩基基础1后进行混凝土浇筑以形成整体。所述预制靠船构件8安装时不同于传统施工方法，利用桩基基础和桩帽做支撑，在现浇前边梁7固定后绑扎边梁钢筋直立模板浇筑混凝土。因此安装时主要考虑利用桩基基础1，利用钢抱箍、型钢支架和预埋槽钢支撑固定预制靠船构件8，施工时应严密监测桩基基础1位移情况。所述预制靠船构件8主要作用是支撑橡胶护舷，承受船舶撞击力和挤靠力。若码头水位差过大，预制靠船构件8悬臂段可适当加大。
综上所述，本实用新型高桩梁板式码头结构适用于深水管桩基础码头结构，水工结构靠泊能力可适应50000DWT以上船舶停靠系泊要求，在其施工过程中可避免大量水上模板支立和拆除施工作业工序，显著提高建设效率，无需进行大量现场模板加工制作，节约工期和成本。
本实用新型多用来解决当地无大型船机设备购买、租赁和调遣且码头等级高，施工工期短的矛盾。桩基码头结构创新采用小型构件预制拼接安装。最大起吊设备能力依赖于桩基重量，水上施工起吊仅需要打桩船、方驳吊机等设备，起吊设备能力要求低，船机设备低；适用于周边施工条件较差，船机设备能力不足等发展地区快速新建深水码头，造价优势明显。
以上实施例对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
