港口水工建筑物讲义7板桩码头丨140页

1、港口工程I -港口水工建筑物2013.04港口海岸与近海工程学院第三章 板桩码头板桩码头的结构型式及其特点板桩码头的构造单锚板桩码头的计算无锚板桩码头的计算河海大学 港口海岸与近海工程学院2港口工程3河海大学 港口海岸与近海工程学院参考书籍港口工程4河海大学 港口海岸与近海工程学院参考书籍港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院5板桩码头港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院6板桩码头板桩码头河海大学 港口海岸与近海工程学院7港口工程板桩码头河海大学 港口海岸与近海工程学院8港口工程板桩码头的特点及适用条件港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院9一、板桩码头的结构型式及其特点板桩码头的组成

2、板桩码头的一般施工程序板桩码头的结构型式港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院10板桩码头的特点及适用条件工作原理：靠沉入地基的板桩墙和锚碇系统共同作用来维持其稳定性。优点：结构简单，材料用量少，造价便宜；主要构件可在预制厂预制，施工方便、速度快；对复杂地质条件适应性强；可先打板桩后挖港池，减少挖填土方量。缺点：结构耐久性不如重力式码头，钢板桩易锈蚀；施工过程中一般不能承受较大的波浪作用，不适于在无掩护的海港中应用；需要打桩或其他沉桩设备。适用条件：所有板桩可沉入的地基，过去多用于中小码头。也可用于船闸闸墙、船坞坞墙、护岸和围堰等。港口工程河海大学 11港口工程11板桩码头的组成板桩墙：是板

3、桩码头的基本组成部分，是下部打入或沉入地基的板桩构成的连续墙，作用是挡土并形成码头的直立岸壁。拉杆：传递水平荷载给锚锭结构，减小板桩的跨中弯矩及入土深度和减小顶部向水域方向的位移。河海大学 港口海岸与近海工程学院锚锭结构：承受拉杆拉力。板桩墙拉杆锚锭结构港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院12板桩码头的组成帽梁：为了使各单根板桩能共同工作和使码头前沿线齐整，在板桩顶端设有帽梁导梁：为了使每根板桩都能被拉杆拉住，需在拉杆与板桩的连接处设置水平导梁，拉杆穿过板桩固定在导梁上码头设备：便于船舶系靠和装卸作业。帽梁导梁港口工程13板桩码头的一般施工程序板桩码头的一般施工程序预制和施打板桩预制和安装

4、锚碇结构浇筑帽梁墙后回填土及墙前港池挖泥制作和安装导梁加工和安装拉杆河海大学 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14板桩码头的结构型式根据板桩材料划分木板桩钢筋混凝土板桩钢板桩强度低，耐久性差，现已很少采用耐久性好，用钢量少，造价低，但强度有限，一般用于中小型码头。强度高，重量轻，锁口紧密、止水性好，施工方便，但易腐蚀，耐久性较差，适用于建造水深较大的海港码头，特别多用于要求不透水的船坞坞墙、施工围堰和防渗围幕等工程中。港口工程港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院15板桩码头的结构型式钢板桩围堰港口工程16板桩码头的结构型式根据锚碇特点划分无锚板桩有锚板桩适用高

5、度较小，地面荷载不大且对位移要求不高的情况单锚板桩双锚或多锚板桩斜拉桩式板桩河海大学 港口海岸与近海工程学院适用于墙高在610m以下的中小型码头。适用于墙高大于10m 的码头，但上下拉杆的位移很难协调，常会使某一拉杆严重超载。适用于码头后方场地狭窄，设置锚碇结构有困难或施工期会遭受波浪作用的情况港口工程17板桩码头的结构型式根据板桩墙结构划分普通板桩墙长短板桩结合遮帘式板桩卸荷式板桩主桩板桩结合主桩挡板（或套板）河海大学 港口海岸与近海工程学院地下连续墙板桩码头的构造板桩锚碇结构拉杆导梁、帽梁及胸墙排水设施二、板桩码头的构造钢筋混凝土板桩钢板桩锚碇板（墙）锚碇桩锚碇桩墙锚碇叉桩18河海大学 港

6、口海岸与近海工程学院港口工程港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院19板桩钢筋混凝土板桩断面形式矩形：I字形T形圆形港口工程20板桩钢筋混凝土板桩河海大学 港口海岸与近海工程学院断面形式矩形特点：形状简单，制作方便，沉桩容易，接缝容易处理。 但抗弯能力差，费材料。尺寸：其厚度应根据强度和抗裂要求由计算确定，一般为2050cm；宽度由打桩设备的龙口宽度决定，在地基条件和打桩设备允许的情况下，尽可能加大宽度，一般为5060cm。 港口工程21板桩钢筋混凝土板桩河海大学 港口海岸与近海工程学院断面形式矩形22河海大学 港口海岸与近海工程学院板桩钢筋混凝土板桩港口工程23河海大学 港口海岸与近海工程

7、学院板桩钢筋混凝土板桩港口工程板桩钢筋混凝土板桩24河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程板桩钢筋混凝土板桩25河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程板桩钢筋混凝土板桩26河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院27港口工程板桩钢筋混凝土板桩断面形式T形特点：实际是整体主桩挡板结构，板桩数量少，施工速度快，抗弯能力强；但平接企口导向能力差，易偏位，通常采用水冲沉桩或振动沉桩设备，企口不严，须设置防漏措施。尺寸：翼板厚度由计算确定，一般为1020cm，宽度由打桩设备的能力决定，一般为1.21.6m，长度只须低于设计水底以下11.5m，且不小于港池可能的

8、冲刷深度；肋宽一般为3040cm，高度由计算确定，一般为4575cm；长度根据踢脚稳定和岸壁整体滑动稳定性由计算确定。港口工程28河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程28板桩钢筋混凝土板桩河海大学 港口海岸与近海工程学院断面形式圆形特点：预制管柱桩，省材料，抗弯能力强，可适应多种地质条件下施工，可打桩，可射水沉桩或振动沉桩，但需专门的预制场和专门的预制设备（离心机）。尺寸：预应力管柱桩直径一般为50300cm，厚度为1050cm，节长在10m内，在现场用法兰盘连接成需要的长度。板桩钢筋混凝土板桩断面形式I字形特点：实际上是主桩板桩结合，适用于地质条件较差处，但构件类型多，施工麻烦，主桩受力

9、较大，板桩受力小，受力不均匀。港口工程港口工程30板桩钢板桩河海大学 港口海岸与近海工程学院断面形式U形 U形组合 平板形 Z形 H形 圆管形 转角构造港口工程31板桩河海大学 港口海岸与近海工程学院钢板桩板桩钢板桩32河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程板桩钢板桩33河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程板桩钢板桩34河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程板桩钢板桩35河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程板桩36河海大学 港口海岸与近海工程学院钢板桩港口工程板桩钢板桩37河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程断面形式板桩U形 特点：U形钢板桩相互倒置形成“折瓦”形断面的连续墙，

10、其中和轴位于“折瓦”形断面的中间，即锁口位置。由材料力学可知，受弯矩作用时，中和轴处的剪应力最大，如锁口咬合不牢，受力后易错位，断面系数降低，设计时，通常要根据实际情况，对其断面系数进行折减。钢板桩38河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程断面形式Z形 特点：抗弯能力好，受弯时，连接锁口处，剪应力为零，由于单根Z 形钢板桩断面不对称，施工时易扭转，故施工时一般采用将两根板桩焊在一起施打。 钢板桩板桩39河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程平板形 断面形式特点：抗弯能力差，但“锁骨”形锁口，横向受拉能力强，适用于格型结构中。40河海大学 港口海岸与近海工程学院板桩钢板桩港口工程41河海大学

11、 港口海岸与近海工程学院板桩钢板桩钢板桩的锈蚀和防护物理保护涂料保护：采用涂环氧煤沥青漆或聚乙烯和聚氨酯弹性体覆盖，一般保护35年 ，适于水位变动区化学保护阴极保护：效果好，费用高，适于水下部分改进钢材化学成分，采用防腐蚀的钢种增加钢板桩的厚度降低帽梁和胸墙底高程与钢板桩接触的金属件采用与钢板桩材质相同的钢材港口工程板桩地下连续墙特点：干地施工，可现浇可预制，连续性好，可有效防渗和止水，不需大型和复杂机械，施工速度快，造价低，断面可以较大，形式多样，但现浇混凝土质量不易保证。断面形式：现浇矩形、T形、钻孔排桩形 预制矩形尺寸：厚度或直径由强度计算确定，现浇地下墙厚度一般60130cm，预制地下

12、墙厚度一般4080cm，桩径不宜小于55cm。单元墙段一般48m。42河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程板桩地下连续墙导墙施工43河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程板桩地下连续墙成槽44河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程板桩地下连续墙绑扎钢筋笼45河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程板桩地下连续墙钢筋笼吊装46河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程板桩地下连续墙钢筋笼吊装47河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程板桩地下连续墙墙身混凝土浇筑48河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院49锚碇结构结构形式锚碇叉桩码头后方场地狭窄，

13、拉杆拉力较大锚碇桩（桩墙）码头后方场地宽敞，且地下水位较高或利用原土层锚碇板（墙）码头后方场地宽敞，拉杆拉力不大锚碇结构特点：依靠前面回填料的抗力来承受拉杆拉力承载能力较小，水平位移大。结构简单，能充分发挥其前面的被动土压力，不需打桩设备，材料用量少，造价便宜，但必须开挖基坑或基槽，增加了开挖工程量并破坏了原状土结构。型式：锚碇板预制，平板、T型、双向梯形 锚碇墙现浇，也可预制，矩形、梯形、L形锚碇板（墙）50河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程锚碇结构锚碇板（墙）尺寸：高度由稳定计算确定，一般不宜小于埋置深度的1/3，常采用1.03.5m；厚度由强度和裂缝控制计算确定，15cm，常采用2

14、040cm；预留拉杆孔位置宜与作用在锚碇板（墙）上的土压力合力作用点重合，斜度与拉杆方向一致。回填：为了充分利用墙前土抗力，墙后一般须换填力学性质好的填料（如北方常采用灰土夯实，南方常采用块石回填）港口工程构造：采用预制安装的锚碇板（墙），下面常用1520cm厚的碎石铺垫。现浇锚碇墙，下面应浇注1015cm的贫质砼垫层。锚碇结构锚碇墙港口工程锚碇结构锚碇墙港口工程锚碇结构锚碇墙前回填材料港口工程锚碇结构特点：靠桩打入土中嵌固工作，此结构属于无锚桩，承载能力较小，水平位移较大；桩直接沉入土中，填挖方量少，不破坏原状土，但需打桩设备。型式：锚碇桩预制钢筋混凝土桩或钢管桩 锚碇桩墙预制板桩，也可现浇

15、地下连续墙尺寸：断面尺寸由强度和裂缝控制计算确定，15cm，常采用2040cm；其深度由“踢脚”稳定来确定锚碇桩（桩墙）55河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程锚碇结构特点：靠桩的轴向拉压和拉拔承载力来工作，其稳定性由桩的承载能力确定，与板桩墙的距离可以很近，拉杆长度短，承载能力大，位移小，造价高尺寸：斜度宜采用3:14:1；桩顶净距3040cm；现浇桩帽，将拉杆与桩连成整体。锚碇叉桩56河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院57尼龙橡胶带拖锚结构土锚 钢筋混凝土拖板锚碇结构特点：利用墙后回填土或原状土对锚固物的摩阻力来锚碇板桩墙港口工程河海大学

16、港口海岸与近海工程学院58拉杆拉杆59河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程拉杆60河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程拉杆61河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程拉杆位置：拉杆一般水平放置，从减少板桩墙跨中弯矩来说，拉杆位置越低越好，但为了保证在水上穿拉杆和水上浇注胸墙或导梁的施工要求，一般在平均水位以下，设计低水位以上0.51.0m，且不得低于导梁和胸墙的施工水位。材料：拉杆一般用圆钢制成，常采用3号钢和5号钢。目前在一些工程中开始采用高强钢材，但必须能保证焊接质量及延伸率不低于18。安装时除锈，防腐蚀，设计时预留锈蚀量。尺寸：钢拉杆直径由强度计算确定，可为40100mm。拉杆的

17、间距根据拉杆力的大小来确定，常用1.03.0m。一般为板桩宽度的整数倍或偶数倍。拉杆的长度为板桩墙与锚碇结构的距离，由计算确定。当长度较长(12m)时 ，宜分节组装，紧张器连接。拉杆62河海大学 港口海岸与近海工程学院其他：安装时应施加一定的初始拉力，并保证各拉杆初始拉力相同 一个码头分段中所有拉杆材质、长度和构造应相同港口工程63河海大学 港口海岸与近海工程学院拉杆拉杆拉杆失事原因：实际拉力设计拉力拉杆下填沉陷，拉杆在其上土重及地面荷载作用下发生弯曲，产生附加应力而断裂。锈蚀使拉杆断面减小。防治措施：夯实拉杆下的填土，或在拉杆下设置支撑，以减小沉陷，支撑形式有支撑桩、设砼垫块或垫墩、铺碎石或

18、灰土垫层。在拉杆两端设置连接铰，以消除其附加应力。在拉杆上做各U形防护罩，使拉杆上面的土重及地面荷载通过防护罩传到拉杆两侧的地基上。防锈处理，涂两层防锈漆，并用沥青麻袋包裹两层。回填料严禁带有腐蚀性，如炉渣、矿渣等。 港口工程连接铰和紧张器拉杆64河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程拉杆拉杆65河海大学 港口海岸与近海工程学院紧张器混凝土垫块港口工程拉杆拉杆66河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程拉杆拉杆67河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程拉杆拉杆68河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程拉杆拉杆69河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程港口工程河海大学 港口海岸与近海工程

19、学院70帽梁、导梁及胸墙胸墙：当水位差不大、拉杆距码头面距离较小时，为简化结构和便于施工，一般将导梁和帽梁合二为一设计成胸墙，常用断面形式有矩形、梯形、L形和I形。 帽梁：使板桩能共同工作和码头前沿线整齐，采用现浇混凝土结构导梁：使每根板桩都能被拉杆拉住，设置在拉杆和板桩墙的连接处，钢筋混凝土板桩一般采用钢筋混凝土导梁，可预制安装，也可现浇；钢板桩一般采用钢导梁。港口工程71帽梁、导梁及胸墙河海大学 港口海岸与近海工程学院其他构造说明：（1）帽梁或胸墙前后两侧应比板桩宽150mm以上。（2）前墙应伸入帽梁内一定深度，钢筋混凝土前墙伸入帽梁或胸墙的深度可取5070mm，钢板桩前墙伸入帽梁或胸墙的

20、深度可取1倍板桩截面高度或桩径。 （3）系船柱块体宜与帽梁或胸墙整体浇注，其尺寸应由系缆力和系船柱构造要求确定。块体上可增设拉杆或八字形布置的副拉杆。（4）帽梁、导梁或胸墙沿码头长度方向应设置变形缝，变形缝间距一般可取1530m，并设置在结构型式和水深变化处、地基土质差别较大处及新旧结构的衔接处。缝宽2030mm，弹性材料填充。帽梁、导梁及胸墙钢导梁72河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程帽梁、导梁及胸墙胸墙钢筋73河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程帽梁、导梁及胸墙胸墙立模74河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院75 为了减小或消除作用在板

21、桩墙上的剩余水压力，前墙应设排水孔，排水孔位置不宜高于设计低水位，在施工条件允许的情况下，宜设在极端低水位附近。排水孔的间距和孔径根据前墙水位变化幅度、前墙透水情况和墙后土质确定，一般35m设置一个直径5080mm的排水孔。除墙后回填块石的情况外，排水孔后均应设置倒滤棱体，以防墙后填土流失。 排水设施单锚板桩码头的计算作用和作用效应组合前墙计算帽梁、导梁及胸墙结构计算整体稳定计算拉杆计算锚碇结构计算三、单锚板桩码头的计算76河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程作用和作用效应组合偶然状况短暂状况持久状况结构使用期分别按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计施工期、检修期等按承载能力极限状态设

22、计，必要时同时按正常使用极限状态设计仅在有特殊要求时进行承载能力极限状态设计或防护设计地震状况板桩码头设计状况使用期遭受地震作用时仅按承载能力极限状态设计77河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程作用和作用效应组合承载能力极限状态前墙的“踢脚”稳定性锚碇结构的稳定性板桩码头整体稳定性正常使用极限状态板桩码头设计计算项目桩的承载力钢筋混凝土构件裂缝控制构件强度78河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程作用和作用效应组合注意：踢脚稳定验算用分项系数法。构件计算用综合分项系数法。综合分项系数法：在计算前墙的弯矩和拉杆力时，作用和抗力（被动土压力）均取标准值，其设计值可采用计算出的标准值乘综合分项

23、系数。钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土构件强度计算时，作用效应设计值可按有关作用标准值计算的作用效应乘综合分项系数确定。综合分项系数混凝土结构采用1.40；钢结构采用1.35。裂缝验算综合准永久值系数应采用0.85；79河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院80作用和作用效应组合偶然作用可变作用永久作用土体本身产生的主动土压力、前墙后的剩余水压力码头地面上各种可变荷载产生的主动土压力、船舶荷载、施工荷载和波浪力等非正常撞击、火灾、爆炸等引起的作用力地震作用板桩码头上的作用地震土压力、地震动水压力、地震惯性力等作用和作用效应组合计算水位和作用组合持久组合应针

24、对不同构件和计算内容分别采用极端高水位、设计高水位、设计低水位和极端低水位中的不利水位与持久状况的作用进行组合。短暂组合应针对不同构件和计算内容分别采用设计高水位、设计低水位中的不利水位或施工水位与短暂状况的作用进行组合。地震组合，计算水位与作用组合应符合现行行业标准水运工程抗震设计规范（JTJ225）中的规定。81河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程土压力 前墙一般属于柔性结构，在土压力作用下其轴线将发生挠曲变形，作用在板桩墙上的土压力分布也随墙体的变形而变化。这种土与墙相互作用的复杂性，给确定板桩墙上的土压力带来很大的困难。 作用于板桩墙上的实际土压力将视施工方法、锚杆装设处的水平位移

25、、锚杆位置高低、板桩入土深度、板桩刚度与海底地基土性质之间的关系等因素而变化，其土压力分布是十分复杂的。82河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程主动土压力 根据国内外研究结果，作用于板桩墙上的主动土压力分布形式可归纳为两种：一种是以顶端位移为主（如：先挖泥后打桩、板桩相对刚度较大，锚杆位移较大等情况），板桩墙后主动土压力视为与刚性墙相同呈三角形分布；另一种是以弯曲变形为主（如：先打桩后开挖、板桩相对刚度较小，锚着点位移小等情况），墙后主动土压力视为“”形分布，弯矩值就将减小。83河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程R形分布原因： 板桩上部有拉杆拉住，下端嵌固于地基中，上下两端位移较小，

26、跨中位移较大，墙后土体在板桩变形过程中呈现拱现象，使跨中一部分土压力通过滑动土条间的摩擦力传向上下两端。影响因素： 板桩墙的刚度：刚度越小，R形分布越显著； 锚碇点位移：位移越小，R形分布越显著 施工顺序：先打板桩后开挖比先开挖后打板桩，R形分布显著主动土压力84河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程主动土压力85河海大学 港口海岸与近海工程学院计算方法： 研究也表明不论土压力分布形式如何，而其土压力总力大小与按库伦土压力公式计算的数值基本相同。“”形曲线分布目前尚缺乏足够的试验研究资料，定量确定有一定困难。 所以规范中确定土压力的方法仍按照古典土压力理论进行计算，即作用于前墙上的主动土压力

27、按三角形分布，但考虑到板桩墙体变形对土压力的影响，对以弯曲变形为主的前墙考虑弯矩修正系数，即将以此土压力及其荷载计算得到的板桩墙跨中最大弯矩和拉杆拉力乘以合适的经验系数进行修正。港口工程被动土压力港口工程86河海大学 港口海岸与近海工程学院墙前被动土压力比=0时计算值大1倍左右，而墙后（下端）被动土压力比=0时计算值小1倍左右。原因：入土段上部墙体对土体产生向下的摩擦力，使土体的稳定性增大，下部墙体对土体产生向上的摩擦力，使土体的稳定性减小。板桩在水底处发生向下转动变形，使墙前土体受到向下的挤压；板桩底端发生向上转动变形，给墙后土体一个向上的“掘出力” ；板桩向前变形，压挤墙前土体，使土的密实

28、度增大，抗剪强度提高； 板桩底部被地基嵌固，使板桩下端变形较小，达不到极限被动土压力所需的位移值。计算方法：考虑土与墙之间摩擦角，计算墙前被动土压力时，取正值；计算墙后被动土压力时，则取负值。土压力主动土压力被动土压力注意：土压力的计算公式与重力式码头规范不同，与库仑公式相比，能考虑粘聚力c的作用；与朗肯公式相比，能考虑土与墙背间摩擦角的作用。87河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程土压力计算前墙后主动土压力时,=(1/32/3) 计算前墙前被动土压力时,=(2/33/4) ,且20计算前墙后被动土压力时,=-2/3,且-20 土压力计算参数选取粘性土：剩余水位以下取浮重度,剩余水位与设计

29、高水位之间取饱和重度,设计高水位以上取天然重度无粘性土：剩余水位以下取浮重度,剩余水位以上取天然重度C, 应根据钻探土样试验资料确定。施工中,如果回填速率能满足土的固结要求,则采用固结快剪指标计算土压力,如果回填速率不能满足土的固结时,需适当考虑未固结因素的影响,也就是对固结快剪指标作折减。88河海大学 港口海岸与近海工程学院考虑墙前超挖0.30.5m，墙前粘性土考虑挖泥扰动影响，泥面处按c=0计算，泥面以下1m按正常值计算，两者之间按直线过渡。港口工程剩余水压力 当墙前水位降落，墙后地下水不能及时排出时，便有剩余水头存在，产生剩余水压力。剩余水头的大小与水位降落幅度和速率，前墙排水性能、回填

30、土及地基土的渗透性大小等因素有关，很难由计算确定。(1)海港钢筋砼板桩码头，当板桩墙设有排水孔，墙后回填粗于细砂颗粒的材料可不考虑。(2)对海港钢板桩码头，地下墙式板桩码头及墙后回填细砂或粘性土的钢筋砼板桩码头，=1/31/2平均潮差。但当排水孔高程高于墙前计算水位时，剩余水头不应小于排水孔高程与墙前计算水位之差。当墙后采取可靠的排水系统时，可不考虑排水孔以上的剩余水压力。89河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程港口工程其他荷载船舶荷载波浪力主要考虑船舶系缆力。一般系缆柱都有单独的锚锭结构，此时系缆力不传给前墙。主要考虑波吸力，波吸力一般与船舶荷载不同时出现。90河海大学 港口海岸与近海工

31、程学院地震荷载地震地区港口工程91港口工程河海大学 港口海岸与近海工程学院前墙计算单锚板桩墙的工作状态和受力特性第一种工作状态：板桩入土不深，在墙后主动土压力作用下，板桩产生弯曲变形，并围绕板桩上端支承点转动。板桩中只有一个方向的弯矩且数值最大，入土部分位移较大，所需板桩长度最短，但断面最大。底端按自由计算港口工程92河海大学 港口海岸与近海工程学院前墙计算单锚板桩墙的工作状态和受力特性第二种工作状态：其入土情况和受力情况介于第一种工作状态和第三种工作状态之间，入土段比第一种稍深，受力后，底端只有转角，没有位移，也属于自由支承状态 港口工程93河海大学 港口海岸与近海工程学院前墙计算单锚板桩墙

32、的工作状态和受力特性第三种工作状态：随着板桩人土深度增加，入土部分出现与跨中相反方向的弯矩，板桩墙弹性嵌固于地基中。这种工作状态下算得的板桩断面较小，入土部分位移小，板桩墙稳定性较好。 底端按嵌固计算港口工程94河海大学 港口海岸与近海工程学院单锚板桩墙的工作状态和受力特性第四种工作状态：与第三种工作状态类似，但入土深度更大，固端弯矩大于跨中弯矩，稳定性有富余。但对减少墙体跨中弯矩非常有限，一般无必要。 前墙计算95河海大学 港口海岸与近海工程学院前墙计算单锚板桩墙的工作状态和受力特性港口工程港口工程96河海大学 港口海岸与近海工程学院前墙计算前墙计算内容前墙的入土深度前墙内力拉杆拉力计算方法

33、弹性线法竖向弹性地基梁法仅适用于单锚板桩墙的弹性嵌固状态。对于刚度较大的板桩墙（如现浇地下墙等），不宜采用。适用于单锚和多锚板桩墙的任何工作状态前墙的稳定性计算港口工程97河海大学 港口海岸与近海工程学院弹性线法罗迈尔法前墙计算基本假定： 主动土压力和墙前被动土压力按古典土压力理论计算，底端墙后被动土压力按集中力Ep代替； 板桩墙底端嵌固于地基中（第三种工作状态），它的线变位和角变位都等于零，拉杆锚碇点的位移等于零 计算图示计算图示： 一次超静定结构，三个未知数，t0、Ra、 Ep计算方法：图解试算法，即先假定入土深度，除了需利用平衡条件H=0、M=0之外，还需利用变形协调条件，用试作板桩墙变

34、形曲线的方法求解，故称为弹性线法。不断改变入土深度，反复试算，直到满足变形条件为为止。其变形条件是板桩墙底端的角变位和线变位为零，即入土段底端的弹性变形曲线与铅垂线相切；同时锚碇点的位移也等于零。为简化计算，根据设计经验，采用跨中最大正弯矩为入土段最大负弯矩1.101.15倍的条件取代变形条件。 弹性线法罗迈尔法98河海大学 港口海岸与近海工程学院前墙计算计算步骤：假定t0；用古典土压力理论计算土压力及剩余水压力、波吸力等；用图解法（做力矢图和索多边形的方法），以|M1max|=1.11.15|M2max|为控制条件，若不满足条件，重新假定t0；港口工程港口工程100河海大学 港口海岸与近海工

35、程学院考虑墙后土压力重分布和拉杆锚碇点的位移会使板桩墙跨中弯矩减小的影响，将求得的跨中最大弯矩乘以折减系数，求得的拉杆拉力乘以不均匀系数，作为设计弯矩和设计拉杆拉力的标准值。计算入土深度t。 弯矩折减系数，取0.70.8； 拉杆拉力不均匀系数，取1.35； t0处墙后被动土压力； t0处墙前主动土压力。前墙计算弹性线法罗迈尔法港口工程101河海大学 港口海岸与近海工程学院弹性线法罗迈尔法按“踢脚”稳定性验算入土深度，若不满足应取满足“踢脚”稳定的入土深度， 抗力分项系数，取1.25；踢脚拉杆锚碇点 当板桩底端位于软弱土层时，会出现板桩入土越深，越不满足“踢脚”稳定要求的不合理现象。故这里补充说

36、明，当板桩在入土段的某一标高满足“踢脚”稳定要求即认为板桩入土深度满足“踢脚”稳定要求。前墙计算港口工程102河海大学 港口海岸与近海工程学院前墙计算竖向弹性地基梁法板桩墙的入土深度按“踢脚”稳定计算，板桩墙内力和变位采用杆系有限元求解。计算图示基本假定：A、假定土为弹性介质，地基系数随深度成正比，k=my；B、不考虑桩土之间的粘聚力、摩擦力；C、桩按实际刚度，并作为一个弹性构件考虑；D、土体的应力、应变要符合文克尔假定，即地基表面任一点的压力强度与该点的沉陷成正比，=kx。 港口工程103河海大学 港口海岸与近海工程学院 将板桩墙从计算水底处切开。 计算水底以上墙段为底端固定的悬臂梁（单宽）

37、，其上作用有：墙后土压力，剩余水压力，各支承点的反力R1、R2，Rn，以及桩顶端力矩M1。 计算水底以下段为埋在地基中的竖向弹性地基梁（单宽），其上作用有：超载土压力、剩余水压力（总强度为qD）和端部的水平力Q0及力矩M0。 计算图示前墙计算竖向弹性地基梁法港口工程104河海大学 港口海岸与近海工程学院前墙计算竖向弹性地基梁法 竖向弹性地基梁顶端（计算水底处）的水平位移x0（m）和转角0（rad）按“m”法公式计算： 地表面（y=0）的无量纲系数，根据 和Z/ 值（Z=y， =t）查表可得地下墙柱静力计算附表2-4(两端自由) 当板桩入土深度范围内存在两种以上不同土层时，m值可按下式计算： 当

38、t2.5/时，取tm=2(h+1.0)，h为板桩厚度； 当t2.5/时，取tm=t，t为入土深度； m1、m2、mi；H1、H2、Hi：分别为tm深度范围内各土层 的m值和厚度。竖向弹性地基梁法前墙计算m值的确定港口工程港口工程106河海大学 港口海岸与近海工程学院前墙计算竖向弹性地基梁法i点水平变位1点角变位港口工程107河海大学 港口海岸与近海工程学院前墙计算竖向弹性地基梁法计算设计弯矩和拉杆拉力入土段： 自由段： 设计弯矩：拉杆拉力：港口工程108河海大学 港口海岸与近海工程学院前墙计算板桩墙强度计算对钢筋砼板桩和预应力钢筋砼板桩，应根据强度进行配筋，并进行裂缝宽度或抗裂验算。对于钢板桩

39、，其单宽强度应满足下式：式中： N作用标准值产生的每米轴向力（kN）； Mn作用标准值产生的每米板桩墙最大弯矩（kNm） A钢板桩截面积（m2/m） ft钢材的强度设计值（N/mm2） GQ综合分项系数，1.35。 Wz钢板桩的弹性抵抗矩（m3/m） 锚碇结构计算板桩墙（板）的稳定性计算作用力：拉杆拉力RA，墙后主动土压力Eax、墙前被动土压力Epx 抗力分项系数，取1.25；1、主动土压力Eax 、 Eqx计算按前述公式，但按=0计算；2、被动土压力按下式计算3、需验算设计高水位、设计低水位两种情况 109河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程锚碇结构计算锚碇墙（板）到前墙的距离H0前墙后

40、主动破裂棱体的高度（m），采用弹性线法时取最大负弯矩点到码头地面的距离，采用竖向弹性地基梁法时取变形第一零点到码头地面的距离。锚碇结构计算锚碇墙（板）到前墙的距离计算图示110河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程锚碇结构计算锚碇墙（板）到前墙的距离对由于某种原因（如施工场地紧缺，墙后有不能拆除的建筑）不能满足上式时，在计算锚碇板（墙）稳定性时，应从Epx中扣除Epx。锚碇板（墙）前面的土体的被动破裂面不能穿过板桩墙。111河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程锚碇结构计算锚碇墙（板）的位移为采用弹性地基梁法计算前墙提供参数锚碇墙（板）的内力现浇连续钢筋混凝土锚碇墙水平向考虑为刚性支承连续梁竖向考虑为悬臂板设有连续导梁的分块预制锚碇墙双向悬臂锚碇板计算同上112河海大学 港口海岸与近海工程学院港口工程拉杆计算拉杆拉力标准值拉杆断面计算113河海大学 港口海岸与近海工程学院 综合分项系数，取1.35； 拉杆受力不均匀系数，取1.35；港口工程帽梁、导梁及胸墙结构计算帽梁设计要点：当系船块体单独锚碇，帽梁不受系缆力影响时，一般只需按构造要求进行配筋当系船块体与帽梁整体现浇，且不单独锚碇，帽梁受系缆力的影响时，需按强度配筋，并验算裂