摘要：港口码头工程的结构是否稳定，直接关系到港口码头的服务能力和安全。港口码头工程的结构设计质量若无法得到保障，则会导致结构失稳，造成港口码头的服务能力不足，最终导致港口码头出现安全问题。为解决港口码头工程结构的安全问题，本文结合工程实例，开展港口码头工程结构设计要点研究。
关键词：港口码头；工程结构；设计
1工程概况
某港口码头工程概况：可利用岸线长度为300～400m；港口区域年平均气温为22.2℃，最高气温为35℃；年平均降水量为2359.9mm，日最大降水量为337.9mm，降雨主要集中在6―9月份，日降水量大于25mm的天数年平均为27天；最大风速为36m/s。
现拟建设3个泊位，设计通过能力为250万t，陆域纵深350m，码头面顶高程5.8m，底高程2.0m。本工程结构设计选择梁板式高桩结构，并采用宽桩台设计，结构荷载包括永久作用和可变作用。
2钻孔灌注桩设计要点
2.1设计桩基数
在进行钻孔灌注桩施工的过程中，确定桩基数的工作十分重要。如果在施工过程中，桩长是确定的，那么桩承载能力主要和两个因素有关：柱侧摩擦阻力以及桩端承载力。如果在施工过程中，需要的施工材料一致，桩长不变，而且桩底面积保持不变，那么在施工过程中，需要合理调整桩径，增加桩数量，旨在增加摩擦阻力，确保钢筋不会受到海水的侵蚀。
2.2确保钢筋笼应用效果
钢筋笼的主要作用是确保钻孔灌注桩具有理想的效果。在实际设计的过程中，必须严格控制钢筋笼尺寸，按焊接参数控制焊接过程，保证后续施工安全的同时，确保灌注桩完成建设后具有较好的稳定性，进而大幅度提高港口码头的建设质量。
2.3混凝土灌注设计要点
在进行混凝土灌注施工中，首先必须明确导管灌注技术相关要点，严格按自上而下的灌注顺序进行灌注，旨在提高混凝土灌注效果，不断提高港口码头的建设安全。与此同时，在灌注施工过程中，一旦遇到问题，立即根据施工情况进行处理，防止对后续施工产生影响。
3现有技术架构的缺陷和整合设计思考
目前的港口生产管控系统实际上是码头生产管控系统（TOS）和满足设备自动化管控需要的设备管理系统（ECS），大部分还是从码头相关系统传承而来的。在传统码头中，TOS一般由熟悉码头生产运作的专业软件公司开发，ECS由设备供应商或同设备供应商有密切联系的相关厂商开发。但随着自动化、智能化程度的不断深入，该架构存在着弊端。一方面，由于TOS和ECS是相分离的，导致接口系统要承担大量的实时化交互任务，从客观上增加系统的压力及并发性问题。另一方面，ECS系统中相关设备的调度由于缺乏实时的TOS业务计划信息，导致相关决策无法进一步优化，而增加变量又要增加一系列的数据交互。
无论是出于港口企业的统一信息管理平台的需要，还是专业设备供应商的运维管理平台大数据分析预测需要，都需要TOS与ECS的深度融合。为实现港口码头之间优势互补，需要有1个可以提升整个区域的优化算法平台的支持。基于上述考虑，提出如下码头智能化、自动化系统体系架构设计思路：将传统“独立运行的TOS、ECS、单机系统，通过接口连接进行相互间的数据交互的体系架构”改成“取消TOS与ECS界限，形成整体的自动化码头生产运营系统”，每个决策或作业过程都通过1个数据交互总线放到共享的信息交互平台上，相关的算法及数据分析系统根据需要获取实时数据，决策结果再通过该总线传回码头生产运营系统中。信息交互平台上的数据和相关算法模型可以放到云平台中，通过云计算、大数据、移动互联网等技术的应用，港口相关方可以随时随地利用多种终端设备，全面融入统一云平台，通过深度互联，使港口网络综合服务云平台最大限度优化整合多方需求与供给，使各方需求得到迅速响应，并提高各自的运营质量。
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4提高设计使用年限需考虑的因素
4.1宏观经济和工程经济
从国家宏观经济的角度考虑，对于经济落后的国家，资金的匮乏可能无法保证结构基本的安全性要求，更难以保证适用性和耐久性的要求，从而很难讨论合理的设计使用年限；即使经济发达的国家，仍然需要合理利用以满足安全可靠、经济合理、技术先进、确保质量的要求。从工程经济的角度考虑，对基础设施建设的资金投入最终是为了获取经济回报。对于港口工程而言，投入的资金包括工程建设、营运和维护等，结构使用时间长则会获得更多的经济回报，但由于受初期投资和结构使用性能降低的影响，使用中维护的费用也会越来越高。
4.2结构使用功能
工程建设的目的是使其具有预定的使用功能，满足结构的使用功能须从适用性和耐久性入手。设计时首先应满足规定的功能要求，使用中应通过合理维护，维持结构的功能要求。根据工程调查结果可知，与安全性相比，受环境影响，码头耐久性不足导致使用性能降低的表现尤为明显。结构往往在安全性受到明显影响之前其使用性能即已受到严重影响，所以，使用功能是确定港口工程结构设计使用年限的重要因素。
4.3工程建设技术
技术是保证港口工程结构设计使用年限的基本条件。要保证结构的设计使用年限，首先须了解影响工程结构可靠性的因素、可接受的失效概率或破坏程度、可能发生的极限状态的概率分析和提高结构耐久性的途径等，这也是一个不断发展的课题。当前就结构设计理论和工程实践而言，技术方面已经取得了较大的进步，将结构设计使用年限提高至50a以上也是可以实现的，但还有很多基础工作要做。
4.4政策
政策是影响港口设计使用年限的人为因素。港口码头使用一段时间后，可能会因港口重新规划、码头不能满足当前要求等而拆除重建。在此情况下，码头没有达到技术上和经济上的使用年限。
5港口码头工程结构可靠度分析
在具体结构设计中，可采用以下几种可靠度分析方法：
5.1一次二阶矩法
这种方法只需考虑泰勒公式展开的功能函数一次项、常数项等因素，且可以保障随机变量的独立性。这种计算方法简单易行，在工程设计中得到广泛应用。
5.2二次二阶矩法
这种方法能够优化一次二阶矩法。二次二阶矩法考虑交换项和随机变量的二次变换项等因素。这种方法能够完成对可靠度的分析，但实际应用中存在计算繁琐的缺点，效果不够理想，需要进一步完善。
5.3响应面法
计算机仿真技术的完善和有限元软件的开发利用，为结构可靠度分析提供了新方法。当极限状态方程数目大于1时，如果采用迭代法进行求解，则会增加计算的难度。使用响应面法时，假设一些基本变量与未知变量的关系表达，再进行未知参量的计算，不仅能完成可靠度分析，而且还能确保计算精度。
结语
港口码头工程结构设计直接关系到港口码头的服务能力和安全性。本文对工程实例进行分析，认为合理的港口码头工程结构设计应注重码头结构功能的可靠性、服务年限、耐久性、牢固性等因素，以保障港口码头建设质量，更好地服务航运业。
参考文献：
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作者简介：
邹耿通，身份证号码：44528119900428XXXX
论文作者:邹耿通
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/14
标签：码头论文; 港口论文; 工程论文; 结构论文; 结构设计论文; 使用年限论文; 耐久性论文; 《基层建设》2019年第8期论文;