港口水工建筑物讲义2码头概论篇（65页）

1、港口工程I -港口水工建筑物 陈 达 2013.04港口海岸与近海工程学院港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院2前情提要码 头 的 分 类根据平面布置划分根据断面形式划分墩式突堤式顺岸式半直立斜坡式直立式满堂式引桥式宽突堤窄突堤半斜坡多级式直立码头根据结构型式划分重力式码头高桩码头板桩码头混合式码头港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院3码头的分类按结构型式分类特点：靠自重抵抗建筑物滑动和倾覆，是对超载和工艺变化适应能力最好的一种耐久性结构。适用：较好地基。特点：靠打入地基中的板桩墙挡土，受有较大的土压力，钢筋混凝土板桩适用于万吨级以下的码头。钢板桩则可用于大型码头。适用：所有板桩可沉入

2、的地基。特点：主要由上部结构和桩基组成，通过上部结构将作用在码头上的荷载经桩基传给地基，其耐久性、对超载以及工艺变化的适应能力较差。适用：软土地基。重力式码头板桩码头高桩码头港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院4码头的分类混合式码头港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院5码头的组成上部结构下部结构基 础码头设备将下部结构的构件连成整体；直接承受荷载，并传给下部结构； 作为设置各种设施的基础。支承上部结构，形成直立岸壁；将作用在上部结构和本身上的荷载传给地基。用于船舶系靠和装卸作业。港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院6码头图片港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院7码头图片港口工程

3、河海大学 港口海岸与近海工程学院8码头图片港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院9码头图片港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院10码头图片港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院11码头图片港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院12码头图片港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院13码头图片港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院14码头图片港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院15码头图片港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院16码头图片港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院17码头图片港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院18码头图片港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院

4、19上海洋山港港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院20上海洋山港港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院21上海洋山港小洋山港区 小洋山中港区 小洋山东港区 小洋山西港区 小洋山北侧综合开发地块洋山深水港区北港区总体上由5个部分组成，即小洋山港区、小洋山中港区、小洋山东港区、小洋山西港区及小洋山北侧综合开发地块。上海洋山港北港区总体规划小洋山港区 其中小洋山港区：即洋山深水港区一、二期工程，一期工程岸线长度1600m，建设有5个710万吨级集装箱泊位，年设计吞吐量为220万TEU；二期工程岸线长度1400m，共建设4个710万吨级集装箱泊位，年设计吞吐量为210万TEU。洋山一期工程于20

5、02年开工建设，2005年12月建成投产；二期工程于2005年开工建设，2006年底建成投产。上海洋山港北港区总体规划小洋山港区 小洋山中港区 小洋山中港区：即洋山深水港区三期工程，三期工程是整个洋山深水港区天然水深条件最好，陆域纵深最大的港区。三期工程岸线长度2600m，建设有7个715万吨级集装箱泊位，年设计吞吐量为500万TEU。洋山三期工程于2006年开工建设，2007年12月和2008年12月分期建成投产。洋山一三期工程是洋山深水港区北港区的主体港区。上海洋山港北港区总体规划小洋山港区 小洋山中港区 小洋山西港区 其中小洋山西港区：即洋山深水港区四期工程，目前正处于前期准备过程中。相

6、对一三期工程，四期工程天然水深条件及陆域条件稍差，规划泊位等级为5万吨级，其岸线总长度为3750m，规划泊位数为11个，其中西侧9个，东侧2个，总设计年吞吐量620万TEU。四期工程是洋山深水港区北港区最后一个集装箱港区。上海洋山港北港区总体规划洋山深水港区北港区总体规划小洋山港区 小洋山中港区 小洋山东港区 小洋山西港区 其中小洋山东港区：小洋山港区为能源港区，规划岸线长3550m，包括上海LNG接收站项目和油品码头。LNG接收站将于2009年10月建成投产，油品码头一期工程已经建成投产。洋山深水港区北港区总体规划小洋山港区 小洋山中港区 小洋山东港区 小洋山西港区 小洋山北侧综合开发地块其

7、中小洋山北侧综合开发地块：包括港口公共设施及资源综合利用区、港口综合服务区、港口生活配套区、国际物流加工区、国际物流中转区，总面积约1280公顷。承台宽13m，厚3m，底标高5.1m，分段长度24m，板桩采用1.9m钢管桩，斜度桩直径2.0m，斜度3：1，桩距6m。支撑桩直径1.5m，桩间距6m。抛石棱体地基采用砂桩加固。标准断面上海洋山港码头、接岸结构型式施工现场参观港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院30码头结构上的作用及组合作用的定义施加在结构上的集中力和分布力+引起结构外加变形和约束变形的原因。直接作用（荷载）间接作用地基沉降混凝土收缩变形温度变形港口工程河海大学 港口海岸与近海工

8、程学院31码头结构上的作用及组合作用的分类根据时间的变异划分偶然作用在设计基准期内，不一定出现，但一旦出现其量值很大且持续时间很短可变作用在设计基准期内，其量值随时间变化与平均值相比不可忽略永久作用在设计基准期内，其量值随时间的变化与平均值相比可忽略不计 结构和固定设备自重力预加应力土重力永久作用引起的土压力堆货荷载流动起重运输机械荷载船舶荷载、水流波浪力可变作用引起的土压力地震荷载等固定水位引起的静水压力港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院32码头结构上的作用及组合作用的分类根据空间位置的变化划分自由作用在结构的一定范围内可以任意分布的作用固定作用在结构上具有固定分布的作用结构自重力固定

9、设备自重力 堆货荷载流动起重运输机械荷载港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院33码头结构上的作用及组合作用的分类根据结构的反应划分动态作用加载过程中结构产生不可忽略的加速度的作用静态作用加载过程中结构产生的加速度可以忽略不计的作用结构自重力土压力 船舶撞击力汽车荷载堆货荷载 预加应力 地震作用在进行建筑物设计时，对动态作用原则上应按其动态反应求解对建筑物产生的动态作用效应。为了简化计算，对某些动态作用允许将动态作用简化为静态作用；如起吊预制构件和运行中汽车的动态作用等，可采用其静态下的作用乘以动力系数或冲击系数来代替动态作用。港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院34港工建筑物完成各项功

10、能的标志是用极限状态来衡量。当建筑物的整体或其部分在超过某一状态时，建筑物就不能满足设计规定的某一功能的要求，这种特定状态，称为建筑物的极限状态。极限状态是区分建筑物的工作状态为可靠或不可靠的标志。码头结构上的作用及组合港工建筑物的极限状态港工建筑物的极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院35定义：是指建筑物的整体结构或其构件达到最大的承载能力或产生不适于继续承载的变形，或是由于结构构件因塑性变形导致几何形状发生显著改变而不能使用，这是与建筑物安全性有关的最大承载能力状态，超过这一状态建筑物就不安全。码头结构上的作用及组合承载能力极限状态

11、主要表现：（1）作为刚体失去平衡（倾覆、滑移等）；（2）构件或连接部位因材料的强度极限超过而破坏，或因过度的塑性变形而不适于继续承载；（3）结构变为机构（瞬变体系）；（4）结构或构件丧失稳定性（如压曲失稳等）。 港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院36定义：是指当建筑物整体结构或是构件达到正常使用和耐久性的各项规定限值时的状态。确定正常使用极限状态，通常是采用一个或几个约束条件，例如混凝土裂缝的宽度、梁的挠度、外观的变形量等，它们的限值应满足使用要求。 码头结构上的作用及组合正常使用极限状态主要表现：（1）影响正常使用或外观的过大变形；（2）影响正常使用或耐久性的局部损坏（包括裂缝）；（3

12、）影响正常使用的振动；（4）影响正常使用或耐久性的其它要求。港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院37码头结构上的作用及组合作用组合正常使用极限状态承载能力极限状态持久组合短暂组合持久状况短暂状况偶然组合永久作用和持续时间较长的可变作用包含了持续时间较短的可变作用包含了偶然作用包括短期效应（频遇）组合和长期效应（准永久）组合港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院38码头结构上的作用及组合作用代表值作用的代表值（应根据不同的极限状态与设计状况采用不同的量值作为作用的代表值）标准值频遇值准永久值作用的主要代表值作用在结构上时而出现的较大值作用在结构上经常出现的量值，它在设计基准期内具有较长的总

13、持续期港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院39码头结构上的作用及组合作用代表值根据时间的变异划分偶然作用在设计基准期内，不一定出现，但一旦出现其量值很大且持续时间很短可变作用在设计基准期内，其量值随时间变化与平均值相比不可忽略永久作用在设计基准期内，其量值随时间的变化与平均值相比可忽略不计 根据观测和试验资料或工程经验综合分析确定有标准值、频遇值、准永久值。如：对于承载能力极限状态下的持久组合-主导可变作用取标准值；非主导可变作用取组合值，即将标准值乘以组合系数。仅有标准值 代表值港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院40极限状态设计表达式承载能力极限状态正常使用极限状态港口工程河海大学

14、 港口海岸与近海工程学院41短暂组合极限状态设计表达式承载能力极限状态持久组合分别为永久作用、主导可变作用和第i个非主导可变作用标准值；分别为永久作用、主导可变作用和第i个非主导可变作用的效应系数；永久作用的分项系数；分别为主导可变作用分项系数和第i个非主导可变作用分项系数，按表1-2-2取值；组合系数，取0.7；结构重要性系数，按表1-2-3取值；第i个可变作用分项系数，按表1-2-2中所列数值减小0.1。港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院42极限状态设计表达式正常使用极限状态持久状况的短期效应（频遇）组合作用的短期效应（频遇）组合；短暂状况的效应组合；准永久值系数，取0.6。持久状况

15、的长期效应（准永久）组合短暂状况当需要考虑正常使用极限状态时作用的长期效应（准永久）组合；频遇值系数，取0.8；调课通知港航4-5班：下周二第二大节下周三第三大节（下午）工程馆107。港航4-5班：下周四第一大节下周五第三大节（下午）工程馆107。港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院44结构的设计状况港口水工建筑物结构的设计状况持久状况短暂状况偶然状况正常条件下，结构使用过程中的状况。按承载能力极限状态的持久组合和正常使用极限状态的长期组合或短期组合分别进行设计。结构施工和安装等持续时间较短的状况。应对承载能力极限状态的短暂组合进行设计，必要时可同时对正常使用极限状态的短暂状况进行设计。结

16、构承受设防地震等持续时间很短的状况。应按承载能力极限状态的偶然组合进行设计。港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院45码头地面使用荷载堆货荷载作用在港口工程结构上的堆货荷载标准值，应根据堆存货种、装卸工艺确定的堆存情况，结合结构型式、地基条件和不同计算项目并考虑今后港口发展等进行综合分析后确定。人群荷载对于客运码头的人行栈桥、引桥、专用码头中的人行检修道和各类码头中有可能作为人行通道的部位，均应考虑人群荷载。港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院46码头地面使用荷载码头地带根据码头作业的客观情况和使用经验，现行港口工程荷载规范（JTJ 215-98）根据堆货荷载的不同将码头分成三个区域：码

17、头前沿地带、前方堆场和后方堆场。港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院47码头地面使用荷载前沿地带一般情况下仅做为流动起重运输机械、门机和火车的通道和货物的倒载场地。宽度：有门机的码头取14m；没有门机的海港码头取10m；河港码头取4-8m。港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院48码头地面使用荷载前方堆场港口利用率最高的堆场，因为这个地带使用最方便，货物水平运距最短。宽度：有门机的码头，按门机吊臂可伸到的范围确定；不设门机的码头，可根据各港采用的装卸设备和管理情况确定。港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院49码头地面使用荷载后方堆场指前方堆场以后的堆场。后方堆场堆货荷载通常位于港口水

18、工建筑物边缘或以外，对码头结构设计一般影响很小，主要用于堆场地坪设计。港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院50流动起重运输机械荷载门座起重机荷载门座起重机荷载应按实际机型确定。当缺乏实际资料时，国产门机荷载标准值可根据其最大起重量、最大幅度、轨距按荷载规范采用。设计时不考虑冲击系数。港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院51流动起重运输机械荷载轮胎式起重机荷载轮胎式起重机又称轮胎吊，虽然越野和爬坡能力较差，行驶速度较慢，但机动灵活，能四面进行工作，使用方便，在内河中小港口应用较普遍。一般起重量时考虑冲击系数1.11.3，最大起重量时不考虑冲击力。港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院5

19、2流动起重运输机械荷载汽车式起重机荷载汽车起重机的越野性能好，适用于流动性较大的场所作业。进行作业时不能吊货行驶，加之起重效率低，又不能配用抓斗装卸散货，所以在中小港口用得不太普遍，仅只能做点辅助作业，用于港口进行装卸作业的较少。港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院53流动起重运输机械荷载缆车荷载缆车是河港斜坡码头上、下坡的主要运载工具，必须与选定的坡顶绞车配套使用。作用在轨道上的缆车荷载应根据缆车自重、载重量、轮数及影响轮压的各种因素确定。缆车轮压标准值（kN）；重力加速度，取10m/s2；缆车载重量（t）；缆车自重（t）；缆车总轮数；轮压不均匀系数。港口工程河海大学 港口海岸与近海工程

20、学院54铁路和汽车荷载铁路荷载铁路列车由机车和车辆组成。由于港口铁路所用机车和车辆的型号甚多，设计时一般不采用实际机车和车辆的轴压力，而是采用中华人民共和国铁路标准荷载(又称中一活载)。按此图式计算时，按其最不利的情况截取任意数量的荷载加载。普通活载一般对大跨度结构起控制作用，特种活载一般对小跨度(小于3-5m)结构起控制作用。 港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院55铁路和汽车荷载汽车荷载作用在港口建筑物上的汽车荷载，包括各级汽车和平板挂车荷载。汽车荷载按单辆汽车总重量分为：10t、15t、20t、30t、55t汽车五个等级，其技术指标和平面尺寸按附录一的规定采用。 30 t 汽车平面尺

21、寸港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院56船舶荷载船舶荷载根据作用方式不同划分船舶系缆力船舶挤靠力船舶撞击力由于风和流的作用，通过系船缆作用在码头系船柱上的力由于风和流的作用，使停靠在码头的船舶直接作用在码头建筑物上的力船舶靠岸或在波浪作用下撞击码头时产生的力港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院57船舶荷载系缆力分为纵、横向系缆力两部分，主要由风作用产生。当码头前沿水流较大时，系缆力应考虑风与水流可能同时出现的对计算船舶共同作用所产生的横向分力总和Fx 和纵向分力总和Fy 。系缆力系船柱受力分布不均匀系数,与实际受力的系船柱数目有关。系缆力标准值；风和流对船舶产生横向和纵向分力总和；计

22、算船舶同时受力的系船柱数量，与船长有关；系船缆水平投影与码头前沿线所成夹角；系船缆与水平面之间的夹角；港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院58船舶荷载港口工程荷载规范规定计算系缆力标准值不应大于缆绳的破断力，也不应低于规范规定的下限值。系缆力取值标准聚丙烯尼龙缆绳的破断力（kN）；缆绳直径（mm）。港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院59船舶荷载防冲设施连续布置船舶挤靠力挤靠力分布不均匀系数，采用1.1；船舶直线段与防冲设施接触长度（m）。可能同时出现的风和流对船舶作用产生的横向分力总和（kN） ；防冲设施间断布置挤靠力标准值（kN/m)；作用于一组（或一个）防冲设施上的挤靠力标准值（kN)；挤靠力不均匀系数，采用1.3；与船舶接触的防冲设施组数或个数。港口工程河海大学 港