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'港口水工建筑物陈达河海大学港口海岸与近海工程学院HOHAIUNIVERSITYCollegeofHabor,CostalandOffshoreEngineering 港口水工建筑物河海大学港口海岸与近海工程学院2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。前情提要I 前情提要II河海大学港口海岸与近海工程学院3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）组合港口水工建筑物 4前情提要III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河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物 5前情提要IV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代表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持续期河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物 6重力式码头河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物 7重力式码头河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物 8重力式码头工作原理：依靠结构本身及其上填料的重量抵抗建筑物的滑动和倾覆。优点：抗冻和抗冰性能好，坚固耐久，可承受较大码头地面荷载，对码头地面超载和装卸工艺变化适应性强，施工比较简单，维修费用少，造价低，设计和施工经验比较成熟。缺点：要求有一定承载力的地基，以及较大数量的砂石料。适用条件：较好的地基。如岩石、砂、卵石、砾石及硬粘土地基。河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物 9重力式码头的组成胸墙和墙身：是重力式码头的主体结构，挡土、承受并传递外力、构成整体，便于安装码头设备。基础：（1）扩散、减小地基应力，降低码头沉降；（2）有利于保护地基不受冲刷；（3）便于整平地基，安装墙身。墙后回填：（主要指抛石棱体，倒滤层）减小土压力，减小水土流失。码头设施：供船舶系靠，装卸作业。河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物 10重力式码头的结构型式根据墙身的施工方法划分干地现场浇筑（或砌筑）结构水下安装预制结构河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物 11重力式码头的结构型式重力式码头的结构型式主要取决于墙身结构。根据墙身结构型式划分方块码头沉箱码头格形钢板桩码头现浇砼码头扶壁码头大直径圆筒码头我国常用的结构型式我国常用的结构型式近年采用较多的型式常用于有干地施工条件的内河港我国南方较常用的型式近年采用较多的型式河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物干地现场浇筑水下安装预制结构浆砌石码头 12重力式码头的结构型式预制墙身构件开挖基床抛填块石基床基床夯实和整平在基床上安装强身预制件浇注胸墙抛填墙后块石棱体和铺设倒滤层安装码头设备和铺设路面河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物水下安装预制结构施工顺序 13重力式码头的结构型式方块码头河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物 14重力式码头的结构型式沉箱码头河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物 15重力式码头的结构型式扶壁码头河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物 16重力式码头的结构型式大直径圆筒码头河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物 17重力式码头的结构型式河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物格形钢板桩码头 18方块码头适用：地基较好，当地有大量石料，缺少钢材和冰况严重的情况。缺点：水下工作量大，结构整体和抗震性能差，需要石料量大。优点：耐久性好，基本不需要钢材，施工简单，不需要复杂的施工设备，如果没有大型起重船，可把块体做得小一些。河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物 19断面形式卸荷板式是衡重式的一种，卸荷板的存在，减小了墙背后的土压力，基底应力较均匀，断面和底宽大大减小，整体稳定性较好。衡重式土压力减小，重心靠后，基底应力分布均匀，横断面方向整体性好，但结构重心靠上，抗震性能差，且衡重式断面在施工中存在后倾稳定问题。阶梯形断面和底宽较大，材料用量较多，横断面方向整体性差，且地基应力不均匀。河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物方块码头 20空心方块有底空心：外形尺寸大，抗倾能力大（填料全部参加抗倾），基底应力较小，但易断裂。无底空心：抗倾能力小，基底局部应力集中，仅用于小码头。结构形式异型方块结构轻型，材料较省，土压力较小（空腔内不完全填满石料），造价低，但施工中稳定性差，基底局部应力集中，一般用于小码头。实心方块制作方便，耐久性好，施工维修简便，但砼或石料用量大，若起重设备能力足够，地基承载力好，材料供应充足，宜选用这种型式。河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物方块码头 21空心块体：工字，双工字，多工字，日字，口字，T形，双T形等。构造—块体形状实心块体：直角六面体河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物方块码头 22卸荷板一般采用钢筋砼结构，其型式有悬臂式、锚固式和简支式。悬臂式最为常用，其悬臂长度和厚度应通过后倾稳定性和强度计算确定，一般悬臂长1.5～3.0m，厚度0.8～1.2m。为防止后倾，悬臂不能太长，应满足控制条件：悬臂长/墙身顶宽≤0.5。当悬臂长度/厚度＜1.5，一般可采用素砼，此时厚度1～1.2m；悬臂长度/厚度≥1.5，应采用钢筋砼，此时厚度0.8～1.0m。构造—块体尺寸原则上越大越好，但应考虑预制和起重设备的能力以及码头的分段长度。构造—卸荷板河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物方块码头 23（2）尽量使断面重心后移，以增大稳定，减小地基应力，宜采用衡重式断面，衡重式码头在施工过程中，若墙后未及时回填，存在向后倾覆的危险，为了保证墙在施工期的稳定性应控制基底应力分布，应对墙身合力到后趾的距离作限制。断面设计（1）尽量减小土压力。（3）在施工许可的情况下，尽量增大块体尺寸，以减少层数和数量。（4）卸荷板的位置应适当低一些，一般卸荷板顶面以放在现浇胸墙的施工水位为宜。河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物方块码头 24沉箱码头适用：当地有沉箱预制场或工程量较大，工期短的大型码头，或需要采用沉箱结构的特殊工程，如灯塔基础等。缺点：钢材用量大，耐久性不如方块结构，且需专门的预制下水设备；基床整平要求高；沉箱一旦遭到破坏，修理难度较大。优点：整体性好，空心率大，内部填料自重小，地基应力较小；抗震能力强，施工速度快，水下工作量少，箱内可填充砂石料，造价低。河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物 25河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物沉箱码头 26河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物沉箱码头 27气囊下水河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物沉箱码头 28河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物沉箱码头 29断面形式矩形沉箱制作简单，浮游稳定性好，施工经验丰富，多用于岸壁式码头。1）对称式：最常用；2）非对称式：节省钢筋砼，但制作麻烦，浮游稳定性差；3）开孔式：对无掩护的港口，消能效果较好。圆形沉箱（多用于墩式码头）1）受力条件好，浮游时产生径向水压力，壁内产生压应力，使用时产生径向侧压力，壁内产生拉应力；2）按构造配筋，用钢量少（填料侧压力按储仓压力计算，数值不大，往往不起控制作用）；3）腔体内不设隔板，砼用量减少，重量减小，且空间大，施工方便；4）环形箱壁对水流的阻力小。河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物沉箱码头 30构造—外形尺寸宽度：沉箱的底宽应根据建筑物的稳定性和地基承载力确定，同时也要满足浮运吃水，干舷高度和浮游稳定性的要求，若不满足，应尽量从施工上采取措施，如用起重船或浮筒吊护，不得已才考虑增大宽度。长度或直径：应根据施工设备能力，施工要求的最小尺寸及码头变形缝间距确定。我国船厂生产的一般在10×12-12×14m，约600～800t，国内最大2000t，世界上最大沉箱为我国为马尔太设计并利用马尔太船坞生产的沉箱，l×b×h=26×26×21.5m，约6400t。高度：顶部高程宜适当放低，但不得低于现浇胸墙的施工水位，构造上沉箱要伸入胸墙30～50cm，以保证整体性。河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物沉箱码头 31构造—壁厚作用：增大沉箱刚度，减小立板、底板的计算跨度，从而减小内力。隔墙间距：3～5m，隔墙顶应比外壁低10～20cm，便于封舱板或搭设工作平台，隔墙上可以挖孔，以减小材料用量。沉箱的外壁和底板的厚度应由计算确定，但壁厚≮25cm，一般取30-35cm，底板厚度≮壁厚，一般取35～40cm。应根据当地的材料，选用量大、便宜、易密实和易填充的填料，如：砂、块石、卵石、开山土等。构造—纵、横隔墙构造—填料河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物沉箱码头 32构造—接缝构造1）每隔一箱格在前后壁设置一个灌水孔，不设灌水孔的箱格，应在隔墙上设置通水孔。2）为了便于沉箱沉放时的定位，应在箱顶的四个角上埋置拉环。1）平接：当墙后设置抛石棱体或全部采用块石回填时。2）空腔对接：当墙后不设抛石棱体而全部采用砂或开山土回填时，腔内设置倒滤层，平均缝宽5cm。注意：沉箱接缝的底面防漏。构造—其它河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物沉箱码头 33扶壁码头适用：有起重运输设备，有预制能力的情况或有干地施工条件。缺点：整体性差，耐久性差。优点：结构简单，施工速度快，节省材料，造价低。河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物 34扶壁码头河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物 35肋板：将立板和底板连成整体，并支撑立板和底板。底板：将上部荷载传给基床。立板：挡土并构成码头直立岸壁。组成河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物扶壁码头 36长度：预制安装时，取决于起重能力，但≮H/3；干地现浇时，取变形缝间距。宽度：由结构稳定性和地基承载能力确定但构造上应满足：前趾长≯1m；翘尾长≯底宽/4；翘尾角度≯φ。高度：由码头水深和胸墙的底标高确定，且不低于胸墙的施工水位，护壁顶端宜嵌入胸墙10cm。构造—外形尺寸河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物扶壁码头 37肋板的材料用量在整个扶壁结构中占很大比重，肋板间距与肋板数量有关，须经技术、经济比较加以确定：对现浇多肋扶壁：1/2～1/3墙高或2～3.5m。对预制扶壁：若预制件长<4m，用单肋扶壁；若预制件长≥4m，用双肋或多肋扶壁。具体确定：肋板间距应根据立板和底板的支座弯矩和跨中弯矩大致相等的原则确定。构造—肋板的间距河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物扶壁码头 38缝宽：扶壁间垂直缝设计宽度采用4‰扶壁高度，但≮4cm。构造—扶壁接缝倒滤构造（当墙后无抛石棱体时）：（1）立板的悬臂不长：在肋板外侧设置隔砂板；（2）立板的悬臂较长：在立板后设置隔砂板；（3）为了防止倒滤井中填料下沉后在胸墙下出现空隙而造成漏砂，应在胸墙底部的后面设置倒滤棱体。河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物扶壁码头 39大直径圆筒码头适用：地质条件较好的深水码头，如广西防城港D=16m，或地基表面有不厚但又不薄的软土层的情况。特点：（1）钢材、砼用量少，每延米材料用量与圆筒直径无关，只与码头高度和圆筒壁厚有关。（2）对地基条件的适应能力比其它重力式码头强。（3）构造简单，较受业主欢迎。（4）圆筒内填料可就地取材。河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物 40河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物大直径圆筒码头 41河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物大直径圆筒码头 42河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物大直径圆筒码头 43将圆筒沿高度分成几段预制，在现场安装整体预制圆筒的制造方式将圆筒在平面上分成若干片，然后在陆上或现场进行拼装现场整体浇注，有干地施工条件，同沉井一般，边浇边沉圆筒的直径应根据码头稳定性及使用要求确定，一般为5～14m，具体由计算确定河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物大直径圆筒码头 44按圆筒的平面形状分：圆形、多边形、椭圆形型式按圆筒排数分：单排式，使用较多；双排式或多排式河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物大直径圆筒码头 45构造—外型尺寸直径：由码头稳定性及使用要求确定，一般为5～14m。高度：由码头的水深和埋入地基的深度确定。埋入地基的深度由建筑物的稳定性和地基持力层深度决定，一般埋深2.0～5.0m。壁厚：由强度计算确定，一般为25～30cm，D>14m时，壁厚应适当加厚。其它：（1）应根据码头稳定和减小基床应力的需要设内趾和外趾（内趾采用圆环形，外趾采用折线形），长度0.5～1.0m，且两者不宜相差过大。（2）圆筒直接承受船舶荷载或圆筒顶设置轨道梁支撑柱时，应将圆筒上部的壁适当加厚，形成加强圈梁。河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物大直径圆筒码头 46构造—外型尺寸河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物大直径圆筒码头 47构造—接缝墙后回填细颗粒填料时：采用水下浇注砼堵缝或采用空腔对接，并在腔内浇注砼。墙后用块石回填：采用预制的砼（钢筋砼）梯形条堵缝，或打钢管桩。筒里回填细颗粒土，且圆筒放在抛石基床上应在圆筒底设置倒滤层，若圆筒采用分段拼装时，应在拼装缝处设置弹性垫或倒滤棱体。圆筒中心线到胸墙垫板之间的空挡应用防漏板覆盖30～60cm。河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物大直径圆筒码头 48构造—接缝河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物大直径圆筒码头 49格形钢板桩码头组成：上部结构（即胸墙）、格形墙体和墙后回填组成。格形墙体由直腹式钢板桩形成的主格仓、副格仓以及格仓内的填料组成。格形钢板桩码头是一种较新型的码头结构形式，对地基条件适应能力强，施工速度快，占用场地小，施工期具有较大的抗风浪能力等。格仓形式：圆格形、平格形、四分格形、偏圆格形河海大学港口海岸与近海工程学院港口水工建筑物 2015.04.23'