緒論港口：水陸聯運的樞紐。港口水工建築物：碼頭、防波堤、護岸、船臺、滑道、船塢等。碼頭：供船舶?？俊⒀b卸貨物和上下旅客。防波堤：防禦波浪對港口水域的侵襲。護岸：保護港口或水域的岸邊不受波浪、水流、冰淩的侵襲。船臺、滑道和船塢：修造船水工建築物。

主要知識點：港口水工建築物的建設分設計和施工兩個階段。（1）設計：三個階段工程可行性研究設計階段初步設計階段施工圖設計階段（2）施工:《港口工程施工》、《工程施工與管理》等

主要知識點：我們的主要學習任務：1.掌握港口水工建築物（碼頭、防波堤）設計計算的基本理論、構造知識和設計方法。2.學會查閱設計規範，能夠完成港口水工建築物（碼頭、防波堤）的構造設計。3.通過課程設計，學會使用港口工程結構計算軟體，能夠完成港口水工建築物（碼頭、防波堤）的簡單設計計算。4.能夠繪製工程圖紙，能夠編制設計計算書與說明書，能使用工程語言與其他方交流和闡述設計方案。港口工程（港口水工建築物）結構設計方法：過去：安全係數法。對不同的結構選取安全係數時沒有統一的標準，缺陷明顯?，F行：可靠度設計方法?！陡劭诠こ探Y構可靠度設計統一標準》1993年4月。結構極限狀態：承載能力極限狀態：結構（構件)的承載力設計和穩定性驗算，是滿足結構（構件）承載力或穩定性方面的要求。正常使用極限狀態：結構(構件)的裂縫寬度驗算和地基沉降驗算，是滿足結構（構件）適用性或耐久性方面的要求。結構的設計狀況：持久狀況：碼頭結構建造完畢，碼頭使用過程。短暫狀況：碼頭建造過程，構件的施工、澆築、安裝過程。偶然狀況：碼頭受地震等持續時間很短的動力荷載作用。

電腦輔助工程（CAE)軟體的應用：

主要用於結構內力計算：

（1）易工軟體

高樁板梁式碼頭

高樁框架式碼頭

高樁墩式碼頭

板樁碼頭（2）豐海軟體

高樁碼頭橫向排架內力計算

碼頭軌道梁內力計算

碼頭整體穩定性驗算我國的港口建設一、我國港口分佈1、海岸線：大陸岸線1.8萬多千米，島嶼岸線1.4萬多千米2、內河航道：121557千米，等級航道63597千米，主要為長江，珠江3、港口（三大港口群）：截止2006年底，生產用泊位35453個，萬噸級以上1203個，10萬噸級以上89個深圳上海重慶武漢營口香港黑河青島廈門湛江天津?？诖筮B遜克饒河張家港寧波秦皇島二、港口在國民經濟中的作用1.港口是海運和陸運的交接點2.港口是工業活動的基地3.港口和所在城市相互促進、共同發展（世界上很多著名的城市同時也是樞紐性港口城市，倫敦，紐約，東京，香港，新加坡），以港興市4.港口具有社會經濟發展促進效應

經濟發展效應：直接經濟效應，區域經濟效應和全國經濟效應 社會發展效應：社區效應和國土開發效應上海國際航運中心港口組成（一）：水域部分港外水域：進港航道、港外錨地港內水域：港內航道、港內錨地、船舶調頭水域、制動區、港池港口組成（二）：陸域部分港口陸域：碼頭、庫場、集疏運設施、機動車輛、辦公大樓、輔助生產區、生活區深圳港上海港腹地第一章碼頭概論第一節碼頭分類和組成第二節碼頭結構上的作用及組合第三節碼頭地面使用荷載第四節船舶荷載第五節其他荷載

一、碼頭分類：第一節碼頭分類和組成1.按平面佈置分類順岸式：應用最多，建設場地有充足的碼頭岸線滿堂式引橋式引橋式高樁碼頭

思考：引橋式碼頭適用於什麼情況？有哪些優點？突堤式：多用於海港，岸線長度不足，但前沿水域較寬窄突堤寬突堤突堤式碼頭墩式：開敞式碼頭，大型油碼頭，要求前沿水深大棧橋墩式碼頭2.按斷面形式分類直立式、斜坡式、半直立式、半斜坡式、多級式

直立式碼頭——適用於水位變幅不大的港口，如海港、河口港等

斜坡式碼頭——適用於水位變幅大的中、上游河港或水庫港半直立式碼頭——適用於高水位時間較長，低水位時間較短的水庫港半斜坡式碼頭——適用於枯水期較長而洪水期較短的山區河流碼頭多級直立式碼頭——適用於水位差大且洪水期不長的上游河港3.按結構型式分類

重力式碼頭——由結構自重來保持自身穩定

板樁碼頭——由板樁的入土部分的側向土抗力（被動土壓力）和錨碇結構拉力來保持穩定

高樁碼頭——通過樁臺將作用在碼頭上的荷載經樁基礎傳給地基

混合式碼頭——幾種以上結構形式的混合重力式碼頭斷面圖板樁碼頭斷面圖高樁碼頭斷面圖混合式碼頭斷面圖

透空的重力式碼頭4.按用途分類：貨運碼頭（雜貨碼頭、煤碼頭、油碼頭、集裝箱碼頭等）、客運碼頭、輪渡碼頭、工作船碼頭、漁碼頭、軍用碼頭、修船碼頭等。

秦皇島煤碼頭

珠江高欄橋油碼頭

舟山沈家門漁港

大連旅順軍港思考：實體式碼頭與透空式碼頭的區別P6①碼頭形式上

②耐久性上

③碼頭前波浪反射上

④基本計算荷載上二、碼頭的組成部分碼頭主體部分碼頭設備上部結構下部結構+基礎重力式碼頭組成部分簡圖板樁碼頭組成高樁碼頭組成碼頭的組成部分組成部分結構形式重力式碼頭板樁碼頭高樁碼頭主體結構上部結構

胸牆帽梁或胸牆承臺或梁板及靠船構件下部結構牆身板樁牆樁基礎拋石基床其他牆後回填料拉桿、錨錠結構擋土結構碼頭設備系船設備、防沖設備、工藝及安全設施、路面2.下部結構和基礎的作用①支承上部結構，形成直立岸壁②將作用在上部結構和本身上的荷載傳遞給地基3.碼頭設備作用

用于船舶系靠和裝卸作業1.上部結構的作用P6①②③第二節碼頭結構上的作用及組合直接作用：即為“荷載”

間接作用：支座位移、溫度變形

等引起的結構附加內力

在工程上：地基沉降、

混凝土收縮變形過去老規範的設計方法：安全係數法過去的方法主要存在三方面問題：要考慮抗力分項係數

R現行的設計方法：可靠度設計方法（1）三種設計狀況（2）兩種極限狀態（3）將過去的安全係數K一分為二：荷載分項係數＋抗力分項係數Sd≤Rd荷載不再是統一打一個安全係數，而是根據概率權重考慮不同的荷載分項係數，且針對不同的設計狀況考慮不同的荷載組合形式；抗力方面，針對不同結構採用不同的抗力分項係數；《港口工程結構可靠度設計統一標準》（GB50158-92）港口工程結構必須滿足四項功能:①能安全承受在使用和施工期可能出現的各種作用；②在正常使用和維護下具有合適的工作性能；③在正常使用和維護下具有足夠的耐久性；④在發生偶然事件情況下，結構仍能保持必需的整體穩定性。其中①、④屬於承載能力極限狀態設計要求

②、③正常使用極限狀態設計要求一、作用的分類?作用的分類：

按時間變異分：永久作用、可變作用、偶然作用

按空間變異分：固定作用、自由作用

按結構反應分：靜態作用、動態作用?分類的目的：對應結構設計的兩種極限狀態（承載能力極限狀態和正常使用極限狀態），選取不同的作用組合（僅按時間變異考慮)

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的作用。如：自重力、預加應力、土重力以及由永久作用引起的土壓力等?？勺冏饔茫涸谠O計基準期內，其量值隨時間的變化與平均值相比不可忽略的作用。如：堆貨荷載、流動起重運輸機械荷載、可變作用引起的土壓力、船舶荷載、波浪力等。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的作用。如：地震作用。二、作用組合和作用的代表值對於單個作用（荷載），它的代表值有三種：①標準值——作用的主要代表值。②頻遇值——結構上較頻繁出現的較大值。

頻遇值＝標準值

1，

1取0.8③準永久值——結構上的經常作用值，它在設計基準期內具有較長的總持續期。

準永久值＝標準值

2，

2取0.6永久作用的代表值：標準值。

可變作用的代表值：三種都有。作用組合承載能力極限狀態持久組合＝永久作用＋持續時間較長的可變作用短暫組合＝永久作用＋持續時間較短的可變作用偶然組合＝永久作用＋偶然作用正常使用極限狀態持久狀況：短期效應（頻遇）組合、長期效應（準永久）組合短暫狀況三、結構的設計狀況和極限狀態設計運算式正常使用條件下——持久狀況設計條件：按承載能力極限狀態的持久組合（承載力和穩定性要求）和正常使用極限狀態的持久狀況（變形和沉降要求），分別進行設計。施工和安裝條件下——短暫狀況設計條件：按承載能力極限狀態的短暫組合進行設計（承載力和穩定性要求），必要時同時對正常使用極限狀態的短暫狀況進行設計（變形和沉降要求）。設防地震條件下——偶然狀況設計條件：按承載能力極限狀態的偶然組合進行設計（承載力和穩定性要求）1.承載能力極限狀態

設計運算式：

Sd≤

RdSd——作用效應設計值，如法向壓力，剪力和彎矩Rd——結構抗力設計值，如抗壓，抗拉，抗剪等注：

Sd與作用效應組合有關，根據持久組合，短暫組合，偶然組合分別設計極限狀態設計運算式（1）持久組合（2）短暫組合（3）偶然組合2.正常使用極限狀態

設計運算式

S<RS——作用效應設計值，如變形、裂縫寬度和沉降量等設計值R——限值，如規定的最大變形、裂縫寬度和沉降量等設計值注：S值應考慮不同的作用效應組合（1）持久狀況的短期效應（頻遇）組合（2）持久狀況的長期效應（準永久）組合（3）短暫狀況第三節碼頭地面使用荷載

《港口工程荷載規範》JTJ215-98碼頭地面使用荷載包括：

一、堆貨荷載與人群荷載

二、流動起重運輸機械荷載

三、鐵路荷載和汽車荷載一、堆貨荷載與人群荷載堆貨荷載堆貨荷載是碼頭面上主要使用荷載，考慮以下主要因素：裝卸工藝確定的堆存情況：堆貨的極限高度貨種及包裝方式貨物的批量與堆存期碼頭結構型式：高樁碼頭與重力式碼頭做對比堆貨荷載分區：碼頭前沿地帶q1，前方堆場q2，後方堆場q3碼頭前沿地帶、前方堆場、後方堆場人群荷載客運碼頭、人行引橋、人行棧橋設計需考慮人群荷載關於q1、q2、q3和人群荷載的取值查閱附錄一。二、流動起重運輸機械荷載要點：荷載形式：豎向集中荷載荷載類型：1)門座起重機荷載：查閱附錄一。2)輪胎式和汽車式起重機荷載：《荷載規範》P70-P753)纜車荷載：斜坡式碼頭貨物上、下坡

4)集裝箱裝卸橋荷載汽車式起重機重慶朝天門碼頭的纜車集裝箱裝卸橋三、鐵路荷載和汽車荷載鐵路荷載要點：鐵路列車＝機車＋車輛自重作用下的豎向荷載統一採用標準的鐵路荷載圖示：中－活載標準鐵路荷載圖式中－活載中－活載計算要點：兩個圖示按計算結果的大值採用。一般情況下，普通活載對大跨度結構起控制作用；特種活載對小跨度（小於3～5m）結構起控制作用。對於直接承受鐵路荷載的結構構件的計算（軌道梁、單向板、軌枕），荷載標準值＝中－活載值

調整係數。表1-3-2計算鐵路荷載產生的土壓力時，鐵路荷載均簡化為沿鋼軌的豎向線荷載，數值大小見表1-3-2。2.汽車荷載汽車荷載＝汽車＋平板掛車汽車荷載按單輛汽車總重量分為：10t，15t，20t，30t，55t五個等級附錄一第四節船舶荷載

《港口工程荷載規範》JTJ215-98第四節船舶荷載一、船舶系纜力——通過系船纜而作用在碼頭系船柱（或系船環）上的力，由風和水流等作用產生二、船舶擠靠力——船舶停靠碼頭時，由於風和水流作用，使船舶直接作用在碼頭上的力三、船舶撞擊力——碼頭靠岸或在波浪作用下撞擊碼頭時產生的作用力一、船舶系纜力1風和流產生的系纜力

計算公式：

K∑Fx∑FyN=—————+————nsinαcosβcosαcosβ

式中：

N——系纜力標準值

∑Fx，∑Fy——風和水流對船舶的作用所產生的橫向、縱向分力總和（KN）

K——系船柱受力不均勻係數

n——計算船舶同時受力的系船柱數目，表1-4-1

αβ——系船纜的傾角系纜力沿各個方向的分力

Nx=Nsinαcosβ

Ny=Ncosαcosβ

Nz=Nsinβ2

系纜力取值標準

《港口工程荷載規範》規定計算得到的系纜力標準值不應大於纜繩的破斷力，同時也不得低於表1-4-2和表1-4-3中規定的下限值。

二、船舶擠靠力－風和流產生1防沖設施連續佈置

Kj∑Fx

Fj

=—————Ln式中：

Fj

——

擠靠力標準值，kN/m

Kj——擠靠力分佈不均勻係數，取1.1

∑Fx——可能同時出現的風和流對船舶作用產生的橫向分力總和（kN）

Ln——船舶直線段與防沖設施接觸長度（m）2防沖設施間斷佈置式中：

F

j

——

擠靠力標準值，kNK

j——擠靠力不均勻係數取1.3n——與船舶接觸的防沖設施組數或個數

三、船舶撞擊力1船舶靠岸時對碼頭產生的撞擊力

式中：

E0——船舶靠岸時，有效撞擊動能（kJ）

U

——與船舶接觸的橡膠護舷及靠船建築物所吸收的總能量（kJ）

ρ——有效動能係數0.7~0.8

M——船舶品質（t）

Vn——船舶靠岸時的法向速度（m/s）

2系泊時船舶在波浪作用下的撞擊力由模型試驗確定第五節其他荷載一、水流力——通過內河墩式碼頭及其他透空式碼頭產生的水流力二、冰荷載——撞擊力、上拔力、摩擦力、膨脹力三、土壓力——對於牆後有回填土的實體式碼頭（重力式碼頭、板樁碼頭），土壓力是一項主要設計荷載。一、水流力作用在建築物上的水流力式中：

FW——水流力標準值V——設計流速

Cw——水流阻力係數——水流密度

A——計算構件在與流向垂直平面上的投影面積二、冰荷載作用在建築物上的冰荷載式中：

F1——極限冰壓力標準值h——計算冰厚

b——樁迎冰面投影寬度A——冰溫係數

Ry——冰抗壓強度標準值m——形狀係數三、土壓力作用在建築物上的土壓力

1.剛性擋土牆土壓力：朗肯理論：填土面水準、牆背直立、填土與牆背無摩擦庫倫理論：適用於無粘性土2.柔性擋土牆土壓力：

板樁碼頭土壓力計算（第三章）第二章重力式碼頭第一節重力式碼頭的結構型式及其特點（1學時）第二節重力式碼頭的構造（1學時）第三節重力式碼頭的計算（2學時）第四節方塊碼頭（1學時）第五節沉箱碼頭（1學時）優點：耐久性好，抗凍和抗冰性能好；可承受較大碼頭地面荷載和船舶荷載；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，設計和施工經驗比較成熟。缺點：地基要有較高的初始承載力，而且需要大量的砂石料，適合於砂石料較充裕的地方。第一節重力式碼頭的結構型式及其特點重力式碼頭的結構型式主要取決於牆身結構。

一、方塊碼頭二、沉箱碼頭三、扶壁碼頭四、大直徑圓筒碼頭五、格形鋼板樁碼頭六、幹地施工的現澆混凝土和漿砌石碼頭

按牆身結構的不同，重力式碼頭分為：

水下安裝的預製結構一、方塊結構二、沉箱結構

扶壁碼頭斷面三、扶壁結構結構形式：由立板、底板和肋板互相整體連接而成的輕型鋼筋混凝土結構扶壁碼頭特點：優缺點介於方塊碼頭和沉箱碼頭之間，結構整體性能差。我國華南沿海應用較廣。

四、大直徑圓筒結構

結構特點：預製的無底大圓筒，薄壁鋼筋混凝土材料，內填塊石、砂或土。

大直徑圓筒碼頭斷面

五、格形鋼板樁結構

結構特點：是由直腹式鋼板樁組成的格形結構，通過合適的格倉填料建成自身穩定的重力式牆身。碼頭組成：格形板樁重力牆身和其上部的胸牆格體由直腹式鋼板樁在施工現場整體拼成後，用打樁設備依次打入地基中格形鋼板樁碼頭斷面六幹地澆注的混凝土結構和漿砌石結構結構特點：就地取材，混凝土或漿砌石，無需鋼材，施工簡單，整體性好，造價低。應用：有幹地施工條件的內河港七、其他結構型式施工工序預製牆身構件開挖基床拋填塊石基床基床夯實和整平安裝牆身預製件澆注胸牆拋填牆後塊石棱體、鋪設倒濾層牆後回填安裝碼頭設備及鋪設路面第二節重力式碼頭的構造《重力式碼頭設計與施工規範》JTJ290-98《港口工程混凝土結構設計規範》JTJ267-98重力式碼頭構造

一、基礎二、牆身與胸牆三、牆後回填

一、基礎1基礎的作用：將通過牆身傳來的外力擴散到較大範圍的地基上，以減小地基應力和建築物沉降保護地基免受波浪和水流淘刷整平基面便於牆身的砌築和安裝2基礎的處理方式：根據地基情況、施工條件和結構形式加以確定。巖石地基——一般不需做基礎非巖石地基——幹地施工的現澆混凝土和漿砌石碼頭：①設置100-200mm厚的素混凝土墊層－天然地基承載力足夠；②塊石基床，鋼筋混凝土基礎板或樁基；－天然地基承載力不夠；水下預製安裝結構：①拋石基床（最常用）②軟土地基：堆載預壓、深層水泥攪拌法（CDM）3拋石基床暗基床：適用於原地形水深小於結構設計水深。明基床：適用於原地形水深大於結構設計水深原泥面內肩外肩原泥面內肩外肩原泥面內肩外肩換砂或拋石混合基床：適用於原地形水深大於結構設計水深，且地基條件差。類型：暗基床明基床混合基床結構設計：選擇基床型式確定基床厚度和肩寬確定基槽底寬和邊坡坡度規定塊石重量和品質要求確定基床頂面的預留坡度和預留沉降量基床厚度確定：地基承載力要求基床的厚度：使基床底面的最大應力小於地基承載力設計值。B：碼頭實際受壓寬度m

：拋石的水下重度；[R]：地基承載力設計值d[R]σ

maxσmax應力擴散線

基床肩寬肩部是指突出牆身外的一部分。作用：維持碼頭穩定；防止沖刷。規定：夯實的基床——不小於2m；不夯實的基床——不小於1m；

基槽的底寬及放坡坡度基槽底寬：根據基床應力擴散的範圍來定；不小於建築物的底寬加兩倍基床厚度?；燮露龋焊鶕临|由經驗確定；碼頭建築物距岸較近，涉及岸坡穩定時，坡度應根據岸坡穩定計算來確定。基槽底寬暗基床：對受土壓力作用的碼頭應力擴散1.5d+0.5d不受土壓力作用的碼頭應力擴散1.0d+1.0d基槽底寬≥B+2d注意：基槽回填時注意清淤，清除後再繼續施工。dB1.5d0.5d拋石基床應力擴散線受土壓力作用的碼頭d1.0d1.0d拋石基床應力擴散線B不受土壓力作用的碼頭海床基床夯實預壓法：用預製好的方塊或沉箱安放在拋填完畢的拋石基床上，使基床慢慢密實、固結，然後再將方塊或沉箱吊走，再整平基床進行施工。重錘夯實法：用起重船或者抓鬥挖泥船吊起重錘進行夯實。爆夯法：在拋填完畢的拋石基床上懸吊小藥量炸藥，利用水下爆炸的衝擊波來密實基床。擺砌法碾壓法

拋石基床塊石的重量和品質重量：滿足在波浪和水流作用下的穩定性；便於開採、運輸和夯實；10～100kg混合石料，滿足一定級配。品質：不能被夯碎和遇水不軟化、不破裂；飽水抗壓強度：夯實基床≥50MPa，不夯實基床≥30MPa；石料不成片狀，未風化，無嚴重裂紋。

拋石基床頂面的預留面沉降量及倒坡預留沉降量：夯後的基床——地基沉降；不打夯的基床——還有基床壓縮量；基床壓縮沉降量的估算公式：

倒坡：牆後主動土壓力作用，前趾的基底應力大於後踵，導致不均勻沉降，碼頭向臨水一側傾斜；向牆裏側傾斜的預留坡度：0~1.5%。石料拋石基床施工基槽挖泥及清淤沉箱內填料拋石基床沉箱安裝－箱內填石已安裝好的沉箱二、牆身和胸牆

二、牆身和胸牆

1作用：構成船舶系靠所需要的直立牆面阻擋牆後回填料坍塌承受碼頭上的荷載，傳至下部基礎和地基胸牆：使牆身連成整體，並用於固定碼頭設備2構造設計：碼頭臨水面的輪廓變形縫設置：沉降縫＋伸縮縫－－縫寬、間距等牆身構造要求：根據不同類型重力式碼頭決定胸牆結構形式、構造要求卸荷板結構形式、構造要求碼頭端部的處理形式增強結構耐久性的措施3重力式碼頭變形縫設置

沿碼頭長度方向設置沉降縫和伸縮縫（通常一縫兩用，通稱變形縫）；

縫寬20-50mm，上下通縫；

變形縫用彈性材料填充－瀝青、泡沫塑料等；

變形縫一般10-30m間距設置一個；

在下列位置應設變形縫：新舊建築物銜接處碼頭水深或結構形式改變處地基土質差別較大處基床厚度突變處沉箱接縫處

凹凸形變形縫4胸牆構造

型式：現澆混凝土胸牆：結構牢固、整體性好，應用最廣。漿砌石胸牆：石料充足，節約範本。預製混凝土塊體胸牆：減少現場混凝土澆築量，需保證各預製塊之間的整體連接，用的較少。

主要參數：胸牆高度越高越好現澆胸牆底部不應低於施工水位胸牆頂寬由構造決定，一般不小於0.8m胸牆底寬由抗滑、抗傾穩定性決定胸牆頂面高程應預留沉降量－按工後沉降量預留

P285卸荷板位置：設置在胸牆底下材料：鋼筋混凝土預製板－預製安裝方式形式：懸臂式，懸臂長1.5～3.0m，厚0.8～1.2m簡支式：地面使用荷載較大時作用：減小主動土壓力利用其上填土的重量增加抗傾穩定性卸荷板構造用於地面使用荷載較大情況6碼頭端部的處理處理方式：1.碼頭端部在順岸方向做成斜坡；2.設置與碼頭線垂直的翼牆；各自的適用條件：P29碼頭端部處理7結構耐久性混凝土保護層厚度構件所在部位大氣區浪濺區水位變動區水下區一般構件板、樁等海水港鋼筋混凝土北方5050505050南方5065505030預應力混凝土7590507575淡水港預應力混凝土60506060鋼筋混凝土北方404025南方403025三、牆後回填1.牆後回填的方式第一種：拋石棱體＋倒濾層＋回填土（中粗砂）1.牆後回填的方式第二種：牆後直接回填細粒土：沉箱碼頭、扶壁碼頭扶壁碼頭斷面開孔沉箱的消浪作用拋填棱體的斷面形式2.拋填棱體拋填棱體的作用1）防止回填細粒土流失。

棱體頂面應高出預製安裝的牆身不小於0.3m。2）減少牆後的主動土壓力。塊石

=45砂土

=303.倒濾層位置：拋填棱體的頂面和坡面、胸牆變形縫處、卸荷板頂面接縫處。種類：碎石倒濾層土工織物倒濾層安裝縫處設置倒濾空腔和倒濾井4.回填土土源豐富，運距近，取填方便；回填後易於密實，沉降量小，有足夠的承載力；產生的土壓力小。第三節重力式碼頭的計算《重力式碼頭設計與施工規範》JTJ290-98《港口工程地基規範》JTJ250-98一、設計狀態和計算內容結構使用期——持久狀況

設計條件：在結構使用期按承載能力極限狀態（承載力和穩定性要求）和正常使用極限狀態（變形和沉降要求），分別進行設計。施工期或使用初期——短暫狀況

設計條件：施工期或使用初期可能臨時承受某種特殊荷載時按承載能力極限狀態設計（承載力和穩定性要求），必要時也需按正常使用極限狀態設計（變形和沉降要求）。偶然荷載作用下——偶然狀況

設計條件：僅按承載能力極限狀態設計（承載力和穩定性要求）二、重力式碼頭上的作用永久作用：建築物自重力、固定機械設備自重力、牆後填料產生的土壓力、剩餘水壓力?？勺冏饔茫憾沿浐奢d、流動機械荷載、碼頭面可變作用產生的土壓力、船舶荷載、施工荷載、冰荷載、波浪力。偶然作用：地震作用。1.建築物構件材料與填料重度2.剩餘水壓力2.剩餘水壓力剩餘水壓力：牆前計算低水位與牆後地下水位的水位差稱為剩餘水頭；與牆前水位的變化、碼頭排水條件和牆後填料的透水性能等有關；當牆後填料為拋石棱體或粗於中砂時，可不考慮剩餘水壓力；當牆後回填中砂或比中砂更細的填料（包括粘性土）時，受潮汐影響的海港：剩餘水頭標準值＝1/5～1/3平均潮差河口港：由牆前、牆後具體水位情況確定3.土壓力－主要計算荷載1）碼頭牆後的主動土壓力（1）無粘性土填料第n層填料永久作用土壓力合力的水準分力標準值：第n層填料可變作用土壓力合力的水準分力標準值：庫倫主動土壓力係數：碼頭牆後的主動土壓力（2）粘性土填料地面傾斜、牆背傾斜情況：

①

庫倫圖解法

②等代內摩擦角法把粘性土的c、

－折合成等代內摩擦角

d－無粘性土庫倫主動土壓力公式對於一般粘性土：

地下水位以上：

d=30~35

地下水位以下：

d=25~30關於

d的其他計算公式還有：碼頭牆後的主動土壓力（2）粘性土填料地面水平、牆背直立情況：朗肯理論永久作用：可變作用：朗肯主動土壓力係數：3.土壓力－主要計算荷載2）碼頭牆前的主動土壓力地面水平情況：朗肯被動土壓力公式3.土壓力－主要計算荷載2）碼頭牆前的主動土壓力地面水平情況：朗肯被動土壓力公式拋石基床3.土壓力－主要計算荷載2）碼頭牆前的主動土壓力地面水平情況：朗肯被動土壓力公式兩種特殊情況：1）牆後為減壓棱體：2）有卸荷板情況：4.系纜力沿碼頭線方向的分佈主要需考慮系纜力垂直於碼頭線的水準分力Nx系纜力沿碼頭線方向的分佈長度：一、船舶系纜力1風和流產生的系纜力

計算公式：

K∑Fx∑FyN=—

————+————nsinαcosβcosαcosβ

式中：

N——系纜力標準值

∑Fx，∑Fy——風和水流對船舶的作用所產生的橫向、縱向分力總和（KN）

K——系船柱受力不均勻係數

n——計算船舶同時受力的系船柱數目，表1-4-1

αβ——系船纜的傾角系纜力沿各個方向的分力

Nx=Nsinαcosβ

Ny=Ncosαcosβ

Nz=Nsinβ

系纜力Nx沿碼頭線方向的分佈長度：5.地面使用荷載：堆貨、門機、鐵路等代均布荷載：30～40kPa堆貨荷載為隨機活荷載，應根據不同的計算專案，按最不利情況進行佈置。三、重力式碼頭的一般計算（一）碼頭的穩定性驗算抗滑穩定性驗算抗傾穩定性驗算（二）承載力驗算（三）整體滑動穩定性及地基沉降計算重力式碼頭碼頭的抗傾穩定性不夠引起岸壁向港池方向整體轉動。（一）碼頭的穩定性驗算1.抗滑穩定性驗算2.抗傾穩定性驗算（二）承載力驗算1.基床承載力驗算2.地基承載力驗算按《港口工程地基規範》JTJ250-98的相關規定驗算。

max[R]（三）整體滑動穩定性及地基沉降計算1.整體滑動穩定性驗算圓弧滑動面淺層有軟弱滑動面，還應驗算沿軟弱面的滑動可能性。整體穩定性破壞的特徵：碼頭結構頂面及其後面一定範圍的地面突然下沉，並且下沉量超過計算地基沉降量；在碼頭結構後面一定距離的地面出現裂縫和斷裂；碼頭建築物後傾，底部明顯突出碼頭線；碼頭前港池底泥面有明顯的隆起。2.地基沉降計算減少不均勻沉降的措施：a.基床頂面向裏側預留倒坡：減少碼頭橫斷面方向的不均勻沉降b.設置變形縫:

減少碼頭縱向的不均勻沉降重力式碼頭平均沉降量限值：方塊碼頭和扶壁碼頭：15～20cm

沉箱碼頭：20～25cm第四節方塊碼頭

1

斷面形式階梯形

衡重式卸荷板式2結構形式

實心方塊碼頭

空心塊體碼頭

異形塊體碼頭階梯形方塊碼頭：重心靠前、整體性差、基底應力不均勻。

50年代後被衡重式和卸荷板式所取代。衡重式方塊碼頭：重心後移，牆後土壓力減小，基底壓力均勻卸荷板式方塊碼頭：卸荷板遮掩作用，牆後土壓力減?。换讘鶆?；整體性強。

實心方塊碼頭：混凝土實心塊體、塊石混凝土實心塊體、漿砌石塊體。堅固耐久性好、施工維修方便。

空心塊體碼頭：混凝土空心塊體、鋼筋混凝土空心塊體。節省混凝土用量，降低造價。減小自重、節省混凝土；填料僅部分參加抗傾作用，用於小碼頭異型塊體方塊碼頭：

由“T”型和“工”字型空心塊體組成，空腔內不完全填滿塊石。穩定性上有問題，工作機理有待完善。

方塊碼頭除滿足一般重力式碼頭基本計算內容外，還需進行1.卸荷板的穩定性和承載力驗算1）抗傾穩定性2）承載力和裂縫寬度懸臂端A

點在A點左邊0.2-0.3m處方塊碼頭除滿足一般重力式碼頭基本計算內容外，還需2.無底板空心塊體碼頭的穩定性和構件計算無底空心塊體內只有一部分填料參加抗傾作用（類似大圓筒）起抗傾作用起抗滑作用H沉箱碼頭斷面圖

第五節沉箱碼頭

沉箱概述沉箱：有底的空箱，內部有縱橫隔牆，作為重力式碼頭的岸壁。特點：整體性好，抗震性能強，自重和箱內填充物維持穩定，水上安裝施工，速度快；耗鋼材多，耐久性稍差，工程維修困難。沉箱分類：按材料：鋼砼、金屬、木沉箱按結構：實體沉箱，透空沉箱按平面形狀：矩形（岸壁式碼頭）、圓形（墩式碼頭）懸臂箱底隔牆側壁開孔沉箱的消浪作用2.沉箱碼頭的計算θHBB0ρamWGWCMVγ2h/3sYwYcThM：定傾中心（浮心在運動中以圓弧變化，此圓弧的圓心稱定傾中心）。

C：重心

W：浮心重力式碼頭設計與施工規範（JTJ290-98）：浮運中有夜航、運程≥30海裏時，為遠程浮運：1）固體（砂、石）壓倉時，m≥40cm；2）液體壓倉時，m≥50cm；同一港區、運程＜30海裏時，為近程浮運：m≥20cm

m：定傾中心M到重心C的距離。a：重心C到浮心W的距離ρ：定傾半徑m=ρ-a沉箱慣性矩壓艙水面積慣性矩沉箱排水量V懸臂部分排水量V懸沉箱長度LθHBB0ρamWGWCMVγ2h/3sYwYcTh幹

舷

高

度

要

求第三章板樁碼頭

本章要點：1板樁碼頭的結構型式及其特點2板樁碼頭的構造板樁、錨碇結構、拉桿、導梁、帽梁、胸牆3板樁碼頭的計算作用和作用效應組合單錨板樁牆的計算錨碇結構的計算拉桿的計算帽梁、導梁及胸牆結構的計算碼頭整體穩定性驗算定義：板樁碼頭建築物主要靠連續打入地基一定深度的板樁來維持碼頭直立牆體，牆體上部採用錨碇結構加以錨碇。特點：結構簡單，材料用量少，施工方便，速度快，預製程度高；結構耐久性不如重力式碼頭，施工時不能承受較大的風浪。適用：板樁碼頭對複雜的地質條件適應性強，但板樁是薄壁結構，抗彎能力有限，所以多用在中、小碼頭。板樁碼頭的主要組成部分板樁牆拉桿錨碇結構導梁帽梁碼頭設備板樁碼頭的施工順序預製和施打板樁預製和安裝錨碇結構製作和安裝導梁加工和安裝拉桿現場澆築帽梁牆後回填土和牆前港池挖泥第一節板樁碼頭的結構型式及其特點按板樁材料分類木板樁碼頭鋼筋混凝土板樁碼頭鋼板樁碼頭按錨碇系統分類無錨板樁碼頭有錨板樁碼頭單錨板樁雙錨板樁斜拉板樁按板樁牆結構分類普通板樁牆長短板樁結合主樁板樁結合主樁擋板（或套板）地下連續牆式一、按板樁材料分類1.木板樁碼頭

強度低、耐久性差、耗木材多，現已很少應用。2.鋼筋混凝土板樁碼頭

用鋼少，造價低，耐久性好，應用最廣。強度有限，適用於水深不大的中小型碼頭。3.鋼板樁碼頭

品質輕，強度高，鎖口緊密，止水好，沉樁易，適用於水深較大的海港碼頭。蛇口港－鋼板樁碼頭二、按錨碇系統分類1.無錨板樁碼頭

板樁牆如同埋入土中的懸臂梁，前挖後填，固端彎距大，易傾覆破壞，僅適用於水深不大地面荷載不大的小碼頭。2.有錨板樁碼頭（1）單錨板樁

應用最廣的一種結構型式。（2）雙錨板樁

減小板樁彎距。但兩根拉桿往往受力不均勻，實際工程中較少採用。（3）斜拉板樁

如果施工場地不便埋設拉桿和錨碇結構，可以設置斜拉樁，保持穩定。單錨板樁斷面圖（1）單錨板樁應用最廣的一種結構型式。雙錨板樁斷面圖（2）雙錨板樁減小板樁彎距。但兩根拉桿往往受力不均勻，實際工程中較少採用。斜拉板樁斷面圖（3）斜拉板樁如果施工場地不便埋設拉桿和錨碇結構，可以設置斜拉樁，保持穩定。三、按板樁牆結構分類普通板樁牆

由斷面和長度均相同的板樁組成長短板樁結合板樁長度長短結合主樁板樁結合長度較長的板樁做成截面較大的主樁主樁擋板主樁之間不設短的板樁，而是由擋板或套板代替地下連續牆普通板樁斷面圖長短板樁結合斷面圖主樁板樁結合斷面圖地下連續牆式板樁碼頭優點：連續性好，可有效地防滲和止水；不需要大型和複雜的施工機械；可以做成較大的各種形式斷面的板樁牆；施工速度快，造價低。缺點：需要具備幹地施工的條件；現澆混凝土品質不易保證，密實度差；開挖後牆的表面不光滑，需作後處理。有幹地施工條件和防滲要求，採用現澆連續牆最為合適。船塢施工三峽船閘第二節板樁碼頭的構造一、板樁二、錨錠結構三、拉桿四、導梁、帽梁、胸牆五、排水設施板樁碼頭的主要組成部分板樁牆拉桿錨碇結構導梁帽梁碼頭設備導梁和帽梁合二為一設計成胸牆。一、板樁由打樁器械連續打入或沉入地基，構成碼頭直立岸壁，擋住牆後土體。鋼筋混凝土板樁和鋼板樁1.鋼筋混凝土板樁材料：預製件，預應力混凝土或高強混凝土，打樁時不能裂，耐久性要好。斷面形式：矩形（最常用）、T形（翼板擋土用，內河小碼頭）、圓管形或組合形（抗彎能力大，深水碼頭）。矩形斷面：1）寬度500～600mm，厚度200～500mm2）板樁兩側做成凹凸榫3）底端在厚度方向做成楔形，凹榫側削成斜角T形斷面2.鋼板樁斷面形式：U形、Z形、圓管形、H形、組合形防銹處理：塗料保護陰極保護改進鋼材的化學成分和防腐蝕鋼種增加鋼板厚度儘量降低帽梁或胸牆底高程斷面形式U形U形鋼板樁組合的斷面介面介面焊接二、錨錠結構

固定拉桿，改善受力結構型式：錨錠牆和錨錠板錨錠樁（或板樁）錨錠叉樁1.錨碇板（牆）結構：

主要依靠錨碇板（牆）前土體的被動土壓力保持穩定。先開挖基槽，再現澆鋼筋混凝土錨碇牆或安放預製錨碇板。缺點為水準位移較大。2.錨碇樁或板樁結構：

嵌固於土中，填方少，原狀土不破壞，有一定水準位移。3.錨碇叉樁結構：

與板樁墻的距離可以很近，承載能力大，位移小，適用于地震區或錨碇結構前面被動土壓力較小情況。缺點：造價高樁的斜度：

3：1～4：1

三、拉桿

拉桿：板樁牆與錨錠結構的傳力構件，重要構件之一。要求：3號圓鋼或5號圓鋼，高強鋼材，延伸率不低於18％防銹措施：P54，設計時預留銹蝕量拉桿縱向間距1.5～3.0m拉桿長度：板樁牆與錨碇結構之間的距離直徑：由強度計算確定，一般採用40～80mm拉桿高程不宜低於施工水位拉桿構造圖

減小拉桿附加應力的措施：拉桿下填土沉降設置支墊：支承樁、混凝土墊塊、鋪碎石；設置U形防壓罩?；炷翂|塊帽梁：在板樁頂端用現澆混凝土做成帽梁，將各板樁連成一個整體。導梁：

在拉桿和板樁牆的連接處設置縱向的導梁，保證每根板樁都能被拉住。為了防止船舶的碰撞和減少腐蝕，通常設在板樁牆的內側。胸牆：（採用較多）

水位差不大，拉桿距地面距離較小時，可將帽梁和導梁合二為一設計成胸牆。四、導梁、帽梁及胸牆作用

帽梁導梁帽梁導梁帽梁胸牆胸牆胸牆斷面形式L形胸牆鋼板樁上的胸牆鋼板樁上的胸牆變形縫設置：導梁、帽梁或胸牆沿碼頭長度方向設置變形縫，間距15～30m，縫寬20～30mm，用彈性材料填充。

重力式碼頭變形縫設置

縫寬20-50mm；變形縫一般10-30m間距設置一個；五、排水設施

為了減小板樁牆上的剩餘水壓力，板樁牆應在設計低水位附近預留排水孔。排水孔後應設置倒濾棱體，以防止牆後填土流失。

直徑：5～8cm間距：3～5m

位置：設計低水位附近第三節板樁碼頭的計算

一、板樁碼頭上的作用和作用效應組合二、單錨板樁牆計算三、錨錠結構計算四、拉桿設計五、導梁、帽梁和胸牆結構計算六、整體穩定性驗算

《板樁碼頭設計與施工規範》JTJ292-98板樁碼頭上的作用

永久作用——主動土壓力，剩餘水壓力，自重可變作用——可變荷載引起的土壓力，船舶荷載，波浪力，施工荷載等偶然作用——地震荷載

一、板樁碼頭上的作用和作用效應組合永久作用主動土壓力：

可變作用主動土壓力：

永久作用被動土壓力：

土壓力係數：

兼有庫倫理論和朗肯理論的特點1.土壓力：

《板樁碼頭設計與施工規範》（JTJ292-98）推薦的土壓力水準強度標準值：填土面水準、牆背直立情況2.剩餘水壓力：

與潮位變化、板樁牆排水性能，回填土和地基的滲透性等因素有關。

①

海港：設置排水孔，牆後回填粗於細砂時，不考慮剩餘水頭；

②海港：牆後回填細砂（或顆粒更細），取1/3~1/2平均潮差；

③河港：按高低水位實際情況取定。3.其他荷載：船舶系纜力，波浪力，地震荷載等

船舶系纜力：系船塊體有單獨的錨碇結構，系纜力不傳給胸牆和板樁牆。波浪力：波吸力p－波谷作用在碼頭岸壁時系船柱錨碇結構1板樁牆的工作狀態：

（1）入土不深，底端按自由端考慮，底端水準位移大，板樁內只有一個方向的彎距且值最大。tmin-自由支承狀態

（2）板樁的入土段比前者稍深，底端截面只有轉角而沒有位移。二、單錨板樁牆計算

根據板樁入土深度的不同，產生四種工作狀態

（3）板樁入土段比較長，入土段向前位移甚小，板樁底端按彈性嵌固端考慮，並且向後側有少量位移。入土段出現反彎距。tmax-彈性嵌固狀態

（4）板樁的入土深度更長，牆體的穩定性有富餘。2板樁牆的土壓力分佈

（1）以位移為主，按剛性牆考慮，土壓力呈線性分佈。

（2）以變形為主，按柔性牆考慮，土壓力呈“R”形分佈。

《板樁碼頭規範》按線性分佈計算，以變形為主的板樁牆考慮彎距修正係數。3單錨板樁牆的計算

計算內容：入土深度t0板樁牆最大彎矩Mmax拉桿拉力Ra（RA）計算方法：彈性線法——僅用於單錨板樁牆的彈性嵌固狀態自由支承法——僅用於單錨板樁牆的自由支承狀態豎向彈性地基梁法——適用於單錨和多錨板樁牆的任何工作狀態

1.彈性線法（羅邁爾法）：第三種工作狀態基本求解步驟：一次超靜定結構荷載ea：主動土壓力強度ep：被動土壓力強度ew：剩餘水壓力（計算水底以下不考慮）E

p：牆後被動土壓力合力p：波吸力q：地面均布荷載2.未知量Ra，E

p，t03.求解條件①∑H=0②∑MD=0③?a=0或?D=0或

D=0

實用計算中，常用M1max=（1.1~1.15）M2max代替條件③4.計算結果①Mn=Mmax②RA=

RRalasec

（3-3-22）③t0需經公式（3-3-7）校核繞踢腳A點穩定2.自由支承法：第一種工作狀態基本求解步驟：靜定自由結構荷載ea：主動土壓力強度ep：被動土壓力強度ew：剩餘水壓力（計算水底以下不考慮）p：波吸力q：地面均布荷載2.未知量Ra，tmin3.求解步驟①先由“踢腳A”穩定條件得到tmin②由∑H=0，得Ra，再由公式（3-3-22）得RA③由內力分析得Mmax3.豎向彈性地基梁法：基本特點：可考慮拉桿錨碇點的位移：拉桿變形＋錨定結構位移入土段抗力由彈性桿代替，彈性係數的取值用m法需用桿系有限元方法求解土的抗力：土的水準抗力係數kh(z)實用中m法最常用，各種土的m值可在規範查表得到：《港口工程樁基規範》（JTJ254-98)P75表C.2.1kh(z)=mz錨碇牆（板）的穩定性計算：靜力平衡條件三、錨碇結構計算2.錨碇牆（板）與板樁牆之間距離的確定3.錨碇牆（板）的位移：不宜大於50mm4.錨碇牆（板）的內力計算：現澆連續鋼筋混凝土錨碇牆－水準方向（剛性支承連續梁）：－高度方向（懸臂板）：預製的錨碇板－水準方向（懸臂板）：－高度方向（懸臂板）：kN·mkN·m/mkN·mkN·m四、拉桿鋼拉桿直徑：d——拉桿直徑（mm）d——預留銹蝕量（mm），可取2～3mm；RA——一根拉桿的拉力，kN；f

t——鋼材強度設計值（N/mm2）

RA——拉桿拉力分項係數，取1.35帽梁設計－按受船舶水準向系纜力作用的彈性地基梁計算，基床係數k：

五、帽梁、導梁和胸牆設計板樁碼頭的整體穩定性，圓弧滑動法，滑動面通過板樁樁尖。如有軟弱土層，還需驗算滑動面通過軟土層的情況。補充說明P97六、整體穩定性驗算第四章高樁碼頭本章要點

1.高樁碼頭的結構型式及其特點

2.高樁碼頭構造設計

3.高樁碼頭的結構佈置

4.高樁碼頭的計算（面板、縱梁、橫向排架、靠船構件）

5.高樁碼頭的構件強度和整體穩定驗算高樁碼頭的重要組成部分樁基上部結構接岸結構岸坡碼頭設備高樁碼頭：適用於軟土地基。優點：結構自重輕，波浪反射小，砂石料用量少，對挖泥超深的適應性強。缺點：對地面超載和裝卸工藝變化的適應性差；耐久性不如重力式碼頭和板樁碼頭；碼頭構件易損壞且難修復。打樁船樁基礎墩臺樁基礎澆築好的樁帽橫樑就位安裝靠船構件安裝靠船構件之間的水準撐安裝預製面板面層現澆高樁碼頭全景橫向排架橫向排架第一節高樁碼頭的結構型式及其特點一、按樁臺寬度和擋土結構分類二、按上部結構分類一、按樁臺寬度和擋土結構分類1.窄樁臺碼頭：設有較高的擋土結構擋土結構與碼頭連成一體：在我國很少採用前板樁高樁碼頭優點：基樁不受冰淩撞擊，上部結構的底面不暴露在外，免受波浪濺水和幹濕交替的作用以及含鹽蒸汽的影響。缺點：填方數量大；不好設錨固，土壓力大；碼頭前波浪反射嚴重；整體滑動穩定性不如後板樁碼頭。後板樁高樁碼頭擋土結構與碼頭分開設置：主要採用型式設置擋土牆前板樁高樁碼頭後板樁高樁碼頭窄樁碼頭斷面圖深層水泥攪拌樁窄樁臺高樁碼頭特點：

1.碼頭寬度較窄；

2.適用於地基較好、土方回填量較小或回填料較便宜的地區；

3.深層水泥攪拌樁處理擋土牆下的軟弱地基，減少軟土地基變形對碼頭樁基的影響。

寬樁臺碼頭特點：

1.在軟土地基上修建滿堂式碼頭時，採用岸坡自然穩定的寬樁臺碼頭為宜；

2.岸坡回填土方量少，有利於岸坡穩定；

3.採用縱向變形縫將寬樁臺劃分為前樁臺和後樁臺。

二、按上部結構型式分類板梁式（梁板式）桁架式（框架式）無梁板式承臺式板梁式（梁板式）由面板、縱梁、橫樑、樁帽和靠船構件組成。優點：各構件受力明確合理；構件抗裂性能高（預應力構件）；樁的承載力能充分發揮，靠船構件的懸臂長度短。缺點：構件類型和數量多，死角多，水氣不易排出，構件中鋼筋易腐蝕。桁架式（框架式）由面板、縱梁、桁架和水準連桿組成。優點：適合於水位變化大的內河港口；剛度大，整體性好。缺點：施工麻煩，造價高，現澆混凝土量大。無梁板式由面板、樁帽和靠船構件組成。優點：結構簡單，施工水位高，施工簡便速度快。缺點：受力情況不明確；只能採用非預應力面板，靠船構件的懸臂長度增長，結構的整體剛性和樁的耐久性不好。適用於水位差較小和碼頭面沒有大的集中荷載。無梁板式面板、樁帽、靠船構件。面板直接擱在樁帽上。優點：結構簡單，施工快，造價低。缺點：面板位置高，樁的自由高度大，靠船構件懸臂段長。僅適用於水位差不大、集中荷載較小的中小型碼頭。承臺式由水準承臺、胸牆和靠船構件組成。優點：承臺受力均勻；結構整體性和耐久性好；對打樁的要求不高。缺點：自重大，需樁多墩式碼頭其他高樁碼頭

新

型

高

樁

碼

頭前方帶有剛架的梁板式高樁碼頭前方帶有框架的梁板式高樁碼頭大管樁板梁式高樁碼頭高樁碼頭試樁打樁船打樁試樁主梁安設試樁某高樁碼頭建造過程預製梁起吊砂漿鋪底橫樑就位靠船構件安裝水準撐安裝預製面板安裝安裝好的橫樑和靠船構件面層現澆引橋面層施工某高樁碼頭建造過程打樁船墩臺樁基礎樁帽鋼筋範本澆築好的樁帽起重船＋吊鬥澆築工藝墩臺底範本製作安裝墩臺鋼筋綁紮墩臺範本安裝預製梁驗收第二節高樁碼頭的構造

《高樁碼頭設計與施工規範》《港口工程混凝土結構設計規範》一、樁和樁帽二、橫樑與縱梁三、面板與面層四、靠船構件五、構件的連接和擱置六、增強結構耐久性的措施一、樁1.種類（按材料分）：

木樁————很少採用

鋼筋混凝土樁———耐久性好，節省鋼材，造價低 預應力鋼筋混凝土方樁 預應力鋼筋混凝土管樁（先張法、後張法）

鋼管樁————外海工程、製作簡單，打入容易，承受較大水平荷載按施工方法分類：預製樁，灌注樁按斷面形狀分類：方樁，圓樁水下灌注樁施工（近岸）（1）預應力鋼筋混凝土方樁

主要採用的結構型式

特點：1.製作方便，可分節制造，接樁方便；

2.側摩擦力與同面積圓樁相比提高13%

；

3.

根據特殊要求可做成矩形截面。作用？4.做成圓形截面。作用？幾點構造要求：1.斷面一般為

40cm×40cm～60cm×60cm；2.斷面較大時，可作成圓形空心，以減輕自重；

注意：錘擊下沉,樁頂4倍樁寬範圍內做成實心段冰淩區，不宜採用空心樁3.主筋宜採用冷拉II、III和Ⅳ級鋼筋，配筋率不小於1%；4.主筋直徑一般不小於14mm;5.樁寬

45cm，主筋不少於8根；樁寬

45cm，不少於4根；6.箍筋一般採用I級鋼筋，直徑為6～8mm，封閉式；7.箍筋間距取40～50cm，樁頭、尖處應加密，樁頭鋼筋網8.楔形樁尖，長度1.0～1.5d樁寬。9.樁靴、H形鋼樁，打入巖層。樁帽構造

1.作用？調整打樁時產生的樁頂標高和平面位置的偏差，便於預製梁或板的安裝

2.樁帽一般採用現澆混凝土

3.頂面尺寸：預製梁的寬度、梁或板的擱置長度、安裝構件時的允許偏差4.底面尺寸：直樁：樁寬、打樁允許偏差、外包最小寬度；叉樁：斜樁與垂線的夾角、兩斜樁軸線在樁帽底面交點的距離。5.樁帽高度：不宜小於0.5倍樁帽寬度，且不得小於600mm。6.樁的全部外伸鋼筋應埋入樁帽內，樁頭應嵌入樁帽50～100mm。7.現澆橫樑，不設樁帽，橫樑與樁澆築在一起。樁帽鋼筋佈置圖樁帽鋼筋範本澆築好的樁帽預應力空心方樁製作全過程（2）預應力混凝土管樁：

圓形的空心樁，鋼絞線，大管樁。分為：先張法（PHC樁）和後張法（雷蒙德樁）構造：先張法：外徑600、800、1000、1200mm；壁厚為60-150mm；每節長15m、30m；後張法（雷蒙德樁）：單節長4m，外徑為1000、1200、1400mm；壁厚130-145mm。大直徑管樁特點：

與預應力混凝土方樁比較：強度高，密度大，耐錘擊，承載力大；與鋼樁比較：耐久性好，使用壽命長，不需經常維護，用鋼量1/8~1/6，成本1/3~1/2。 1.主筋：單股或雙股鋼絞線，周長均勻佈置，16根。2.箍筋：I級鋼筋，直徑不小於6mm3.壁厚：應滿足鋼絞線預留孔及內外保護層厚度。灌漿砼40MPa。4.樁身排水孔：樁身上部，消除水錘現象，50mm。5.巖石層：鋼樁靴。表面帶齒的管樁

2.鋼管樁

構造要求：外徑500-1200mm；壁厚為10-18mm（計算厚度＋預留腐蝕厚度）。（薄壁結構）外徑與厚度之比不宜大於70，防止鋼樁屈皺破壞。優點：強度大，抗彎能力大，能承受較大的水準力，製造和施工方便。缺點：鋼材用量大，造價高，容易腐蝕。洋山港一期鋼管樁鋼管樁和構件

樁與樁帽連接：①樁頂直接伸入樁帽（或橫樑）內②樁頂通過錨固鐵件（或鋼筋）伸入樁帽

二、橫樑和縱梁

1.橫樑

①受力情況：板梁式高樁碼頭的主要受力構件

②橫樑斷面形式:

倒T形，矩形，花籃形橫樑截面形式選擇（重要）：

①縱梁高度很?。嚎v梁擱置於橫樑上，選倒T形。上橫樑寬：35－45cm，高度80－150cm；下橫樑寬：90－120cm，高度60－80cm。

橫樑截面形式選擇：

②縱梁高度與橫樑相差不大：縱、橫樑等高連接，均置於樁帽上，選矩形或花籃形。橫樑的斷面形式及接頭構造縱橫梁等高佈置，中間做現澆結點2.縱梁:

橫梁間通常設置縱梁，

門機、鐵路軌道下的梁又稱軌道梁①斷面形式：矩形，空心矩形、T形、花籃型，π型

②結構計算：縱梁一般採用連續梁 縱梁寬：30～50cm

縱梁高：90～120cm③支座處與橫樑、樁帽整體連接?？v梁三、面板與面層種類1.實心板：①現澆板—整體性好，非預應力，用於無預製和起重條件的小型碼頭。 ②預製板—現場拼接，分為橫向鉸接板和整體連接板。 ③疊合板—板厚較大時採用，下部為預製，上部為現澆，現場工作量大。上面還有面層，一起澆築。2.空心板：上海地區，空心大板①厚度一般為40～60cm②空心板之間縱向拼縫一般採用鉸接，用C30細石混凝土澆搗

凹凸形③空心板形式預製面板疊合板安裝現澆空心板施工橡膠管空心大板引橋面層面層的作用：找平碼頭地面，作為磨耗層。面層與面板一起澆築時，厚度不小於2cm

面層與面板分開澆築時，厚度不小於5cm為了防止面層混凝土在氣溫變化時引起膨脹或收縮而產生裂縫，面層應設伸縮縫，縫豎向不連通，亦稱假縫。面層應設置排水坡，坡度一般採用0.5%-1.0%。面板現澆層面層伸縮縫四、靠船構件

1.作用：固定防沖設備2.類型：懸臂梁式，懸臂板式

懸臂梁式：梁板式高樁碼頭安裝好的靠船構件水準撐安裝水準撐安裝要求：1.斷面不小於35cm×30cm2.與靠船構件外邊線的距離不小於10cm懸臂板式：無梁板式高樁碼頭雙層系靠船平臺：水位差5～8m多層系靠船平臺：水位差10～17m五、構件的連接與擱置

1.構件連接：①固接：接頭整體澆築②鉸接：空心板縱向拼縫③不連接：搭接

連接要求：（1）符合構件連接處的受力要求。（2）確保連接品質：①接縫處現澆砼的標號比預製件高一級；②預製件與比其尺寸大的現澆件連接時，預製件應埋入現澆件規定深度

（3）便於施工。

2.構件的擱置

支座頂面鋪設砂漿，厚度一般為1cm；

水泥砂漿鋪底六、增強結構耐久性的措施P125

第三節高樁碼頭的結構佈置

1.上部結構的寬度

①窄樁臺碼頭：

設門機碼頭：14～14.5m

不設門機碼頭：8～10m

②寬樁臺碼頭：綜合考慮碼頭前沿線、碼頭後方擋土結構的位置、碼頭使用等。先擬定前樁臺的寬度

一、碼頭結構尺度的確定

碼頭結構的長度、碼頭前沿高程、碼頭前水底高程

2.岸坡坡度與分級：岸坡根據使用要求開挖

海港：1：2.5

河港：1：2

坡面用拋石進行處理：1：1.5B1、B2、B3

3.結構沿碼頭長度方向的分段 變形縫的作用：

①伸縮縫 ②沉降縫

伸縮縫間距：

①裝配式結構60～70m ②現澆式結構35m

沉降縫：

根據荷載、結構型式、地質條件確定，儘量一縫兩用。

變形縫設置：懸臂式簡支式縫寬：2～3cm上海地區：大於90m

變形縫的設置凹凸縫的齒高一、懸臂梁式：優點：對不均勻沉降的適應性強，缺點：增加了排架數目，懸臂部分需現澆二、簡支梁式：優點：結構簡單、施工方便。缺點：要保證梁端自由滑動和轉動，支座構造相對複雜。高樁碼頭變形縫－凹凸縫凹凸形變形縫4.上部結構（樁臺）的底部高程

（1）樁帽或現澆橫樑的底高程不應低於施工水位（設計低水位）；（2）靠船構件底部高程：保證低水位時船舶靠泊。二、樁基佈置

佈置原則：①應能充分發揮樁基承載力，各樁受力儘量均勻；

②應使整個碼頭工程的建設比較經濟；

（樁基方案的比選與優化設計）③應考慮樁基施工的可能與便利。1橫向排架中樁的佈置

原則一：縱梁下布樁；圖(a)原則二：靠前沿的門機梁下佈置雙直樁，叉樁佈置在後門機梁下；圖(c)、(d)原則三：門機下無鐵路，雙直樁和叉樁中間設1~2根直樁；圖(a)、(b)原則四：門機下有雙線鐵路，佈置2根直樁；圖(c)、(d)原則五：不設門機和鐵路，樁等間距佈置；圖(a)、(b)原則六：窄突堤碼頭：中間佈置叉樁，門機梁下佈置半叉樁；

橫向排架：樁距：3～5m，不宜小於6倍樁徑，避免群樁效應。 斜樁最大傾斜度：不超過3:1。組成叉樁的兩根樁在樁頂處的淨距不宜小於30cm。2樁基的縱向佈置★取決於橫向排架間距；★前樁臺:

小方樁：橫向排架間距一般採用6-7米；大管樁、剛管樁：8-12米。★後樁臺：排架間距一般採用3-5米。（堆貨荷載較大）★橫向排架間距沿碼頭長度方向保持一致?！锟v向叉樁的設置3樁基平面佈置

★注意斜樁傾斜方向，避免碰樁。★樁在地面以下交叉時，它們在交叉處的淨距不宜小於50cm。斜樁在設計時應在平面內扭轉一個小的角度。★注意樁基佈置對施工程式的影響

4樁長

★端承樁：持力層；摩擦樁：承載力計算確定★同一樁臺下的樁打入同一土層，樁尖標高不宜相差太大★接樁數量不宜多於1個。三、上部結構佈置

佈置和選擇構件形式時應遵守以下原則：結構系統簡單；結構受力明確、合理；結構整體性好並有足夠的剛度；有條件時，儘量採用預製和預應力構件；構件類型少，便於預製和安裝，現澆混凝土工作量少。1上部結構系統對於不設門機和鐵路的梁板式碼頭，可不設縱梁，即將面板直接放在橫樑上。面板直接擱置在橫樑上

簡支板

單向板 連續板 懸臂板

板 四邊簡支板 三邊簡支一邊自由板

雙向板 四邊固定板

三邊固定板一邊自由板

1梁格佈置

技術經濟比較，最優佈置2梁板選型

簡支梁

梁連續梁

懸臂梁

前方樁臺：上部結構要求有一定的整體性和剛度，連續梁板後方樁臺：上部結構整體性要求不高，簡支梁板特點：

1.單向板—便於應用預應力，預製安裝方便；

2.雙向板—提高碼頭結構整體性，施工方便；

3.簡支梁板—受力後只有正彎距，配筋方便；當上部結構的整體性要求不高時多採用這種形式；後方樁臺、變形縫位置

4.連續梁板—碼頭結構整體性和剛度更好，採用普遍。

橫樑、縱梁、前方樁臺四、接岸結構的佈置

接岸結構分為兩大類：第一類：板樁式①與碼頭結構連成一體

前板樁高樁碼頭、後板樁高樁碼頭②分離式板樁接岸結構

洋山深水港一期碼頭工程圖4-3-5、圖4-3-6前板樁高樁碼頭後板樁高樁碼頭四、接岸結構的佈置

接岸結構分為兩大類：第二類：擋土牆式應用最普遍。拋石基礎、軟弱地基CDM地基處理減少回填土和接岸結構沉降對碼頭樁基的影響：

接岸結構與碼頭結構之間採用簡支板連接。

P131圖4-3-7第四節高樁碼頭的計算《高樁碼頭設計與施工規範》JTJ291-