板樁碼頭施工課件

板樁碼頭的結(jié)構(gòu)型式及其特點板樁碼頭的構(gòu)造板樁墻計算錨碇結(jié)構(gòu)計算第四章板樁碼頭板樁碼頭的結(jié)構(gòu)型式及其特點第四章板樁碼頭1Ⅰ、板樁碼頭的結(jié)構(gòu)型式及其特點

1．工作原理：

由沉入地的基板樁墻和錨碇系統(tǒng)共同作用來維持其穩(wěn)定性。2.優(yōu)點

結(jié)構(gòu)簡單，材料用量少，施工方便，速度快，可先打板樁后開挖港池，大量減少土方開挖主要構(gòu)件可預(yù)制。

一、板樁碼頭的結(jié)構(gòu)特點

Ⅰ、板樁碼頭的結(jié)構(gòu)型式及其特點1．工作原理：一、板樁碼23.缺點

耐久性不如重力式，施工中不能承受較大的波浪力。適用條件能沉入板樁的地區(qū)。過去多用于中小碼頭。3.缺點3二、板樁碼頭的主要組成部分及其作用

1．板樁墻是板樁碼頭的最基本的組成部分，是下部打入或沉入地基中的板樁所構(gòu)成的連續(xù)墻，其作用是擋土并形成碼頭直立岸壁。2．拉桿當碼頭較高時，墻后土壓力較大，為了減小板樁的跨中彎矩（以減小板樁的厚度）和入土深度以及板樁墻頂端向水域方向的位移，應(yīng)在適當位置設(shè)置拉桿，以傳遞水平荷載給錨碇結(jié)構(gòu)。二、板樁碼頭的主要組成部分及其作用1．板樁墻43、錨碇結(jié)構(gòu)

承受拉桿拉力。4、導(dǎo)梁連接板樁荷拉桿的構(gòu)件，拉桿穿過板樁固定在導(dǎo)梁上，使每根板樁均受到拉桿作用。5、帽梁帽梁作用相當于前面的胸墻，一般是現(xiàn)澆的。當水位差不大時，可將帽梁和導(dǎo)梁合二為一，成為胸墻。6、碼頭設(shè)備便于船舶系靠和裝卸作業(yè)。

3、錨碇結(jié)構(gòu)5三、板樁碼頭的施工順序

先打板樁后開挖港池：以減少挖填方量；

先開挖港池后打板樁：只有在泥面較高，施工水深不夠以及土壤較松軟時，才先開挖，后打板樁。三、板樁碼頭的施工順序先打板樁后開挖港池：以減少挖填方6四、板樁碼頭的結(jié)構(gòu)型式１、按板樁材料分

⑴木板樁碼頭：強度低，耐久性差，木材用量大，現(xiàn)在很少使用。⑵鋼筋砼板樁碼頭：耐久性好，用鋼量少，造價低，但強度有限，一般用于中小型碼頭。⑶鋼板樁碼頭：強度高，重量輕，止水性好，施工方便，但易腐蝕，耐久性較差，適用于建造水深較大的海港碼頭，特別多用于要求不透水的船塢塢墻、施工圍堰和防滲圍幕等工程中。四、板樁碼頭的結(jié)構(gòu)型式１、按板樁材料分7２、按錨碇系統(tǒng)分⑴無錨板樁

結(jié)構(gòu)簡單，只有板樁墻和帽梁兩部分。板樁呈懸臂工作狀態(tài)，承載能力小，墻頂變形大，在碼頭中一般不用。⑵有錨板樁當墻高較大時，為了減小板樁的斷面尺寸和樁頂位移，而設(shè)置拉桿和斜拉樁錨碇。

①單錨板樁②雙錨板樁③多錨板樁④斜拉板樁２、按錨碇系統(tǒng)分⑴無錨板樁8單錨板樁：適用于墻高在6～10m以下的中小型碼頭。單錨板樁：適用于墻高在6～10m以下的中小型碼頭。9雙錨或多錨：適用于墻高大于10m的碼頭，但應(yīng)用較少。原因：下拉桿高程較低，施工困難（一般要求水上穿拉桿）；上下拉桿的位移很難協(xié)調(diào)，常會使某一拉桿嚴重超載。雙錨或多錨：適用于墻高大于10m的碼頭，但應(yīng)用較少10斜拉樁：不設(shè)水平拉桿，而增設(shè)斜拉樁來錨碇，使錨碇結(jié)構(gòu)至板樁墻的距離大大縮短，減少了墻后開挖，特別適用于墻后不能開挖或開挖不經(jīng)濟的情況。但是斜拉樁承受水平力的能力有限，因此多用于中小型碼頭。斜拉樁：不設(shè)水平拉桿，而增設(shè)斜拉樁來錨碇，使錨113、按板樁墻結(jié)構(gòu)分類

⑴普通板樁墻

由斷面和長度均相同的板樁組成，其優(yōu)點是板樁類型單一，施工方便。

3、按板樁墻結(jié)構(gòu)分類⑴普通板樁墻12

⑵長短板樁結(jié)合

在普通板樁墻中，每隔一定距離，打入一根長板樁，這樣既保證了穩(wěn)定，又降低了造價。適用于土質(zhì)條件較差，在較深處才有硬土層的情況。⑵長短板樁結(jié)合13

⑶主樁、板樁結(jié)合

將長樁的斷面加大，成為主樁，以充分發(fā)揮長樁的作用，而將短樁的斷面減小，成為輔樁，從而構(gòu)成主樁板樁結(jié)合。適用同上。⑶主樁、板樁結(jié)合14

⑷主樁擋板（套板）結(jié)合

與3不同的是，它是在主樁后面放置擋板或在主樁之間插放套板來擋土。墻后土壓力直接作用在擋板（套板）上，最后全部傳給主樁，主樁受力很打，因此適用于水深不大的情況，且要求先開挖港池，以便擋板（套板）的安放。⑷主樁擋板（套板）結(jié)合154、按施工方法分

⑴預(yù)制沉入板樁⑵地下墻

①水下砼連續(xù)墻：用鉆機在地下開溝槽，用水下澆注砼方法形成連續(xù)墻；

②預(yù)制板樁成槽沉放：將預(yù)制的鋼筋砼板樁放在溝槽內(nèi)，板樁前后用低標號的水泥土漿填滿。4、按施工方法分⑴預(yù)制沉入板樁16一、板樁：板樁碼頭的主體

㈠、鋼筋砼板樁

1、型式、特點及尺寸⑴型式①矩形②T形③組合形④圓形Ⅱ、板樁碼頭的構(gòu)造一、板樁：板樁碼頭的主體Ⅱ、板樁碼頭的構(gòu)造17

⑵尺寸

①矩形A、特點形狀簡單，制作方便，沉樁容易，接縫容易處理。但抗彎能力差，費材料。B、尺寸其厚度應(yīng)根據(jù)強度和抗裂要求由計算確定，一般外20～50cm，寬度由打樁設(shè)備的龍口寬度決定，一般為50～80cm。⑵尺寸18

②T形Ａ、組成由翼板和肋組成，翼板起擋土作用，肋起樁的作用。

Ｂ、特點板樁數(shù)量少，施工速度快，抗彎能力強；但T形板樁導(dǎo)向能力差，易偏位，通常采用水沖沉樁或振動沉樁設(shè)備，企口不嚴，須設(shè)置防漏措施。由于翼板只起擋土作用，其底部只須低于設(shè)計水底以下1～1.5m，且不小于沖刷深度。

Ｃ、尺寸

寬度：取決于施工設(shè)備的能力，如吊重、龍口寬度等，一般1.2～1.6m；

厚度：取決于強度和抗裂驗算；

樁長：取決于“踢腳”穩(wěn)定性和岸壁整體滑動穩(wěn)定性。②T形19

③圓形工程中一般采用的型式有兩種，現(xiàn)場澆注排樁和預(yù)制管柱樁，前者同地下墻預(yù)制管柱樁：直徑為50～300cm的預(yù)應(yīng)力管柱樁，厚度為10～50cm，節(jié)長在10m內(nèi)，在現(xiàn)場用法蘭盤連接成需要的長度。特點：省材料，抗彎能力強，可適應(yīng)多種地質(zhì)條件下施工，可打樁，可射水沉樁或振動沉樁，但需專門的預(yù)制場和專門的預(yù)制設(shè)備（離心機）。③圓形20

④組合型

實際上是主樁板樁結(jié)合，適用于地質(zhì)條件較差處，但構(gòu)件類型多，施工麻煩，主樁受力較大，板樁受力小，受力不均勻。

④組合型212、板樁的立面和接縫

①矩形特點：一側(cè)陰榫拉通，另一側(cè)從樁頂?shù)皆O(shè)計水底以下1m以上做成陰榫（不得低于設(shè)計沖刷水位），1m以下做成陽榫；設(shè)計水底以上斷面形成空腔，內(nèi)填細石砼；頂面30～50cm范圍內(nèi)，兩側(cè)各縮進2～4cm，以便樁設(shè)替打；底部一側(cè)做成斜面，使得后一板樁打入時，緊貼前一板樁，接縫嚴密。2、板樁的立面和接縫22

②T形板樁導(dǎo)向能力差，企口常不密實，要處理。企口處：設(shè)置倒濾層；在翼板兩側(cè)設(shè)置鎖口，并焊接，既可導(dǎo)向，又可有效防止漏土。

②T形板樁233、板樁的配筋

鋼筋砼板樁：普通鋼筋砼板樁≮25#，預(yù)應(yīng)力鋼筋砼板樁≮35#，設(shè)計中應(yīng)盡可能采用預(yù)應(yīng)力，以增加抗裂性和耐久性。受力筋：數(shù)量由計算確定，直徑≮12mm，一般采用通長雙面對稱配筋；樁頂：為防止樁頭被打碎，至少配置3～4層鋼筋網(wǎng)；箍筋：樁頂（尖）1m范圍內(nèi)要加密，@10cm，中間可采用@25～30cm。

3、板樁的配筋24㈡、鋼板樁

1、鋼板樁的斷面形式

常用斷面形式有U形、Z形、圓管形、H形和組合形鋼板樁，樁的截面模量較大，多適用于較大的深水碼頭。

㈡、鋼板樁1、鋼板樁的斷面形式25

⑴U形

U形鋼板樁相互倒置形成“折瓦”形斷面的連續(xù)墻，其中和軸位于“折瓦”形斷面的中間，即鎖口位置。由材料力學(xué)可知，受彎矩作用時，中和軸處的剪應(yīng)力最大，如鎖口咬合不牢，受力后易錯位，斷面系數(shù)降低，設(shè)計時，通常要根據(jù)實際情況，對其斷面系數(shù)進行折減。

⑴U形26

⑵Z形

抗彎能力好，受彎時，連接鎖口處，剪應(yīng)力為零，由于單根Z形鋼板樁斷面不對稱，施工時易扭轉(zhuǎn)，故施工時一般采用將兩根板樁焊在一起施打。⑵Z形27

⑶平板形抗彎能力差，但“鎖骨”形鎖口，橫向受拉能力強，適用于格型結(jié)構(gòu)中。鋼板樁的鎖口是否要做倒濾設(shè)施？⑶平板形282、鋼板樁的銹蝕合防護

①改進鋼材的化學(xué)成分，采用防腐蝕的鋼種；②物理保護，涂防銹油漆；③化學(xué)保護，陰極保護，效果較好，但費用較高；④增加板樁的厚度；⑤盡量降低帽梁或胸墻的底標高，以減少銹蝕面積。

鋼管樁犧牲陽極陰極保護2、鋼板樁的銹蝕合防護①改進鋼材的化學(xué)成分，采用防腐29二、錨碇結(jié)構(gòu)

錨碇板（墻）錨碇樁（板樁）錨碇叉樁（斜拉樁）二、錨碇結(jié)構(gòu)錨碇板（墻）30㈠、錨碇板（墻）1、受力原理依靠其前面回填料的土抗力來承受拉桿拉力，承載能力較小，水平位移較大。2、型式

⑴錨碇板：平板、T型、雙向梯形⑵錨碇墻：現(xiàn)澆鋼筋砼連續(xù)墻，預(yù)制鋼筋砼板，現(xiàn)場安裝。3、尺寸

⑴高度：由穩(wěn)定計算確定，一般不宜小于埋置深度的1/3，長采用1.0～3.5m；⑵厚度：由強度計算確定，≮15cm，常采用20~40cm；⑶預(yù)留拉桿孔位置：作用在錨碇板（墻）上的土壓力合力作用點重合。㈠、錨碇板（墻）1、受力原理314、回填及構(gòu)造

⑴土質(zhì)錨碇板（墻）施工不需打樁設(shè)備，但必須開挖基坑和基槽，增加了開挖工程量并破壞了土的原狀結(jié)構(gòu)，為了充分利用墻前土抗力，墻后一般須換填力學(xué)性質(zhì)好的填料（如北方的灰土夯實，南方的塊石回填）⑵構(gòu)造采用預(yù)制安裝的錨碇板（墻），下面常用15～20cm厚的碎石鋪墊?，F(xiàn)澆錨碇墻，下面應(yīng)澆注10～15cm的貧質(zhì)砼墊層。5、適用條件碼頭后方場地寬敞，拉桿力不大時。

4、回填及構(gòu)造32㈡、錨碇樁（板樁）

1、受力原理靠樁打入土中嵌固工作，其深度由“踢腳”穩(wěn)定來確定，此結(jié)構(gòu)屬于無錨樁，承載能力較小，水平位移較大；2、組成一般2～3根組成一組（用導(dǎo)梁連接），也可單獨錨碇；3、材料可采用鋼筋砼或鋼樁或鋼板樁；4、適用條件碼頭后方場地寬敞，且地下水位較高或利用原土層時；㈡、錨碇樁（板樁）1、受力原理33㈢、錨碇叉樁和斜拉樁

1、受力原理

靠樁的軸向拉壓和拉拔承載力來工作，其穩(wěn)定性由樁的承載能力確定。2、構(gòu)造

斜度≤3:1，宜采用3:1～4:1；樁頂凈距30～40cm；現(xiàn)澆樁帽，將拉桿與樁連成整體。3、斜拉樁

無拉桿，以斜樁取代，樁頂應(yīng)盡量靠近板樁，以減少樁頂彎矩，從而簡化成鉸進行計算。4、適用

碼頭后方場地狹窄，拉桿力較大時。㈣、其它形式

拖板式、尼龍帶式、錨桿式，加筋土結(jié)構(gòu)及混合式。

㈢、錨碇叉樁和斜拉樁1、受力原理34三、拉桿

1、位置從減小板樁墻的跨中彎矩來看，拉桿宜放在標高較低處，但為了保證水上穿拉桿和導(dǎo)梁胸墻的施工條件，一般在平均水位以下，設(shè)計低水位以上0.5～1.0m，且不得低于導(dǎo)梁或胸墻的施工水位。2、尺度與材料

⑴直徑：由強度計算確定，一般40~80mm；⑵間距：對鋼筋砼板樁墻，取板樁寬度的整數(shù)倍，對單設(shè)導(dǎo)梁的U形和Z形鋼板樁，應(yīng)取板樁寬度的偶數(shù)倍；⑶長度：取決于板樁墻與錨碇結(jié)構(gòu)的最佳距離，由計算確定，當拉桿較長（>10m），中間應(yīng)用緊張器加以拉緊；⑷材料：采用焊接質(zhì)量有保證，延伸率不小于18%的高強鋼材。三、拉桿1、位置353、拉桿失事及防治措施

⑴失事原因①設(shè)計拉力>實際拉力②拉桿下填沉陷，拉桿在其上土重及地面荷載作用下發(fā)生彎曲，產(chǎn)生附加應(yīng)力而斷裂。③銹蝕使拉桿斷面減小。因此，設(shè)計時，應(yīng)考慮各種影響因素，正確計算拉桿拉力，并采取措施，減小或消除各種附加應(yīng)力，并防止拉桿銹蝕。3、拉桿失事及防治措施⑴失事原因36⑵防治措施

①夯實拉桿下的填土，或在拉桿下設(shè)置支撐，以減小沉陷，支撐形式有支撐樁、設(shè)砼墊塊或墊墩、鋪碎石或灰土墊層。②在拉桿兩端設(shè)置連接鉸，以消除其附加應(yīng)力。③在拉桿上做各U形防護罩，使拉桿上面的土重及地面荷載不直接作用載拉桿上，而通過防護罩傳到拉桿兩側(cè)的地基上。④防銹處理，涂兩層防銹漆，并用瀝青麻袋包裹兩層。⑤回填料嚴禁帶有腐蝕性。⑵防治措施①夯實拉桿下的填土，或在拉桿下設(shè)置支撐，37四、導(dǎo)梁、帽梁及胸墻1、施工方法導(dǎo)梁可預(yù)制，也可現(xiàn)澆，帽梁一般現(xiàn)澆。2、胸墻型式有矩形、梯形、L形及工字形。當碼頭水位差不大，拉桿距碼頭面距離較小時，一般將導(dǎo)梁和帽梁合二為一成胸墻。3、系船塊體設(shè)置一般與胸墻整體現(xiàn)澆，也可單獨設(shè)置。四、導(dǎo)梁、帽梁及胸墻1、施工方法384、變形縫

導(dǎo)梁、帽梁、胸墻沿碼頭長度方向應(yīng)設(shè)置變形縫，間距15~30m，并設(shè)置在結(jié)構(gòu)型式和水深變化處，地基土質(zhì)差別較大處及新舊結(jié)構(gòu)的銜接處，縫寬2～3cm。5、鋼板樁碼頭導(dǎo)梁設(shè)置在鋼板樁碼頭中，導(dǎo)梁一般由兩根槽鋼組成，并為防止船舶撞擊和減小銹蝕，而放在板樁墻的里側(cè)。

4、變形縫39五、排水設(shè)施

為了減小和消除作用在板樁墻上的剩余水壓力，板樁墻應(yīng)在設(shè)計低水位以下設(shè)置排水孔，孔徑5～8cm，孔距3～5m，孔后設(shè)置拋石棱體，以防止填土流失。五、排水設(shè)施為了減小和消除作用在40Ⅲ、板樁墻的計算一、作用及作用效應(yīng)組合

㈠、板樁碼頭上的作用

⑴永久作用：土體產(chǎn)生的主動土壓力，剩余水壓力；⑵可變作用：地面可變荷載產(chǎn)生的土壓力、船舶荷載、施工荷載、波浪力；⑶偶然作用：地震荷載。Ⅲ、板樁墻的計算一、作用及作用效應(yīng)組合411、土壓力

板樁墻在外力作用下，墻體將發(fā)生彎曲變形；因此，沿墻高各點的水平位移不同。板樁墻上各點的土壓力不僅與該點以上的土重、地面可變作用以及土的物理力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，而且與該點墻體的水平位移密切相關(guān)，所以，要準確確定板樁墻的土壓力很難。1、土壓力板樁墻在外力作用下，墻體將發(fā)42

⑴主動土壓力

①特點：呈R形分布

呈現(xiàn)R形分布的原因：關(guān)鍵是沿墻高位移不同。因為板樁上部有拉桿拉住，下端嵌固于地基中，上下兩端位移較小，跨中位移較大，墻后土體在板樁變形過程中呈現(xiàn)拱現(xiàn)象，使跨中一部分土壓力通過滑動土條間的摩擦力傳向上、下兩端。從而是墻后主動土壓力產(chǎn)生上下大，中間小的R形狀。影響板樁墻墻各點位移不同而造成墻后后主動土壓力呈R形分布的主要因素有：

板樁墻的剛度：剛度越小，R形越顯著；

錨碇點位移：越小，R形越顯著；施工順序：先打板樁，后開挖比反之更顯著。⑴主動土壓力43

②計算方法（土壓力經(jīng)驗系數(shù)修正法）主動土壓力仍按采用剛性墻確定的土壓力理論進行計算，即：仍按線性分布計算，但考慮到板樁墻體變形對土壓力的影響，將以此土壓力及其它荷載計算得到的板樁墻的跨中Mmax和RA，應(yīng)分別乘以合適的經(jīng)驗修正系數(shù)。計算中，可取δ=(1/3～1/2)φ。當?shù)孛鏋樗?，墻背為垂直面時，由土體本身產(chǎn)生的主動土壓水平強度標準值和由碼頭地面均布荷載產(chǎn)生的主動土壓力水平強度標準值可按下式計算：②計算方法（土壓力經(jīng)驗系數(shù)修正法）44

⑵被動土壓力

板樁墻下端扎入地基中，當墻體受側(cè)向力作用后，墻前入土段將產(chǎn)生被動土壓力。當入土深度不大時，入土段墻體只出現(xiàn)向前的移，墻前被動土壓力與剛性墻的相似。在板樁墻入土深度較大時，板樁嵌固于地基中，其下端還產(chǎn)生向后翹；因此。入土段的上部墻產(chǎn)生墻前被動土壓力，其下部產(chǎn)生墻后的被動土壓力。①特點：墻前被動土壓力比理論計算值大1倍左右，而墻后（下端）被動土壓力比計算值小一半左右。②墻前被動土壓力增大的原因

A、板樁在水底處發(fā)生向下轉(zhuǎn)動變形，使墻前土體受到向下的擠壓摩擦力。B、板樁向前變形，壓擠墻前土體，使土的密實度增大，抗剪強度提高。C、入土段上部墻體對土體產(chǎn)生向下的摩擦力，使土體的穩(wěn)定性增大。

⑵被動土壓力45

③墻后被動土壓力減小的原因A、板樁底部被地基嵌固，使板樁下端變形較小，達不到極限被動土壓力所需的位移值；B、板樁底端發(fā)生向上轉(zhuǎn)動變形，給墻后土體一個向上的“掘出力”；C、板樁下端與土體產(chǎn)生向上的摩擦力，使土體的穩(wěn)定性減小。④計算方法

同前，但計算墻前被動土壓力時，δ=(2/3~3/4)φ，當δ>20°，則取20°。計算墻后被動土壓力時，δ=-2/3φ，當δ<-20°時，則取-20°。當計算水底面為水平、墻面為垂面時，由土體本身產(chǎn)生的主動土壓力水平強度標準值：③墻后被動土壓力減小的原因46２、剩余水壓力剩余水壓力取決于水位漲落情況、板樁墻排水好壞、回填土及地基土的透水性等。⑴海港鋼筋砼板樁碼頭，當板樁墻設(shè)有排水孔，墻后回填粗于細砂顆粒的材料可不考慮。⑵對海港鋼板樁碼頭，地下墻式板樁碼頭及墻后回填細砂的鋼筋砼板樁碼頭，△=1/3～1/2平均潮差。對河港則根據(jù)地下水位按實際情況取定。備注：

計算土壓力時，土和填料的重度按以下規(guī)定采用：⑴粘性土：剩余水位以下取浮重度；剩余水位與設(shè)計高水位之間取飽和重度，設(shè)計高水位以上取天然重度；⑵無粘性土：剩余水位以下取浮重度；剩余水位以上取天然重度；２、剩余水壓力剩余水壓力取決于水位漲落情況、板樁墻排47３、其它荷載⑴船舶荷載：只考慮系纜力，不考慮撞擊力和擠靠力，但要加以區(qū)分：①系船塊體單獨錨碇，板樁不考慮系纜力；②系船塊體和胸墻或帽梁一起現(xiàn)澆，且不單獨錨碇，板樁應(yīng)考慮系纜力。⑵碼頭地面荷載：以土壓力的形式作用于板樁墻上。

⑶波浪力：只計波吸力，且不能與船舶荷載同時出現(xiàn)。

⑷地震荷載：地震地區(qū)4、挖泥時超深的考慮

超深的結(jié)果：是板樁墻的入土深度減小和墻體的計算跨度增大，從而降低了板樁墻的穩(wěn)定性，增大墻體的跨中彎矩和拉桿拉力。計算板樁墻時，還須考慮港池挖泥時可能出現(xiàn)的超深（0.5m）和沖刷水深。３、其它荷載⑴船舶荷載：只考慮系纜力，不考慮撞擊力和48㈡、作用效應(yīng)組合

設(shè)計板樁碼頭時，必須考慮持久狀況、短暫狀況和偶然狀況，并按不同的極限狀態(tài)和效應(yīng)組合進行計算。1、按承載能力極限狀況設(shè)計的項目①板樁墻“踢腳”穩(wěn)定性；②錨碇結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；③板樁碼頭的整體穩(wěn)定性；④樁的承載力；⑤構(gòu)件強度等㈡、作用效應(yīng)組合設(shè)計板樁碼頭時，必須考慮持久狀況、49

板樁碼頭按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，所取水位和作用效應(yīng)組合應(yīng)按《規(guī)范》的規(guī)定選用持久組合、短暫組合和偶然組合，一個組合應(yīng)考慮多種水位情況。如：持久狀況持久組合：應(yīng)按設(shè)計高水位、設(shè)計低水位、極端低水位；短暫狀況短暫組合：應(yīng)按設(shè)計高、低水位或施工水位分別計算；

偶然狀況偶然組合：應(yīng)按設(shè)計高、低水位分別計算，參見《抗震規(guī)范》；設(shè)計時可針對某一計算內(nèi)容，選取某一最不利水位進行計算（應(yīng)作正確判斷），如：板樁墻的強度及穩(wěn)定性和拉桿力一般由設(shè)計低水位控制。2、按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計鋼筋砼構(gòu)件的裂縫寬度和抗裂驗算。板樁碼頭按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，所取水位和作用效應(yīng)50二、無錨板樁墻的計算

在P作用下,作用在無錨板樁墻各點的實際土壓力為兩側(cè)之差(被動土壓力與主動土壓力之差),即:二、無錨板樁墻的計算在P作用下,作用在無錨板樁墻51

為便于計算,德國邏美爾建議作下列簡化:首先,近似地用直線AB′DC代替曲線圖形ABDC；然后作水平線mm′和nn′，分別使ΔB′mo1替代ΔMo1D；以Δn′o2C替代ΔDNo2；接著在板樁墻兩側(cè)各加一個面積相等的梯形MmnN和Mm′n′N（如上圖b）；最后的土壓力圖形變成上圖c的形狀。右側(cè)土壓力的圖形為MFCm′，其高度為b，由于b一般不大，可近似取b/2處為此梯形面積的中心，以集中力代替MFCm′面積的土壓力。這樣就將板樁墻的受力情況簡化為一個簡支梁的計算圖式。已知P，根據(jù)力的平衡條件，即可用數(shù)解法（均質(zhì)地基）或圖解法（適用于分層的非均質(zhì)地基土）求得未知數(shù)T0和。求得T0和后，可按材料力學(xué)的方法計算墻體個斷面的彎矩和剪力。板樁墻的設(shè)計入土深度tmin（m）可按下式確定：為便于計算,德國邏美爾建議作下列簡化:首先,近似地用52三、單錨板樁墻的計算

㈠、單錨板樁墻的工作狀態(tài)1、第一種情況板樁的入土深度最小，在水平力作用下，板樁繞上端支撐點轉(zhuǎn)動，板樁中只有一個方向的彎矩，且數(shù)值最大，板樁入土段發(fā)生較大位移，所需板樁長度最短，但斷面最大，按底端自由計算。這種情況即為自由支撐法，算得的入土深度往往需要加長，實際也就接近第三種情況。（本法為日本及一些西方國家所采用）

2、第二種情況入土深度和受力情況介于第1、3之間,入土段比第1種稍深,受力后，底端只有轉(zhuǎn)角，沒有位移。也屬于自由支承狀態(tài)。三、單錨板樁墻的計算㈠、單錨板樁墻的工作狀態(tài)533、第三種情況

入土深度較深，入土部分出現(xiàn)與跨中相反方向的彎矩，板樁墻彈性嵌固于地基中。這種狀態(tài)，所需板樁斷面最小，入土部分位移小，穩(wěn)定性好，為我國所采用（彈性線法）。4、第四種情況

類似第3種狀態(tài)，但入土深度更大，固端彎矩大于跨中彎矩，數(shù)值并不比第3種狀態(tài)小，穩(wěn)定性有富裕，但對減少墻體跨中彎矩非常有限，一般無必要。3、第三種情況54㈡、計算內(nèi)容及計算工作狀態(tài)

1、板樁墻計算內(nèi)容

板樁墻的入土深度，板樁墻彎矩，拉桿拉力。2、計算工作狀態(tài)

一般采用板樁墻底端為彈性嵌固的工作狀態(tài)，即第三種。當有下列幾種情況時，也可采用自由支承狀態(tài)，或介于兩者之間的工作狀態(tài)，即：⑴板樁墻底端在地基中達不到彈性嵌固的工作狀態(tài)；⑵板樁千采用鋼板樁時，其材料強度有較多富裕；⑶板樁墻的剛度很大；⑷地基土質(zhì)比較好。㈢、計算方法⑴彈性線法：僅適用于單錨板樁墻的彈性嵌固工作狀態(tài)；但對于剛度較大的板樁墻（如現(xiàn)澆地下墻），不宜采用彈性線法。

⑵自由支撐法：僅適用于單錨板樁墻的自由工作狀態(tài)；⑶豎向彈性地基梁法：可適用于單錨和多錨板樁墻的任何工作狀態(tài)。㈡、計算內(nèi)容及計算工作狀態(tài)1、板樁墻計算內(nèi)容55㈣、單錨板樁墻的計算

⑴基本思想板樁墻下端自由支撐在其前面的地基土體上，這部分土體處于極限狀態(tài)，完全出現(xiàn)極限被動土壓力。⑵計算圖式靜定梁，兩個未知數(shù)，入土深度tmin和Ra；⑶平衡條件∑H=0∑M=01、自由支撐法

㈣、單錨板樁墻的計算⑴基本思想1、自由支撐法562、羅邁爾法（彈性線法一種）

⑴基本思想假定板樁墻入土段彈性嵌固于地基中；入土段前面的土抗力按古典土壓力理論（教材公式）計算，底端后面的土抗力用集中力Ep’代替。⑵工作狀態(tài)由于板樁墻入土段在地基中彈性嵌固，入土段產(chǎn)生負彎矩M-2，有利于減小跨中正彎矩M1，且|M2max|略小于|M1max|，一般|M1max|=1.1~1.15|M2max|；土壓力零點與彎矩零點約相吻合；變形協(xié)調(diào)條件：板樁底，MB=0，δB=0，φB=0，錨固點δA=0。2、羅邁爾法（彈性線法一種）⑴基本思想57⑶計算圖式和計算方法

①計算圖式：一次超靜定結(jié)構(gòu)，三個未知數(shù)，t0，Ra，Ep′；②計算方法：圖解試算法；③計算條件：求解時，先假定入土深度，除了需利用平衡條件H=0，∑M=0外，還需利用變形協(xié)調(diào)條件，用試作板樁墻變形曲線的方法求解，故稱為彈性線法。計算時，要不斷改變?nèi)胪辽疃龋磸?fù)試算，直到滿足變形條件為為止。其變形條件是板樁墻底端的角變位和線變位為零，即入土段底端的彈性變形曲線與鉛垂線相切；同時，錨碇點的位移也等于零。由于作彈性曲線較麻煩，為了簡化計算，采用：|M1max|=1.1～1.15|M2max|條件取代變形條件。

⑶計算圖式和計算方法58

具體可按計算`步驟如下：

A、假定t0；B、用古典理論計算主、被動土壓力；C、用圖解法（作力矢圖和索多邊形的方法），以|M1max|=1.1～1.15|M2max|為控制條件，若不滿足該條件，則須重新假定t0；D、計算結(jié)果應(yīng)考慮土壓力重分布的影響（R形）對跨中彎矩須折減：對拉桿力須增大：具體可按計算`步驟如下：59E、入土深度確定：備注：e′為t0處墻后被動土壓力強度ep′-t0處墻前主動土壓力強度ea′。F、按“踢腳”穩(wěn)定性驗算入土深度，若不滿足應(yīng)取滿足“踢腳”穩(wěn)定的入土深度，P61公式。備注：對剛度較大的板樁墻（如現(xiàn)澆地下連續(xù)墻），本方法計算結(jié)果往往偏于危險，故不宜采用（P61中），另外，本方法較適合施工單位在缺乏資料的情況下使用。E、入土深度確定：60彈性線法的單錨板樁墻算例彈性線法的單錨板樁墻算例61板樁碼頭施工課件623、豎向彈性地基梁法（m法）

⑴板樁碼頭的穩(wěn)定性破壞狀態(tài)

①錨碇失穩(wěn)：由于拉桿斷裂或錨碇結(jié)構(gòu)系統(tǒng)破壞而造成；②板樁墻失穩(wěn)：由于入土深度不夠，而使板樁墻繞拉桿錨碇點發(fā)生轉(zhuǎn)動而破壞，即“踢腳”穩(wěn)定破壞；③整體穩(wěn)定性破壞：由于板樁墻入土深度不夠或拉桿長度不夠，而使板樁墻和后方土體一起產(chǎn)生穩(wěn)定性破壞。顯然，用1、3來確定板樁墻得入土深度，理由不合理也不充分。3、豎向彈性地基梁法（m法）⑴板樁碼頭的穩(wěn)定性破壞63⑵板樁墻的入土深度

《規(guī)范》規(guī)定，板樁墻得入土深度應(yīng)滿足“踢腳”穩(wěn)定得要求，即：

式中：γ0為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；γd為結(jié)構(gòu)系數(shù)；MR為墻前被動土壓力標準值對拉桿錨碇點得穩(wěn)定力矩；⑵板樁墻的入土深度《規(guī)范》規(guī)定，板樁墻得入土64⑶板樁墻的內(nèi)力計算（m法）

①基本假定A、假定土為彈性介質(zhì)，地基系數(shù)隨深度成正比，C=mZ；B、不考慮樁土之間的粘聚力、摩擦力；C、樁按實際剛度、并作為一個彈性構(gòu)件考慮；土體的應(yīng)力、應(yīng)變要符合文克爾假定，即地基表面任一點的壓力強度于該點的沉陷成正比，σ=k0y=Cy。②符號規(guī)定水平位移x以向右為正；轉(zhuǎn)角φ以反時針為正；彎矩以左側(cè)纖維受拉為正；剪力以繞它端順時針為正⑶板樁墻的內(nèi)力計算（m法）①基本假定65

③地基梁的撓曲方程及彎矩、剪力和荷載的微分關(guān)系地基梁的撓曲微分方程：

①②③④③地基梁的撓曲方程及彎矩、剪力和荷載的微分關(guān)系66將①整理：令

（樁土變形系數(shù)）

得：

利用邊界條件確定系數(shù)：當z=0時，

將①整理：67板樁碼頭施工課件68先求利用邊界條件可求得：，要得到邊界條件，須先判斷支撐情況，根據(jù)規(guī)范規(guī)定：A、對于支撐在非巖石類土或直接放在基巖上的樁（不嵌巖，墻后地面無填土）非巖石地基：，為彈性樁（若≤2.5，則假設(shè)基礎(chǔ)的剛度為無限大，按剛性基礎(chǔ)計算）支撐在巖基上：，為柱承樁。先求69當

求得：

當70當

求得：當71板樁碼頭施工課件72B、當?shù)孛嬉陨嫌刑钔粒矣芯己奢d時

B、當?shù)孛嬉陨嫌刑钔?，且有均布荷載時73⑷板樁墻內(nèi)力及拉桿拉力計算

作用：主動土壓力，剩余水壓力，拉桿拉力Rk，地面以下得超載。計算時，將板樁墻從計算水底處切開。計算水底以上段為底端固定得懸臂梁（單寬），其上作用有：墻后土壓力，剩余水壓力，各支承點得反力R1、…Rk，以及樁頂端力矩M1。計算水底以下段為豎向彈性地基梁（單寬），其上作用有：超載土壓力、剩余水壓力（總強度為）和端部得水平力Q及力矩M。⑷板樁墻內(nèi)力及拉桿拉力計算作用：主動土壓力，剩余水74根據(jù)懸臂梁得計算可得

式中：Q0，M0分別為作用載上段墻上得水平力合力和它們對切開處的力矩；hi為支承點到切開處的距離。根據(jù)懸臂梁得計算可得75①建立各支點i的變形協(xié)調(diào)方程式a、在i點處由于X0，φ0產(chǎn)生的水平位移和1點的轉(zhuǎn)角b、由于各支點反力Rk和M1在i點上產(chǎn)生的水平位移和1點的轉(zhuǎn)角:c、土壓力和剩余水壓力在i點產(chǎn)生的水平位移和1點轉(zhuǎn)角d、給定錨碇點的水平位移和1點轉(zhuǎn)角①建立各支點i的變形協(xié)調(diào)方程式76板樁碼頭施工課件77建立各支承點i的變形方程:

建立各支承點i的變形方程:78②計算設(shè)計彎矩和拉桿拉力

入土段：自由段：設(shè)計彎矩：設(shè)計拉力：注意：當考慮拉桿錨碇點位移時，計算彎矩不折減。②計算設(shè)計彎矩和拉桿拉力79③m法優(yōu)點

a、入土深度的確定，m法比彈性線法好，特別時在土質(zhì)較差時，m法更接近，建議在軟土地基上的板樁工程不能用彈性線法確定入土深度。b、反映了剛度的影響（EI）；c、可考慮錨碇點的位移，符合實際情況；d、m法計算結(jié)果與原型試驗值較吻合；e、m法適用性強。③m法優(yōu)點80⑸板樁墻的強度計算

①對鋼筋砼板樁和預(yù)應(yīng)力鋼筋砼板樁，應(yīng)根據(jù)強度進行配筋，并進行裂縫寬度或抗裂驗算。②對于鋼板樁，其單寬強度應(yīng)滿足下式：式中：N——作用標準值產(chǎn)生的每米軸向力（KN）；Mn——作用標準值產(chǎn)生的每米板樁墻最大彎矩（KN·m）A——鋼板樁截面積（m2/m）ft——鋼材的強度設(shè)計值（N/mm2）γGQ——綜合分項系數(shù)，1.35。Wz——鋼板樁的彈性抵抗矩（m3/m）⑸板樁墻的強度計算①對鋼筋砼板樁和預(yù)應(yīng)力鋼筋砼板樁81Ⅳ、錨碇結(jié)構(gòu)的計算

一、錨碇板（墻）的穩(wěn)定計算

錨碇板的主要作用：拉桿拉力RA，板后主動土壓力Eax，板前被動土壓力Epx。規(guī)范規(guī)定，錨碇板（墻）在這些荷載作用下，其穩(wěn)定性應(yīng)滿足：

式中：γ0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；γd——結(jié)構(gòu)系數(shù)；Eax，Eqx——墻后土體和地面可變作用產(chǎn)生的主動土壓力水平分力標準值；RAx——拉桿拉力水平分力標準值；Epx——被動土壓力水平分力標準值。Ⅳ、錨碇結(jié)構(gòu)的計算一、錨碇板（墻）的穩(wěn)定計算82備注：1、主動土壓力Eqx，Eax：①荷載布置從板（墻）后開始，使Eqx最大；②計算Eax，Eqx時，取δ=0。2、拉桿拉力RA：計算中不考慮拉桿與填土的摩擦力。3、被動土壓力Epx錨碇板（墻）前被動土壓力可按下式計算4、kb可根據(jù)規(guī)范P20公式3.4.3-1，3.4.3-2計算；5、對錨碇板（墻）的穩(wěn)定性，需驗算設(shè)計高、低水位兩種情況。備注：83二、錨碇板（墻）到板樁距離的確定二、錨碇板（墻）到板樁距離的確定84最佳距離：注意：1、H0（板樁墻后主動破裂棱體得高度）的確定①采用彈性線法時，取最大負彎矩點到碼頭地面的距離；②、采用m法時，取地基梁第一變形零點到地面的距離；采用自由支承法時，取最小入土深度tmin處到地面的距離。最佳距離：852、對于多層土情況，可將取加權(quán)平均值。3、對由于某種原因（如施工場地緊缺，墻后有不能拆除的建筑）不能滿足上式時，在計算錨碇板（墻）穩(wěn)定性時，應(yīng)從Epx中扣除△Epx。式中：td——交點d到地面的距離；la——拉桿間距；kp——被動土壓力系數(shù)。4、最斷距離:即：錨碇板（墻）前面的土體的被動破裂面不能穿過板樁墻。2、對于多層土情況，可將取加權(quán)平均值。86三、錨碇板（墻）的水平位移

式中：Ra——每米寬板樁墻的拉桿拉力標準值（KN/m）；ha——錨碇板（墻）的高度（m）；bk——錨碇板（墻）的計算寬度（m）；kH——錨碇板（墻）的水平拉力系數(shù)（KN/m3），板（墻）前采用塊石填料時，kH=3700KN/m3。三、錨碇板（墻）的水平位移87四、錨碇板（墻）的內(nèi)力計算

1、現(xiàn)澆連續(xù)鋼筋砼錨碇墻

①水平方向為剛性支承連續(xù)梁，其拉桿拉力標準值產(chǎn)生的水平向最大彎矩：式中：Ra——每米寬板樁墻的拉桿拉力標準值（KN/m）。②豎向為懸臂梁，土抗力沿墻高為均勻分布，即Ra/ha。拉桿拉力標準值產(chǎn)生的豎向單寬最大彎矩為：四、錨碇板（墻）的內(nèi)力計算1、現(xiàn)澆連續(xù)鋼筋砼錨碇墻882、設(shè)有連續(xù)導(dǎo)梁的分塊預(yù)制的錨碇墻（預(yù)制安裝）

導(dǎo)梁的最大彎矩和預(yù)制板的豎向單寬最大彎矩按上式計算。3、雙向懸臂的錨碇板

由拉桿拉力標準值產(chǎn)生的水平向和豎向最大彎矩分別為：b為錨碇板寬度。2、設(shè)有連續(xù)導(dǎo)梁的分塊預(yù)制的錨碇墻（預(yù)制安裝）89五、錨碇樁（板樁）

1、其長度和內(nèi)力可按受集中水平力RAX（對于錨碇板樁為Ra）作用的無錨板樁墻的計算方法計算。2、錨碇樁（板樁）到板樁墻的最小距離應(yīng)滿足式（3-3-10）的要求，式中th為錨碇樁（板樁）變形第一零點到碼頭地面的距離。3、拉桿處的水平位移，可按豎向彈性地基梁法計算，但≯50mm。五、錨碇樁（板樁）1、其長度和內(nèi)力可按受集中水平力RA90六、錨碇叉樁

1、計算時，考慮兩端為鉸接，不考慮周圍土體對樁的作用：式中：W——作用在叉樁樁帽上的垂直力標準值六、錨碇叉樁1、計算時，考慮兩端為912、錨碇叉樁錨碇點的水平位移計算（見規(guī)范）3、叉樁設(shè)置原則①叉樁必須位于板樁墻墻后土體主動破裂面以外；②壓樁樁尖距板樁墻的距離不得小于1.0米。七、拉桿1、拉桿拉力的標準值：2、拉桿斷面設(shè)計：式中：γRA——拉桿力分項系數(shù)，1.35。ft——鋼材的強度設(shè)計值（N/mm2）2、錨碇叉樁錨碇點的水平位移計算（見規(guī)范）92八、帽梁、導(dǎo)梁及胸墻結(jié)構(gòu)的計算

1、帽梁主要作用：各板樁不均勻沉降產(chǎn)生的變形應(yīng)力和船舶荷載，設(shè)計時：①當系船塊體單獨錨碇，帽梁不受系纜力影響時，一般只需按構(gòu)造要求進行配筋；②當系船塊體與帽梁整體現(xiàn)澆，且不單獨錨碇，帽梁受系纜力的影響時，需按強度配筋，并驗算裂縫寬度。計算圖式：按文克爾假定的彈性地基梁進行計算。即將帽梁視為彈性地基上的梁，彈性地基為板樁墻拉桿以上的懸臂段。根據(jù)地基系數(shù)的概念（一個單位面積移動一個單位位移所需的力），k可按懸臂梁計算而得：八、帽梁、導(dǎo)梁及胸墻結(jié)構(gòu)的計算1、帽梁93板樁碼頭施工課件942、導(dǎo)梁近似按剛性支承連續(xù)梁計算，荷載q=Ra導(dǎo)梁和導(dǎo)梁懸臂段產(chǎn)生的最大彎矩為：鋼筋砼導(dǎo)梁應(yīng)按強度配筋，并驗算裂縫寬度，鋼導(dǎo)梁的強度應(yīng)滿足：2、導(dǎo)梁953、胸墻設(shè)計豎向按懸臂梁計算，取拉桿處為固端。①系纜力作用時；②撞擊力作用時水平方向：按剛性支承連續(xù)梁計算①對工字型斷面，取下翼板為導(dǎo)梁；②對L型斷面，取平臺板為導(dǎo)梁；對矩形或梯形截面，取拉桿附近的0.5~0.7米高度部分為導(dǎo)梁。3、胸墻設(shè)計96九、整體穩(wěn)定性驗算

1、板樁碼頭整體穩(wěn)定性驗算可采用圓弧滑動法；2、計算只考慮滑動面通過板樁樁尖的情況，如樁尖以上或以下附近有軟土層時，尚應(yīng)驗算滑動面通過軟土層的情況。3、當圓弧從樁尖以上通過時，計算時不計截樁力，當滑動面從錨碇結(jié)構(gòu)前通過時，計算時不計拉桿力對穩(wěn)定性的影響。九、整體穩(wěn)定性驗算1、板樁碼頭整體穩(wěn)定性驗算可采用圓弧滑97板樁碼頭的結(jié)構(gòu)型式及其特點板樁碼頭的構(gòu)造板樁墻計算錨碇結(jié)構(gòu)計算第四章板樁碼頭板樁碼頭的結(jié)構(gòu)型式及其特點第四章板樁碼頭98Ⅰ、板樁碼頭的結(jié)構(gòu)型式及其特點

1．工作原理：

由沉入地的基板樁墻和錨碇系統(tǒng)共同作用來維持其穩(wěn)定性。2.優(yōu)點

結(jié)構(gòu)簡單，材料用量少，施工方便，速度快，可先打板樁后開挖港池，大量減少土方開挖主要構(gòu)件可預(yù)制。

一、板樁碼頭的結(jié)構(gòu)特點

Ⅰ、板樁碼頭的結(jié)構(gòu)型式及其特點1．工作原理：一、板樁碼993.缺點

耐久性不如重力式，施工中不能承受較大的波浪力。適用條件能沉入板樁的地區(qū)。過去多用于中小碼頭。3.缺點100二、板樁碼頭的主要組成部分及其作用

1．板樁墻是板樁碼頭的最基本的組成部分，是下部打入或沉入地基中的板樁所構(gòu)成的連續(xù)墻，其作用是擋土并形成碼頭直立岸壁。2．拉桿當碼頭較高時，墻后土壓力較大，為了減小板樁的跨中彎矩（以減小板樁的厚度）和入土深度以及板樁墻頂端向水域方向的位移，應(yīng)在適當位置設(shè)置拉桿，以傳遞水平荷載給錨碇結(jié)構(gòu)。二、板樁碼頭的主要組成部分及其作用1．板樁墻1013、錨碇結(jié)構(gòu)

承受拉桿拉力。4、導(dǎo)梁連接板樁荷拉桿的構(gòu)件，拉桿穿過板樁固定在導(dǎo)梁上，使每根板樁均受到拉桿作用。5、帽梁帽梁作用相當于前面的胸墻，一般是現(xiàn)澆的。當水位差不大時，可將帽梁和導(dǎo)梁合二為一，成為胸墻。6、碼頭設(shè)備便于船舶系靠和裝卸作業(yè)。

3、錨碇結(jié)構(gòu)102三、板樁碼頭的施工順序

先打板樁后開挖港池：以減少挖填方量；

先開挖港池后打板樁：只有在泥面較高，施工水深不夠以及土壤較松軟時，才先開挖，后打板樁。三、板樁碼頭的施工順序先打板樁后開挖港池：以減少挖填方103四、板樁碼頭的結(jié)構(gòu)型式１、按板樁材料分

⑴木板樁碼頭：強度低，耐久性差，木材用量大，現(xiàn)在很少使用。⑵鋼筋砼板樁碼頭：耐久性好，用鋼量少，造價低，但強度有限，一般用于中小型碼頭。⑶鋼板樁碼頭：強度高，重量輕，止水性好，施工方便，但易腐蝕，耐久性較差，適用于建造水深較大的海港碼頭，特別多用于要求不透水的船塢塢墻、施工圍堰和防滲圍幕等工程中。四、板樁碼頭的結(jié)構(gòu)型式１、按板樁材料分104２、按錨碇系統(tǒng)分⑴無錨板樁

結(jié)構(gòu)簡單，只有板樁墻和帽梁兩部分。板樁呈懸臂工作狀態(tài)，承載能力小，墻頂變形大，在碼頭中一般不用。⑵有錨板樁當墻高較大時，為了減小板樁的斷面尺寸和樁頂位移，而設(shè)置拉桿和斜拉樁錨碇。

①單錨板樁②雙錨板樁③多錨板樁④斜拉板樁２、按錨碇系統(tǒng)分⑴無錨板樁105單錨板樁：適用于墻高在6～10m以下的中小型碼頭。單錨板樁：適用于墻高在6～10m以下的中小型碼頭。106雙錨或多錨：適用于墻高大于10m的碼頭，但應(yīng)用較少。原因：下拉桿高程較低，施工困難（一般要求水上穿拉桿）；上下拉桿的位移很難協(xié)調(diào)，常會使某一拉桿嚴重超載。雙錨或多錨：適用于墻高大于10m的碼頭，但應(yīng)用較少107斜拉樁：不設(shè)水平拉桿，而增設(shè)斜拉樁來錨碇，使錨碇結(jié)構(gòu)至板樁墻的距離大大縮短，減少了墻后開挖，特別適用于墻后不能開挖或開挖不經(jīng)濟的情況。但是斜拉樁承受水平力的能力有限，因此多用于中小型碼頭。斜拉樁：不設(shè)水平拉桿，而增設(shè)斜拉樁來錨碇，使錨1083、按板樁墻結(jié)構(gòu)分類

⑴普通板樁墻

由斷面和長度均相同的板樁組成，其優(yōu)點是板樁類型單一，施工方便。

3、按板樁墻結(jié)構(gòu)分類⑴普通板樁墻109

⑵長短板樁結(jié)合

在普通板樁墻中，每隔一定距離，打入一根長板樁，這樣既保證了穩(wěn)定，又降低了造價。適用于土質(zhì)條件較差，在較深處才有硬土層的情況。⑵長短板樁結(jié)合110

⑶主樁、板樁結(jié)合

將長樁的斷面加大，成為主樁，以充分發(fā)揮長樁的作用，而將短樁的斷面減小，成為輔樁，從而構(gòu)成主樁板樁結(jié)合。適用同上。⑶主樁、板樁結(jié)合111

⑷主樁擋板（套板）結(jié)合

與3不同的是，它是在主樁后面放置擋板或在主樁之間插放套板來擋土。墻后土壓力直接作用在擋板（套板）上，最后全部傳給主樁，主樁受力很打，因此適用于水深不大的情況，且要求先開挖港池，以便擋板（套板）的安放。⑷主樁擋板（套板）結(jié)合1124、按施工方法分

⑴預(yù)制沉入板樁⑵地下墻

①水下砼連續(xù)墻：用鉆機在地下開溝槽，用水下澆注砼方法形成連續(xù)墻；

②預(yù)制板樁成槽沉放：將預(yù)制的鋼筋砼板樁放在溝槽內(nèi)，板樁前后用低標號的水泥土漿填滿。4、按施工方法分⑴預(yù)制沉入板樁113一、板樁：板樁碼頭的主體

㈠、鋼筋砼板樁

1、型式、特點及尺寸⑴型式①矩形②T形③組合形④圓形Ⅱ、板樁碼頭的構(gòu)造一、板樁：板樁碼頭的主體Ⅱ、板樁碼頭的構(gòu)造114

⑵尺寸

①矩形A、特點形狀簡單，制作方便，沉樁容易，接縫容易處理。但抗彎能力差，費材料。B、尺寸其厚度應(yīng)根據(jù)強度和抗裂要求由計算確定，一般外20～50cm，寬度由打樁設(shè)備的龍口寬度決定，一般為50～80cm。⑵尺寸115

②T形Ａ、組成由翼板和肋組成，翼板起擋土作用，肋起樁的作用。

Ｂ、特點板樁數(shù)量少，施工速度快，抗彎能力強；但T形板樁導(dǎo)向能力差，易偏位，通常采用水沖沉樁或振動沉樁設(shè)備，企口不嚴，須設(shè)置防漏措施。由于翼板只起擋土作用，其底部只須低于設(shè)計水底以下1～1.5m，且不小于沖刷深度。

Ｃ、尺寸

寬度：取決于施工設(shè)備的能力，如吊重、龍口寬度等，一般1.2～1.6m；

厚度：取決于強度和抗裂驗算；

樁長：取決于“踢腳”穩(wěn)定性和岸壁整體滑動穩(wěn)定性。②T形116

③圓形工程中一般采用的型式有兩種，現(xiàn)場澆注排樁和預(yù)制管柱樁，前者同地下墻預(yù)制管柱樁：直徑為50～300cm的預(yù)應(yīng)力管柱樁，厚度為10～50cm，節(jié)長在10m內(nèi)，在現(xiàn)場用法蘭盤連接成需要的長度。特點：省材料，抗彎能力強，可適應(yīng)多種地質(zhì)條件下施工，可打樁，可射水沉樁或振動沉樁，但需專門的預(yù)制場和專門的預(yù)制設(shè)備（離心機）。③圓形117

④組合型

實際上是主樁板樁結(jié)合，適用于地質(zhì)條件較差處，但構(gòu)件類型多，施工麻煩，主樁受力較大，板樁受力小，受力不均勻。

④組合型1182、板樁的立面和接縫

①矩形特點：一側(cè)陰榫拉通，另一側(cè)從樁頂?shù)皆O(shè)計水底以下1m以上做成陰榫（不得低于設(shè)計沖刷水位），1m以下做成陽榫；設(shè)計水底以上斷面形成空腔，內(nèi)填細石砼；頂面30～50cm范圍內(nèi)，兩側(cè)各縮進2～4cm，以便樁設(shè)替打；底部一側(cè)做成斜面，使得后一板樁打入時，緊貼前一板樁，接縫嚴密。2、板樁的立面和接縫119

②T形板樁導(dǎo)向能力差，企口常不密實，要處理。企口處：設(shè)置倒濾層；在翼板兩側(cè)設(shè)置鎖口，并焊接，既可導(dǎo)向，又可有效防止漏土。

②T形板樁1203、板樁的配筋

鋼筋砼板樁：普通鋼筋砼板樁≮25#，預(yù)應(yīng)力鋼筋砼板樁≮35#，設(shè)計中應(yīng)盡可能采用預(yù)應(yīng)力，以增加抗裂性和耐久性。受力筋：數(shù)量由計算確定，直徑≮12mm，一般采用通長雙面對稱配筋；樁頂：為防止樁頭被打碎，至少配置3～4層鋼筋網(wǎng)；箍筋：樁頂（尖）1m范圍內(nèi)要加密，@10cm，中間可采用@25～30cm。

3、板樁的配筋121㈡、鋼板樁

1、鋼板樁的斷面形式

常用斷面形式有U形、Z形、圓管形、H形和組合形鋼板樁，樁的截面模量較大，多適用于較大的深水碼頭。

㈡、鋼板樁1、鋼板樁的斷面形式122

⑴U形

U形鋼板樁相互倒置形成“折瓦”形斷面的連續(xù)墻，其中和軸位于“折瓦”形斷面的中間，即鎖口位置。由材料力學(xué)可知，受彎矩作用時，中和軸處的剪應(yīng)力最大，如鎖口咬合不牢，受力后易錯位，斷面系數(shù)降低，設(shè)計時，通常要根據(jù)實際情況，對其斷面系數(shù)進行折減。

⑴U形123

⑵Z形

抗彎能力好，受彎時，連接鎖口處，剪應(yīng)力為零，由于單根Z形鋼板樁斷面不對稱，施工時易扭轉(zhuǎn)，故施工時一般采用將兩根板樁焊在一起施打。⑵Z形124

⑶平板形抗彎能力差，但“鎖骨”形鎖口，橫向受拉能力強，適用于格型結(jié)構(gòu)中。鋼板樁的鎖口是否要做倒濾設(shè)施？⑶平板形1252、鋼板樁的銹蝕合防護

①改進鋼材的化學(xué)成分，采用防腐蝕的鋼種；②物理保護，涂防銹油漆；③化學(xué)保護，陰極保護，效果較好，但費用較高；④增加板樁的厚度；⑤盡量降低帽梁或胸墻的底標高，以減少銹蝕面積。

鋼管樁犧牲陽極陰極保護2、鋼板樁的銹蝕合防護①改進鋼材的化學(xué)成分，采用防腐126二、錨碇結(jié)構(gòu)

錨碇板（墻）錨碇樁（板樁）錨碇叉樁（斜拉樁）二、錨碇結(jié)構(gòu)錨碇板（墻）127㈠、錨碇板（墻）1、受力原理依靠其前面回填料的土抗力來承受拉桿拉力，承載能力較小，水平位移較大。2、型式

⑴錨碇板：平板、T型、雙向梯形⑵錨碇墻：現(xiàn)澆鋼筋砼連續(xù)墻，預(yù)制鋼筋砼板，現(xiàn)場安裝。3、尺寸

⑴高度：由穩(wěn)定計算確定，一般不宜小于埋置深度的1/3，長采用1.0～3.5m；⑵厚度：由強度計算確定，≮15cm，常采用20~40cm；⑶預(yù)留拉桿孔位置：作用在錨碇板（墻）上的土壓力合力作用點重合。㈠、錨碇板（墻）1、受力原理1284、回填及構(gòu)造

⑴土質(zhì)錨碇板（墻）施工不需打樁設(shè)備，但必須開挖基坑和基槽，增加了開挖工程量并破壞了土的原狀結(jié)構(gòu)，為了充分利用墻前土抗力，墻后一般須換填力學(xué)性質(zhì)好的填料（如北方的灰土夯實，南方的塊石回填）⑵構(gòu)造采用預(yù)制安裝的錨碇板（墻），下面常用15～20cm厚的碎石鋪墊。現(xiàn)澆錨碇墻，下面應(yīng)澆注10～15cm的貧質(zhì)砼墊層。5、適用條件碼頭后方場地寬敞，拉桿力不大時。

4、回填及構(gòu)造129㈡、錨碇樁（板樁）

1、受力原理靠樁打入土中嵌固工作，其深度由“踢腳”穩(wěn)定來確定，此結(jié)構(gòu)屬于無錨樁，承載能力較小，水平位移較大；2、組成一般2～3根組成一組（用導(dǎo)梁連接），也可單獨錨碇；3、材料可采用鋼筋砼或鋼樁或鋼板樁；4、適用條件碼頭后方場地寬敞，且地下水位較高或利用原土層時；㈡、錨碇樁（板樁）1、受力原理130㈢、錨碇叉樁和斜拉樁

1、受力原理

靠樁的軸向拉壓和拉拔承載力來工作，其穩(wěn)定性由樁的承載能力確定。2、構(gòu)造

斜度≤3:1，宜采用3:1～4:1；樁頂凈距30～40cm；現(xiàn)澆樁帽，將拉桿與樁連成整體。3、斜拉樁

無拉桿，以斜樁取代，樁頂應(yīng)盡量靠近板樁，以減少樁頂彎矩，從而簡化成鉸進行計算。4、適用

碼頭后方場地狹窄，拉桿力較大時。㈣、其它形式

拖板式、尼龍帶式、錨桿式，加筋土結(jié)構(gòu)及混合式。

㈢、錨碇叉樁和斜拉樁1、受力原理131三、拉桿

1、位置從減小板樁墻的跨中彎矩來看，拉桿宜放在標高較低處，但為了保證水上穿拉桿和導(dǎo)梁胸墻的施工條件，一般在平均水位以下，設(shè)計低水位以上0.5～1.0m，且不得低于導(dǎo)梁或胸墻的施工水位。2、尺度與材料

⑴直徑：由強度計算確定，一般40~80mm；⑵間距：對鋼筋砼板樁墻，取板樁寬度的整數(shù)倍，對單設(shè)導(dǎo)梁的U形和Z形鋼板樁，應(yīng)取板樁寬度的偶數(shù)倍；⑶長度：取決于板樁墻與錨碇結(jié)構(gòu)的最佳距離，由計算確定，當拉桿較長（>10m），中間應(yīng)用緊張器加以拉緊；⑷材料：采用焊接質(zhì)量有保證，延伸率不小于18%的高強鋼材。三、拉桿1、位置1323、拉桿失事及防治措施

⑴失事原因①設(shè)計拉力>實際拉力②拉桿下填沉陷，拉桿在其上土重及地面荷載作用下發(fā)生彎曲，產(chǎn)生附加應(yīng)力而斷裂。③銹蝕使拉桿斷面減小。因此，設(shè)計時，應(yīng)考慮各種影響因素，正確計算拉桿拉力，并采取措施，減小或消除各種附加應(yīng)力，并防止拉桿銹蝕。3、拉桿失事及防治措施⑴失事原因133⑵防治措施

①夯實拉桿下的填土，或在拉桿下設(shè)置支撐，以減小沉陷，支撐形式有支撐樁、設(shè)砼墊塊或墊墩、鋪碎石或灰土墊層。②在拉桿兩端設(shè)置連接鉸，以消除其附加應(yīng)力。③在拉桿上做各U形防護罩，使拉桿上面的土重及地面荷載不直接作用載拉桿上，而通過防護罩傳到拉桿兩側(cè)的地基上。④防銹處理，涂兩層防銹漆，并用瀝青麻袋包裹兩層。⑤回填料嚴禁帶有腐蝕性。⑵防治措施①夯實拉桿下的填土，或在拉桿下設(shè)置支撐，134四、導(dǎo)梁、帽梁及胸墻1、施工方法導(dǎo)梁可預(yù)制，也可現(xiàn)澆，帽梁一般現(xiàn)澆。2、胸墻型式有矩形、梯形、L形及工字形。當碼頭水位差不大，拉桿距碼頭面距離較小時，一般將導(dǎo)梁和帽梁合二為一成胸墻。3、系船塊體設(shè)置一般與胸墻整體現(xiàn)澆，也可單獨設(shè)置。四、導(dǎo)梁、帽梁及胸墻1、施工方法1354、變形縫

導(dǎo)梁、帽梁、胸墻沿碼頭長度方向應(yīng)設(shè)置變形縫，間距15~30m，并設(shè)置在結(jié)構(gòu)型式和水深變化處，地基土質(zhì)差別較大處及新舊結(jié)構(gòu)的銜接處，縫寬2～3cm。5、鋼板樁碼頭導(dǎo)梁設(shè)置在鋼板樁碼頭中，導(dǎo)梁一般由兩根槽鋼組成，并為防止船舶撞擊和減小銹蝕，而放在板樁墻的里側(cè)。

4、變形縫136五、排水設(shè)施

為了減小和消除作用在板樁墻上的剩余水壓力，板樁墻應(yīng)在設(shè)計低水位以下設(shè)置排水孔，孔徑5～8cm，孔距3～5m，孔后設(shè)置拋石棱體，以防止填土流失。五、排水設(shè)施為了減小和消除作用在137Ⅲ、板樁墻的計算一、作用及作用效應(yīng)組合

㈠、板樁碼頭上的作用

⑴永久作用：土體產(chǎn)生的主動土壓力，剩余水壓力；⑵可變作用：地面可變荷載產(chǎn)生的土壓力、船舶荷載、施工荷載、波浪力；⑶偶然作用：地震荷載。Ⅲ、板樁墻的計算一、作用及作用效應(yīng)組合1381、土壓力

板樁墻在外力作用下，墻體將發(fā)生彎曲變形；因此，沿墻高各點的水平位移不同。板樁墻上各點的土壓力不僅與該點以上的土重、地面可變作用以及土的物理力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，而且與該點墻體的水平位移密切相關(guān)，所以，要準確確定板樁墻的土壓力很難。1、土壓力板樁墻在外力作用下，墻體將發(fā)139

⑴主動土壓力

①特點：呈R形分布

呈現(xiàn)R形分布的原因：關(guān)鍵是沿墻高位移不同。因為板樁上部有拉桿拉住，下端嵌固于地基中，上下兩端位移較小，跨中位移較大，墻后土體在板樁變形過程中呈現(xiàn)拱現(xiàn)象，使跨中一部分土壓力通過滑動土條間的摩擦力傳向上、下兩端。從而是墻后主動土壓力產(chǎn)生上下大，中間小的R形狀。影響板樁墻墻各點位移不同而造成墻后后主動土壓力呈R形分布的主要因素有：

板樁墻的剛度：剛度越小，R形越顯著；

錨碇點位移：越小，R形越顯著；施工順序：先打板樁，后開挖比反之更顯著。⑴主動土壓力140

②計算方法（土壓力經(jīng)驗系數(shù)修正法）主動土壓力仍按采用剛性墻確定的土壓力理論進行計算，即：仍按線性分布計算，但考慮到板樁墻體變形對土壓力的影響，將以此土壓力及其它荷載計算得到的板樁墻的跨中Mmax和RA，應(yīng)分別乘以合適的經(jīng)驗修正系數(shù)。計算中，可取δ=(1/3～1/2)φ。當?shù)孛鏋樗?，墻背為垂直面時，由土體本身產(chǎn)生的主動土壓水平強度標準值和由碼頭地面均布荷載產(chǎn)生的主動土壓力水平強度標準值可按下式計算：②計算方法（土壓力經(jīng)驗系數(shù)修正法）141

⑵被動土壓力

板樁墻下端扎入地基中，當墻體受側(cè)向力作用后，墻前入土段將產(chǎn)生被動土壓力。當入土深度不大時，入土段墻體只出現(xiàn)向前的移，墻前被動土壓力與剛性墻的相似。在板樁墻入土深度較大時，板樁嵌固于地基中，其下端還產(chǎn)生向后翹；因此。入土段的上部墻產(chǎn)生墻前被動土壓力，其下部產(chǎn)生墻后的被動土壓力。①特點：墻前被動土壓力比理論計算值大1倍左右，而墻后（下端）被動土壓力比計算值小一半左右。②墻前被動土壓力增大的原因

A、板樁在水底處發(fā)生向下轉(zhuǎn)動變形，使墻前土體受到向下的擠壓摩擦力。B、板樁向前變形，壓擠墻前土體，使土的密實度增大，抗剪強度提高。C、入土段上部墻體對土體產(chǎn)生向下的摩擦力，使土體的穩(wěn)定性增大。

⑵被動土壓力142

③墻后被動土壓力減小的原因A、板樁底部被地基嵌固，使板樁下端變形較小，達不到極限被動土壓力所需的位移值；B、板樁底端發(fā)生向上轉(zhuǎn)動變形，給墻后土體一個向上的“掘出力”；C、板樁下端與土體產(chǎn)生向上的摩擦力，使土體的穩(wěn)定性減小。④計算方法

同前，但計算墻前被動土壓力時，δ=(2/3~3/4)φ，當δ>20°，則取20°。計算墻后被動土壓力時，δ=-2/3φ，當δ<-20°時，則取-20°。當計算水底面為水平、墻面為垂面時，由土體本身產(chǎn)生的主動土壓力水平強度標準值：③墻后被動土壓力減小的原因143２、剩余水壓力剩余水壓力取決于水位漲落情況、板樁墻排水好壞、回填土及地基土的透水性等。⑴海港鋼筋砼板樁碼頭，當板樁墻設(shè)有排水孔，墻后回填粗于細砂顆粒的材料可不考慮。⑵對海港鋼板樁碼頭，地下墻式板樁碼頭及墻后回填細砂的鋼筋砼板樁碼頭，△=1/3～1/2平均潮差。對河港則根據(jù)地下水位按實際情況取定。備注：

計算土壓力時，土和填料的重度按以下規(guī)定采用：⑴粘性土：剩余水位以下取浮重度；剩余水位與設(shè)計高水位之間取飽和重度，設(shè)計高水位以上取天然重度；⑵無粘性土：剩余水位以下取浮重度；剩余水位以上取天然重度；２、剩余水壓力剩余水壓力取決于水位漲落情況、板樁墻排144３、其它荷載⑴船舶荷載：只考慮系纜力，不考慮撞擊力和擠靠力，但要加以區(qū)分：①系船塊體單獨錨碇，板樁不考慮系纜力；②系船塊體和胸墻或帽梁一起現(xiàn)澆，且不單獨錨碇，板樁應(yīng)考慮系纜力。⑵碼頭地面荷載：以土壓力的形式作用于板樁墻上。

⑶波浪力：只計波吸力，且不能與船舶荷載同時出現(xiàn)。

⑷地震荷載：地震地區(qū)4、挖泥時超深的考慮

超深的結(jié)果：是板樁墻的入土深度減小和墻體的計算跨度增大，從而降低了板樁墻的穩(wěn)定性，增大墻體的跨中彎矩和拉桿拉力。計算板樁墻時，還須考慮港池挖泥時可能出現(xiàn)的超深（0.5m）和沖刷水深。３、其它荷載⑴船舶荷載：只考慮系纜力，不考慮撞擊力和145㈡、作用效應(yīng)組合

設(shè)計板樁碼頭時，必須考慮持久狀況、短暫狀況和偶然狀況，并按不同的極限狀態(tài)和效應(yīng)組合進行計算。1、按承載能力極限狀況設(shè)計的項目①板樁墻“踢腳”穩(wěn)定性；②錨碇結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；③板樁碼頭的整體穩(wěn)定性；④樁的承載力；⑤構(gòu)件強度等㈡、作用效應(yīng)組合設(shè)計板樁碼頭時，必須考慮持久狀況、146

板樁碼頭按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，所取水位和作用效應(yīng)組合應(yīng)按《規(guī)范》的規(guī)定選用持久組合、短暫組合和偶然組合，一個組合應(yīng)考慮多種水位情況。如：持久狀況持久組合：應(yīng)按設(shè)計高水位、設(shè)計低水位、極端低水位；短暫狀況短暫組合：應(yīng)按設(shè)計高、低水位或施工水位分別計算；

偶然狀況偶然組合：應(yīng)按設(shè)計高、低水位分別計算，參見《抗震規(guī)范》；設(shè)計時可針對某一計算內(nèi)容，選取某一最不利水位進行計算（應(yīng)作正確判斷），如：板樁墻的強度及穩(wěn)定性和拉桿力一般由設(shè)計低水位控制。2、按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計鋼筋砼構(gòu)件的裂縫寬度和抗裂驗算。板樁碼頭按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，所取水位和作用效應(yīng)147二、無錨板樁墻的計算

在P作用下,作用在無錨板樁墻各點的實際土壓力為兩側(cè)之差(被動土壓力與主動土壓力之差),即:二、無錨板樁墻的計算在P作用下,作用在無錨板樁墻148

為便于計算,德國邏美爾建議作下列簡化:首先,近似地用直線AB′DC代替曲線圖形ABDC；然后作水平線mm′和nn′，分別使ΔB′mo1替代ΔMo1D；以Δn′o2C替代ΔDNo2；接著在板樁墻兩側(cè)各加一個面積相等的梯形MmnN和Mm′n′N（如上圖b）；最后的土壓力圖形變成上圖c的形狀。右側(cè)土壓力的圖形為MFCm′，其高度為b，由于b一般不大，可近似取b/2處為此梯形面積的中心，以集中力代替MFCm′面積的土壓力。這樣就將板樁墻的受力情況簡化為一個簡支梁的計算圖式。已知P，根據(jù)力的平衡條件，即可用數(shù)解法（均質(zhì)地基）或圖解法（適用于分層的非均質(zhì)地基土）求得未知數(shù)T0和。求得T0和后，可按材料力學(xué)的方法計算墻體個斷面的彎矩和剪力。板樁墻的設(shè)計入土深度tmin（m）可按下式確定：為便于計算,德國邏美爾建議作下列簡化:首先,近似地用149三、單錨板樁墻的計算

㈠、單錨板樁墻的工作狀態(tài)1、第一種情況板樁的入土深度最小，在水平力作用下，板樁繞上端支撐點轉(zhuǎn)動，板樁中只有一個方向的彎矩，且數(shù)值最大，板樁入土段發(fā)生較大位移，所需板樁長度最短，但斷面最大，按底端自由計算。這種情況即為自由支撐法，算得的入土深度往往需要加長，實際也就接近第三種情況。（本法為日本及一些西方國家所采用）

2、第二種情況入土深度和受力情況介于第1、3之間,入土段比第1種稍深,受力后，底端只有轉(zhuǎn)角，沒有位移。也屬于自由支承狀態(tài)。三、單錨板樁墻的計算㈠、單錨板樁墻的工作狀態(tài)1503、第三種情況

入土深度較深，入土部分出現(xiàn)與跨中相反方向的彎矩，板樁墻彈性嵌固于地基中。這種狀態(tài)，所需板樁斷面最小，入土部分位移小，穩(wěn)定性好，為我國所采用（彈性線法）。4、第四種情況

類似第3種狀態(tài)，但入土深度更大，固端彎矩大于跨中彎矩，數(shù)值并不比第3種狀態(tài)小，穩(wěn)定性有富裕，但對減少墻體跨中彎矩非常有限，一般無必要。3、第三種情況151㈡、計算內(nèi)容及計算工作狀態(tài)

1、板樁墻計算內(nèi)容

板樁墻的入土深度，板樁墻彎矩，拉桿拉力。2、計算工作狀態(tài)

一般采用板樁墻底端為彈性嵌固的工作狀態(tài)，即第三種。當有下列幾種情況時，也可采用自由支承狀態(tài)，或介于兩者之間的工作狀態(tài)，即：⑴板樁墻底端在地基中達不到彈