孟繁崢

摘 要：通過冰凍地區(qū)碼頭選址、結(jié)構(gòu)型式調(diào)研、冰荷載計(jì)算公式與冰試驗(yàn)對(duì)比分析，提出了冰凍地區(qū)碼頭結(jié)構(gòu)型式及具體防冰措施。

關(guān)鍵詞：冰凍 碼頭結(jié)構(gòu)型式 冰荷載 防冰措施

我國(guó)北方冰凍地區(qū)受冰凌影響，在碼頭選址、碼頭結(jié)構(gòu)及使用條件等與南方水系有較大不同，在港址選擇時(shí)就應(yīng)避開流冰頂沖點(diǎn)等冰凌危害嚴(yán)重的河段，碼頭結(jié)構(gòu)也應(yīng)充分考慮冰荷載的影響。

冰凍地區(qū)碼頭選址及結(jié)構(gòu)型式分析

內(nèi)河冰凍港口在我國(guó)主要集中在黑龍江、吉林兩省，本次研究共調(diào)研11個(gè)碼頭，分別是位于黑龍江省內(nèi)的哈爾濱港、佳木斯港、同江港、黑河港、嘉蔭港、撫遠(yuǎn)港和吉林省內(nèi)的大安港、延邊港、豐滿港、葦沙河港、五棵樹港。

1、冰凍地區(qū)港口選址分析

表1為本次研究調(diào)研港口位置及所處河段類型統(tǒng)計(jì)表，所調(diào)研8個(gè)港口港前水域?qū)掗?，河床及河岸較為穩(wěn)定，從表中可以看出，其中5個(gè)港址位于彎曲河段凹岸，僅嘉蔭港位于凸岸彎頂上游。由此可以看出，冰凍地區(qū)建港港址也易選擇在彎曲河段凹岸彎頂下段或順直河段穩(wěn)定深槽下段。

2、碼頭結(jié)構(gòu)型式及冰破壞分析

冰凍地區(qū)碼頭所受荷載除了土壓力、堆貨荷載、自重以及機(jī)械荷載、船舶等荷載之外，還存在著重要的冰荷載問題，表2為本次調(diào)研碼頭型式匯總，在所調(diào)研的81個(gè)泊位中，63個(gè)采用重力式結(jié)構(gòu)型式，占總數(shù)的78%，不難看出，重力式碼頭結(jié)構(gòu)在冰凍地區(qū)使用的普遍性和適應(yīng)性。

本次調(diào)研所涉及的重力式碼頭結(jié)構(gòu)型式包括了實(shí)心方塊結(jié)構(gòu)、空心方塊結(jié)構(gòu)、鋼沉筒結(jié)構(gòu)及漿砌塊石結(jié)構(gòu)等。實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)：鋼沉筒碼頭基礎(chǔ)受水流的沖刷、船舶撞擊，特別是流冰撞擊后，鋼板變形嚴(yán)重，碼頭基礎(chǔ)造成安全隱患；空心方塊碼頭受冰排撞擊，出現(xiàn)了不同程度的損壞，有面層被破壞而鋼筋裸露的現(xiàn)象；漿砌石塊石碼頭也出現(xiàn)了不同程度損壞現(xiàn)象；實(shí)心方塊碼頭使用效果普遍較好，抗冰排撞擊表現(xiàn)不俗。

3、小結(jié)

通過對(duì)我國(guó)北方冰凍地區(qū)主要內(nèi)河港選址、港區(qū)地質(zhì)條件、碼頭結(jié)構(gòu)類型以及冰對(duì)港口水工建筑物的破壞等方面調(diào)研可以看出：①冰凍地區(qū)建港港址也易選擇在彎曲河段凹岸彎頂下段或順直河段穩(wěn)定深槽下段；②碼頭平面布置型式以順岸式為主，在地基承載力允許情況下，重力式碼頭結(jié)構(gòu)在冰凍地區(qū)具有普遍性和適應(yīng)性；③根據(jù)對(duì)不同重力式碼頭結(jié)構(gòu)型式受冰凌破壞的對(duì)比分析，實(shí)心方塊碼頭使用效果較好，抗冰排撞擊表現(xiàn)不俗；④鋼板樁碼頭結(jié)構(gòu)施工速度快，可以適應(yīng)不同水位的施工要求，但工程造價(jià)及維護(hù)成本過高，且碼頭的使用壽命較重力式碼頭低很多。

防冰措施研究

冰與結(jié)構(gòu)物相互作用的機(jī)理是復(fù)雜的，但就冰排受力破壞的兩種典型形式即擠壓破壞和彎曲破壞而言，擠壓破壞時(shí)的冰力一般是彎曲破壞時(shí)冰力的數(shù)倍，因此通常采用擠壓破壞作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制荷載。

1、冰荷載的計(jì)算

1.1 冰荷載計(jì)算公式的選取

1.2 不同碼頭迎冰面冰荷載計(jì)算

本次研究采用蘇冰公式計(jì)算了冰厚度0.68m時(shí)對(duì)碼頭迎冰面的冰荷載（表5），從表中可以看出，矩形直立面結(jié)構(gòu)每延米承受水平冰荷載約1705 KN，45°斜面每延米承受水平冰荷載為91KN，60°斜面每延米承受水平冰荷載為158KN。45°斜面所承受冰荷載不足直立面的1/10，而當(dāng)抗冰結(jié)構(gòu)斜面的傾角超過60°時(shí)，冰排的破碎有擠壓成分，此時(shí)，冰的破壞為混和式破壞，水平冰力較單純的彎曲破壞時(shí)大。

2、防冰措施

根據(jù)冰凍地區(qū)港口防冰情況調(diào)查及不同結(jié)構(gòu)型式冰荷載計(jì)算結(jié)果，總結(jié)冰凍地區(qū)碼頭主要防冰措施如下：①碼頭選址時(shí)進(jìn)行流冰期現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，以避開流冰頂沖點(diǎn)及流冰堆積嚴(yán)重區(qū)域；②碼頭設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮作用在建筑物上的極限冰壓力，用極限冰壓力對(duì)建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；③在不影響碼頭正常使用的情況下，對(duì)迎冰的水工結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮避免冰的純擠壓破壞形式，采用斜面型式，斜面傾角不超過60°，并且盡量縮小受冰作用的迎冰面寬度；④由于冰荷載對(duì)建筑物的磨損比較大，故在冰荷載作用范圍內(nèi)（流冰期設(shè)計(jì)高水位以上0.5m到設(shè)計(jì)低水位以下1.0m）提高構(gòu)件的耐磨性能，通常采用提高構(gòu)件的混凝土標(biāo)號(hào)和抗凍標(biāo)號(hào)，在構(gòu)件表面鑲嵌花崗巖或外包鋼板等措施；⑤碼頭施工過程中，如果能現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土則盡量選擇現(xiàn)場(chǎng)澆注；如果采取預(yù)制塊體，則在安裝就位能力允許的前提下，盡量增大塊體的體積，加強(qiáng)整體性，提高混凝土構(gòu)件的抗冰能力。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：吉林省航道管理局）endprint