高桩码头结构安全性评估吴美恩

高桩码头结构安全性评估吴美恩

吴美恩

身份证号码：44082319900628XXXX

摘要：港口在经济发展中起着很重要的作用，码头作为水工建筑物，其工作环境比较复杂，在使用过程中由于海洋侵蚀、船舶撞击、陆域条件变化、动静荷载交替作用、材料锈蚀等共同作用，码头结构受损破坏现象时有发生。高桩码头作为一种广泛运用的码头结构型式，工作环境恶劣，其结构安全风险问题越来越受到人们的关注。本文分析了高桩码头结构在使用过程中出现的病害类型，得到了影响码头结构安全性的因素，并对高桩码头结构的安全性进行了评估，希望为同行带来一定的工程参考价值。

关键词：高桩码头；病害；安全性评估

高桩码头作为一种较为常见的码头结构形式，已经具备了比较成熟的施工和设计的经验，但是同时还存在一些问题。高桩码头由于其结构单薄、整体性较差、不利因素较多，易出现破坏导致使用寿命较短，对它的安全性和承载力的影响较大，严重情况下可能会导致码头的坍塌，甚至危机到人身和财产安全。为此，应该对码头进行综合风险分析，并对其提供一定的技术支持，以保证其安全性、稳定性和耐久性。

一、高桩码头结构目前安全性评估研究现状

我国码头在迅速发展的同时，船舶的发展方向也趋近大型化，码头水工建筑需要有更大的荷载量，加上当前的码头船舶靠泊的吨位也在日益提高，材料劣化、功能降低，很多码头非正常状态下超负荷运转。部分码头依据自身需要进行测评，但大部分都未检测，没有一个对码头的使用状况的明确结果说明，因此急需对码头的安全使用情况进行彻底研究调查，只有准确掌握实际情况，才能保证码头的安全运行。高桩码头是淤泥质海岸及河口地区普遍采用的一种码头结构形式，一般使用十年后会出现破损，在使用十五年时，会出现严重的破损现象，乃至无法正常使用；针对运营时间较长的码头，其安全状况评估显得尤为重要，对其维修方案具有重大意义。这些码头急需进行合理监测，确定维修加固的方案，给港口的安全生产和健康发展提供有力保障。

在以往的实际工程中，一般采用现场调查来检测高桩码头的安全性，如回弹仪检测混凝土强度、超声波法测量混凝土缺陷等，以此判断结构质量损坏程度。这种方法往往造成有些不需要进行大修的结构，采用了大修的方案；有些只要进行一定维修还能维持正常使用的结构过早地停止了使用；相反，有些早应报废的结构还继续进行不必要的大修，造成了人力和财力的巨大损失。

二、高桩码头结构病害类型

港口码头主要是钢筋砼结构，这种结构会受到多种因素影响而产生破损。

1.裂缝。码头裂缝是高桩码头中因环境因素和人为因素综合造成的问题，裂缝的形成威胁着高桩码头的牢固和沿岸居住者的财产人身安全问题。其普遍的形成现象，例如干裂、沉陷裂缝、冻融裂缝病害等都会直接对高桩码头的造成不利影响。危害高桩码头的整体稳定性，降低高桩码头的防渗能力。另外，土墙会产生的病害主要有：裂缝、钢筋外露和锈蚀、材料老化、结构变形等，会造成前方码头结构出现一定的损害情况，降低了其承载能力不足。

2.地基的不均沉降。地基基础不均匀沉降会严重影响高桩码头结构，往往会导致高桩码头结构的开裂，甚至以前你码头结构整体或局部倾斜。地基不均匀沉降还会引起码头结构整体下沉、倾斜、滑动和开裂等，会严重影响到码头结构的安全。

3.剥蚀。裂缝在高桩码头上比较常见，主要会出现混凝土表面的麻面和剥落等问题。其中波浪冲磨可以引发码头剥蚀问题，同样水质和风化侵蚀也可以在高桩码头中出现剥蚀问题。而一旦出现了剥蚀问题，就会使构件断面出现减小现象，从而引发锈蚀问题等等，对高桩码头结构造成较大破坏。

4.人为破坏。人的因素是导致客观病害的一大原因，人为造成的有意或无意的破坏，会造成结构的功能部分或全部损坏。

5.混凝土碳化和钢筋锈蚀。钢筋混凝土码头中出现锈蚀的现象比较常见，并且较严重。钢筋上的锈蚀不仅会使得混凝土剥落和开裂，其粘结力也会下降，就会减少钢筋的截面积和承载力，降低结构的安全度，容易引发工程事故。一般当混凝土的碳化厚度大于或等于保护层的厚度时，其内部钢筋多半已经锈蚀。一些混凝土质量差、裂缝多的码头，钢筋的锈蚀程度也相当严重。

三、高桩码头结构安全影响分析

1.模糊理论安全评估研究基础

码头结构质量会受到多种因素的影响，其原因比较复杂，所以对高桩码头结构安全评估分析十分复杂。这些影响因素既有一定的随机性，又在相互关系中存在一定的模糊性。而且表现结构性能的多种信息上也不够清楚，对各影响因素和结构功能丧失间找不到一一对应的关系，于是精确的数学、力学方面描述无法使用。长期以来，评估工作都依靠经验丰富的技术人员进行人工判断，但难免主观，也较保守，因此不够科学。目前主要应用以模糊理论原理为基础的安全检测，使码头检测这一问题的解决办法更为科学有效。模式识别主要包括三个步骤：

第一步：提取特征，首先需要从识别对象中提取与识别有关的特征，并度量这些特征，设nxx，，1L分别为每个特征的度量值，于是每个识别对象x就对应一个向量），，，（21nxxxL，这一步是识别的关键，特征提取不合理，会影响识别效果。第二步：建立标准类型的隶属函数，标准类型通常是论域{}），（1nxxUL=的模糊集，ix是识别对象的第i个特征。第三步：建立识别判决准则，确定某些归属原则，以判定识别对象属于哪一个标准类型。常用的判决准则有最大隶属度原则（直接法）和择近原则（间接法）两种。二、最大的隶属度原则若标准类型是一些表示模糊概念的模糊集，待识别对象是论域中的某一元素（个体）时，往往由于识别对象不绝对地属于某类标准类型，因而隶属度不为1，这类问题人们常常是采用称为“最大隶属度原则”的方法加以识别，这种方法（以及下面的“阈值原则”）是处理个体识别问题的，称为直接法。最大隶属度原则：设）（，21UFAAAnÎL是n个标准类型，UxÎ0，若{}nkxAxAki££-1）（max）（00则认为0x相对隶属于iA所代表的类型。

2.高桩码头安全评估主要内容

准备阶段明确被评价对象，收集国内外相关法律、法规、各种技术标准及建设相关资料，并进行现场调查。根据工程项目的特点，分析周边环境，对影响建设项目施工安全的各种危险源、有害因素进行辨识和识别，分析其潜在的危险、有害因素。

确定评价方法。根据被评价对象的特点选择多种科学、合理、适用的定性、定量评价方法，比较优劣，从中选择一种方法来对工程项目的施工安全进行评估。

根据所选定的评价方法对风险因素及其导致事故发生的可能性及其严重程度进行定性、定量评价，以确定风险事故可能发生的损失、严重程度的等级，最后进行结果分析，为决策者制定安全控制措施提供科学依据。

根据分析得出的风险等级，安装相应的风险接受准则，分别对可能造成风险事故的风险因子制定相应的安全控制措施。

四、高桩码头结构安全控制

埋设沉降位移观测，定期对码头前沿水深及码头下方的泥面标高进行监测；加强码头船舶靠泊管理，严防超载，控制船舶的靠泊速度，做好安全预防措施，避免事故发生；定期对码头结构进行检测和检查，及时发现病害及时处理。

五、结语

高桩码头结构作为水工建筑物，其工作环境比较恶劣，在使用过程中有很多不利因素影响其使用寿命及安全性能。相关从业者应该使用规范科学的安全评估方法，识别主要风险因素，建立模型，加强高桩码头施工的历史资料及使用过程中的监控资料的调查和整理力度，根据其安全风险等级采取对应的处理措施，以确保码头安全运营、延长使用寿命。

参考文献：

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[2]混凝土结构钢筋锈蚀耐久性损伤评估及寿命预测方法[J].惠云玲.工业建筑.1997（06）

[3]高桩码头结构整体耐久性简易评估方法[J].詹广才.水运工程.2017（07）

[4]港口与海岸工程结构全生命周期概率设计[J].王元战.水道港口.2006（05）