我国海岸与海洋工程新结构型式概述（河海大学）1、码头重力式码头成功引进了格型钢板桩、大直径钢筋混凝土薄壁圆筒、开孔消浪沉箱结构；开发了具有我国特色的抛石基床水下夯实和爆炸密实方法；引进开发了水下深层水泥搅拌法（CDMA），从而在软基上亦能采用重力式结构。

图1 格型钢板桩码头结构图2 大直径钢筋混凝土圆筒码头结构高桩码头在深水情况下成功采用了全直桩结构和依靠自身变形吸收船舶能量的柔性靠船结构。

图3 全直桩码头结构随着板桩码头结构向大型化发展，其结构亦有很大改进，除普通的拉杆式锚碇板桩外，还出现了斜拉（顶）桩式板桩码头和遮帘式板桩码头。

图4 遮帘式板桩码头中交第三航务工程勘察设计院提出了嵌岩导管架码头结构的新型结构型式。

图5 嵌岩导管架码头结构2、防波堤研究开发了爆破填石的防波堤软基处理技术和大空心率空心方块轻型斜波堤；研究开发了削角直立堤、开孔消浪沉箱结构、环保型的梳式沉箱结构及大直径圆筒结构等；研究开发了削角空心方块混合堤和桩基透空堤；引进、吸收、创新推广了半圆型结构混合堤。

3、耐久性高效能减水剂、膨胀剂的研究与应用是水运工程混凝土技术的重大进展；降低水灰比的同时掺入引气剂是提高混凝土抗冻性能的有效措施；钢筋表面封闭材料的应用及钢筋混凝土电化学脱盐防腐技术的开发可有效提高混凝土耐久性；引进开发的纤维混凝土可大大提高其抗裂性和抗冲击性。

我国沿海深水港口建设面临的重大技术问题1、重大基础技术条件（1）模拟技术数学模拟方面重点研究与开发高、新、精、细数学模型；多因素过程数学模型；数学模型和物理模型相结合的复合模型，包括耦合运转型、综合模拟型和混合计算型；智能化可视化数学模型；随机数学模型。

物理模拟方面重点研究与开发开边界的模拟技术、多向波的模拟技术、波流风同时作用的模拟技术；同时模拟悬移质、推移质、冲泻质和床沙质泥沙的技术。

（2）深水设计波浪标准问题现行港口工程技术规范中，对于承受波浪荷载的港口和海岸工程建筑物，主要是针对近岸浅海情况的，对离岸深水情况是否合适，有待深入研究。

（3）典型工程原型观测选择典型性工程，进行船舶航行轨迹、波浪力、土压力、船舶靠泊速度、系缆力、码头使用荷载、结构位移、沉降等原型观测，为基础理论、应用理论研究积累宝贵的基础资料。

（4）离岸大型码头结构可靠度理论研究如何借助物模试验及相关分析来确定波浪荷载的概率分布型式及参数；改进波浪荷载变量为相关条件下，港口建筑物可靠指标和失效概率分析方法的研究；港口建筑物目标可靠指标合理确定方法的研究；各种港口建筑物新结构型式的分项系数研究等。

（5）畸形波对离岸大型码头结构和系泊船舶运动的影响畸形波对码头结构、船舶运动均会产生极为不利的影响，个别码头发生事故，出现重大损失，可能与此有关。

主要研究畸形波的发生机理、在特定条件下发生的几率、畸形波的内部结构、对工程作用等一系列问题。

（6）离岸海域测量、勘察相关技术的开发重点研究离岸海域如何提高测量、勘察精度和效率问题。

例如，海上原位测试新方法的研究等；外海准确测量定位系统、无验潮条件下的水深测量系统的开发。

（7）大型码头结构荷载研究北方港口海冰的生长环境和规律，开敞式码头与流冰的相互作用原理，建立水工建筑物冰荷载的设计标准；研究波浪与水流共同对重力式码头沉箱群墩、导管架结构及复合结构作用力；针对大型开敞式码头容易出现断缆情况，重点研究系泊船舶在不规则波、流综合作用下作用力计算及最佳系泊方式、护舷布置等。

2、涉及港口重大安全和可持续发展技术问题（1）风暴潮对港口水陆域及航道安全影响研究研究风暴潮增水对码头面高程及陆域高程的影响及寒潮减水对航道水深影响；研究在风暴潮、波浪、水流等复杂动力条件下泥沙骤淤的机理和防淤减淤措施。

（2）大型开敞式码头泊稳条件船舶泊稳条件的标准直接决定了码头的年工作大数及其使用效率，因而影响码头的经济效益。

主要是针对不同的装卸工艺允许对船舶运动量进行全面系统的调查研究和经验总结，提出直接采用船舶的六个运动分量表示的泊稳标准；深入研究各种船舶在浪、流作用下运动模型试验技术和理论计算方法。

（3）大型船舶回旋水域与航道重大参数结合大型船舶性能、安全性要求及通信、导航设施的现代化，研究大型船舶回旋水域与航道合理尺度；研究单、双向航道确定量化标准及航道通过能力计算方法。

（4）大型船舶靠离泊、航行安全控制大型船舶及危险品船舶一旦出事故，损失巨大，对环境方面的影响甚至无可挽回。

主要研究风险估算、安全准则、降低风险的措施等。

（5）陆域形成与疏浚目前尚无区域性大面积填海工程对海洋水质、动力、生态环境影响和填海极限指标的系统研究工作，为此亟需建立区域性填海工程对海洋环境影响的计算模型，确定指定海域工程填海极限指标。

研究疏浚土的综合利用和抛泥区的选择，重点研究利用疏浚土做人工生态岛的可行性和技术问题。

（6）老码头改造技术研究老码头维修加固技术、合适的结构改造型式及商业开发和旅游开发等。

（7）码头维护管理研究重点开发水下结构监控、检查、测量新技术；老码头承载能力和使用年限检测评估技术等。

（8）一体化运输系统现代化沿海港口作为物流链的重要节点，势必要求港口实现与铁路、公路、内河航运等转运实现“无缝衔接”，这需要重点研究解决政策环境、基础设施、信息化等条件。

3、高效化港口装卸工艺开敞式码头主要用于大吨位级别的干散货和液体散货的装卸作业，专业化程度较高。

加上开敞式码头的造价较高，因而十分重视采用高效的装卸工艺和设备以减少码头泊位数。

与集装箱码头营运效率相比，我国的散货码头，特别是件杂货码头营运效率还有巨大的提升空间，应引起高度重视。

为提高件杂货码头的运行效率，亦需要研究专业化生产问题。

设备方面应在传统门机作业的基础上研究大跨距的大型装卸设备，如桥式、龙门式起重机等；堆场装卸工艺应借鉴集装箱码头的操作模式进行设计和管理。

研究如何提高车-船、船-船直取比例，对提高港口装卸效率，建设节约型、环保型港口具有重要意义。

4、大型专业化码头智能化技术研究主要包括实时生产指挥调度系统、自动控制与管理一体化、大型设备状态实时监测系统等。

5、水工建筑物（1）超大型码头新型结构深入研究码头结构型式，重点研究导管架结构、复合结构及超大型沉箱结构；深入研究码头嵌岩技术；深入研究双向、三向预应力混凝土在码头结构中应用的有关技术问题。

（2）波浪-结构-地基的相互作用问题目前通用的设计方法，既不考虑波浪对结构的动力作用，更不考虑通过结构传至地基土壤的动力影响。

主要研究在动力荷载作用下地基土壤力学性质指标的变化和波浪-结构-地基作为一个系统的动力计算模式及计算方法。

（3）护岸与防波堤主要研究适应软土地基的轻型护岸与防波堤结构型式，适应深水、大浪条件的护岸与防波堤结构型式及计算理论，亲水、环保护岸与防波堤结构型式，新型浮式防波堤结构型式及水理特性研究。

（4）大型开敞式码头面高程确定方法现行开敞式码头面高程的确定方法仅适用于透空的桩基梁板结构，不适用于重力式结构和复合结构。

重点研究开敞式大型沉箱重力墩式码头面高程和大型开敞式复合结构码头面高程确定方法。

（5）结构的耐久性主要研究外海混凝土和钢筋混凝土结构防裂、控裂技术，裂缝成因、评估与修复新技术；多因素（波浪、荷载、温差、干湿交替、腐蚀介质等）作用下，材料与结构的失效过程与寿命预测；耐久性设计理论与方法研究；腐蚀实时监控与耐久性预警系统等。

（6）新型专用施工技术、施工设备开发重点研究导管架结构、复合结构、大直径圆筒、超大型沉箱施工技术；双向、三向预应力混凝土施工技术；嵌岩施工技术。

积极研制或引进大型步行式海上升降施工平台及专用施工船舶及机具。

高强度、高耐久性、大流动性的混凝土配合比研究。

海洋平台海洋平台是一种海洋工程结构物，它为开发和利用海洋资源提供了海上作业与生活的场所。

目前应用海洋平台最为广泛的领域当属海上油气资源的勘探与开发。

用于海上油气资源勘探与开发的海洋平台按功能划分主要分为钻井平台和生产平台两大类，在钻井平台上设有钻井设备，在生产平台上则设有采油设备。

若按结构型式及其特点来划分，海洋平台大致可分为三大类：固定式平台、移动式平台和顺应式平台。

固定式平台靠打桩或自身重量固定于海底，目前用于海上石油生产阶段的大多数是固定式平台，它又可分为桩式平台和重力式平台两个类别。

桩式平台通过打桩的方法固定于海底，其中的钢质导管架平台是目前海上使用最广泛的一种平台；而重力式平台则是依靠自身重量直接置于海底，这种平台的底部通常是一个巨大的混凝土基础沉箱，由三个或四个空心的混凝土立柱支撑着甲板结构。

移动式平台是一种装备有钻井设备，并能从一个井位移到另一个井位的平台，它可用于海上石油的钻探或生产，可分为坐底式平台、自升式平台、钻井船和半潜式平台四个类别。

顺应式平台是一种适于深海作业的海洋平台，它在波浪作用下会产生水平位移，可分为张力腿式平台和牵索塔式平台两个类别。

张力腿式平台通过张力腿垂直向下固定于海底，是一种新开发的深海平台，有良好的应用前景。

1、海洋平台结构的主要研究内容（1）张力腿平台的研究张力腿平台是一种理想的深海平台，经过多年的理论研究和实际应用，其设计理论和分析方法日臻成熟，显示出了良好的应用前景。

目前世界各国的学者仍在对张力腿平台进行着积极的研究与探讨。

（2）平台结构动力响应的研究平台结构的动力响应是一个老问题，虽然进行了几十年的大量研究，但目前仍有一些问题尚未得到圆满解决，近年来许多学者仍致力于这一问题的研究。

（3）平台动力定位系统的研究动力定位是保证深水钻井作用的一个关键问题。

（4）智能材料与智能技术的应用（5）冰对结构的作用海冰是一种特殊的物质，其物理力学性能相当复杂，且环境因素和形成条件等方面的影响相当大，因而其对海洋结构的作用很难准确描述。

此外，冰和结构的相互作用受结构型式、尺寸等的影响较大，因此冰对结构的作用始终受到各国的关注。

（6）结构疲劳与断裂2、海洋平台结构的发展趋势人们对海上油气资源需求的不断增加，促使海洋平台结构不断地向前发展。

海洋平台结构应加强以下几个方面的研究。

1、深海平台结构的研究随着海上油气生产向着更深海域推进，以张力腿平台为代表的深海平台必将继续受到广泛的重视和发展，研究热点主要在于：寻求更为经济有效的结构型式，以适应极深海油田或极深海边际油田开发的需要；深海平台结构的非线性动力分析；张力腿平台的张力腿（系索）系统的研究；张力腿平台的锚固基础的研究。

2、简易平台结构的研究在我国油田开发正在由过去的地质储量管理转变为经济可采储量管理的形势下，引入简易平台的概念，并结合我国实际情况积极开展简易平台结构的研究、开发和应用，对于加快我国滩海油田的开发、使更多边际性油田能达到开发经济界限，从而使这些宝贵的储量资源得到开发和利用，具有重要的意义。