一种高桩码头韧性抗震系统及其安装方法

本发明涉及港口工程抗震，具体而言，尤其涉及一种高桩码头韧性抗震系统及其安装方法。

背景技术：

1、高桩码头具有对波浪反射小，泊稳条件好等优点，广泛分布于我国沿海地区。然而，由于这些地区地震频发，造成许多高桩码头震害，严重影响我国航运经济正常运营与海上生命线畅通。

2、高桩码头破坏主要集中在桩身与桩头受弯或受剪破坏，为了降低码头震害，亟需发明具有明确变形机制和高耗能能力的高桩码头韧性抗震系统，从而提高码头震后可恢复能力，保障我国港口平稳运行。

3、目前，有学者提出一些高桩码头减隔震方案，例如在面板和桩基连接部位布置隔震支座与阻尼器，或在相邻桩基之间布置阻尼器。这些方案通过隔震支座和阻尼器的塑性变形耗散地震能量，降低码头桩基破坏。然而，上述减隔震方案需要对码头桩基和桩-板连接进行改造，增加施工难度和围护成本。

4、针对以上问题，本发明提出基于接岸减隔震的高桩码头韧性抗震系统。首先，利用码头接岸在地震中具有较高稳定性，在码头面板和接岸之间安装接岸阻尼器。在地震中，接岸阻尼器可产生较高的变形和耗能能力。接岸阻尼器可也为码头提供附加刚度，降低码头主体地震变形。其次，对高桩码头容易破坏的岸侧桩进行隔震，降低岸侧桩损伤，并适当降低码头刚度，有利于接岸阻尼器提供附加刚度和耗能能力。

5、本发明提出的高桩码头韧性抗震系统直接在码头面板和接岸之间安装接岸阻尼器，避免水下作业，可降低施工难度，提高阻尼器日常检修和震后更换效率。本发明通过阻尼器和隔震支座组合耗能，提高了码头抗震性能和震后可恢复能力，有利于保障我国港口平稳运行。

技术实现思路

1、本发明提供一种高桩码头韧性抗震系统及其安装方法，实现高桩码头地震下损伤可控，从而缩短高桩码头震后修复时间、降低港口运输地震损失。

2、本发明采用的技术手段如下：

3、一种高桩码头韧性抗震系统，包括：高桩码头主体、岸侧桩隔震构造和接岸减震系统，所述岸侧桩隔震构造安装在高桩码头主体上方，位于高桩码头岸侧，用于消除岸侧桩因刚度较高产生的桩损伤；所述接岸减震系统安装在高桩码头主体和接岸之间，用于提高码头刚度和耗能能力。

4、进一步地，所述高桩码头主体包括多个桩体和上部面板，所述多个桩体间隔设置，所述上部面板安装在多个桩体的顶部，位于岸侧的一个桩体记为岸侧桩体，该岸侧桩体与接岸相邻且间隔一定距离。

5、进一步地，所述岸侧桩隔震构造包括桩顶隔震支座，所述桩顶隔震支座安装在岸侧桩体的顶部与上部面板之间。

6、进一步地，所述桩顶隔震支座为铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座或摩擦摆支座。

7、进一步地，所述接岸减震系统包括多个间隔设置的阻尼器、上锚固板和下锚固板，所述上锚固板与上部面板连接，所述下锚固板与接岸连接，所述多个阻尼器的上方与上锚固板相连，下方与下锚固板相连。

8、进一步地，所述上部面板的岸侧与接岸之间设置有简支岸桥，所述简支岸桥的两侧分别搭接在上部面板和接岸上，所述上部面板、接岸和简支岸桥之间形成空间，所述接岸减震系统位于该空间内，所述简支岸桥位于接岸减震系统的上方；所述简支岸桥与上部面板的连接处、简支岸桥与接岸的连接处均具有岸桥柔性边界，所述岸桥柔性边界用于配合阻尼器工作。

9、进一步地，所述上锚固板包括上部钢板和多根面板锚固筋，所述多根面板锚固筋的一侧与上部面板的岸侧连接，另一侧与上部钢板连接；所述上部钢板与多个阻尼器连接。

10、进一步地，所述下锚固板包括下部钢板和多根挡土墙锚固筋，所述多根挡土墙锚固筋的一侧与下部钢板连接，另一侧与接岸连接；所述下部钢板与多个阻尼器连接。

11、进一步地，所述阻尼器为钢阻尼器或摩擦型阻尼器，所述钢阻尼器包括波纹钢板。

12、本发明还提供了一种高桩码头韧性抗震系统的安装方法，包括如下步骤：

13、步骤一、首先将上锚固板、下锚固板分别与上部面板与挡土墙现浇为整体；

14、步骤二、之后将阻尼器通过高强螺栓与上锚固板、下锚固板连接；

15、步骤三、最后安装岸侧桩桩顶隔震支座。

16、较现有技术相比，本发明具有以下优点：

17、1、本发明通过在高桩码头和接岸之间采用接岸减震系统，提高码头刚度与结构整体耗能能力，进而提高码头结构抗震韧性和震后可恢复能力。

18、2、本发明通过在高桩码头桩顶采用隔震支座，降低码头陆侧桩体桩身剪力，从而降低码头地震反应与破坏，提高码头结构抗震韧性。

19、3、通过在码头不同部位综合采用接岸减震系统和桩顶隔震支座，码头在地震中变形将集中于接岸减震系统与桩顶隔震支座，桩体在设计地震水准内基本保持弹性。因此震后一般只需更换接岸减震系统中的阻尼器而无需修复桩体，大幅降低修复时间和成本。

20、4、本发明接岸减震系统拆装方便，造价低廉，便于震后快速更换和日常维护。

21、5、通过采用本发明提出的高桩码头韧性抗震系统，高桩码头桩身地震反应及损伤降低，因此可通过在结构设计中降低桩身尺寸和配筋大幅节省造价。

22、基于上述理由本发明可在抗震等领域广泛推广。

技术特征：

1.一种高桩码头韧性抗震系统，其特征在于，包括：高桩码头主体、岸侧桩隔震构造和接岸减震系统(4)，所述岸侧桩隔震构造安装在高桩码头主体上方，位于高桩码头岸侧，用于消除岸侧桩因刚度较高产生的桩损伤；所述接岸减震系统(4)安装在高桩码头主体和接岸(5)之间，用于提高码头刚度和耗能能力。

2.根据权利要求1所述的高桩码头韧性抗震系统，其特征在于，所述高桩码头主体包括多个桩体(1)和上部面板(2)，所述多个桩体(1)间隔设置，所述上部面板(2)安装在多个桩体(1)的顶部，位于岸侧的一个桩体(1)记为岸侧桩体，该岸侧桩体与接岸(5)相邻且间隔一定距离。

3.根据权利要求2所述的高桩码头韧性抗震系统，其特征在于，所述岸侧桩隔震构造包括桩顶隔震支座(3)，所述桩顶隔震支座(3)安装在岸侧桩体的顶部与上部面板(2)之间。

4.根据权利要求3所述的高桩码头韧性抗震系统，其特征在于，所述桩顶隔震支座(3)为铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座或摩擦摆支座。

5.根据权利要求2所述的高桩码头韧性抗震系统，其特征在于，所述接岸减震系统(4)包括多个间隔设置的阻尼器(41)、上锚固板(42)和下锚固板(43)，所述上锚固板(42)与上部面板(2)连接，所述下锚固板(43)与接岸(5)连接，所述多个阻尼器(41)的上方与上锚固板(42)相连，下方与下锚固板(43)相连。

6.根据权利要求5所述的高桩码头韧性抗震系统，其特征在于，所述上部面板(2)的岸侧与接岸(5)之间设置有简支岸桥(6)，所述简支岸桥(6)的两侧分别搭接在上部面板(2)和接岸(5)上，所述上部面板(2)、接岸(5)和简支岸桥(6)之间形成空间，所述接岸减震系统(4)位于该空间内，所述简支岸桥(6)位于接岸减震系统(4)的上方；所述简支岸桥(6)与上部面板(2)的连接处、简支岸桥(6)与接岸(5)的连接处均具有岸桥柔性边界(7)，所述岸桥柔性边界(7)用于配合阻尼器(41)工作。

7.根据权利要求5所述的高桩码头韧性抗震系统，其特征在于，所述上锚固板(42)包括上部钢板(421)和多根面板锚固筋(422)，所述多根面板锚固筋(422)的一侧与上部面板(2)的岸侧连接，另一侧与上部钢板(421)连接；所述上部钢板(421)与多个阻尼器(41)连接。

8.根据权利要求5所述的高桩码头韧性抗震系统，其特征在于，所述下锚固板(43)包括下部钢板(431)和多根挡土墙锚固筋(432)，所述多根挡土墙锚固筋(432)的一侧与下部钢板(431)连接，另一侧与接岸(5)连接；所述下部钢板(431)与多个阻尼器(41)连接。

9.根据权利要求5所述的高桩码头韧性抗震系统，其特征在于，所述阻尼器(41)为钢阻尼器或摩擦型阻尼器，所述钢阻尼器包括波纹钢板。

10.一种如权利要求1-9任意一项权利要求所述的高桩码头韧性抗震系统的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结本发明提供一种高桩码头韧性抗震系统及其安装方法，系统包括：高桩码头主体、岸侧桩隔震构造和接岸减震系统，所述岸侧桩隔震构造安装在高桩码头主体上方，位于高桩码头岸侧；所述接岸减震系统安装在高桩码头主体和接岸之间。本发明可提高码头刚度与结构整体耗能能力，进而提高码头结构在震后可恢复能力；可降低码头陆侧桩体桩身剪力，从而降低码头地震反应与破坏，提高码头结构抗震韧性；可大幅降低修复时间和成本；造价低廉，便于震后快速更换和日常维护。技术研发人员：崔瑶,王卓鑫,曲政岩受保护的技术使用者：大连理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5