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摘 要：结合工程分析，以舟山市某海港客运码头的设计方案为案例，通过船舶系泊物理模型试验，对高桩挡浪板式码头内侧泊稳条件在不同工况组合情况下进行数据测试分析，最终得到的试验分析结果作为工程设计的参考依据，方便类似环境条件下海港客运码头的安全运营。
关键词：高桩挡浪板；码头内侧；泊稳条件
一、工程概况
1、平面布置
本工程位于舟山市东港街道东北侧岸线段菜花山位置，新建1座500总吨级客运码头（5个泊位）。码头整体呈F型布置，前沿平台为固定码头平台，布置于-7.0m等深线附近，方便客船靠泊；后侧平台采用浮码头结构，布置于-5.0m等深线附近，方便快艇靠泊。
2、水工结构
固定码头平台结构型式采用高桩梁板式，码头平台长310m、宽20m，码头下部桩基采用？1000PHC桩，每个排架下设6根桩（3对叉桩）。桩上为现浇桩帽，桩帽上为现浇横梁，横梁上搁置预制纵梁，纵梁上搁置面板，其中预制板厚400mm、现浇层厚200m。固定码头平台前后沿排架与排架间均设挡浪板，挡浪板底标高为-2.45m，标高在-0.6m以下挡浪板为预制结构，标高在-0.6m以上挡浪板为现浇结构，厚度为700mm。
浮码头结构由50×12m趸船、25×4m钢过桥、桥台墩、5×5m撑墩、抗台吊架等组成。其中桥台墩、撑墩均采用高桩墩式结构，桩上为现浇墩台，桥台墩桩基采用6根Φ800PHC桩，撑墩桩基采用4根Φ1000PHC桩。抗台吊架桩基采用Φ800PHC桩。趸船采用钢筋砼浮趸船，需向厂家定制。
二、高桩挡浪板式结构案例研究
高桩挡浪板式结构采用一定深度的水下挡浪结构，利用挡浪结构将波能传播进行阻挡，达到减少港内波浪的目的。
1、相关工程案例资料
某港位于渤海湾的黄河三角洲的西南岸，码头结构采用了桩基挡板式防波堤型式，码头有效长度300m。拟建工程区域波浪经过外海构筑物后采用透射叠加方式进入港口，通过桩基挡板式防波堤结构进行挡浪。
2、相关工程案例分析
该案例通过室内水池的模型试验对挡浪板结构作用下泊稳情况进行分析，并绘制出波高和挡板相对入水深度的关系曲线，通过关系曲线可以发现，当挡浪板底部高程到一定位置，港内波浪高度随挡浪板入水深度的增加，变化的幅度在减少。因此，高桩挡浪板式结构可以调整挡浪板入水深度提高挡浪效果。
3、舟山海域高桩挡浪板码头结构
舟山群岛是我国第一个以群岛建制的地级市，岛际客运主要通过水路运输，由于受到外海波浪作用影响，岛际客运码头只能采用固定码头结构型式。高桩挡浪板式码头的建设可以对波浪进行阻挡，消浪后浮码头可布置在固定码头内侧，方便人员上下。
目前，舟山区域采用的高桩挡浪板式码头结构的挡浪板底部高程采用极端低水位高程，根据建成码头的实际使用情况，该高程下的挡浪板结构可以有效改善内侧泊稳条件。
三、拟建项目内侧泊稳条件研究
1、试验目的
根据拟建项目情况，为客运码头安全运营及客船安全作业要求，委托河海大学对该项目进行船舶系泊物理模型试验，通过船舶安全运动物理模型试验研究，测定客船在风、波浪等动力因素的不同组合工况下的船舶运动量、系缆力、船舶靠泊产生的挤靠力及挤靠能量，进而了解高桩挡浪板式码头内侧的泊稳条件。
2、试验方法
（1）试验设备
波浪试验在河海波浪港池中进行。港池长40m、宽30m、高1.2m。港池的一端设置消浪缓坡，另一端配有不规则波造波机，由计算机控制，产生试验所要求的波浪要素。
（2）量测仪器
试验中波高采用电阻式波高仪测量，由计算机控制采集和分析测量结果。船舶运动量采用南京水利科学研究院研制的六自由度运动测量仪测量，同时量测船舶的横荡、纵荡、升沉、横摇、纵摇和回旋六个自由度的运动量，通过计算机采集处理。
系缆力和船舶挤靠能量分别采用天津港湾研究所研制的系缆力传感器和北科院的总力传感器测量，并通过相应的数据采集系统，所有数据利用计算机进行处理和统计。测力传感器为应变式，用悬臂梁作弹性体，变形传感器为电容式传感器。
（3）模型设计
试验遵循《港口工程技术规范》、《波浪模型试验规程》等相关规范规定，采用正态模型，按重力相似设计，对橡胶护舷和缆绳等非刚性构件还考虑了弹性变形相似。
3、试验结论
（1）根据物模试验分析，对系泊系统中各特征量，动力因素的影响次序自大至小依次为：波浪、风，其中波高与周期是影响因素中最为显著，而风的影响相对较小。船舶运动量、系缆力、挤靠能量和挤靠力，随波高的增大而增大，船舶的运动量和系缆力随着周期的增大而增大。
（2）试验中采用横移1/3大值0.5m，横摇1/3大值10o，升沉1/3大值0.5m作为控制标准，根据试验结果给出三条客轮相应的作业标准，见下表。
从上表看出，在NE向波浪作用时，固定码头泊位前停泊条件相对较差，码头结构为带前后挡浪板的高桩码头型式，这种结构对后方的浮码头掩护较好，但本身反射很大，对固定码头泊位的泊稳条件不利。虽然客运船舶可随时中断上下客作业，但考虑客运船舶营运的安全性要求较高，故建议根据实际情况在码头及船舶上增加安全营运措施。
（3）根据普陀气象站2014年及2015年的风速资料，一年之中六级及以上风发生的天数统计如下。
由上表可知，在不分方向的情况下，一年之中发生六级以上风的天数有144天，发生七级以上风的天数有64天，发生八级风以上风的天数有17天，发生九级以上风的天数有7天。
（4）快艇停靠于固定码头泊位，E向波浪作用时，高水位能满足九级风及相应波浪作用下的泊稳要求，低水位能满足八级风及相应波浪作用下的泊稳要求；NE向波浪作用时，高、低水位只能满足七级风及相应波浪作用下的泊稳要求。
快艇停靠于浮码头泊位，由于固定码头的消浪作用，E向波浪作用时，高、低水位均能满足九级风及相应波浪作用下的泊稳要求；NE向波浪作用时，高水位能满足九级风及相应波浪作用下的泊稳要求，低水位只能满足七级风及相应波浪作用下的泊稳要求；NNE向波浪作用时，高水位能满足九级风及相应波浪作用下的泊稳要求，低水位能满足八级风及相应波浪作用下的泊稳要求。
（5）快艇在1：1 布缆方式条件下，E向波浪作用时，艏、艉缆在九级风及相应波高组合工况下依然满足设计要求；NE向波浪作用时，在固定码头泊位，艏、艉缆在六级风及相应波高组合工况下满足設计要求；在浮码头泊位，艏、艉缆在八级风及相应波高组合工况下满足设计要求；及NNE向波浪作用时，在浮码头泊位，缆绳在九级风及相应波高组合作用下不能满足设计标准，建议艏、艉缆各增加一根缆绳，即采用2：2的系缆方式或相应增加横缆。
结语：
结合某港区高桩挡浪板式防波堤结构案例及舟山海域高桩挡浪板码头结构使用情况，极端低水位高程下的挡浪板结构可以有效改善内侧泊稳条件。在外海相对开敞区域，受风浪影响较大，固定码头泊位前停泊条件相对较差，而采用高桩挡浪板码头结构的固定码头对后方浮码头掩护相对较好，内侧泊稳条件可以满足船舶停靠要求。同时，考虑到客运船舶营运的安全性要求较高，因此需根据实际情况在客运码头及船舶上增加安全营运措施。
参考文献：
[1]柳玉良，夏运强，张华昌，等.桩基挡板式防波堤内的泊稳条件研究[J].水运工程，2013，（8）：86-91，96.
[2]冯卫兵，丁文林，叶小红.桩基挡板透空式防波堤透浪特性研究[J].水运工程，2014，（3）：62-67，79.
[3]虞丹君，冯卫兵，李艳波， 等.桩基双挡板透空式防波堤水平波压力试验与计算[J].水运工程，2015，（1）：19-24.
关键词：高桩挡浪板；码头内侧；泊稳条件
一、工程概况
1、平面布置
本工程位于舟山市东港街道东北侧岸线段菜花山位置，新建1座500总吨级客运码头（5个泊位）。码头整体呈F型布置，前沿平台为固定码头平台，布置于-7.0m等深线附近，方便客船靠泊；后侧平台采用浮码头结构，布置于-5.0m等深线附近，方便快艇靠泊。
2、水工结构
固定码头平台结构型式采用高桩梁板式，码头平台长310m、宽20m，码头下部桩基采用？1000PHC桩，每个排架下设6根桩（3对叉桩）。桩上为现浇桩帽，桩帽上为现浇横梁，横梁上搁置预制纵梁，纵梁上搁置面板，其中预制板厚400mm、现浇层厚200m。固定码头平台前后沿排架与排架间均设挡浪板，挡浪板底标高为-2.45m，标高在-0.6m以下挡浪板为预制结构，标高在-0.6m以上挡浪板为现浇结构，厚度为700mm。
浮码头结构由50×12m趸船、25×4m钢过桥、桥台墩、5×5m撑墩、抗台吊架等组成。其中桥台墩、撑墩均采用高桩墩式结构，桩上为现浇墩台，桥台墩桩基采用6根Φ800PHC桩，撑墩桩基采用4根Φ1000PHC桩。抗台吊架桩基采用Φ800PHC桩。趸船采用钢筋砼浮趸船，需向厂家定制。
二、高桩挡浪板式结构案例研究
高桩挡浪板式结构采用一定深度的水下挡浪结构，利用挡浪结构将波能传播进行阻挡，达到减少港内波浪的目的。
1、相关工程案例资料
某港位于渤海湾的黄河三角洲的西南岸，码头结构采用了桩基挡板式防波堤型式，码头有效长度300m。拟建工程区域波浪经过外海构筑物后采用透射叠加方式进入港口，通过桩基挡板式防波堤结构进行挡浪。
2、相关工程案例分析
该案例通过室内水池的模型试验对挡浪板结构作用下泊稳情况进行分析，并绘制出波高和挡板相对入水深度的关系曲线，通过关系曲线可以发现，当挡浪板底部高程到一定位置，港内波浪高度随挡浪板入水深度的增加，变化的幅度在减少。因此，高桩挡浪板式结构可以调整挡浪板入水深度提高挡浪效果。
3、舟山海域高桩挡浪板码头结构
舟山群岛是我国第一个以群岛建制的地级市，岛际客运主要通过水路运输，由于受到外海波浪作用影响，岛际客运码头只能采用固定码头结构型式。高桩挡浪板式码头的建设可以对波浪进行阻挡，消浪后浮码头可布置在固定码头内侧，方便人员上下。
目前，舟山区域采用的高桩挡浪板式码头结构的挡浪板底部高程采用极端低水位高程，根据建成码头的实际使用情况，该高程下的挡浪板结构可以有效改善内侧泊稳条件。
三、拟建项目内侧泊稳条件研究
1、试验目的
根据拟建项目情况，为客运码头安全运营及客船安全作业要求，委托河海大学对该项目进行船舶系泊物理模型试验，通过船舶安全运动物理模型试验研究，测定客船在风、波浪等动力因素的不同组合工况下的船舶运动量、系缆力、船舶靠泊产生的挤靠力及挤靠能量，进而了解高桩挡浪板式码头内侧的泊稳条件。
2、试验方法
（1）试验设备
波浪试验在河海波浪港池中进行。港池长40m、宽30m、高1.2m。港池的一端设置消浪缓坡，另一端配有不规则波造波机，由计算机控制，产生试验所要求的波浪要素。
（2）量测仪器
试验中波高采用电阻式波高仪测量，由计算机控制采集和分析测量结果。船舶运动量采用南京水利科学研究院研制的六自由度运动测量仪测量，同时量测船舶的横荡、纵荡、升沉、横摇、纵摇和回旋六个自由度的运动量，通过计算机采集处理。
系缆力和船舶挤靠能量分别采用天津港湾研究所研制的系缆力传感器和北科院的总力传感器测量，并通过相应的数据采集系统，所有数据利用计算机进行处理和统计。测力传感器为应变式，用悬臂梁作弹性体，变形传感器为电容式传感器。
（3）模型设计
试验遵循《港口工程技术规范》、《波浪模型试验规程》等相关规范规定，采用正态模型，按重力相似设计，对橡胶护舷和缆绳等非刚性构件还考虑了弹性变形相似。
3、试验结论
（1）根据物模试验分析，对系泊系统中各特征量，动力因素的影响次序自大至小依次为：波浪、风，其中波高与周期是影响因素中最为显著，而风的影响相对较小。船舶运动量、系缆力、挤靠能量和挤靠力，随波高的增大而增大，船舶的运动量和系缆力随着周期的增大而增大。
（2）试验中采用横移1/3大值0.5m，横摇1/3大值10o，升沉1/3大值0.5m作为控制标准，根据试验结果给出三条客轮相应的作业标准，见下表。
从上表看出，在NE向波浪作用时，固定码头泊位前停泊条件相对较差，码头结构为带前后挡浪板的高桩码头型式，这种结构对后方的浮码头掩护较好，但本身反射很大，对固定码头泊位的泊稳条件不利。虽然客运船舶可随时中断上下客作业，但考虑客运船舶营运的安全性要求较高，故建议根据实际情况在码头及船舶上增加安全营运措施。
（3）根据普陀气象站2014年及2015年的风速资料，一年之中六级及以上风发生的天数统计如下。
由上表可知，在不分方向的情况下，一年之中发生六级以上风的天数有144天，发生七级以上风的天数有64天，发生八级风以上风的天数有17天，发生九级以上风的天数有7天。
（4）快艇停靠于固定码头泊位，E向波浪作用时，高水位能满足九级风及相应波浪作用下的泊稳要求，低水位能满足八级风及相应波浪作用下的泊稳要求；NE向波浪作用时，高、低水位只能满足七级风及相应波浪作用下的泊稳要求。
快艇停靠于浮码头泊位，由于固定码头的消浪作用，E向波浪作用时，高、低水位均能满足九级风及相应波浪作用下的泊稳要求；NE向波浪作用时，高水位能满足九级风及相应波浪作用下的泊稳要求，低水位只能满足七级风及相应波浪作用下的泊稳要求；NNE向波浪作用时，高水位能满足九级风及相应波浪作用下的泊稳要求，低水位能满足八级风及相应波浪作用下的泊稳要求。
（5）快艇在1：1 布缆方式条件下，E向波浪作用时，艏、艉缆在九级风及相应波高组合工况下依然满足设计要求；NE向波浪作用时，在固定码头泊位，艏、艉缆在六级风及相应波高组合工况下满足設计要求；在浮码头泊位，艏、艉缆在八级风及相应波高组合工况下满足设计要求；及NNE向波浪作用时，在浮码头泊位，缆绳在九级风及相应波高组合作用下不能满足设计标准，建议艏、艉缆各增加一根缆绳，即采用2：2的系缆方式或相应增加横缆。
结语：
结合某港区高桩挡浪板式防波堤结构案例及舟山海域高桩挡浪板码头结构使用情况，极端低水位高程下的挡浪板结构可以有效改善内侧泊稳条件。在外海相对开敞区域，受风浪影响较大，固定码头泊位前停泊条件相对较差，而采用高桩挡浪板码头结构的固定码头对后方浮码头掩护相对较好，内侧泊稳条件可以满足船舶停靠要求。同时，考虑到客运船舶营运的安全性要求较高，因此需根据实际情况在客运码头及船舶上增加安全营运措施。
参考文献：
[1]柳玉良，夏运强，张华昌，等.桩基挡板式防波堤内的泊稳条件研究[J].水运工程，2013，（8）：86-91，96.
[2]冯卫兵，丁文林，叶小红.桩基挡板透空式防波堤透浪特性研究[J].水运工程，2014，（3）：62-67，79.
[3]虞丹君，冯卫兵，李艳波， 等.桩基双挡板透空式防波堤水平波压力试验与计算[J].水运工程，2015，（1）：19-24.