随着我国码头建设岸线资源的逐步枯竭和船舶大型化的需要,促使码头建设向环境条件更趋恶劣的外海深水发展。传统的桩基码头和重力式码头结构在外海深水条件下应用时表现出越来越多的不适应——不是在技术上不可能,就是在经济上不合理。既能吸收传统码头结构的优点又能适用于外海深水条件的新型码头结构型式的理论探索和工程实践,就成为了当前我国码头建设领域一个亟待研究和解决的重要课题。以国内南方某外海深水码头建设为背景,提出了桩基-重力式复合结构。基于下部重力式结构、上部桩基结构和桩基-重力式复合结构整体承载力计算及分析,阐明了桩基-重力式复合结构的受力特点;建立空间结构模型,采用有限元分析软件进行结构静力分析,提出了桩基-重力式复合结构内力的计算方法;基于抗倾抗滑稳定性、基床应力和地基承载力计算和分析,阐明了桩基-重力式复合结构对外海深水环境的适应性。结合实际工程,提出了桩基-重力式复合结构应用于外海深水码头的施工组织方法和关键工序处理方法。研究得出以下主要结论:(1)本文提出的桩基-重力式复合结构适用于深水码头,结构表现出以下特点:复合结构介于高桩承台式结构与重力式沉箱结构之间,结合发挥了高桩码头与重力式码头的优点;上部桩基部分形成的桁架结构可有效减小桩身内力;与完全重力式沉箱结构比较可大大减小深水环境下的波浪荷载;基床应力比重力式减小50%左右;工程造价随着水深的增加而变化不大。(2)采用复合结构码头的工作平台,抗倾稳定系数可达1.85,较重力式的1.46提高26.7%,抗滑稳定系数为1.50,与重力式的1.62大体相当,均可保证结构的抗滑稳定。复合结构码头的其它水工构筑物如靠船墩、系缆墩的抗倾稳定系数也较重力式结构提高7~8%,引桥墩的抗倾稳定系数较重力式结构提高约40%,复合结构表现出良好的整体稳定性。(3)复合结构设计的关键在于变型沉箱基础高度的确定,本研究提出以复合构筑物整体稳定性和桩基强度平衡为原则的设计优化目标。复合结构的桩基部分采用桁架结构可达到有效减少桩基内力之目的。(4)结合实际工程提出的复合码头结构总体的施工工艺为:桩基-沉箱复合结构预制→地基处理→复合结构出运及安放→沉箱内回填、和水下浇筑封顶沉箱→水上浇筑钢管立柱内桩芯混凝土→钢管柱体顶部承台钢筋混凝土浇筑→附属设施安装。