高樁碼頭撞損破壞程度分析

王秋生+蔡明捷

摘 要：隨著船舶大型化的發(fā)展，超載靠泊撞擊事故屢屢發(fā)生，本文將就高樁碼頭實(shí)際破損程度進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：超載靠泊 破損臨界值 撞擊力推算

近年來，船舶大型化的需求越來越明顯，而碼頭的改造升級(jí)稍顯滯后，碼頭由于超載靠泊出現(xiàn)損壞的事故屢屢發(fā)生。同時(shí)，碼頭的檢測(cè)由于客觀條件及技術(shù)水平原因，無法做到全面細(xì)致，本文就（汕頭港務(wù)集團(tuán)二公司10#碼頭）超載靠泊撞損事故后，高樁碼頭本身的破壞程度進(jìn)行分析。

1.項(xiàng)目背景

汕頭港10#泊位為高樁梁板式結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)泊位為5000T煤碼頭。近期碼頭15#、16#排架中間位置（六跨連續(xù)梁的第一跨）直接受船舶撞擊，碼頭結(jié)構(gòu)破損嚴(yán)重，周邊梁板也有不同程度的裂縫。

事故船舶為凱瑞7（浙SJ（2012）06-00052），船舶總噸9951噸，事故時(shí)載重為15633噸，正面撞擊碼頭發(fā)生事故，如圖1。

碼頭經(jīng)檢測(cè)，撞擊部位邊梁斷裂，管溝蓋板脫落，軌道梁出現(xiàn)裂縫，鋼軌變形，撞擊部位右側(cè)樁基近斷裂。

2.碼頭樁基破壞臨界值計(jì)算

原碼頭采用樁基為500mm預(yù)應(yīng)力方樁，其最大抗裂彎矩為193.6KN.m，最大強(qiáng)度彎矩為239.2KN.m，即當(dāng)樁基彎矩超過193.6KN.m時(shí)，樁基產(chǎn)生較大裂縫，而當(dāng)樁基彎矩大于239.2KN.m時(shí)，樁基會(huì)發(fā)生斷裂。

通過《豐海排架分析系統(tǒng)》建立模型，通過計(jì)算得到，樁基彎矩超出限值的臨界水平撞擊力為486KN，樁基發(fā)生斷裂的臨界水平撞擊力為1086KN，產(chǎn)生最大彎矩的樁基為排架第五根樁（斜度1：3），如圖2。

3.實(shí)際船舶撞擊力推算

碼頭撞擊部位外邊梁斷裂脫落，前軌道梁產(chǎn)生較大裂縫，鋼軌出現(xiàn)變形。根據(jù)竣工圖紙，我們可知，前軌道梁的實(shí)際配筋情況，如圖3所示：

當(dāng)前軌道梁發(fā)生剪切破壞時(shí)，所需要的最小集中力，可根據(jù)《水運(yùn)工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTS151-2011）中公式（5.5.4-2）計(jì)算：

經(jīng)過計(jì)算，=1377.04KN，即軌道梁發(fā)生破壞時(shí)，所受到的剪力值為1377.04KN，而此時(shí)作用在軌道梁上的撞擊力（按照集中力作用在1/2處計(jì)算）為2754.08KN。

由于撞擊力作用位置偏向第2個(gè)排架，因此將撞擊力簡(jiǎn)化作用在碼頭分段的第2個(gè)排架位置，參考碼頭設(shè)計(jì)常用規(guī)范《高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（JTS167-1-2010）附錄A計(jì)算，其他各排架受到的水平力計(jì)算結(jié)果如表1：

4.碼頭加固推薦方案

根據(jù)上表1可知，1、2、3榀排架的實(shí)際撞擊力介于樁基抗裂水平撞擊力臨界值486KN和樁基斷裂水平撞擊力臨界值1086KN之間，因此此次事故，第1、2、3（即15#、16#、17#）榀排架均有發(fā)生較大裂縫的可能性。

由于碼頭撞損事故船舶較大，撞擊能超出碼頭設(shè)計(jì)荷載，已知碼頭前沿A-16樁基受撞擊損壞（分析認(rèn)為A-16樁基在事故中與船舶有直接接觸），其他樁基因海生物覆蓋及水位關(guān)系無法檢查，但根據(jù)碼頭結(jié)構(gòu)分析，15#-17#排架樁基均會(huì)受損，特別是后排叉樁，在承受較大撞擊力的情況下，超負(fù)荷工作必然會(huì)受到損壞，碼頭15#-18#四排樁范圍內(nèi)重新加固刻不容緩，碼頭縱梁及面板均需更換。

5.分析方法的推廣與應(yīng)用

（1）本方法僅作高樁碼頭撞擊損壞的分析估算，實(shí)際結(jié)果稍微保守。

（2）本方法可根據(jù)撞擊位置不同，推算不同撞擊的可能破壞情況，可推廣使用。

（3）實(shí)際計(jì)算過程中，根據(jù)不同情況，分析對(duì)應(yīng)梁板分析實(shí)際受力。

參考文獻(xiàn)：

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