[发明专利]高桩码头水平承载力与静动力性状的原位整体检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水利工程中港口水工建筑物的检测方法，具体涉及一种对已建高桩码头水平承载力与与静动力性状进行整体检测的方法，是一种最直接最可靠的原位试验方法。

背景技术

高桩码头是一种常见并且重要的码头结构形式，在我国沿海及长江沿岸软土地区有广泛的应用。船舶荷载是高桩码头的重要水平荷载，有时甚至是控制性荷载。受气候和环境因素影响，我国海港码头使用7~25年，有高达89%的码头遭受不同程度的腐蚀破坏；一般使用10年左右，普遍出现因高桩码头耐久性不足而过早失效甚至彻底损坏的现象。码头构件的劣化是港口建设大潮过后面临的严峻问题。对于已严重劣化的高桩码头而言，码头的健康水平能否达到安全服役的要求？已建或新建高桩码头水平承载力与工作性能水平能否满足使用要求或设计要求？影响高桩码头承载力的不确定因素很多，高桩码头承载力的下降通过码头构件检测往往无法准确确定，只有通过整体载荷试验才能对其承载力进行评估。目前，对于高桩码头性状的检测研究主要集中在码头单个构件上，尚无公知的对已建高桩码头在水平动静荷载下工作性状进行原位整体检测的方法。如何设计一种最直接最可靠的试验方法，以准确地评估现役码头的实际水平承载能力与码头静动力工作特性，为码头检测、安全评估、修复加固以及升等改造工作提供科学依据，已成为亟待解决的技术问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种原位整体检测高桩码头水平承载力与静动力性状的方法，该方法能够在保证码头主体结构安全性和稳定性的前提下，对高桩码头整体结构水平承载力与静动力工作性状进行检测，评定高桩码头的工作能力、结构质量和使用状况，尤其是结构病害劣化与损伤后的高桩码头整体安全状态检测评估。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的高桩码头水平承载力与静动力性状的原位整体检测方法，包括码头测试结构段的选取，水平荷载的施加，码头基桩在水平荷载作用下受力与变形特性的检测，码头横梁在水平荷载作用下的应力、位移、最大动应力与动位移检测，码头结构动力性能的检测和橡胶护舷变形的检测，并基于上述检测数据，结合原始勘察设计资料确定的码头设计船型、设计水位、码头荷载以及其他相关基础资料数据，确定的高桩码头在水平荷载作用下的工作能力、结构动力性能，评估高桩码头结构质量和使用状况。

检测方法的具体实施步骤如下：

（1）检测调查

调查工作主要包括：①原码头勘察设计文件和竣工资料；②建筑物的历史资料；③建筑物检查和维护资料；④现场考察等内容，掌握码头结构设计资料和现场基本情况。

（2）码头测试结构段的选取

综合考虑地质条件最不利位置、结构设计认为荷载最大位置、有异常情况位置，结合测试环境条件、测试目的与要求，选取有代表性的结构段作为测试结构段。

测试前，将测试结构段与其他结构段变形缝的柔性填充材料去除，测试结束后恢复。

（3）水平荷载的施加

本检测包含的水平荷载有：

①码头长度方向（纵向）：沿码头纵向的水平纵向荷载。沿码头纵向的水平荷载通过一个拉力系统产生。该拉力系统设置在码头测试结构段相邻的另一个结构段上，并且固定在靠近码头结构缝的位置。受力系统设置在码头测试结构段。卷扬机通过缆绳施加拉力于受力系统钢板箱基础上的定滑轮。选用的卷扬机要求其电动机能够控制滚筒正反运转。

②码头横断面方向（横向）：沿码头横向的水平横向荷载。利用上述码头长度方向的拉力系统；在选取的码头测试结构段，利用测试结构段受力金属（箱）板中部设置的定滑轮（兼做导向定滑轮）；卷扬机的缆绳通过（导向）定滑轮与水中浮箱（或其他浮体）连接。如该定滑轮位置距码头前沿较远，影响浮箱靠泊测试位置，则在码头前沿需测试横向排架端部的码头面加设一个（导向）定滑轮，以控制缆绳作用位置。通过缆绳拉动浮箱以计算所得的（控制）速度驶向码头横向排架。在浮箱接近横向排架时停止拉动缆绳，浮箱依靠惯性继续驶向码头横向排架。

（4）橡胶护舷变形的检测

施加在码头横向排架的水平荷载，可采取大量程的位移传感器来测定橡胶护舷的变形量，或者采用激光测距仪来采集记录护舷变形量，进而确定作用于横向排架的水平荷载。

有条件时，水平荷载可用仪器直接量测。

（5）码头基桩在水平荷载作用下受力与变形特性的检测

码头基桩的检测主要选用倾角计，配合动态采集系统，检测内容包括桩身位移（记录测点至泥面距离）、桩身弯矩，桩身转角、最大位移。