《港口水工建筑物》课程学习指南

PAGEPAGE12《港口水工建筑物》课程学习指南第一部分课程学习的目的及总体要求一、课程学习的目的本课程目的是通过课堂讲授、课外作业和实验等教学环节使学生掌握港口水工建筑物设计计算的基本理论、构造知识和设计方法，并通过实践性教学环节，对计算、整理编写设计文件、绘制施工图等基本技能进行训练，为今后能顺利地从事港口工程项目的规划、设计、施工、管理等工作打下牢固的基础。二、课程的总体要求结合生产实际介绍国内外的筑港理论、经验和先进技术，使学生学会综合运用基础课、专业基础课和专业技术课知识进行港口及有关水工建筑物设计，掌握港口码头建设所需要的基本理论知识，初步掌握港口码头及修造船水工建筑物的总平面布置的基本原则、基本理论，掌握各种码头结构、防波堤和修造船水工建筑物以及江河、海岸护岸支挡水工建筑物等的设计原理、计算方法及计算理论。三、课程教材选用本课程教材选用上一届高等学校水利学科教学指导委员会港口航道与海岸工程专业教学指导分委员组织编写的《港口与海岸水工建筑物》。该教材为全国港口航道与海岸工程本科专业核心课程教材，由天津大学王元战教授任主编，组织河海大学、大连理工大学、重庆交通大学、长沙理工大学、东南大学等编写。第二部分理论教学的基本要求第一章绪论1.本章的学习要求⑴应了解国内外港口的发展历程、建设成就及发展趋势。⑵应掌握我国交通建设项目的建设程序、港口工程设计所需的基本资料。⑶应了解《港口建设项目预可行性研究报告和工程可行性研究报告编制办法(交规划发2009【712】)》和《港口工程初步设计文件编制规定（JTS110-4-2008）》2.本章思考题⑴我国交通建设项目的建设程序。⑵基本设计资料及其使用。第二章码头概论1.本章的学习要求⑴应掌握码头的分类和组成⑵应掌握作用的分类及作用的代表值⑶应掌握码头结构的极限状态、设计状况、作用（效应）组合、极限状态设计表达式。⑷应熟悉《港口工程结构可靠性设计统一标准（GB50158-2010）》⑸应掌握堆货荷载、铁路荷载和流动起重运输机械荷载，熟悉汽车荷载和人群荷载。⑹应了解船舶荷载的影响因素，掌握船舶荷载的计算方法。⑺应掌握港口工程中土压力计算，熟悉水流力、冰荷载和地震荷载等其它荷载。2.本章复习思考题(1)码头由那些部分组成？各部分主要作用是什么？(2)码头按结构型式分类有那些型式？它们各有什么优缺点？按断面型式分又有那些？他们各自的最佳适用条件是什么？(3)按可靠度设计理论设计的港工建筑物，应在规定的使用时间内能满足哪些功能？(4)何谓可靠度？超越承载能力极限状态和正常使用极限状态主要有哪些表现？(5)在进行港工建筑物设计时应考虑哪些设计状况？各设计状况有何设计要求？(6)作用的分类有那些？作用的代表值有哪些？作用的标准值如何确定？(7)作用效应组合的原则是什么？在进行作用（效应）组合时应考虑哪些组合？水位又如何考虑？(8)堆货的影响因素及不同区域堆货量值如何确定？(9)门机荷载的取值原则？(10)火车荷载的取值原则及加载规定？(11)系缆力、挤靠力、撞击力产生的因素有那些？在计算中主要考虑什么因素，如何计算？(12)库仑、朗肯理论的适用条件是什么？港口工程中各种情况（如卸荷板下、墙后有抛石棱体时、地面轮廓复杂等情况）下土压力如何计算？(12)推导杨森公式，计算储仓压力。(13)什么叫地震荷载，考虑地震荷载的一般规定是什么？地震荷载有那些？(14)了解地震波的类型及其影响、地震震级与烈度。(15)明确港工建筑物抗震设计的要求。(16)了解地震作用的类型，掌握各种地震作用的计算方法。第三章重力式码头1.本章的学习要求⑴熟悉《重力式码头设计与施工规范》（JTS167-2-2009）。⑵熟悉重力式码头的结构型式、特点和适用条件。⑶明确重力式码头的一般构造作用及其要求。⑷掌握重力式码头上各种作用标准值的确定原则、计算方法及可变作用的最不利布置。⑸掌握重力式码头的计算内容及计算方法。⒃熟悉块体码头、沉箱码头、扶壁码头的类型、组成、特点及其构造要求，和相关计算。⒄了解大直径圆筒码头、格形钢板桩码头的工作原理、基本组成、结构特点，以及墙前、墙后和仓格内的土压力计算。2.本章思考题(1)重力式码头的组成部分及各部分的作用式什么？(2)重力式码头基础的型式及其适用条件是什么？(3)抛石基床的作用，型式、适用条件是什么？基槽底宽如何确定？(4)为什么抛石基床顶面要预留沉降量？有些什么要求？(5)重力式码头为什么要设置变形缝？位置如何考虑？(6)胸墙有何要求？其底部高程怎样确定？(7)图示墙后抛石棱体的几种型式，各种型式有何特点？(8)图示可分层倒滤层的构造，倒滤层的作用是什么？(9)明确墙后填料选择的原则，计算土压力时填料容重按什么原则选取？(10)码头地面使用荷载考虑哪几种布置情况，并指出各布置型式的验算内容。(11)重力式码头一般计算内容有那些？考虑的荷载有那些？计算时如何确定主导可变作用？(12)试说明重力式码头在稳定性验算怎样考虑船舶荷载和波浪力？(13)用图说明合力与前趾距离ξ>B/3，e<B/6；ξ=B/3，e=B/6；ξ<B/3，e>B/6时基床应力如何计算？上述情况相应的地基应力如何计算？规范对ξ和基床应力有什么规定？为什么？(14)块体码头断面设计的原则有那些？为什么说采用俯斜墙、卸荷板和减压棱体结构时有减小土压力作用？(15)当采用俯斜墙衡重式断面时，垂直合力作用点距后趾a，对非岩基a≮B/3，岩石地基a≮B/4，试分别证明：对非岩石地基，顶宽/底宽≤1.6，对岩石地基，顶宽/底宽≤1.9。(16)无底空心方块码头抗倾、抗滑稳定验算的特点是什么？(17)沉箱码头的接缝有什么形式，分别适用于什么条件？构造如何？(18)沉箱内为什么要设置纵横隔墙？在隔墙上为什么要挖孔？(19)沉箱外壁、底板的计算荷载及计算图示如何考虑？(20)图示说明沉箱浮游稳定规律？当采用压载水浮运时，定倾半径考虑了什么因素的影响？(21)翘尾扶壁，翘尾的作用是什么？双肋扶壁肋板间距怎样确定？(22)图示扶壁码头接缝及倒滤设施的构造。(23)分别说明沉箱、扶壁码头外形尺寸：长、宽、高的确定原则。(24)分别叙述扶壁码头的立板、底板、肋板的荷载特点及计算图式？(25)大直径圆筒码头的尺度：高度、直径、厚度确定原则是什么？(26)大直径圆筒码头底部构造型式及作用，上部结构与卸荷板型式与作用各是什么？(27)大直径圆筒码头填料防漏措施有那些？(28)重力式码头按墙身结构分类有那些型式，它们的优缺点和适用条件是什么？(29)了解各种重力式码头的施工技术与方法。第四章板桩码头1.本章的学习要求⑴应熟悉《板桩码头设计与施工规范（JTS167-3-2009）》。⑵应掌握板桩码头的基本组成部分及其作用，施工工序。⑶应掌握板桩码头的结构型式、特点及适用条件。⑷应熟悉板桩码头的一般构造与要求。⑸应掌握板桩码头上的作用及其（效应）组合。⑹应掌握无锚板桩墙、有锚板桩墙的计算。⑺掌握板桩码头的锚碇系统类型及其设计计算方法与要求。⑻掌握板桩码头相关构件强度等计算方法与要求。2.本章思考题(1)板桩码头的组成部分及其作用是什么？板桩码头有那些类型，各自的优缺点及适用条件是什么？遮帘式板桩码头和卸荷式板桩码头有何特点？(2)钢筋砼矩形板桩的构造有那些？（型式、尺寸、立面、接缝、配筋等）。(3)锚碇结构常用型式及它们的受力特点是什么？锚碇叉桩及斜拉桩宜布置在板桩主动破裂面以外的目的是什么？(4)拉杆的位置在高程上宜选在何处？减小拉杆挠曲及防锈措施有那些？(5)板桩设置排水设施的目的及其构造有那些？(6)板桩墙的主要设计荷载有那些？板桩墙的土压力的特征有那些？其影响因素或原因是什么？考虑剩余水压力的影响因素有那些？如何考虑此荷载？船舶荷载如何考虑？(7)设计板桩码头时，应考虑哪些设计状况？按承载能力极限状态设计有哪些计算内容？在进行作用效应组合时，水位如何考虑?(8)为什么要考虑超深和最大冲刷水深情况？地面荷载布置，当计算板桩跨中最大弯矩时和板桩最大负弯矩及最大拉杆拉力时，分别该如何布置？为什么？(9)单锚板桩有那几种工作状态？计算单锚板桩用弹性线法时，板桩的工作状态特征，计算图式及计算方法的特点？如何确定入土深度？(10)有锚板桩的稳定破坏状态有几种？采用弹性地基梁计算板桩的入土深度时按何种稳定破坏状态确定的？试推导确定入土深度的理论公式。板桩内力计算用“m”法时，“m”法的基本假定有那些？(11)计算板桩墙的内力及拉杆拉力时，各拉杆支承点I的变形协调方程式有那些？指出方程式中各因素的物理力学意义是什么？(12)有锚板桩的计算新方法（m法）和单锚板桩的弹性线法比较有那些优点？(13)锚碇板（墙）的稳定计算是确定什么？在计算土抗力Epx时，什么因素与埋深和墙高有关，它们的意义是什么？确定锚碇板（墙）到板桩墙距离的公式，其目的是什么？当墙后有不能拆除的建筑物时，需适当前移锚碇墙时，在锚碇板（墙）的稳定计算中将如何处理？(14)锚碇板桩（桩）的计算方法和锚碇叉桩的计算方法各是什么？(15)钢拉杆设计时，当系船块体单独锚碇时和不单独锚碇时，如何确定拉杆直径d？(16)分别说明导梁、帽梁和胸墙设计的方法。(17)锚碇板（墙）的拉杆位置tc确定的原则是什么？断面设计时有何特点？（分别对不连续板何连续板叙述）(18)板桩码头的稳定性破坏状态可能有那几种？如何对板桩码头进行整体稳定验算？(19)了解斜拉板桩、遮帘式板桩和卸荷式板桩等码头结构的计算方法？(20)了解板桩码头的施工技术与方法。第五章高桩码头1.本章的学习要求⑴应熟悉《高桩码头设计与施工规范（JTS167-1-2010）》。⑵应掌握高桩码头的结构型式、特点和适用条件。⑶应掌握高桩码头的一般构造与要求。⑷应掌握高桩码头的结构系统的布置原则。⑸应掌握梁板式高桩码头面板、纵梁、横向排架等的计算。⑹应熟悉其他型式高桩码头的计算。⑺应熟悉高桩码头构件强度及整体稳定计算。2.本章思考题(1)高桩码头的组成部分及其各部分的作用？(2)高桩码头按上部结构分类，有哪些结构型式：它们各有什么特点及适用条件？(3)钢筋砼方桩的构造、桩帽的作用及构造？桩帽的尺寸如何确定？桩与桩帽连接有什么要求？桩帽内力计算有什么规定？(4)横梁断面尺寸的确定原则？横梁的型式及预制纵梁与横梁整体连接的图示，预制装配式简支纵梁的连接构造图示是什么？(5)图示空心大板横向、纵向（简支）连接的构造；面层的作用及构造。预制装配整体板的间横向拼缝有那几种型式？(6)靠船构件有何型式？各适用于何情况？(7)高桩码头宽桩台宽度决定于什么因素？桩顶高程和靠船构件底部高程的确定原则是什么？(8)高桩码头变形缝设置的目的、型式及其各有何特点？(9)高桩码头横向排架中桩基横向、纵向布置的原则是什么？桩长如何确定？(10)上部结构系统选择及布置原则是什么？纵梁设置取决于哪些因素？面板的受力性质如何确定？什么条件下为双向板或为单向板。(11)面板在集中荷载作用下的有效分布宽度的物理力学意义是什么？空心大板按横向铰接板计算的条件是什么？(12)了解接触宽度、传递宽度和有效分布宽度的含义。熟练掌握单向板在集中荷载作用下的有效分布宽度的计算。(13)如何计算与梁整体连接的单向连续迭合板和双向板？(14)梁板式高桩码头面板上的荷载（均布、集中）是如何传递给纵、横梁的？纵梁的计算图式如何考虑？(15)按承载能力极限状态设计时，高桩码头有哪些计算内容？按正常使用极限状态设计时又有哪些计算内容？(16)设计悬臂式靠船构件时考虑的荷载有那些？什么荷载起控制作用？作用位置如何确定，内力如何计算？(17)纵梁一般有哪些计算图式？如何考虑桩帽对纵梁内力的影响？(18)高桩码头横向排架计算图式的拟订考虑那些因素？桩台按刚度分类有哪些？影响桩端固定性质的因素有那些？(19)什么是桩的刚性系数，弹性压缩系数，轴向刚度系数？轴向刚度系数与弹性压缩系数有何关系？试推导支承桩、摩擦桩的轴向刚度系数。叉桩支座的竖向和横向压缩系数。(20)证明：桩的横向刚度系数公式，并图示：δ1，δ2，δ3如何计算？(21)格尔法计算刚性桩台的基本假定是什么？计算基本思路是什么？(22)用混合法计算柔性桩台时，有那些基本假定？应熟悉其推导过程及特征。(23)什么情况可用简化法计算柔性桩台的横向排架？如何计算？(24)全直桩码头结构的内力如何计算？(25)高桩桁架式码头和无梁板式码头的计算特点有那些？(26)架空直立式大水位差码头结构计算有何特点？(27)高桩码头单桩的极限承载能力如何计算？桩的水平承载能力决定于什么？(28)高桩码头的整体稳定性验算的特点有那些？(29)预制构件施工验算什么情况下的受力分析？钢筋砼桩设计时什么应力起控制作用？如何确定二点吊、四点吊的位置。(39)打桩应力与什么因素有关？(40)了解高桩码头的施工技术与方法。第六章开敞式码头1.本章的学习要求⑴应掌握开敞式码头的结构型式、特点和适用条件。⑵应熟悉开敞式码头的引桥结构。⑶应熟悉高桩墩式码头的结构布置和结构计算。2.本章思考题(1)了解开敞式码头的使用特点和应用前景。(2)了解开敞式码头的类型及其特点。(3)设计开敞式码头时主要考虑哪些因素？(4)高桩墩式码头桩基布置原则及的计算方法。第七章斜坡式码头和浮码头1.本章的学习要求⑴应熟悉《斜坡码头及浮码头设计与施工规范（JTJ294-98）》。⑵应掌握斜坡码头及浮码头的特点、型式、适用条件。⑶应熟悉斜坡码头及浮码头的构造要求。⑷应掌握架空斜坡码头的计算。2.本章思考题(1)斜坡式码头的型式及优缺点及适用条件？(2)斜坡码头与浮码头有何不同？(3)实体斜坡坡身构造特征是什么？(4)实体斜坡坡脚的作用及型式？(5)架空斜坡钢筋砼斜梁的计算特点及重力式墩台的受力分析？(6)浮码头的组成及型式有那些？趸船的固定方式有那些？(7)试比较重力式、板桩、高桩、斜坡式码头的适用范围。第八章防波堤1.本章的学习要求⑴应熟悉《防波堤设计与施工规范（JTS154-1-2011）》。⑵应掌握防波堤的功能、类型、适用条件。⑶应掌握纵轴线布置的基本原则，熟悉设计波浪确定方法和标准。⑷应掌握直立式防波堤的结构型式、断面设计及构造要求。⑸应掌握直立式防波堤与波浪的相互作用，熟悉堤前波浪形态，掌握立波波压力计算。⑹应掌握直立式防波堤的计算内容和计算方法。⑺应掌握斜坡式防波堤的结构型式、断面设计及构造要求。⑻应掌握斜坡式防波堤与波浪的相互作用。⑼应熟悉斜坡式防波堤的计算内容和计算方法。2.本章思考题(1)防波堤的功能是什么？斜坡堤和直立堤的优缺点及适用条件是什么？(2)设计波浪标准及意义是什么？不规则波的设计方法有那些？(3)防波堤轴线布置的主要原则是什么(4)斜坡堤的结构型式及其特点和适用条件？(5)斜坡与波浪相互作用表现在那些方面？对坡面的保护范围应根据什么因素确定？(6)斜坡堤由于水位变化，破碎水深位置与什么因素有关？如何计算胸墙平均波压力和作用高度？(7)斜坡堤断面设计的内容有那些？块体的稳定重量如何确定？试分别拟出允许越浪堤和不允许越浪堤（设胸墙）的断面构造标准图示。(8)斜坡堤用圆弧法进行整体稳定性验算时，其最不利条件是那些？处理地基稳定性的措施有那些？(9)影响直立堤堤前波态的主要因素有那些？产生立波、近破波、远破波三种波态的判据。(10)产生立波、近破波、远破波及浅水立波、深水立波的条件是什么？浅水立波的特征是什么？(11)用Sainflow立波近似解推导：H/L≥1/30，d/l=0.1~0.2时，波峰、波谷作用下，墙面波浪力各特征值，并图示。(12)波陡H/L≥1/30，0.5>d/l>0.2，波峰（谷）作用时，各用什么方法计算波浪力？它们的特征值是什么？(13)从结构构造处理上讲，直立堤消波的途径有那些？为什么？(14)分别叙述越顶及削角堤设计时，波浪力如何处理？为什么？(15)抛石基床有何型式？它们各适用于什么条件？与重力式码头基床确定条件相比有何区别？基床顶高（厚度）确定的原则是什么？(16)直立堤荷载组合特征是什么？(17)直立堤堤头与堤根的设计特点是什么？(18)直立式防波堤与重力式码头的计算差别何在？第九章修造船水工建筑物1.本章的学习要求⑴应了解《机械化滑道设计规范（CB/T8523-2011）》、《干船坞设计规范（CB/T8524-2011）》。⑵了解船厂布置的原则、船厂码头的型式、特点和要求；掌握船舶上墩下水建筑物的型式的结构型式、特点和适用条件。⑶应掌握机械化滑道的基本组成部分及其作用，纵向、横向机械化滑道的型式及其特点和布置原则。⑷应掌握机械化滑道主要尺度的确定。⑸应掌握机械化滑道的基础结构。⑹应掌握干船坞的组成，熟悉船舶进出坞的过程和船坞设备。⑺应掌握船坞主要尺度确定，了解船坞灌、排水系统。⑻应掌握干船坞的结构型式及其特点和适用范围，熟悉干船坞结构计算要点。2.本章思考题(1)叙述船舶建造及修船的工艺，船舶上墩下水建筑物的型式有那些？(2)船厂码头有那些？它们的特征是什么？舾装码头及试车码头的荷载特点是什么？(3)船厂有那些部分组成？修造船水工建筑物布置的原则是什么？(4)纵向和横向机械化滑道各有什么类型？分别叙述纵、横向机械化滑道的共同特征。(5)如何确定机械化滑道的设计水位，它与港口码头的设计水位确定方法有和异同？(6)船台区平面布置的原则是什么？(7)