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关于薄壁高性能混凝土浮体的结构分析及应用 彭勰姣 柯莹摘要：结合深圳海上运动基地暨航海运动学校第26届大运会帆板帆船比赛工程实例，介绍和探讨了薄壁高性能混凝土浮体的结构原理，泊船主栈桥采用薄壁高性能混凝土浮体及水下定位拉簧系泊工法的特点及相应的技术难点关键词：薄壁高性能混凝土浮体；结构；原理Floating on the thin-walled high-performance concrete and application of structural analysisPeng xie-jiaoKe ying(No.1 Engineering Company Ltd. Of CCCC First Harbor Engineering Company Ltd Tianjin Tanggu 300456)Abstract: Base of Shenzhen Marine Sports Marine Sports School cum the 26th Universiade windsurfing sailing project example, introduces and explores the thin high-performance concrete floating structure principle, berthing master bridge with thin-walled high-performance concrete floating and underwater positioning extension spring characteristics of the mooring engineering methods and the corresponding technical difficulties.Keywords: Floating body thin-walled high-performance concrete, Structural, Principle：TU528： A ：引言近年来，随着我国经济的持续发展，人们生活水平日益提高，游艇娱乐逐渐成为一种时尚，但与之配套的游艇码头设计、建设、施工管理等方面的资料和经验相对比较匮乏。

由于目前国内尚无较系统的游艇码头相关规范、资料、经验可供参考，设计和建设都是在探索中前行，本文将以深圳大运会海上运动基地项目为例进行薄壁高性能混凝土浮体进行结构分析和总结，以供类似项目参考工程概述深圳海上运动基地暨航海运动学校项目为深圳市2011年世界大学生夏季运动会帆船、帆板项目的比赛和训练基地之一，在赛时为大运会提供船艇泊位本工程主要包括：场平、边坡支护、防波堤、栈桥、护岸、陆域形成和疏浚工程等内容泊船主栈桥采用薄壁高性能混凝土浮体及安装水下定位拉簧系泊的工法，此方法是整个工程建设最关键的工序和工艺，也是继青岛奥帆赛以后，国内第二例采取此工艺的项目，本工程共生产、安装薄壁高性能混凝土浮体53块，安装拉簧156套，建设游艇泊位 205 个薄壁浮体应用的优点泊船结构性能更稳定、更安全薄壁高性能混凝土浮体表面以既具有重量感又有安全感的混凝土筑造而成的，内部采用环保的填充材料，能有效地吸收抗击和减缓波浪的侵袭，并预留了水电以及照明连接的管道采用钢筋混凝土浮体，具有更好的稳定性、可靠性和安全性，维护简便、费用低廉，使用寿命长水下拉簧系泊浮体更加美观时尚、非常环保用薄壁高性能混凝土浮体代替了普通塑料浮箱，用拉簧代替传统的桩基，来控制浮码头随潮位的上下升降，能使浮码头在潮差的情况下，始终保持半米高的相同的干舷高度。

这种无桩式浮码头不仅整体美观，占用海域面积小，而且避免了海底打桩造成对海床的生态破坏，更加环保美观比传统工法应用范围更广对于传统的桩基工法，不仅对海底状况要求极为严格，若遇到水深超过5米，以及水底结构坚硬等情况，就无法打入钢管、水泥柱，而采用薄壁高性能混凝土浮体和拉簧系泊的方法将不受此地质条件的限制工艺原理该项目主栈桥由53块薄壁高性能混凝土浮体连接组成，浮体的四角通过橡胶拉簧与水下的钢筋混凝土锚块相连接（图1：浮体与拉簧连接断面图）其中，浮体为薄壁浮箱结构，外部为壁厚10cm的钢筋混凝土，内部填充发泡环保材料橡胶拉簧本身具有弹性，既能保证浮码头的整体稳定，又能随潮位变动图2：浮体与拉簧平面布置图）浮体结构的力学原理为在钢筋混凝土结构中添加环保发泡材料，使其浮力大于自身重力，从而达到漂浮于水上的目的，而且由于拉簧具有弹性，它可以使浮体在水平面上的受力始终保持平衡，那么浮体只会在竖直方向移动图1：浮体与拉簧连接断面图图2：浮体与拉簧平面布置图方案设计水文条件潮汐主要潮位资料见表1，表中数据均以当地理论最低潮面起算，基准面换算关系为：1956黄海基面+0.813m=当地理论最低潮面表1本海区以风浪为主，约占98.1％，出现涌浪的频率为33.3％，年平均波高为0.8m。

常浪向为NNE和SSW,频率分别为15.26％和12.37％次常浪向为NNW和N向，频率分别为10.53％和10.23%测波以来，测得强浪向为NNW向，实测最大波高6.0m，对应周期5.6s总平面布置本工程形成港池掩护水域4.58万m2，共建设船艇泊位205个港池内共布置3道“丰”字型梳式栈桥和1道单列栈桥梳式主栈桥和单列栈桥均采用薄壁高性能混凝土结构，支浮桥为钢结构三条主桥长分别为108m，117m，117m，宽度2.4m，与三条主桥连接的支浮桥尺寸有5m，8m两种，共布置大小船艇泊位5m和8m的船艇泊位189个单列栈桥长105m，宽度2.4m，两侧用于船长大于7m船艇停靠薄壁高性能混凝土浮体制作技术要求浮体制作要求为C45高性能混凝土加强钢筋为f12螺纹钢，加工成型后焊接成笼，焊接长度及强度符合相关技术要求预埋螺杆采用8.8级M20螺杆，螺杆与砼浮体骨架钢筋焊接钢丝网采用∅6刻痕钢丝编织成网，网格大小100mm钢丝网包封绑扎在骨架钢筋外连接井预埋连接件使用316不锈钢加工而成钢筋防腐采用热镀锌处理，钢筋加工完成后绑扎前需进行热镀锌防腐处理 热镀锌质量应符合《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》中的相应标准。

混凝土浮体下水前应在四周侧面刷涂海工防腐涂料浮体的填充材料采用聚苯乙烯泡沫,密度要求≥15kg/m，含水率≤3%尺寸根据隔仓内壁尺寸制作成型，水电井及预埋管线开口（开孔）尺寸稍小于水电井及预埋管线的轮廓尺寸预埋水电管线采用∅100SC、∅50SC管;预埋拉条采用∅36DPE管浮体顶板上表面采用磨砂防滑处理薄壁高性能混凝土结构设计重点与难点薄壁高性能混凝土浮体的结构设计受多方面条件的影响，其中港池的水文条件，泊船要求，与拉簧的配套使用情况均影响浮体设计前期，我们重点在混凝土浮体是否需要设置底板问题，混凝土浮体壁厚及外形尺寸问题，定位拉簧配套使用方面进行了深入研究关于混凝土浮体底板问题混凝土浮体底板是否需要设置，当时也成了一道难题，综合各种因素，最终决定，浮体全采用无底结构理由如下：（1）混凝土浮体码头处于氯盐腐蚀环境，采用无底结构后可减小浮体内应力，有利于控制混凝土开裂，提高结构耐久性；（2）无底浮体可一次性浇筑成型，避免产生施工缝，结构整体好；（3）可减少底板混凝土方量，减少箱体自重，为加厚外壁提供余量但同时应注意以下问题：（1）须对浮体拉簧井等局部结构进行加强，考虑深圳为台风频发地区，若混凝土浮体内部结构沿纵向、横向及连接连点不采取加强措施，这种结构在实际使用中可能存有一定风险，比如在台风来临时，由于风力对船只的压力，传递给浮体产生纵横方向的应力，综合港池内海水产生的波浪力，使得混凝土浮体之间连接，混凝土浮体与支桥之间的连接，将会经受一个较为复杂的受力集合，所以对浮体的整体性，特别是连接节点的要求较高，通过我们的研究，对上述节点部位要布设加强结构筋，以使之结构安全性能更好；（2）进一步明确浮体内部填充料的技术指标，确保耐久性要求。

关于混凝土浮体壁厚及外形尺寸问题外型尺寸调整起因初始，招标图纸中，混凝土浮桥顶板、侧板厚度均为8厘米，按照目前国内港工规范对钢筋最小保护层厚度的要求，壁厚8cm的浮体很难达到此规定，为此，须对浮体的壁厚、型深、长宽尺寸进行调整调整过程及结论混凝土浮体的外形尺寸如何较合理的确定，也是浮体设计的一个难点，首先根据港池水文条件及泊船功能要求，确定浮体的干舷高度为45cm~55cm之间另通过我们对国外浮体的学习，了解到国际主流设计主浮体宽度一般在2.4～3.2米，长度宜选用12～20米之间为此，本工程浮体尺寸采用以下规格：宽度2400mm、2800mm，顶板、侧壁厚100～110mm，前后壁厚110～160mm，隔壁厚度为80～100mm，设计长度分别为12、15、18m型深为1.35m浮体加强角度尺寸为7575mm下面以12m长的浮体（图3、4：12m浮体纵、横断面图）为例，按干舷45cm考虑，计算 =ρgV= 1.0310kg/m39.8（长宽（高－干舷））≈309.810N，由此可知：此种类型尺寸能承受约为30t自重的浮体结构当然，这里忽略了填充材料的吸水率计算要点（1）浮体在设计中，外型结构尽量采用对称设计，并考虑施工偏差，必要时设置平衡调整措施；（2）壁厚保护层的确定，要综合考虑浮体结构的使用年限和结构重要性，合理适当减小。

3）为满足浮体干舷高度要求，采取了增加浮体宽度、减少高度的优化方案，重心下降，提高了浮体的稳定性图3：12m浮体纵断面图图4：12m浮体横断面图定位拉簧问题与浮体连接的定位拉簧，重要考虑一下几个问题：从单个浮体受力条件分析，4组拉簧固定一个浮体，浮体受力较合理；4组拉簧固定，减小了拉簧井的受力，有利无底浮体的结构设计；两个浮体之间应采用柔性连接，以解决连接点疲劳和箱体连接部位破坏问题经济效益与社会效益薄壁高性能混凝土浮体施工工法在浮码头的使用，将会有力的提升国内游艇码头的建设标准随着帆船、游艇码头在国内的盛行，这种方法将会备受市场的青睐相对于传统桩基、塑料浮箱结构，薄壁高性能混凝土浮体工法节约建设工期，减少维护成本结束语（1）本工程采用的薄壁高性能混凝土浮体及拉簧系泊工法，在浮体的设计中，对其壁厚、型深、长宽尺寸进行了优化，从而达到薄壁保护层厚度更加趋于满足现行行业规范要求，显著提高了浮体强度和耐久性因此对建设和拓宽这一领域的发展，此方法有一定的推广价值2）薄壁高性能混凝土浮体在制作中，考虑了是否设置底板的问题，重点增强了浮体连接部位拉力，加强混凝土浮体内部结构沿纵向、横向及节点受力，使结构整体性能更好；（3）本工程为国内继青岛奥帆以后首次采用薄壁高性能混凝土浮体及拉簧系泊工法的工程实例，它将用于国际大型体育活动赛事，取得了显著的社会效益和经济效益，可为同类工程参考。

参考文献：【1】何文钦．游艇基地布置与设计技术研究．[D]南京，河海大学，2007．【2】蔡颖杰．泉州某游艇码头工程方案设计．[A]福州，福建建筑，2006． -全文完-。