港口工程I

--港口水工建筑物港口工程河海大學港口海岸與近海工程學院2港口水工建筑物結構的設計狀況持久狀況短暫狀況偶然狀況正常條件下，結構使用過程中的狀況。按承載能力極限狀態的持久組合和正常使用極限狀態的長期組合或短期組合分別進行設計。結構施工和安裝等持續時間較短的狀況。應對承載能力極限狀態的短暫組合進行設計，必要時可同時對正常使用極限狀態的短暫狀況進行設計。結構承受設防地震等持續時間很短的狀況。應按承載能力極限狀態的偶然組合進行設計。前情提要I港口工程3作用組合正常使用極限狀態承載能力極限狀態持久組合短暫組合持久狀況短暫狀況偶然組合永久作用和持續時間較長的可變作用包含了持續時間較短的可變作用包含了偶然作用包括短期效應（頻遇）組合和長期效應（準永久）組合前情提要II河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程4前情提要III作用的分類根據時間的變異劃分偶然作用在設計基準期內，不一定出現，但一旦出現其量值很大且持續時間很短可變作用在設計基準期內，其量值隨時間變化與平均值相比不可忽略永久作用在設計基準期內，其量值隨時間的變化與平均值相比可忽略不計結構和固定設備自重力預加應力土重力永久作用引起的土壓力堆貨荷載流動起重運輸機械荷載船舶荷載、水流波浪力可變作用引起的土壓力地震荷載等固定水位引起的靜水壓力河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程5前情提要IV作用代表值作用的代表值（應根據不同的極限狀態與設計狀況采用不同的量值作為作用的代表值）標準值頻遇值準永久值作用的主要代表值作用在結構上時而出現的較大值代表作用在結構上經常出現的量值，它在設計基準期內具有較長的總持續期河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程6重力式碼頭河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程7重力式碼頭河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程8重力式碼頭工作原理：依靠結構本身及其上填料的重量抵抗建筑物的滑動和傾覆。優點：抗凍和抗冰性能好，堅固耐久，可承受較大碼頭地面荷載，對碼頭地面超載和裝卸工藝變化適應性強，施工比較簡單，維修費用少，造價低，設計和施工經驗比較成熟。缺點：要求有一定承載力的地基，以及較大數量的砂石料。適用條件：較好的地基。如巖石、砂、卵石、礫石及硬粘土地基。河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程9重力式碼頭的組成胸墻和墻身：是重力式碼頭的主體結構，擋土、承受并傳遞外力、構成整體，便于安裝碼頭設備?；A：（1）擴散、減小地基應力，降低碼頭沉降；（2）有利于保護地基不受沖刷；（3）便于整平地基，安裝墻身。墻后回填：（主要指拋石棱體，倒濾層）減小土壓力，減小水土流失。碼頭設施：供船舶系靠，裝卸作業。河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程10重力式碼頭的結構型式重力式碼頭的結構型式主要取決于墻身結構。根據墻身結構型式劃分方塊碼頭沉箱碼頭格形鋼板樁碼頭干地施工的現澆砼和漿砌石碼頭扶壁碼頭大圓筒碼頭我國常用的結構型式我國常用的結構型式近年采用較多的型式常用于有干地施工條件的內河港我國南方較常用的型式近年采用較多的型式河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程11重力式碼頭的結構型式方塊碼頭河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程12重力式碼頭的結構型式沉箱碼頭河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程13重力式碼頭的結構型式扶壁碼頭河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程14重力式碼頭的結構型式大直徑圓筒碼頭河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程15重力式碼頭的結構型式格形鋼板樁碼頭河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程16重力式碼頭的結構型式根據墻身的施工方法劃分干地現場澆筑（或砌筑）結構水下安裝預制結構較少用預制墻身構件開挖基床拋填塊石基床基床夯實和整平在基床上安裝強身預制件澆注胸墻拋填墻后塊石棱體和鋪設倒濾層安裝碼頭設備和鋪設路面施工順序河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程17重力式碼頭的結構型式干地現場澆筑（或砌筑）結構河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程18重力式碼頭的結構型式水下安裝預制結構河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程19方塊碼頭適用：地基較好，當地有大量石料，缺少鋼材和冰況嚴重的情況。缺點：水下工作量大，結構整體和抗震性能差，需要石料量大。優點：耐久性好，基本不需要鋼材，施工簡單，不需要復雜的施工設備，如果沒有大型起重船，可把塊體做得小一些。河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程20方塊碼頭斷面形式卸荷板式是衡重式的一種，卸荷板的存在，減小了墻背后的土壓力，基底應力較均勻，斷面和底寬大大減小，整體穩定性較好。衡重式土壓力減小，重心靠后，基底應力分布均勻，橫斷面方向整體性好，但結構重心靠上，抗震性能差，且衡重式斷面在施工中存在后傾穩定問題。階梯形斷面和底寬較大，材料用量較多，橫斷面方向整體性差，且地基應力不均勻。河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程21空心方塊有底空心：外形尺寸大，抗傾能力大（填料全部參加抗傾），基底應力較小，但易斷裂。無底空心：抗傾能力小，基底局部應力集中，僅用于小碼頭。方塊碼頭結構形式異型方塊結構輕型，材料較省，土壓力較?。涨粌炔煌耆顫M石料），造價低，但施工中穩定性差，基底局部應力集中，一般用于小碼頭。

實心方塊制作方便，耐久性好，施工維修簡便，但砼或石料用量大，若起重設備能力足夠，地基承載力好，材料供應充足，宜選用這種型式。河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程22空心塊體：工字，雙工字，多工字，日字，口字，T形，雙T形等。方塊碼頭構造—塊體形狀實心塊體：直角六面體河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程23卸荷板一般采用鋼筋砼結構，其型式有懸臂式、錨固式和簡支式。懸臂式最為常用，其懸臂長度和厚度應通過后傾穩定性和強度計算確定，一般懸臂長1.5～3.0m，厚度0.8～1.2m。為防止后傾，懸臂不能太長，應滿足控制條件：懸臂長/墻身頂寬≤0.5。當懸臂長度/厚度＜1.5，一般可采用素砼，此時厚度1～1.2m；懸臂長度/厚度≥1.5，應采用鋼筋砼，此時厚度0.8～1.0m。

方塊碼頭構造—塊體尺寸原則上越大越好，但應考慮預制和起重設備的能力以及碼頭的分段長度。構造—卸荷板河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程24（2）盡量使斷面重心后移，以增大穩定，減小地基應力，宜采用衡重式斷面，衡重式碼頭在施工過程中，若墻后未及時回填，存在向后傾覆的危險，為了保證墻在施工期的穩定性應控制基底應力分布，應對墻身合力到后趾的距離作限制。方塊碼頭斷面設計（1）盡量減小土壓力

。（3）在施工許可的情況下，盡量增大塊體尺寸，以減少層數和數量。（4）卸荷板的位置應適當低一些，一般卸荷板頂面以放在現澆胸墻的施工水位為宜。河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程25沉箱碼頭適用：當地有沉箱預制場或工程量較大，工期短的大型碼頭，或需要采用沉箱結構的特殊工程，如燈塔基礎等。缺點：鋼材用量大，耐久性不如方塊結構，且需專門的預制下水設備；基床整平要求高；沉箱一旦遭到破壞，修理難度較大。優點：整體性好，空心率大，內部填料自重小，地基應力較??；抗震能力強，施工速度快，水下工作量少，箱內可填充砂石料，造價低。河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程26沉箱碼頭河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程27沉箱碼頭船用氣囊上下水河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程28沉箱碼頭河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程29沉箱碼頭斷面形式矩形沉箱制作簡單，浮游穩定性好，施工經驗豐富，多用于岸壁式碼頭。1）對稱式：最常用；2）非對稱式：節省鋼筋砼，但制作麻煩，浮游穩定性差；3）開孔式：對無掩護的港口，消能效果較好。圓形沉箱（多用于墩式碼頭）1）受力條件好，浮游時產生徑向水壓力，壁內產生壓應力，使用時產生徑向側壓力，壁內產生拉應力；2）按構造配筋，用鋼量少（填料側壓力按儲倉壓力計算，數值不大，往往不起控制作用）；3）腔體內不設隔板，砼用量減少，重量減小，且空間大，施工方便；4）環形箱壁對水流的阻力小。河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程30沉箱碼頭構造—外形尺寸寬度：沉箱的底寬應根據建筑物的穩定性和地基承載力確定，同時也要滿足浮運吃水，干舷高度和浮游穩定性的要求，若不滿足，應盡量從施工上采取措施，如用起重船或浮筒吊護，不得已才考慮增大寬度。長度或直徑：應根據施工設備能力，施工要求的最小尺寸及碼頭變形縫間距確定。我國船廠生產的一般在10×12-12×14m，約600～800t，國內最大2000t，世界上最大沉箱為我國為馬爾太設計并利用馬爾太船塢生產的沉箱，l×b×h=26×26×21.5m，約6400t。高度：頂部高程宜適當放低，但不得低于現澆胸墻的施工水位，構造上沉箱要伸入胸墻30～50cm，以保證整體性。河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程31沉箱碼頭構造—壁厚作用：增大沉箱剛度，減小立板、底板的計算跨度，從而減小內力。隔墻間距：3～5m，隔墻頂應比外壁低10～20cm，便于封艙板或搭設工作平臺，隔墻上可以挖孔，以減小材料用量。

沉箱的外壁和底板的厚度應由計算確定，但壁厚≮25cm，一般取30-35cm，底板厚度≮壁厚，一般取35～40cm。

應根據當地的材料，選用量大、便宜、易密實和易填充的填料，如：砂、塊石、卵石、開山土等。構造—縱、橫隔墻構造—填料河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程32沉箱碼頭構造—接縫構造

1）每隔一箱格在前后壁設置一個灌水孔，不設灌水孔的箱格，應在隔墻上設置通水孔。2）為了便于沉箱沉放時的定位，應在箱頂的四個角上埋置拉環。1）平接：當墻后設置拋石棱體或全部采用塊石回填時。2）空腔對接：當墻后不設拋石棱體而全部采用砂或開山土回填時，腔內設置倒濾層，平均縫寬5cm。注意：沉箱接縫的底面防漏。

構造—其它河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程33扶壁碼頭適用：有起重運輸設備，有預制能力的情況或有干地施工條件。缺點：整體性差，耐久性差。優點：結構簡單，施工速度快，節省材料，造價低。河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程34扶壁碼頭肋板：將立板和底板連成整體，并支撐立板和底板。底板：將上部荷載傳給基床。立板：擋土并構成碼頭直立岸壁。組成河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程35扶壁碼頭無底扶壁翹尾式扶壁將上部荷載傳給基床。空腹式或折線式可節省砼和鋼筋，但配筋復雜，施工麻煩，工程意義不大。型式河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程36扶壁碼頭長度：預制安裝時，取決于起重能力，但≮H/3；干地現澆時，取變形縫間距。寬度：由結構穩定性和地基承載能力確定但構造上應滿足：前趾長≯1m；翹尾長≯底寬/4；翹尾角度≯φ。高度：由碼頭水深和胸墻的底標高確定，且不低于胸墻的施工水位，護壁頂端宜嵌入胸墻10cm。構造—外形尺寸河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程37扶壁碼頭肋板的材料用量在整個扶壁結構中占很大比重，肋板間距與肋板數量有關，須經技術、經濟比較加以確定：對現澆多肋扶壁：1/2～1/3墻高或2～3.5m。對預制扶壁：若預制件長<4m，用單肋扶壁；若預制件長≥4m，用雙肋或多肋扶壁。具體確定：肋板間距應根據立板和底板的支座彎矩和跨中彎矩大致相等的原則確定。構造—肋板的間距河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程38扶壁碼頭縫寬：扶壁間垂直縫設計寬度采用4‰扶壁高度，但≮4cm。構造—扶壁接縫倒濾構造（當墻后無拋石棱體時）：（1）立板的懸臂不長：在肋板外側設置隔砂板；（2）立板的懸臂較長：在立板后設置隔砂板；（3）為了防止倒濾井中填料下沉后在胸墻下出現空隙而造成漏砂，應在胸墻底部的后面設置倒濾棱體。河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程39大直徑圓筒碼頭適用：地質條件較好的深水碼頭，如廣西防城港D=16m，或地基表面有不厚但又不薄的軟土層的情況。

特點：（1）鋼材、砼用量少，每延米材料用量與圓筒直徑無關，只與碼頭高度和圓筒壁厚有關。（2）對地基條件的適應能力比其它重力式碼頭強。（3）構造簡單，較受業主歡迎。（4）圓筒內填料可就地取材。河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程40大直徑圓筒碼頭河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程41大直徑圓筒碼頭河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程42大直徑圓筒碼頭河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程43大直徑圓筒碼頭將圓筒沿高度分成幾段預制，在現場安裝整體預制圓筒的制造方式將圓筒在平面上分成若干片，然后在陸上或現場進行拼裝現場整體澆注，有干地施工條件，同沉井一般，邊澆邊沉圓筒的直徑應根據碼頭穩定性及使用要求確定，一般為5～14m，具體由計算確定河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程44大直徑圓筒碼頭按圓筒的平面形狀分：圓形、多邊形、橢圓形型式按圓筒排數分：單排式，使用較多；雙排式或多排式河海大學港口海岸與近海工程學院港口工程45大直徑圓筒碼頭構造—外型尺寸直徑：由碼頭穩定性及使用要求確定，一般為5～14m。高度：由碼頭的水深和埋入地基的深度確定。埋入地基的深度由建筑物的穩定性和地基持力層深度決定，一般埋深2.0～5.0m。壁厚