1、2-1 2-1 重力式碼頭的結構型式與特點重力式碼頭的結構型式與特點一、工作原理及適用條件、結構特點一、工作原理及適用條件、結構特點 靠結構本身及其上填料重量抵抗建筑物的滑動和傾覆，要靠結構本身及其上填料重量抵抗建筑物的滑動和傾覆，要求地其具有一定強度，故適用于較好的地基。求地其具有一定強度，故適用于較好的地基。優點優點 ：（：（1 1）耐久性好，抗凍、抗水性能好；）耐久性好，抗凍、抗水性能好； （2 2）對地面超載和裝卸工藝變化適應性強；）對地面超載和裝卸工藝變化適應性強； （3 3）施工簡單，設計、施工經驗成熟；）施工簡單，設計、施工經驗成熟； （4 4）用鋼材少，造價較低。）用鋼材少，造

2、價較低。缺點：缺點： （1 1）波浪反射嚴重，泊穩條件差；）波浪反射嚴重，泊穩條件差； （2 2）地基要求一定承載力，需較多的砂石料。）地基要求一定承載力，需較多的砂石料。二、主要組成部分二、主要組成部分1 1、墻身（下部結構）和、墻身（下部結構）和 胸墻（上部結構）胸墻（上部結構）l 構成直立墻面構成直立墻面l 擋住墻后回填料承受外力，傳給基礎及地基擋住墻后回填料承受外力，傳給基礎及地基l 連成整體連成整體2 2、基礎、基礎l 將力擴散到較大范圍的地基，減小地基應力和沉降將力擴散到較大范圍的地基，減小地基應力和沉降l 保護地基，整平地基保護地基，整平地基3 3、墻后回填料、墻后回填料l 形成

3、碼頭地面，減小墻后土壓力形成碼頭地面，減小墻后土壓力4 4、碼頭設備、碼頭設備三、結構型式三、結構型式按墻身結構按墻身結構 分類分類l 方塊碼頭方塊碼頭l 沉箱碼頭沉箱碼頭l 扶壁碼頭扶壁碼頭l 大圓筒碼頭和格型鋼板樁碼頭大圓筒碼頭和格型鋼板樁碼頭按墻身的施工方法分類按墻身的施工方法分類 l 干地現場澆注（或砌筑）干地現場澆注（或砌筑）l 水下安裝的預制結構水下安裝的預制結構（一）方塊碼頭（一）方塊碼頭1 1、按斷面形式分類、按斷面形式分類（1 1）階梯式斷面階梯式斷面l 斷面底寬大；斷面底寬大；l 方塊數量多，整體性差；方塊數量多，整體性差；l 基底應力不均勻。基底應力不均勻。（2 2）衡重

4、式衡重式 底層方塊削角、倒梯形、彎月形底層方塊削角、倒梯形、彎月形（3 3）卸荷板式卸荷板式l 墻背土壓力減小；墻背土壓力減小；l 基底應力較均勻；基底應力較均勻；l 斷面底寬小。斷面底寬小。2 2、按方塊形式和材料分類、按方塊形式和材料分類（1 1）實心方塊實心方塊：砼、塊石砼、漿砌石方塊：砼、塊石砼、漿砌石方塊（2 2）空心方塊空心方塊空心塊體形式空心塊體形式l 有底板時，塊重相同情況下，空心方塊外形尺寸比實心方塊有底板時，塊重相同情況下，空心方塊外形尺寸比實心方塊大，抗傾力矩大；大，抗傾力矩大；l 無底板時，由于填料只部分參加抗傾，抗傾能力小。無底板時，由于填料只部分參加抗傾，抗傾能力小

5、。（3 3）異形塊體異形塊體（拉維爾式）（拉維爾式）l 由由“T”T”字和字和“I”I”字形等塊體組成；字形等塊體組成；l 腹板間形成的空腔內不填滿塊石腹板間形成的空腔內不填滿塊石方塊碼頭優缺點：方塊碼頭優缺點：優點優點：耐久性好，基本不需要鋼材，施工簡單，不需復雜的施：耐久性好，基本不需要鋼材，施工簡單，不需復雜的施 工設備；工設備；缺點缺點：水下工作量大，結構整體性和抗震性能差，需要石料量：水下工作量大，結構整體性和抗震性能差，需要石料量 大。大。 一般適用于地基較好，當地有大量石料，缺少鋼材和冰況一般適用于地基較好，當地有大量石料，缺少鋼材和冰況嚴重的情況。嚴重的情況。（二） 沉箱碼頭沉

6、箱碼頭1 1、矩形沉箱矩形沉箱制作簡單，浮游穩定性好，施工經驗成熟制作簡單，浮游穩定性好，施工經驗成熟對稱式對稱式非對稱式非對稱式側壁側壁后壁后壁前壁前壁前趾前趾后趾后趾橫隔墻橫隔墻縱隔墻縱隔墻沉箱的組成沉箱的組成南沙港集裝箱碼頭南沙港集裝箱碼頭 沉箱結構沉箱結構開孔矩形沉箱開孔矩形沉箱秦皇島港煤碼頭秦皇島港煤碼頭2 2、園形園形（外海引橋墩一般采用）（外海引橋墩一般采用）環形箱壁對水流的阻力小，受力情況好，配筋量環形箱壁對水流的阻力小，受力情況好，配筋量小，可不設內隔墻，但模板較復雜。小，可不設內隔墻，但模板較復雜。沉箱碼頭優缺點：沉箱碼頭優缺點：優點：施工速度快，水下工作量少，結構整體性好

7、；優點：施工速度快，水下工作量少，結構整體性好；缺點：耐久性不如塊體碼頭，需鋼材多，需專門的施工設備缺點：耐久性不如塊體碼頭，需鋼材多，需專門的施工設備和合適的施工條件。和合適的施工條件。（三）扶壁碼頭扶壁碼頭 由由立板、底板立板、底板和和肋板肋板互相整體連接而成的鋼筋混凝土結構。互相整體連接而成的鋼筋混凝土結構。立板：擋土并構成碼頭直立墻壁立板：擋土并構成碼頭直立墻壁 趾板：增加抗傾穩定性，使基底反力分布均勻趾板：增加抗傾穩定性，使基底反力分布均勻內底板：所受外力傳至基床內底板：所受外力傳至基床尾板：減小基床寬度，基底反力均勻尾板：減小基床寬度，基底反力均勻肋板：將立板和底板連成整體并支撐立

8、板和肋板：將立板和底板連成整體并支撐立板和 底板，扶壁頂端宜嵌入胸墻底板，扶壁頂端宜嵌入胸墻10cm10cm；扶壁碼頭結構圖扶壁碼頭結構圖扶壁碼頭優、缺點：介于塊體結構和沉箱結構兩者之間，扶壁碼頭優、缺點：介于塊體結構和沉箱結構兩者之間，主要缺點是結構整體性差。主要缺點是結構整體性差。（四） 大直徑圓筒碼頭大直徑圓筒碼頭l 結構簡單，平面尺寸大；結構簡單，平面尺寸大；l 壁薄，一般不作底板和內隔墻，可不做拋石基床；壁薄，一般不作底板和內隔墻，可不做拋石基床；l 砼與鋼材用量少（與圓筒直徑無關），造價低，施工速度砼與鋼材用量少（與圓筒直徑無關），造價低，施工速度快。快。座床式座床式（放在拋石基床

9、上）：當地基下不深處有較硬土層而（放在拋石基床上）：當地基下不深處有較硬土層而直接放置圓筒其承載力又不足時采用。直接放置圓筒其承載力又不足時采用。沉入式沉入式：當地基表面以下有較厚的軟土層，可以：當地基表面以下有較厚的軟土層，可以將圓筒穿過軟土層插入到下臥持力層。將圓筒穿過軟土層插入到下臥持力層。（五） 格形鋼板樁碼頭格形鋼板樁碼頭用打入地基中的平板型（直腹式）鋼板樁組成大直徑的圓圈，用打入地基中的平板型（直腹式）鋼板樁組成大直徑的圓圈，相鄰圓圈之間兩圓弧連接，此圓弧也由打入地基中的平板型鋼相鄰圓圈之間兩圓弧連接，此圓弧也由打入地基中的平板型鋼板樁組成。圓圈和圓弧內用砂、土或石料填充。板樁組成

10、。圓圈和圓弧內用砂、土或石料填充。圓格形圓格形扁格形扁格形廣州港新沙圓格形鋼板樁碼頭廣州港新沙圓格形鋼板樁碼頭鹽田港鹽田港3.53.5和和5 5萬噸級碼頭剖面圖萬噸級碼頭剖面圖該種碼頭型式的主要特點：該種碼頭型式的主要特點：（1 1）格體及內部填料作為一非剛性結構，格底應力具有良好）格體及內部填料作為一非剛性結構，格底應力具有良好的重分布特性，地基應力均勻、連續，對地基要求不高。的重分布特性，地基應力均勻、連續，對地基要求不高。（2 2）格體采用預拼裝整體吊運工藝，施工機械工程度高，格）格體采用預拼裝整體吊運工藝，施工機械工程度高，格體拼裝對預拼場地的要求不高，不需占用已有岸線。體拼裝對預拼場

11、地的要求不高，不需占用已有岸線。（3 3）安全度大，抗過載能力強，延性好。）安全度大，抗過載能力強，延性好。（六）干地施工碼頭干地施工碼頭 適用于內河港口，常用素砼或漿砌石結構，斷面形式與方塊式重力碼頭相似。適用于內河港口，常用素砼或漿砌石結構，斷面形式與方塊式重力碼頭相似。 優、缺點：就地取材，不需鋼材，不需大型和復雜的施工設備，施工簡單，優、缺點：就地取材，不需鋼材，不需大型和復雜的施工設備，施工簡單，整體性好，造價低。整體性好，造價低。梯形斷面梯形斷面衡重式斷面衡重式斷面2-2 2-2 重力式碼頭的構造或斷面設計重力式碼頭的構造或斷面設計一、基礎一、基礎1 1、分類、分類對于巖石地基：對

12、于巖石地基： l 直接做在巖面上（現場灌注）直接做在巖面上（現場灌注）l 整平：整平：0.3m 0.3m （預制安裝）（預制安裝）l 巖石順岸向傾斜時采用階梯形斷巖石順岸向傾斜時采用階梯形斷面面對于非巖石地基：對于非巖石地基： 現場灌筑：現場灌筑： 采用采用100-200mm100-200mm原貧砼墊層（地基承載力足夠）原貧砼墊層（地基承載力足夠）采用塊石基床、鉿板、基樁（地基承載力不足）采用塊石基床、鉿板、基樁（地基承載力不足） 預制安裝：采用拋石基床預制安裝：采用拋石基床2 2、拋石基床設計、拋石基床設計 著重介紹型式、厚度、底寬著重介紹型式、厚度、底寬拋石基床型式拋石基床型式原地面水深小

13、于碼頭設計水深原地面水深小于碼頭設計水深 時采用。時采用。原地面水深大于碼頭設計水深時采用原地面水深大于碼頭設計水深時采用原地面水深大于碼頭設計水深，但地基表層原地面水深大于碼頭設計水深，但地基表層為軟土，需挖除。為軟土，需挖除。 拋石基床厚度拋石基床厚度l 基床起擴散應力的作用時，厚度由計算確定，滿足地基允許基床起擴散應力的作用時，厚度由計算確定，滿足地基允許承載力，且承載力，且1m1m。l 基床頂面應力不大于地基容許承載，基床只起整平，防止地基床頂面應力不大于地基容許承載，基床只起整平，防止地基土被淘刷的作用，厚度不小于基土被淘刷的作用，厚度不小于0.5m0.5m。基床底寬決定于對地基應力

14、擴散范圍的要求基床底寬決定于對地基應力擴散范圍的要求基床底寬基床底寬建筑物底寬建筑物底寬+ +兩倍基床厚度兩倍基床厚度 B+2dB+2d拋石基床底寬拋石基床底寬二、墻身和胸墻二、墻身和胸墻 1 1、變形縫變形縫設置設置地基不均勻沉降和溫度變化地基不均勻沉降和溫度變化沉降縫和溫度縫沉降縫和溫度縫一般合二為一般合二為一（一縫兩用）一（一縫兩用）變形縫，縫寬變形縫，縫寬20mm-50mm20mm-50mm，間距，間距10m-30m10m-30m 一般在下列位置應設置變形縫：一般在下列位置應設置變形縫： 新舊建筑物銜接處新舊建筑物銜接處 碼頭水深或結構形式改變處碼頭水深或結構形式改變處 地基土質差別較

15、大處地基土質差別較大處 基床厚度突變處基床厚度突變處 沉箱接縫處沉箱接縫處2 2、胸墻設計、胸墻設計l 結構型式結構型式 現場澆注砼胸墻現場澆注砼胸墻 采用最多采用最多 漿砌石漿砌石 預制砼塊體預制砼塊體l 高程和尺寸高程和尺寸 胸墻底部高程不得低于施工水位胸墻底部高程不得低于施工水位胸墻底寬按計算確定，頂寬一般胸墻底寬按計算確定，頂寬一般0.8m0.8m胸墻頂面高程宜預留沉降量胸墻頂面高程宜預留沉降量懸臂式懸臂式 簡支式簡支式 錨固式錨固式 3 3、卸荷板、卸荷板4 4、墻身、墻身（1 1）方塊的型式及尺寸要求；）方塊的型式及尺寸要求；（2 2）沉箱箱壁、底板和隔墻的布置及尺寸；）沉箱箱壁、

16、底板和隔墻的布置及尺寸；（3 3）扶壁立板、肋板、底板尺寸及其整體連接情況；）扶壁立板、肋板、底板尺寸及其整體連接情況；（4 4）圓筒筒壁和防漏土的構造措施；）圓筒筒壁和防漏土的構造措施；（5 5）格形墻體和上部結構的布置和尺寸。）格形墻體和上部結構的布置和尺寸。 三、墻后回填三、墻后回填1 1、拋填棱體、拋填棱體l 作用：（作用：（1 1）減小主動土壓力；（）減小主動土壓力；（2 2）與倒濾層一起可防細粒）與倒濾層一起可防細粒土流失。土流失。l 材料：量大、價廉、堅固、質輕，內摩擦角大的當地材料材料：量大、價廉、堅固、質輕，內摩擦角大的當地材料 2 2、倒濾層、倒濾層l 作用：防止回填土流失

17、作用：防止回填土流失l 分類：碎石倒濾層分類：碎石倒濾層 、土工織物倒濾層、土工織物倒濾層三角形三角形：主要為防止回填土流失設置，拋填材料最少：主要為防止回填土流失設置，拋填材料最少 梯梯 形形：以減壓為目的：以減壓為目的 鋸齒形鋸齒形：以減壓為目的，用料少，施工程序多（不宜多于兩級）：以減壓為目的，用料少，施工程序多（不宜多于兩級）拋填棱體斷面形式拋填棱體斷面形式三角形三角形鋸齒形鋸齒形梯梯 形形扶壁碼頭中設置的扶壁碼頭中設置的倒濾井倒濾井沉箱碼頭中可設置沉箱碼頭中可設置倒濾空腔倒濾空腔2-3 2-3 重力式碼頭的一般計算重力式碼頭的一般計算1 1、三種設計狀況及兩種極限狀態的關系、三種設計

18、狀況及兩種極限狀態的關系l 持久狀況：（使用期）按承載能力和正常使用極限狀態設持久狀況：（使用期）按承載能力和正常使用極限狀態設計；計；l 短暫狀況：（施工期）按承載能力極限狀態設計，必要時短暫狀況：（施工期）按承載能力極限狀態設計，必要時按正常使用極限狀態設計；按正常使用極限狀態設計；l 偶然狀況：（遭受地震作用）僅按承載能力極限狀態設計。偶然狀況：（遭受地震作用）僅按承載能力極限狀態設計。計算內容計算內容 序號序號計算和驗算內容計算和驗算內容采用的極限狀態采用的極限狀態采用的效應組合采用的效應組合1對墻底面和墻身各水平縫及齒縫計算面前趾的抗傾穩對墻底面和墻身各水平縫及齒縫計算面前趾的抗傾穩

19、定性定性承載能力極限狀承載能力極限狀態態持久組合持久組合2沿墻底面、墻身各水平縫和基床底面的抗滑穩定性沿墻底面、墻身各水平縫和基床底面的抗滑穩定性承載能力極限狀承載能力極限狀態態持久組合持久組合3基床和地基承載力基床和地基承載力承載能力極限狀承載能力極限狀態態持久組合持久組合4整體穩定性整體穩定性承載能力極限狀承載能力極限狀態態持久組合持久組合5墻底面合力作用點位置墻底面合力作用點位置承載能力極限狀承載能力極限狀態態持久組合持久組合6構件構件(卸荷板、沉箱、扶壁、空心塊體和大圓筒卸荷板、沉箱、扶壁、空心塊體和大圓筒)的承的承載力載力承載能力極限狀承載能力極限狀態態持久組合持久組合7碼頭施工期穩

20、定性和構件承載力驗算碼頭施工期穩定性和構件承載力驗算承載能力極限狀承載能力極限狀態態短暫效應組合短暫效應組合8構件構件(卸荷板、沉箱、扶壁、空心塊體和大圓筒卸荷板、沉箱、扶壁、空心塊體和大圓筒)裂縫裂縫寬度驗算寬度驗算正常使用極限狀正常使用極限狀態態長期效應長期效應(準永久準永久)組合組合9地基沉降驗算地基沉降驗算正常使用極限狀正常使用極限狀態態長期效應長期效應(準永久準永久)組合組合二、重力式碼頭上的作用二、重力式碼頭上的作用1 1、建筑物自重力、建筑物自重力 （1 1）容重宜通過試驗確定，無實測資料時，）容重宜通過試驗確定，無實測資料時， 按規范取值。按規范取值。 （2 2）對于無粘性材料

21、（砂、石），剩余水位以上采用天然高）對于無粘性材料（砂、石），剩余水位以上采用天然高度，剩余水位以下采用浮重度。度，剩余水位以下采用浮重度。（3 3）對于粘性土還應考慮飽和區，飽和區的土采用飽和重度，）對于粘性土還應考慮飽和區，飽和區的土采用飽和重度，飽和區以上和以下部分分別采用天然重度和浮重度。飽和區以上和以下部分分別采用天然重度和浮重度。2 2、剩余水壓力、剩余水壓力 墻前計算低水位與墻后地下水位的水位差稱剩余水頭，由墻前計算低水位與墻后地下水位的水位差稱剩余水頭，由此產生剩余水壓力：此產生剩余水壓力：l 墻后回填拋石棱體或粗于中砂的預制安裝結構可不考慮剩余墻后回填拋石棱體或粗于中砂的預制

22、安裝結構可不考慮剩余水壓力水壓力l 不滿足上述條件，潮汐港口剩余水頭為不滿足上述條件，潮汐港口剩余水頭為1/51/51/31/3平均潮差平均潮差3 3、土壓力、土壓力l 古典土壓力理論古典土壓力理論庫侖理論庫侖理論朗肯理論朗肯理論 具體公式參考具體公式參考土力學土力學l 特殊情況采用特殊情況采用圖解法圖解法12 出坡點出坡點MM 以上和以下分以上和以下分別按兩種填料的指標計算別按兩種填料的指標計算土壓力，土壓力，P P點的位置由滑點的位置由滑動面與鉛垂面的夾角近似動面與鉛垂面的夾角近似確定，即：確定，即： 墻后有拋石棱體的土壓力計算墻后有拋石棱體的土壓力計算出坡點出坡點MM212211hhhh

23、卸荷板下土壓力圖卸荷板下土壓力圖4 4、系纜力（船舶荷載）、系纜力（船舶荷載）l 一般只考慮系纜力一般只考慮系纜力 ( (抗傾抗滑穩定計算）抗傾抗滑穩定計算）l 分布寬度：以分布寬度：以4545度角向下擴散原則確定度角向下擴散原則確定5 5、地面使用荷載、地面使用荷載 l 門機和鐵路荷載門機和鐵路荷載實際工程中常采用等代均布荷載（實際工程中常采用等代均布荷載（303040kN/m40kN/m2 2）的方式處理。的方式處理。 l 活載最不利布置（堆載）活載最不利布置（堆載）垂直力和水平力都最大，驗算基床和地基的承載力及計算建垂直力和水平力都最大，驗算基床和地基的承載力及計算建筑物的沉降和驗算整體

24、滑動穩定性（圖筑物的沉降和驗算整體滑動穩定性（圖a a）；）；水平力最大水平力最大, ,垂直力最小，驗算建筑物的滑動和傾覆穩定性垂直力最小，驗算建筑物的滑動和傾覆穩定性（圖（圖b b）；）；垂直力最大垂直力最大, ,水平力最小，驗算基底面后踵的應力（圖水平力最小，驗算基底面后踵的應力（圖c c）。）。三、重力式碼頭的一般計算三、重力式碼頭的一般計算（一）碼頭穩定性驗算（一）碼頭穩定性驗算1 1、抗滑穩定性（沿墻底面、墻身各水平縫和基床底面、抗滑穩定性（沿墻底面、墻身各水平縫和基床底面的抗滑穩定）的抗滑穩定）l 不考慮波浪作用，且由可變作用產生的土壓力為主導不考慮波浪作用，且由可變作用產生的土壓

25、力為主導可變作用：可變作用：fEEGPPEEqvEVEGdRHPRwpwqHEHE)(1)(0設計時應根據規范設計表達式涵蓋的原則，寫出符合本工程設計時應根據規范設計表達式涵蓋的原則，寫出符合本工程實際的驗算表達式。實際的驗算表達式。2 2、碼頭抗傾穩定性驗算（對墻底面、墻身各水、碼頭抗傾穩定性驗算（對墻底面、墻身各水平縫及齒縫計算面前趾）平縫及齒縫計算面前趾）l 不考慮波浪作用，且由可變作用產生的土壓力為主導不考慮波浪作用，且由可變作用產生的土壓力為主導可變作用：可變作用：其他情況下的驗算表達式類似抗滑穩定性驗算。其他情況下的驗算表達式類似抗滑穩定性驗算。)(1)(0EqvEEVEGGdPR

26、PRPwpwEqHEEHEMMMMMMM max0)61 (minmaxBeBVK3/1當時32maxKV，0min 111max1max2ddBB111min1min2ddBB3/13/1（三）整體滑動穩定性及地基沉降計算（三）整體滑動穩定性及地基沉降計算詳見詳見港口工程地基規范港口工程地基規范及及土力學土力學l 采用圓弧滑動法采用圓弧滑動法( (瑞典條分法、畢肖普法等瑞典條分法、畢肖普法等) )等等l 地基沉降可采用分層總合法地基沉降可采用分層總合法碼頭整體滑動破壞示意圖碼頭整體滑動破壞示意圖2-4 2-4 方塊、沉箱碼頭計算方塊、沉箱碼頭計算一、方塊碼頭的計算一、方塊碼頭的計算1 1、卸

27、荷板強度和穩定性計算、卸荷板強度和穩定性計算（懸臂式）（懸臂式）（1 1）傾倒穩定性）傾倒穩定性 繞繞A A點向后傾點向后傾（2 2）強度、裂縫寬度按懸臂板）強度、裂縫寬度按懸臂板計算計算 以以AA為固定點為固定點2 2、無底板空心方塊水平滑動和傾覆穩定性驗算、無底板空心方塊水平滑動和傾覆穩定性驗算l 填料有一部分直接作用到基床上，而另一部分則通過塊體填料有一部分直接作用到基床上，而另一部分則通過塊體壁傳到基床上，腔內填料起抗傾作用的豎向力標準值應按壁傳到基床上，腔內填料起抗傾作用的豎向力標準值應按下式計算：下式計算：l 抗滑穩定性仍可采用一般計算的公式，但此時墻底與基抗滑穩定性仍可采用一般計算的公式，但此時墻底與基床之間的摩擦力計算采用綜合摩擦系數，其值可取床之間的摩擦力計算采用綜合摩擦系數，其值可取0.650.65。ZRRAWG0二、沉箱碼頭的計算二、沉箱碼頭的計算 1 1沉箱吃水和干舷高度的沉箱吃水和干舷高度的驗算驗算l 為了保證沉箱在溜放或漂為了保證沉箱在溜放或漂浮、拖運時水不沒頂，沉浮、拖運時水不沒頂，沉箱應有足夠的干舷高度箱應有足夠的干舷高度shBTHF32tan202 2、沉箱浮游穩定性驗算、沉箱浮游穩定性驗算 沉箱靠自身浮游穩定時，必須計算其以定傾高度表示的沉箱