JTJ279-2005 港口工程桩式柔性靠船设施设计与施工技术规程

中华人民共和国行业标准JTJ279—2005港口工程桩式柔性靠船设施设计与施工技术规程2005-12-13发布2006-05-01实施中华人民共和国交通部发布1本规程的第2.0.9条、第4.1.9条、第4.1.10条、第4.1.11条和第5.2.2条中的黑体字部分为强制性条文，与建设部发布的本规程共分6章8节和3个附录，并附条文说明。本规程的26桩基水平静载荷试验和靠船设施监控：张志明杨国平附录A:张志明杨国平附录B:杨国平张志明附录C:杨国平本规程于2005年9月9日通过部审，于2005年12月13日发布，自2006年5月1日起实施。本规程由交通部水运司负责管理和解释。请各有关单位在使用本规程过程中，将发现的问题和意见及时函告交通部水运司(地码：100736)和本规程管理组(地址：北京市东城区国子监街28号， 2基本规定 3布置 4结构设计 5施工 6桩基水平静载荷试验和靠船设施监控 附录AP-Y曲线法求解桩身内力和变位有限差分法 附录B布卢姆法 附录C本规程用词用语说明 总校人员和管理组人员名单 附条文说明 122.0.1桩式柔性靠船设施应与码头平台分开设置。2.0.2码头平台不宜承受船舶撞击力。当码头平台不承受船舶2.0.3桩式柔性靠船设施应根据水深、受力情况和地基情况等采用单桩结构或多桩结构。2.0.4桩式柔性靠船设施的刚度系数宜控制在500～2000kN/m之间。刚度系数应按下式计算：式中：C——桩式柔性靠船设施刚度系数(kN/m);P——桩式柔性靠船设施承受的最大水平力标准值(kN);f——桩式柔性靠船设施承受最大水平力时作用点位移2.0.5桩式柔性靠船设施水平力作用点的位移不宜超过1.5m。或高强度细晶焊接结构钢。低合金高强度结构钢钢材质量应符合现行国家标准《低合金高强度结构钢》(GB1591)和现行行业标准《桥梁用碳素钢及普通低合金钢钢板技术条件》(YB168)的有关规定。2.0.8钢桩及连接件的防腐蚀设计应符合现行行业标准《海港工3254)的有关规定。2.0.9桩式柔性靠船设施设计应对地基适应性进行充分论证。2.0.10当采用P-Y曲线法计算时，应采用三轴不排水剪切试差一半时的应变值。43.0.1墩式码头每个泊位宜设置两座桩式柔性靠船设施，其中心距宜取0.30～0.45倍设计船长。当兼靠较小船型时，应设置辅助靠船设施。辅助靠船设施宜从主靠船设施前沿线缩进，缩进距离应根据主、辅靠船设施设计变位和设计吸能3.0.2连片式码头桩式柔性靠船设施宜等间距布置，其间距应满足船舶安全靠泊的要求。3.0.3桩式柔性靠船设施防冲板的顶高程、底高程应满足船舶在设计高水位和设计低水位安全靠泊的要求。3.0.4桩式柔性靠船设施兼有系缆功能时，系缆设施的高程应方便船舶系缆。54.1.4多桩结构的桩式柔性靠船设施，桩中心距宜取2～3倍桩径。4.1.6钢桩与上部连接平台的连接宜采用铰接，也可采用周接，凝土结构，钢桩伸入平台不应小于1倍桩径或桩截面高度。钢管4.1.7防冲设施可采用钢桁架式结构或由钢桁架和橡胶护舷组6撞击能量要求时，应采用复合式结构。防冲设施构造应符合下列规定。4.1.7.1防冲设施应安装在连接平台前沿或前排桩上。4.1.7.2防冲板的表面应贴有能减小船舶侧向摩擦力的材料。防冲板的四周应设置倒角。4.1.7.3防冲板的面压标准值应小于船舶侧板的允许面压值。油船可取250kPa。4.1.8当桩式柔性靠船设施兼有系缆功能时，应设置安全通行设施。4.1.9钢管桩泥面下第一弯矩峰值附近应采取加强措施。并应4.1.9.1当采取桩壁内侧焊置加强环加强措减少焊接对钢管桩的不利影响。刚度增大对基桩应力分布变化的影响。状块体直径应略小于钢管桩内径，厚度可取钢管桩内径的1/4~4.1.10当钢管桩与上部连接平台铰接时，应考虑平台对钢桩局部挤压的影响，必要时应采取桩壁内侧焊置加强环等加强措施。4.1.11易燃品码头的桩式柔性靠船设施，应在钢桩与上部连接平台间设置防止产生火花的垫层，防冲板的贴面应采用防止产生4.1.12桩式柔性靠船设施应根据地基冲刷情况采取必要的护底措施。4.2作用与作用效应组合4.2.1桩式柔性靠船设施的作用与作用效应组合应符合现行国家标准《港口工程结构可靠度设计统一标准》(GB50158)的有关7规定。4.2.4桩式柔性靠船设施的设计状况应按下列极限状态进行设4.2.5桩式柔性靠船设施承载能力极限状态设计应包括下列内4.2.6桩式柔性靠船设施正常使用极限状态设计应包括水平变4.2.7桩式柔性靠船设施承载能力极限状态设计应考虑作用效84.2.7.1作用效应的持久组合应满足式(4.2.7-1)的要求。式中：Yo——结构重要性系数，按表4.2.7取值；Yco—综合分项系数，有船舶撞击力参与组合时取1.5,其他组合取1.4;Sk——作用的最不利组合标准值产生的效应；R₄——抗力设计值。结构重要性系数表4.2.7安全等级一级二级二级结构重要性系数γo4.2.7.2作用效应的短暂组合应满足式(4.2.7-2)的要求。式中：Ycq——综合分项系数，取1.4;S₄——作用的最不利组合标准值产生的效应；R₄——抗力设计值。4.2.7.3作用效应的偶然组合应在持久组合的基础上进行，并应满足式(4.2.7-1)的要求，其中综合分项系数取1.0。4.2.8桩式柔性靠船设施正常使用极限状态设计应按标准组合进行验算，验算应满足式(4.2.8)的要求。式中：S——标准组合设计值，水平变位的验算应包括护舷变形和Sa——永久作用标准值产生的作用效应；S——船舶撞击力可变作用标准值产生的作用效应；ψ1——其他可变作用的组合系数，取0.8;Sox——其他可变作用标准值产生的作用效应；R,——变位允许值，水平变位不宜超过1.5m。4.3.1桩式柔性靠船设施结构计算应包括桩的承载力、桩的入土94.3.2采用钢桁架式防冲设施的柔性靠船设施，结构计算可按下列步骤进行试算：(1)根据撞击能量标准值初步选定桩的材质、桩数、桩径和壁(2)根据撞击能量标准值计算作用在桩基上的水平力标准值；(4)进行承载能力极限状态设计计算；(5)进行正常使用极限状态设计计算；4.3.3采用复合式防冲设施的柔性靠船设施，结构计算可按下列(2)根据选定护舷的反力计算桩的入土深度；(3)进行承载能力极限状态设计计算；(4)进行正常使用极限状态设计计算；4.3.4将部分力传递给码头平台的柔性靠船设施，结构计算根据力的传递关系可参照第4.3.2条和第4.3.3条的方法进行试算。4.3.5桩的入土深度的计算，外力应采用水平力设计值，分项系数应取1.5,并应符合下列规定。4.3.5.1当采用布卢姆法计算时，桩的入土深度应满足度不应小于1.5倍弯矩零点的深度。当桩顶自由转动时，弯矩零4.3.6桩身的内力和变位宜采用P-Y曲线法计算，P-Y曲线法求解桩身内力和变位有限差分法见附录A。无粘性土地基的桩身内力和变位也可采用布卢姆法或N-L法计算。粘性土地基的桩身内力和变位，当变位较小时，也可采用N-L法计算。布卢姆法见附录B。4.3.7布置单排桩的多桩结构柔性靠船设施，当受力方向垂直于多桩结构柔性靠船设施，距防冲设施最远的桩排中的桩应按单桩4.3.8基桩按群桩计算时，应根据各单桩水平力作用点处的位移—作用力关系曲线，按各桩水平力作用点位移相协调和力的平衡条件计算受力后的共同位移和各桩内力。4.3.9进行桩身内力和变位计算时，在满足下列要求情况下，可忽略由于受力偏心而使各桩产生的扭矩的影响。(1)防冲板贴面材料的摩擦系数小于0.15;(2)多桩结构柔性靠船设施基桩在主要受力方向对称布置；(3)系缆设施位于多桩结构基桩平面排列的中心处或单桩结构的顶部中心处。4.3.10桩式柔性靠船设施的群桩，当桩的中心距不大于3倍桩直于受力方向平面上的投影宽度，抗弯刚度应取各桩之和。4.3.11采用复合式防冲设施的桩式柔性靠船设施，护舷和桩基的吸能量应根据桩基和护舷协调作用的原则确定。柔性靠船设施护舷的吸能量可取总吸能量的30%～50%。4.3.12桩式柔性靠船设施吸能量不应小于船舶撞击能量。桩式柔性靠船设施吸能量应满足下列公式要求：式中：E₄——船舶撞击能量设计值(kN·m);Ex-----桩基吸能量标准值(kN-mEg--护舷吸能量标准值(kN·m);E₄--船舶撞击能量标准值(kN·m);4.3.14当流速较大时，宜通过物理模型试验对水流诱发基桩振5.1.4焊缝应进行外观检验和无损探伤检验。焊缝外观检验和5.1.4.1泥面以上桩全长的1/4处至泥面以下桩全长的1/4处之间弯矩较大的部分，环缝超声波探伤数量应为100%,纵缝超声波探伤数量不应少于10%;环缝和纵缝均应进行X射线探伤，每条焊缝的X射线探伤照片不应少于2张，探伤位置应优先选择丁字缝处。钢桩其余部分，环缝超声波探伤数量不应少于30%,纵缝超声波探伤数量不应少于10%;环缝和纵缝均应进行X射线注：焊缝探伤百分比以每条缝长度计。5.2.2上部结构吊装作业应考虑结构强度和吊装设备的适应5.3.4沉桩应对打桩情况及有关数据进5.3.5.1钢护筒内径应大于基桩外径0.6m,当钢护筒端部设差应为0mm,桩顶允许偏位应满足表5.3.6的要求。桩径(m)桩顶允许偏位(mm)垂直码头方向平行码头方向6桩基水平静载荷试验和靠船设施监控6.1.1桩式柔性靠船设施桩基水平极限承载力及相关设计参数6.1.2桩基水平静载荷试验应选取具有代表性的试验桩。试验6.1.3群桩效应及相关的设计参数可采取多桩同时加载的试验6.1.4试验桩施加荷载的部位应与实际受力部位一致。6.2.2桩式柔性靠船设施宜结合船舶的靠泊速度监测对靠船设附录AP—Y曲线法求解桩身内力和变位有限差分法A.0.1有限差分法应采用式(A.0.1)表示的桩轴线弹性挠曲微y——桩身水平位移(m);x——桩身计算点地面以下深度(m);A.0.2桩轴线弹性挠曲微分方程应根据桩身单元划分(图A.0.2),各节点采用式(A.0.2)表示的差分方程分别代替。Em——m节点处P-Y曲线上与水平位移相对应的割线模量(kN/m²);h——桩身单元长度(m);A.0.3桩身各节点的水平位移应根据各节点差分方程、桩顶以上和桩底以下各两个虚拟节点边界条件的附加方程联立求解确定。联立方程的求解应按下列步骤进行：(1)假定各节点处的割线模量；(2)解方程求出桩身各节点的位移；(3)根据各节点的位移通过P-Y曲线查得桩身宽度范围内(4)重复上述过程，直到假定的割线模量与计算的割线模量接近为止。A.0.4悬臂式钢桩各节点的水平位移，可选取泥面以下桩段进行差分计算，桩身泥面以上和桩底以下各两个虚拟节点边界条件的附加方程应满足下列要求：(1)桩身泥面以上两个虚拟节点边界条件的附加方程采用下Q₀——桩身泥面节点处的剪力(kV);Pm=-EmYmB.0.1当采用布卢姆(Blum)法计算基桩内力与变形时，可按桩身泥面下弯矩零点的桩身外力与桩前后被动土压力平衡的方法进行计算(图B.0.1)。图B.0.1布卢姆法计算示意图后、桩前桩土间的摩擦角，分别取-2/3倍和2/3倍土的内摩擦角；e,-桩径范围内的上楔体在桩身后弯矩零点产生的水平向被动土压力强度；,桩身两侧每侧4楔体在桩身后弯矩零点产生的水平向被动上压力强度；桩径范围内的土楔体在桩身前弯矩零点产生的水平向被动上压力强度；'-桩身两侧每侧土楔体在桩身前弯矩零点产生B.0.2桩后、桩前被动土压力可按下列公式计算：向被动上压力强度(kN/m);y'——土的水下重度(kN/m³);k₂、k',——桩后、桩前的被动土压力系数；8、8”,——桩后、桩前桩土间的摩擦角(°),分别取-2/3倍和2/3倍土的内摩擦角；D——桩的宽度或桩径(m);to——桩身弯矩零点至泥面的距离(m);c₂₂——桩身两侧每侧土楔体在桩身后弯矩零点产生的水平向被动土压力强度(kN/m);e'—桩径范围内的土楔体在桩身前弯矩零点产生的水平向被动土压力强度(kN/m);e',——桩身两侧每侧土楔体在桩身前弯矩零点产生的水平向被动土压力强度(kN/m);q-土的内摩擦角()。B.0.3桩身弯矩零点至泥面的距离、桩身附加深度和桩身总入七深度可按下列公式计算：y'——土的水下重度(kN/m³);k,——桩后被动土压力系数；δ,——桩后桩土间摩擦角(0),取-2/3倍土的内摩擦角；D——桩的宽度或桩径(m);to——桩身弯矩零点至泥面的距离(m);Es——桩身两侧每侧土楔体在桩身后产生的水平向被动土压力的合力(kN);C——桩前等效集中力(kN);P——作用于桩身的集中外力(kN);lo——桩身集中外力作用点至泥面的距离(m);△to——产生等效集中力桩身所需的附加深度(m);t——桩身总入土深度(m)。B.0.4泥面下桩身弯矩和最大弯矩点深度可按下列公式计算：式中：M(x)—-泥面下计算P——作用于桩身的集中外力(kN);l₀—桩身集中外力作用点至泥面的距离(m);x—-计算点至泥面的距离(m);y'——土的水下重度(kN/m³);kp——桩后被动土压力系数；δ,—-桩后桩土间的摩擦角(°),取-2/3倍土的内摩擦D——桩的宽度或桩径(m);B.0.5桩身位移可按悬臂梁法求解，嵌固点深度可取桩身弯矩零点至泥面距离的0.78倍。附录C本规程用词用语说明C.0.1为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度主要起草人：张志明(中交水运规划设计院)杨国平(中交水运规划设计院)(以下按姓氏笔画为序)马德堂(中交水运规划设计院)鲁子爱(河海大学)蔡亮(河海大学)总校人员名单：李永恒(交通部水运司)何文辉(交通部水运司)吴敦龙(中交水运规划设计院)张志明(中交水运规划设计院)杨国平(中交水运规划设计院)董方(人民交通出版社)杨国平(中交水运规划设计院)胡家顺(中交水运规划设计院)中华人民共和国行业标准港口工程桩式柔性靠船设施设计与施工技术规程 2基本规定 4结构设计 附录AP-Y曲线法求解桩身内力和变位有限差分法 1.0.1近年来，我国沿海港口