林均岐 赵振东
(国家地震局工程力学研究所，哈尔滨 150080) 摘 要
本文根据重力式码头的结构地震荷载计算和地震破坏的经验，建立了重力式码头的震害预测方法。并用此方法对烟台港的重力式码头进行了震害预测。
主题词: 震害预测 重力式码头中国图书分类号: TU 312
1 前言
重力式码头是码头最主要的结构型式之一，其主要特点是依靠结构物的自重和该结构底面以上填料的重量维持自身的稳定性。它一般由基础、墙身、胸墙、墙后回填及码头附属设备构成。重力式码头主要有重力块和沉箱两种型式，如图1和图2所示
。
图1 重力块式
图2 沉箱式
在地震区，重力式码头的严重损坏和毁坏是经常发生的。例如在1923年9月1日的日本关东大地震中，位于9、10度区的横滨港的近2000m 的方块砌体码头发生严重破坏，其中1500m 完全倒塌，其余240m 的码头也发生严重变形(严重倾斜或滑移)，使得轮船在码头上靠泊已不可能。在该次地震中，横须贺港的方块砌体码头也产生滑移(013m )。由沉箱建造的重力式码头在地震中也有震害发生，在1930年和1935年的地震中，日本清水港的沉箱码头产生较大的滑移和倾斜，造成了不同程度的破坏。
在1950年5月的智利地震中，智利的某些港口的重力式码头发生了严重的倾斜和滑移，造成严重的破坏。1995年1月17日日本阪神地震中，神户港码头产生岸壁滑移开裂，破坏十分严重。
根据多次地震中重力式码头的震害情况，可将重力式码头的震害程度分为A 、B 、C 、D 四个等级。重力式码头震害程度及相应的震害描述见表1。
5卷3期1996年8月 自 然 灾 害 学 报JOU RNAL O F NA TU RAL D ISA ST ER S V o l .5,N o.3
A ug .1996
表1 重力式码头震害程度及相应的震害情况
编 号震害程度
震 害 描 述
A 码头完好无损。
B 码头岸壁产生裂缝且强度降低，不需修复或稍加修复可恢复使用。
过继转移
C 码头沿地基或砌块缝产生滑移、岸壁倾斜或歪斜等残余变形，必需加以修复才可使用。
D
码头产生严重滑移、倾斜或倒毁，整个码头已不能使用。三星r50
2 重力式码头的震害预测方法
重力式码头的震害预测方法，主要依据我国的抗震规范、日本港口建设设计标准以及苏联
建筑法规中的有关条文以及国外地震中重力式码头的宏观震害情况。
根据国外地震中重力式码头的宏观震害经验，重力式码头的损坏主要是由滑移和倾覆造成的，因此在震害预测中主要分析重力式码头的抗滑移和抗倾覆稳定性，并根据地震的宏观经验确定震害预测结果。
在重力式码头的震害预测中，主要考虑的码头荷载有:
a .码头面荷载 按标准取为均布荷载2t m 2
。
b .壁体自重 按实际情况计算。
c .地震惯性力 水平地震力P H 和竖向地震力P V 分别为:
P H =K H W C Z ΑP V =K V W C V Α
(1)
式中:K H ——水平地震系数,K V ——竖向地震系数，取水平地震系数的2 3;W ——验算截面
以上的墙体重量;C Z ——综合影响系数，取1 3;Α——沿墙高地震加速度分布系数。d .地震土压力和水压力
地震土压力强度e a (t m 2
)
火
e a =(q +Χh )tg 2
(45°+
Υ-Η2
)
(2)
式中:Υ——内摩擦角;Χ——土的容重;Η——地震角，即地震水平加速度和重力加速度的合成
方向与铅直面的夹角。
地震水压力强度P W (t m 2
)
P W =
7
8
K H C Z ΧW d Z
(3)
式中:d ——水深;Z ——计算点至水面的距离;ΧW —
—水的容重。e .浮力 按实际情况计算。f .剩余水压力 按1
3潮差计算。根据上述荷载可求得码头墙体的抗滑稳定性系数K 1和抗倾稳定性系数K 2:
・63・自 然 灾 害 学 报 5卷
K 1=
P W t f
过氧化酶K 2=
P h
W t t
一周立波秀2011(4)
表2 码头各种震害程度的K 1、K 2取值范围震害程度
K 1
K 2
A 1.0≥K 11.0≥K 2
B 1.0<K 1≤1.31.0≥K 2
C 1.0<K 1≤1.31.0<K 2≤1.2D
1.3<K 1
1.2<K 2
式中:P ——作用于壁体的水平合力;W t ——
作用于壁体底面的垂直合力;f ——计算面的摩擦系数;h ——水平合力作用点至计算截面的距离;t ——垂直合力作用点至壁体前趾的距离。求出K 1、K 2后，根据下表K 1、K 2取值范围对应的码头震害程度，可得出码头的相应
震害。
对于地震作用的岸坡，应进行整体滑移稳定性分析。根据“水运工程水工建筑物抗震设计规范”(见图3)验算其稳定性，安全系数K 取为:
K =
∑[C i b i
sec Αi
+
(W +q i b i )co s Αi tg Υi ]
∑
[W i +q i b i )sin Αi +F H i
y i
R
]+∑m
i
R
(5)
图3 地震圆弧滑动稳定性计算示意图
式中:C i ——第i 条土滑动面上的土
的抗剪强度;Υi ——第i 条土的内摩擦角;Αi ——第i 条土弧线中点切线与水平线夹角;
W i ——第i 条土的重量;
q i ——第i 条土上的面荷载;b i ——第i 条土的宽度;y i ——
第i 条土重心至滑弧圆心的距
离;R ——滑弧半径;∑m j ——由其他因素引起的滑动力矩;F H i ——第i 条土的水平地震力。
3 烟台港码头的震害预测
七彩虹7600gt表3 整体滑移验算结果
西港池2.041.891.631.290.93东港池2.762.432.151.741.27烟台港位于山东半岛北侧，隔海与辽东半岛相望，它是国家水路运输
的主枢纽港和国内沿海重要的对外开
放港口，也是胶东地区的中心港。烟台
港码头始建于1920年，解放以来，进行了多次大规模扩建，特别近年来，随
着我国改革开放的深入，烟台港作为一个重要的开放港口，码头建设已有了很大的发展，烟台
港码头现有两个港池：东港池和西港池。共有二十个生产泊位，万吨级泊位有九个，码头岸线总
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73・3期 林均歧等：重力式码头的震害预测
长3000多m 。根据烟台港1991年的统计资料并根据上述预测方法对烟台港码头各泊位进行了震害预测。整体滑移验算结果见表3，各泊位的震害预测结果见表4。
表4 烟台港码头各泊位的震害预测结果
泊 位名 称
结 构型 式用 途长 度
(m )震害预测结果
K 1砼实心块客货162A A B C D K 2砼实心块客货126A B C D D K 3砼实心块客货140A B C D D K 4砼实心块客货141.6A B C D D K 5砼实心块客货112.4A B C D D 11#块石煤炭182.9B C D D D 12#砼实心块件杂货108.9A B C D D 13#砼实心块件杂货108.9A B C D D 14#砼实心块件杂货108.9A B C D D 15#砼空心块件杂货180A B C D D 16#砼空心块件杂货180A B C D D 17#砼空心块件杂货180A B C D D 18#砼实心块件杂货125.9A B C D D 19#砼实心块件杂货112.4A B C D D 21#小沉箱煤炭230A A C C D 22#小沉箱木材195A A C C D 23#小沉箱木材195A A C C D 24#小沉箱化肥210A A C C D 25#小沉箱件杂货170A A C C D 26#
小沉箱
非矿
236
A
A
C
C
D
总体看来，烟台港码头的震害预测的结果是：东港池码头,6°时完好,7°时出现开裂,8°时出现滑移和倾斜,9°、10°时码头出现严重滑移、倾斜或倒毁；西港池码头,6°、7°时码头完好,8°、9°时码头出现裂缝或滑移、倾斜,10°时码头倒毁。从码头的震害预测结果看，沉箱重力式码头的抗震性能优于砌块式重力式码头。
4 结语
本文根据重力式码头的结构地震荷载计算和地震破坏的经验，建立了重力式码头的震害
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预测方法。并用此方法对烟台港的重力式码头进行了震害预测，初步验证了该方法的有效性。
参 考 文 献
1 日本港湾协会.港口建筑物设计标准.北京：人民交通出版社,1997
2 П.П.库尔马奇著.港口水工建筑物的抗震.范加仑译.北京：人民交通出版社,19813 华东水利学院.渔港工程.北京：农业出版社,19824 张其浩等.厦门市码头震害预测方法和结果.1988
(1996年4月20日收稿)
THE ESTI M ATI ON OF EARTHQUAKE
DAM AGE OF GRAV IT Y DOCK
L in J unqi Zhao Zhendong
(Institute of Engineering M echanics ,State Seis mo logical Bureau ,H arbin )
ABSTRACT
A m ethod fo r esti m ating earthquake dam age of gravity dock is estab lished in th is p aper ,based on the calcu lati on of the seis m ic load on the gravity dock and the exp erience of gravity dock du ring earthquakes .T he earthquake dam age of Yan tai H arbou r is esti m ated u sing the suggested m ethod .KEY WOR D S :
Earthquake dam age esti m ati on Gravity Dock
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93・3期 林均歧等：重力式码头的震害预测
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