在碼頭結構生命過程的3個階段中,老化期是平均風險率較大的一個階段。在碼頭服役期,由于荷載和環境因素的影響,其結構與類似水工結構相比,耐久性差。出于碼頭運營安全及維修優化的需要,對海港碼頭進行監測,及時提供其健康信息已成為必要。
1、重力式碼頭
重力式碼頭的工作原理主要是利用結構自身的重力抵抗以墻后土壓力為主的各種荷載作用,保持結構的穩定。重力式碼頭的常用型式為重力式方塊碼頭和沉箱碼頭,由于重力式碼頭一般為實體結構,其抗沖擊荷載、集中荷載和超載的能力均較強,據近10年本系統的檢測資料顯示,重力式碼頭破損很少(僅有3例),且均接近設計使用年限。根據統計資料,重力式碼頭破壞主要為碼頭向前滑移失穩;碼頭傾覆失穩;墻體構件破損;胸墻開裂、破損;墻后填料流失(漏沙)造成碼頭后路面塌陷等。
造成重力式碼頭損壞的主要原因有:
1)拋石基床和地基的不均勻沉降;
2)碼頭墻后填料或墻身內部填料沉降;
3)薄壁鋼筋混凝土墻身構件老化破損;
4)荷載和港池沖淤變化等因素導致碼頭結構的整體失穩
其中最常見的因素是拋石基床和地基的不均勻沉降:沿碼頭長度方向的不均勻沉降會導致胸墻和墻身結構的開裂破壞,垂直于碼頭長度方向的不均勻沉降會導致碼頭傾覆;碼頭墻后填料或墻身內部填料沉降則是造成碼頭混凝土面層開裂、塌陷,影響碼頭適用性的主因。薄壁鋼筋混凝土墻身構件老化破損多出現于結構的老化期,此時重力式碼頭往往已接近或超出結構設計使用期服役。在設計使用期,重力式碼頭結構整體失穩的情況非常罕見,但一旦發生造成的損失卻非常大。重力式碼頭發生此類失穩前往往會出現碼頭后方一定范圍內加速沉降、碼頭面后傾的前兆。
通過以上分析可知,重力式碼頭的位移,尤其是豎向沉降位移能夠影響并反映結構的健康狀況,因此對重力式碼頭的主要監測指標應為重力式碼頭各關鍵點的位移值,尤其是豎向位移。
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