1、港口码头工程结构设计的策略研究【摘要】文章首先阐述了码头工程结构的概述，然后分析了港口码头工程耐久性的现状，最后对港口码头工程结构三种设计状况进行了探讨。 【关键词】港口码头，工程结构，设计策略 中图分类号：U65 文献标识码： A 一、前言 近年来，我国港口码头工程虽然取得了飞速发展，但依然存在一些问题和不足需要改进，在建设社会主义和谐社会的新时期，加强对港口码头工程结构设计的的研究，对确保港口码头工程水平的提高有着重要意义。 二、码头工程结构的概述 1可靠度和功能分析 在结构设计上，使用可靠度来衡量工程结构的可靠性，它是指结构在设计使用年限内，在正常条件下，完成预定功能的概率。在可靠度的定
2、义中，结构的正常条件和设计使用年限，是依据工程结构设计来对未来预期使用情况作的规定，使其能够提高可靠度的正确性，以便可以与实际的环境条件和使用条件相符。设计上，使用结构的极限状态来表征结构的规定功能。 规范中对极限状态的的定义为：“整个结构或者结构的一部分超过某一特定状态下就不能满足设计指定的某一功能的要求。”它包括正常使用极限状态和承载能力极限状态，后者是因结构变形过大或者达到最大承载能力而不能继续承受荷载的状态。 （一） 、在结构施工期间和正常施工期间，能够安全承受外部荷载作用。 （二） 、满足结构正常使用功能的要求。 （三） 、在码头结构正常使用情况下，应当具有足够的耐久性。 （四） 、
3、当出现突发性事故时，结构应当可以维持整体性，即不出现坍塌事故。 2科学、合理的确定港口码头的设计使用年限 对于码头工程结构来说，科学、合理的确定设计使用年限对于结构设计十分重要。国务院颁布实施的建设工程质量管理条例中指出：“设计文件应当符合国家规定的设计深度要求，注明工程合理使用年限。”国家建设部针对国内有的行业没有对设计使用年限做出具体的规定的情况，建设部指出：“须由建设单位与设计单位签订合同时予以明确，并由设计单位在设计文件中注明。 ”在设计使用年限内结构应当满足耐久性、适用性、安全性的要求。对于港口工程结构来说，由于所处的环境复杂、腐蚀性物质较多，因而需要特别注重结构的耐久性要求。港口工
4、程大多位于海岸线上，工程施工投入较大，结构建好后正常使用的年限较长；此外，港口码头工程使用期间所承受的荷载作用有着不可预见性和可变性，以降低设计年限来达到降低工程投入的目的是不切实际的，所以，应当科学合理的确定结构的安全等级和设计使用年限。国家规定的结构设计标准，对于安全等级为一级的结构，若出现损坏环境影响、社会损失、经济损失较大，而且会对人的生命安全造成威胁的，可以定 50 年为结构的设计使用年限；而梁板式码头需要依据结构的使用要求和资金投入情况，确定设计使用年限，若大于 30 年时应当采用必要的措施以提升结构的耐久性。 三、港口码头工程耐久性的现状 我国沿海港口建设在大型化、机械化和专业化
5、方面己经步入了世界水平,港口水工建筑物的结构型式也有了很大发展和创新。在重力式码头方面,采用了开孔消浪沉箱和大直径薄壁钢筋混凝土圆筒结构等型式,并应用了爆炸夯实基床的新技术；在防波堤和导堤方面,不断更新应用斜坡堤的护面块体,采用了动态平衡的宽肩台式抛石堤,由传统的直立堤式发展至包括削角直立堤和开孔消浪沉箱等新型式,引入、改进和推广了半圆型构件混合堤,开发了半圆型沉箱混合堤,创新开发了适合于软基的自重仅为抛石堤 1/3 的随机抛放空心方块斜坡堤,并研究开发了爆炸排淤填石的软基处理新方法等;土工合成材料也在码头工程建设中得到了推广应用。在土木工程中，对结构发生作用的因素可分为三类：荷载、灾害、环境
6、。其中荷载因素和灾害主要对结构的安全性产生影响，以往的研究也比较多，而环境因素主要对结构的耐久性产生影响，由于这类影响的长期性和隐蔽性，长期以来并未获得足够的重视。具体来说，环境因素包括海洋、土壤和大气中各种盐类的腐蚀作用、除冰盐的使用、由气候条件引起的冻融循环和干湿循环等。此类耐久性问题带来的后果不仅会造成经济上的大量损失，也给结构的安全性带来巨大隐患。 鉴于最近几年工程界对结构耐久性要求的大幅提高，耐久性问题得到了前所未有的关注，新材料新技术大量涌现，解决了不少实际问题，极大地推动了工程耐久性技术的进步和发展，但这些技术在用于工程实践的过程中，出现了一定的盲目性。首先是转变仅仅依靠材料解决
7、耐久性问题的思想。由于环境因素往往对结构物的建造材料直接产生影响，使结构表现为因材料劣化而失效，因而人们习惯于认为，采用了耐久性材料就解决了结构耐久性问题。然而，国内外大量实践情况表明，耐久性问题的解决不仅是材料的问题，更需要解决施工过程中的管理和质量控制问题。也就是说使用耐久性材料，必须培养应用过程中的高素质人才。 四、港口码头工程结构三种设计状况 1设计状况 ISO2394 下的定义：“代表某一时间间隔的一组物理条件，其设计必须论证在该间隔内其相关的极限状态是不会被超越的。 ”通常认为结构从施工到使用的过程中所考虑的不同结构和环境条件称为该结构的设计状况。每一种状况都代表一定的时段，与各种
8、危险性条件和相关的结构极限状态相联系，为了考虑不同的失效后果，对每种设计状况应有区别采用不同的结构体系、可靠度水准和基本变量设计值等进行可靠度验算。2港口码头工程结构的三种设计状况 （一） 、持久状况，即结构使用期的正常条件，通常与其设计工作寿命期相关。 （二） 、短暂状况结构使用或暴露的暂时条件。例如，当其施工或修理时，代表与设计工作寿命期相比的一个很短的时期。 （三） 、偶然状态结构使用或暴露的异常条件。 “港工统标”仅举例结构遭受某一基本烈度的地震作用情况，其它系统将火灾、爆炸、撞击或局部失效也作为例子列入规范。 ”持久状况和短暂状况是考虑必然行为。偶然状况则以在设计工作寿命期内具有相对
9、低的发生概率来定义。 3设计状况与极限状态的联系 “港工统标”中指出：持久状况需按承载能力及正常使用两种极限状态对结构或结构构件设计，短暂状况一般仅按承载能力极限状态设计，必要时需同时按正常使用极限状态设计。偶然状况可不按正常使用极限状态设计。 4结构耐久性设计 耐久性的保证与工程的设计、施工、使用管理密切相关。为满足设计使用年限的要求， 在设计阶段就需要对结构耐久性进行评估、设计。 （一） 、现在的使用要求，适应将来使用可能发生的变化。 （二） 、预计的环境条件，特别是由于港口的建设、使用，自然条件向不利方向的变化；有时，特定的环境条件可以用数值来描述，并且可以建立对特定材料的模型。 （三）
10、 、考虑选用材料和产品的组成、特性。 （四） 、掌握施工正常情况下所能够达到的质量及控制水平。 （五） 、选择合理的结构型式和结构体系。 （六） 、注意构件形状的影响和结构细部构造设计。 （七） 、明确提出设计需要的耐久性措施。 （八） 、明确使用期内需要进行的检测、防护和维修。 五、结束语 通过对新时期下，港口码头工程结构设计的策略的研究分析，进一步明确了口码头工程结构设计的方向，为港口码头工程结构设计的优化完善奠定了坚实基础，有助于提高港口码头结构的完善。 参考文献 1卢永昌,大型深水沉箱码头设计施工优化研究.河海大学硕士论文.2007. 2沈迪州,重力式码头高大胸墙结构设计优化探讨J.水运工程，2010 3郑斌,余奕浩.客运码头主要设计参数的确定J.水运工程，2011
