浮碼頭設計中單樁多箍式定位結構的應用探析

葉澤鵬
中睿智航（浙江）工程技術有限公司浙江省溫州市 325000
摘要：浮碼頭作為連接陸地和水域的重要交通樞紐，在港口、船塢、海洋工程等領域起著至關重要的作用。而浮碼頭的設計則直接影響著其承載力、穩定性和安全性。在眾多浮碼頭設計方案中，單樁多箍式定位結構成為一種備受關注的設計模式。單樁多箍式定位結構通過確定一個樁式支撐點和多個環繞樁身的箍筋，將浮碼頭與樁體進行牢固的連接，從而實現對浮碼頭位置的精確控制和固定。這種設計方案具有結構簡單、施工便捷、抗風浪能力強等優點，在實際應用中取得了令人滿意的效果。
關鍵詞：浮碼頭設計；單樁多箍式定位結構；應用探析
浮碼頭設計是海洋工程領域中重要的課題之一，而單樁多箍式定位結構作為一種常見的設計方案，在浮碼頭的建設中得到廣泛應用。該結構具有抗力強、穩定性高、施工方便、維護維修簡便以及適應性強等優點，能夠滿足不同項目的需求。單樁多箍式定位結構在浮碼頭設計中的應用具有廣闊的前景。藉助其抗力強、穩定性高、施工方便等優點，工程師們能夠設計出更加安全可靠、經濟實用的浮碼頭工程，提高海洋工程的建設水平。
1.採用單樁多箍式定位結構的原因
抗力能力強：單樁多箍式定位結構通過將多個箍束與樁連接起來形成剛性整體，能夠有效地分散和傳遞外部作用力，增強整個結構的抗力能力。多個箍束的布置可以均勻分散受力，減小每個箍束的受力，從而提高整個結構的抗力水平。
高穩定性：單樁多箍式定位結構具有較高的穩定性。箍束的設置能夠增加浮碼頭的剛度和穩定性，減小其在外部荷載作用下發生的變形和位移。特別是在面對風力、浪力、地震力和船舶碰撞力等外部力時，箍束能夠有效地降低結構的振動和變形，保證浮碼頭的穩定性和安全性。
構造簡單、施工方便：單樁多箍式定位結構相對於其他複雜結構，具有構造簡單、施工方便的特點。由於只需要一根主樁和數個箍束，結構簡單明了，不僅節省了材料和人力資源，還能夠降低施工難度和成本[1]。
2.單樁多箍式定位結構設計的優點
穩定性強：單樁多箍式定位結構通過在樁頂區域設置多個箍筋圈，可以增加整個結構的穩定性。箍筋圈的存在可以有效地提高結構的抗彎剛度和抗扭剛度，從而確保結構在承受外部荷載時不會發生失穩。
抗震性能好：單樁多箍式定位結構在地震作用下，由於箍筋圈的存在能夠提供更大的剪切承載能力，有效地提高了結構的抗震性能。同時，箍筋圈還可以提高結構的延性，使結構在地震發生時能夠充分發揮其能量耗散能力，減少損傷。
設計靈活性高：單樁多箍式定位結構在設計時允許進行靈活的調整和優化。通過調整箍筋圈的數量、形式和位置，可以根據具體的工程要求和地震設計要求來進行結構設計，從而提高結構的適應性和經濟性[2]。
3.浮碼頭設計中單樁多箍式定位結構的應用
3.1支撐作用
支撐浮動平台：單樁多箍式定位結構的主要作用是支撐浮動平台，使其能夠穩定地懸浮在水面上。通過將樁驅入海床，然後利用箍束將平台與樁連接起來，形成一個整體的結構系統。這樣一來，樁作為垂直支撐可以抵抗外部力的作用，使得平台能夠保持穩定。
分散荷載：浮碼頭上承載著各種設備、貨物和人員等荷載，這些荷載會對結構產生壓力和重力作用。單樁多箍式定位結構通過將荷載分散到多個箍束上，減少了單個箍束的受力，並將荷載傳遞到樁身上，最終將荷載通過樁傳遞到海床，保證了整個結構的穩定性和安全性。
抗風浪作用：浮碼頭常常需要面對風浪等自然環境帶來的挑戰，這會給結構造成較大的側向壓力。單樁多箍式定位結構通過增加箍束的數量和剛度，提高了結構的抗側向水平荷載能力，保證了浮碼頭在風浪作用下的穩定性和安全性。
減小傾覆和漂移風險：浮動平台的傾覆和漂移是一個重要的安全隱患。單樁多箍式定位結構能夠通過增加箍束的數量和剛度，提供額外的支撐和穩定性，減小了平台傾覆和漂移的風險，使得浮碼頭能夠在惡劣環境下保持相對穩定的位置。
3.2定位作用
增加結構穩定性：利用多個箍筋圈將樁與浮動平台固定在一起，可以增加整個結構的穩定性。這種定位作用可以減少平台在波浪、風力等外部環境作用下的傾斜和滑動，確保平台能夠始終保持在所需位置。
提供抗漂浮能力：浮動平台設計中，要考慮到平台受到水流衝擊和浮力的影響會發生漂移的情況。單樁多箍式定位結構通過樁的重力和與箍筋圈的連接，可以有效地提供平台的抗漂浮能力，阻止平台的漂移。
抵禦橫荷載作用：在海洋環境中，平台會受到橫向的風力和水流作用，產生側向力和扭矩。單樁多箍式定位結構通過箍筋的設置，可以提高平台的抵抗側向力和扭矩的能力，從而保持平台的穩定性。
考慮波浪力的作用：在設計中，單樁多箍式定位結構還可以考慮到波浪力的作用。通過合理設置箍筋圈的數量和位置，可以提高平台對波浪力的吸收和分散能力，減少波浪對平台造成的影響。
3.3抵抗外部力
抵抗風力：浮動平台暴露在水上，容易受到風力的影響。單樁多箍式定位結構通過將箍束與樁連接起來，形成一個剛性的整體結構，能夠有效地抵抗風力對浮碼頭的側向壓力。多個箍束的布置能夠均勻分散風力作用，減小每個箍束的受力，從而提高了整個結構的抗風能力。
抵抗浪力：浪力是指海浪衝擊浮碼頭產生的壓力。單樁多箍式定位結構通過增加箍束的數量和剛度，能夠有效地分散和傳遞浪力，降低樁身的受力，從而提高了浮碼頭的抗浪能力。此外，結構的剛性和穩定性也能夠減小浪力對浮動平台造成的位移和傾覆風險。
抵抗地震力：地震是一種具有瞬時性和高能量的外部力。單樁多箍式定位結構通過增加箍束的數量和剛度，能夠提高整個結構的剛性和穩定性，從而增強了浮碼頭的抗震能力。特別是在地震發生時，箍束和樁共同作用，能夠減小平台的位移、傾斜和塌陷風險，保證浮碼頭的安全性[3]。
結語
單樁多箍式定位結構是一種常見的浮碼頭設計方案，其具有抗力強、穩定性高、施工方便、維護維修簡便以及適應性強等優點。該結構能夠有效應對外部環境的影響和船舶作用力，提高整個結構的穩定性和安全性，降低振動和變形，保證浮碼頭的正常運行和使用。然而，該結構的應用還需要進一步研究和完善，需要深入理解其設計原理和特點，併合理優化設計。
參考文獻
[1]牛軍偉. 寬邊灘大落差浮碼頭定位樁結構承載性能研究[D].重慶交通大學,2015.
[2]施衛衛.浮碼頭設計中單樁多箍式定位結構的應用探析[J].科技資訊,2014,12(36):53.
[3]黃勇,徐伯海.單樁多箍式定位結構在浮碼頭設計中的應用與研究[J].中國水運(下半月),2014,14(07):305-306.