The Research on Safety Evaluation of High-pile Wharf Structure

Due to a combination of the sea erosion,the ship collision,the change of ground condition,the effect of alternative static and dynamic load and the material deterioration,the structure of high-pile wharf is easily damaged.Once the structure of high-pile wharf destroyed,it is bound to be a great threat to the safety of various facilities and personnel in the port.Given all of that,the multi-level comprehensive evaluation method based on the extension theory is proposed in this paper.Using this method to assess the safety of high-pile wharf structure,the reasonable advice on its maintenance and reinforcement can be given in time.What’s more,the method is simple and can give more objective result of the evaluation.

南京某高桩码头靠泊能力仿真分析与在线监测预警

高桩码头服役环境复杂,码头结构在数十年的运行期内会发生不同程度的损伤,影响码头的安全运营。在码头运行过程中,船舶荷载是高桩码头结构的主要荷载,对码头结构的安全性、耐久性影响较大。本文对南京港某码头靠泊能力进行了有限元仿真分析,提出船舶靠泊过程中的三级安全预警阈值;结合长期在线监测,为码头结构安全服役提供技术支撑。研究结果表明:在船舶撞击1#排架的情况下,船舶撞击力达到238 kN时,码头结构响应达到三级预警指标,码头位移为3.8 mm,桩基顶部应变为69×10-6;船舶撞击力达到323 kN时,码头结构响应达到二级预警指标,码头位移为5.1 mm,桩基顶部应变为100×10-6;船舶撞击力达到471 kN,码头结构响应达到一级预警指标码头位移为7.5 mm,桩基顶部应变为156×10-6。在线监测预警结果表明,码头结构具备5 000吨级船舶靠泊能力,在规范靠泊的前提下,能够满足8 000吨级船舶靠泊的结构安全要求。

高桩码头结构安全监测预警模型及工程应用

高桩码头结构在服役期内会出现不同程度的损伤,导致码头结构安全性降低。为保证码头长期安全运行,可通过实时监测确定码头运行状态并及时预警。提出一种高桩码头结构安全监测预警模型,采用不同结构状态的设计控制值作为不同级别的预警阈值,每级预警阈值对应不同的风险程度,针对不同级别的预警提出相应处置措施。将该预警模型应用于南京港某高桩码头的安全监测,对可变荷载作用下码头结构位移和桩基应变进行实时监测,并计算设置码头结构位移和桩基应变三级安全预警阈值。结果表明,码头安全预警阈值的设置及安全告警的应对措施科学有效,实现了码头结构全工况整体技术状态评估和安全预警。

基于无基准动态位移监测的江苏某高桩码头变位特征与安全预警

高桩码头服役环境复杂,船舶与门机等可变荷载作用下结构变位安全问题突出。然而,高桩码头通常不具备参照基准,且在离岸严苛条件下服役是常态,动态位移监测成为挑战。采用码头无基准动态位移监测技术,对江苏某高桩码头进行实时位移监测。详细分析门机作业和船舶撞击条件下码头位移响应规律,基于码头适用性、安全性提出该码头的两级预警指标。结合数值仿真计算,提出该码头不同吨级船舶靠泊建议。研究表明:门机的作业位置是影响码头位移响应大小的直接因素。码头第一结构段在船舶撞击作用下,因引桥等边界条件的影响,导致A_(2)监测点的位移响应在X、Y方向上均较大。一级预警指标由码头主要荷载作用组合的最大值推算,位移响应值为15.39 mm。二级预警指标由混凝土抗拉极限应力值为评判标准,位移响应值为19.14 mm。相应地,1万吨级船舶靠泊时法向速度不应超过0.19 m/s, 5 000吨级船舶靠泊时法向速度不应超过0.22 m/s。

基于响应复合能量因子的波浪激励下高桩码头桩基损伤识别

波浪是高桩码头桩基长期、重要外部激励,探索波浪激励下桩基损伤识别对构建码头健康监测体系具有重要意义。由于波浪激励下桩基动力响应呈现多类型信号混叠、窄带、非平稳的特性,使得现有损伤识别方法难以实现准确判定。为解决上述问题,首先构建基于自适应噪声的完备集成经验模态分解与K-means++的信号自动重构方法,以提取损伤特征子信号;然后,通过融合能量、相位等信息,构建新型复合能量损伤识别指标,以提高微小波浪激励下损伤识别的敏感性和鲁棒性。进一步,在高桩码头桩基多种损伤工况下开展波浪激励试验,验证新方法在损伤识别方面的有效性。结果表明,新构建的复合能量因子兼顾能量、相位的优点,能准确识别出损伤存在、损伤位置和损伤程度。

装配式海岸工程混凝土结构研究与应用进展

码头和防波堤建筑物是典型的海岸工程混凝土结构。这类结构的下部结构构件多为预制,而上部结构构件多为现浇。针对3类典型装配式海岸工程混凝土结构(高桩码头、板桩码头、桩基透空式防波堤),系统介绍了其结构特点、典型节点与连接构造,总结分析了国内外有关这3类典型结构的力学性能、技术标准与工程应用的最新进展。最后,对今后装配式海岸工程混凝土结构的应用与研究前景进行了展望。

高桩码头系缆墩和钢联桥一体化结构创新设计

针对由装卸平台、系缆墩、钢联桥组成的一字形布置高桩墩式码头,常规的设计思路考虑三者独立受力,弱化各结构之间的传力效应。从三者协同受力的角度出发,提出一种适应于特定布置形式的系缆墩和钢联桥一体化结构设计方案,结合工程案例介绍该结构的形式和受力分析方法,并从受力和造价方面与传统的高桩墩台方案进行比较。结果表明:在满足使用功能的前提下,一体化方案有利于发挥结构的整体受力优势,减少系缆墩和钢联桥的工程量,降低工程造价。

基于EMD-VMD-LSTM预测算法的高桩码头结构安全预警方法

基于高桩码头健康监测数据,针对存在复杂环境因素影响监测精度问题,提出EMD-VMD-LSTM组合算法处理并预测高桩码头结构中的监测信息,通过对比分析验证在高桩码头结构现场监测大数据的预测预警分析中采用EMD-VMD-LSTM组合算法的可行性。同时,基于EMD-VMD-LSTM方法和固定预警阈值,提出动态预警阈值的确定方法,设计动静态预警结合的高桩码头结构预警方法,构建多指标、多层次的高桩码头结构安全预警体系以及相应的预警流程。研究成果可以提升高桩码头结构安全预警的准确性和效率,也可为类似工程结构的安全预警管理提供一定的参考。

深厚泥炭质土软基条件下的老码头改扩建

泥炭质土因其有机质含量高、含水量高、压缩性高、强度低、固结慢等特点,加固处理难度较大,严重危害工程安全。依托某境外老板桩码头改造项目,针对其存在深厚泥炭质土软基、堆场面积狭小、老码头结构破损严重、改造空间受限、边改造边运营等突出特点,拟定多种改扩建平面和结构方案。从码头运营、结构可靠性、经济性和施工难度等方面分析各方案优缺点,最终提出适应深厚泥炭质土软基条件下老码头改扩建工程的推荐方案,并分析了施工过程中关键技术难点及注意事项,可为类似工程提供借鉴。

BIM及3D打印技术在密集桩群模拟沉桩中的创新应用

海上桩基相互穿插的密集桩群施工,极易发生桩在泥面以下碰撞、已施工桩基侵占打桩船沉桩路径,导致后续桩基无法沉桩等问题。采用BIM技术建模、桩径扩大模拟和沉桩参数动态调整的方法,分析桩基碰撞与偏位容许最大误差,实现沉桩碰撞预警与防范。采用BIM 3D打印技术制作海床、桩及打桩船缩尺模型,引入水位模拟、定位装置等组合,动态、高精度模拟海上沉桩,验证桩位布置的合理性,确定切实可行的沉桩工序。

综合保障码头管沟结构设计

针对综合码头管线品种和数量增多,管线敷设难度增大的问题,提出一种新型的管沟结构设计,能方便多管线的敷设和维护,满足管线布置及人员通行要求。通过在传统上横梁前沿和后沿局部开设孔洞,搁置管沟纵梁,形成一个贯穿于码头面以下的空间体系,释放高桩梁板码头双层使用功能。采用Midas Civil计算软件三维实体单元建模,对内力进行计算和分析,结果表明:横梁结构内力满足规范要求;并将码头结构水平横向分配系数与规范分配系数进行比对,数据基本一致,确保了排架水平力横向分配的安全性和合理性。该结构设计可为同类型码头提供借鉴与参考。

内河高桩码头大直径PHC管桩沉桩现场试验及参数优化

依托安徽淮北港区孙疃作业区综合码头工程,开展内河高桩码头大直径预应力高强混凝土(PHC)管桩沉桩现场试验及参数优化研究。通过初始地勘报告获得沉桩参数后,进行沉桩可打性分析并优化施工工艺,进行试沉桩、高低应变和静载试验,并根据试验结果进行桩基设计参数优化。结果表明:结合沉桩现场试验中的桩端进入持力层深度和最后贯入度结果,验证了内河高桩码头大直径PHC管桩施工工艺、沉桩设备、沉桩控制参数和停锤标准的可行性;明确了内河高桩码头大直径PHC管桩单位面积极限侧摩阻力标准值和极限桩端阻力标准值的调整系数范围为5%~10%;采用(7)层粉细砂作为桩基持力层,同步优化桩基参数。

高桩梁板码头系船柱下方空间穿管结构设计

为提高高桩梁板码头下方空间的利用率,并使管线敷设更为有序化和集约化,结合工程案例,提出了在系船柱结构基础内穿管的设计理念,有效缩短了管线路径、减少了转弯接头。对比预留孔和预埋套管2种敷设方式,从结构受力、耐久性、施工期安装和使用期检测等多方面综合考虑,提出了推荐方案。通过Midas Civil三维软件单元建模,对系船柱扩大段等各节点进行复核计算分析,并在施工完成后,对系船柱进行原位加荷测试试验,双向验证系船柱基础下方开孔对码头结构的整体稳定性影响较小,码头结构安全可靠。

PHC-钢管组合桩在潍坊地区沿海港口建设中的应用

在中小型高桩码头设计中,PHC预制管桩具有良好的抗腐蚀性和较高的承载力,应用较为广泛,但其穿透能力和耐打击能力较弱。如山东潍坊沿海地区地层中普遍存在一层埋深浅、厚度大、标贯高的粉砂层,该土层使沉桩施工较为困难,因此提出PHC-钢管组合桩方案。结合某河口区5000吨级多用途码头的桩基变更设计,从桩基设计、有限元分析、静载荷试验、高应变检测方面综合论证方案的合理性,并进一步提出桩基桩端承载力折减系数,为该地区同类项目桩基垂直承载力计算提供了一定的依据。

长期服役高桩码头岸坡-结构体系侧向变形实测与数值模拟

长期服役高桩码头的侧向变形会导致桩顶变位,进而影响桩帽与横梁之间的连接,使得码头的工程安全处于危险状态。依托天津港某长期服役码头,开展结构位移和地基深层土体水平位移长期监测,在监测结果的基础上开展数值模拟分析,研究长期服役高桩码头岸坡-结构体系在蠕变影响下土体水平位移、沉降以及桩身水平位移、沉降等相应规律,并且研究岸坡后方不同填土厚度对岸坡-结构体系侧向变形的影响。结果表明,土体蠕变是长期服役高桩码头岸坡-结构体系侧向变形的一个重要影响因素,土体的蠕变变形主要集中于后方堆场沉降和坡面表层淤泥质黏土的竖向位移。岸坡土体的蠕变速率随时间增大而减小。桩身的竖向位移从桩顶到桩底不断减小;码头结构的受力最不利位置处于桩顶附近,各排架桩基在水平位移方面差异明显,越靠内侧越大。随着填土厚度不断增大,岸坡-结构体系侧向变形不断增大。

基于高桩码头施工过程中的反吊技术的应用

围堰填土、桩基抱箍支承、水中钢套箱沉底施工等方式,是新阶段水中墩台施工技术中较多采用的方式。结合京杭运河济宁至台儿庄(济宁段)航道“三改二”工程南阳锚泊区项目施工实例,采用水中墩台反吊支架法施工工艺,按照河道深、浅结构设计进行施工。其施工工艺经过合理安排和严谨的技术管理,顺利完成了水中墩台的建设,具有经济易用、保护河道环境、安全可靠的航道通行等特点,其施工工艺经过实践验证后,证明具有可行性和优越性,可供今后同类工况进行借鉴。

高桩梁板式码头设计尺度标准化研究

本文探讨了高桩梁板式码头设计标准化的问题,借鉴工业设计标准化思路,提出了基于高桩梁板式码头设计尺度标准化的方法。通过大量设计项目总结、已建工程调研和文献查询,统计分析并总结了高桩梁板式码头构件尺寸、设计尺度标准化体系的制定方法,明确了设计尺度标准化的分类标准和确定原则,形成了具有代表意义的设计尺度标准化成果,为高桩梁板式码头设计标准化研究提供了数据基础。

基于阳极梯传感器的高桩码头耐久性监测研究

为了获取沿海高桩码头结构的耐久性能参数,基于阳极梯传感器在天津港一新建高桩码头设计部署了结构耐久性监测(SDM)系统,用于钢筋混凝土结构的耐久性监测。通过监测数据分析可知,阳极之间的电阻随环境温度的升高而降低,随环境温度的降低而升高;阳极梯传感器会受到温度和湿度的共同影响,导致传感器的某些阳极相对于阴极的电流出现异常,导致误判钢筋脱钝的情况。因此,需要结合电流、电压、电阻、温度等监测数据综合确定阳极的极化状态,不能简单地仅靠电流值来确定。

高桩码头BIM孪生建模及有限元模型转换方法研究

在智慧港口建设的背景下,BIM技术对港口数字化转型的推动作用愈发显著,建立码头基础设施的数据底盘,以此为载体实现码头基础设施数字孪生多维应用。为探究高桩码头数字化管理及孪生应用的有效方法,基于Revit软件及其二次开发技术,根据高桩码头结构特点,提出衔接BIM模型和有限元模型的孪生建模方法,建立高桩码头BIM模型;开发高效的模型转换程序,准确生成高桩码头有限元模型,并通过案例应用,验证了建模方法及转换过程的合理性和正确性。

高桩码头在船舶撞击下的动力响应及损伤分析

针对高桩码头在船舶意外撞击下的损伤问题,本文基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了船舶和高桩码头的结构模型,分析了船舶撞击下高桩码头基桩顶部的受力特性,对比分析了不同撞击速度、撞击角度下高桩码头受到的有效应力、撞击力以及基桩顶部位移,并依此对基桩损伤进行了判断。研究表明:在船舶撞击下,高桩码头后斜桩受到的压应力较大,前斜桩受到的拉应力较大;高桩码头的动力响应随着船舶撞击速度、撞击角度(锐角)及船舶吨位的增大而增大;当船舶的撞击角度为对称方向时,码头受到的撞击力和有效应力及桩顶最大位移的相对大小取决于船舶滑移过程中船艏与码头的相对运动趋势。