港口水工建筑碼頭概論講義課件

港口水工建筑

—碼頭概論大連水產(chǎn)學(xué)院土木工程學(xué)院港工教研室

桂勁松第一章碼頭概論其他載荷船舶載荷碼頭地面使用載荷碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合碼頭的分類和組成一、碼頭分類⑴順岸式：滿堂式、引橋式。⑵突堤式：窄突堤、寬突堤。（主要用于海港）⑶墩式：常用于外海開敞式碼頭

島式：不設(shè)引橋的墩式碼頭，主要用于裝卸石油。

第一節(jié)碼頭分類和組成1、按平面布置分類2、按斷面形式分類⑴直立式：多用于水位變幅不大的港口，如海岸港、河口港。⑵斜坡式：多用于水位變幅較大的港口，如上、中游河港或水庫港。⑶半直立式：適用于高水位時間較長，而低水位時間較短的情況，水庫港。⑷半斜坡式：適用于枯水期較長而洪水期較短的山區(qū)河港。(5)多級式

3、按結(jié)構(gòu)型式分類

重力式碼頭、板樁碼頭、高樁碼頭和混合式碼頭（1）重力式工作特點(diǎn)：是依靠結(jié)構(gòu)本身及其上面填料的重量來維持穩(wěn)定。特點(diǎn)：耐久性好，對超載、工藝變化適應(yīng)能力最強(qiáng)。適用條件：地質(zhì)條件較好的地基。

（2）板樁式工作特點(diǎn)：依靠板樁入土部分的側(cè)向土抗力和安設(shè)在板樁上部的錨碇結(jié)構(gòu)來維持其整體穩(wěn)定。適用：除特別堅硬或過于軟弱的地基外。

⑶高樁碼頭工作特點(diǎn)：通過樁臺將作用在碼頭上的荷載經(jīng)樁基傳給地基。適用：軟弱地基。⑷混合式碼頭

根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、水文、材料、施工條件和碼頭的使用要求，也可采用各種不同型式的混合結(jié)構(gòu)。如透空重力式結(jié)構(gòu)等。4、按實(shí)體透空

實(shí)體式碼頭：重力式碼頭、板樁碼頭、前板樁高樁碼頭透空式碼頭：高樁碼頭、墩式碼頭5、按用途分類

貨運(yùn)碼頭、客運(yùn)碼頭、工作船用碼頭、漁碼頭、軍用碼頭、修船碼頭等.貨運(yùn)碼頭：件雜貨、煤碼頭、油碼頭、集裝箱碼頭等二、碼頭的組成部分１、上部結(jié)構(gòu)的作用

(1)將下部結(jié)構(gòu)的構(gòu)件連成整體。(2)直接承受船舶荷載和地面使用荷載，并將這些荷載傳給下部結(jié)構(gòu)。

(3)作為防沖設(shè)施、系船設(shè)施、工藝設(shè)施和安全設(shè)施的基礎(chǔ)。２、下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的作用

⑴支承上部結(jié)構(gòu)，形成直立岸壁。⑵將作用在上部結(jié)構(gòu)和本身上的荷載傳給地基。３、碼頭附屬設(shè)施

用于船舶系靠和裝卸作業(yè)。第二節(jié)碼頭結(jié)構(gòu)上的作用和組合結(jié)構(gòu)上的作用

施加在結(jié)構(gòu)上的集中力和分布力，以及引起結(jié)構(gòu)外加變形和約束變形的原因。直接作用

集中力和分布力，工程上習(xí)慣稱之為荷載。間接作用

地基沉降、砼收縮變形、濕度變形等。

一、作用的分類１、按時間變異分類⑴永久作用：在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)，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(yù)加應(yīng)力，土重力及由永久作用引起的土壓力等。

⑵可變作用：在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)，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(yùn)輸機(jī)械荷載、可變作用引起的土壓力、船舶荷載、波浪力等。

⑶偶然作用：在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)，不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)其量值很大且持續(xù)時間很短的作用，如地震作用。

港口工程鋼筋砼結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準(zhǔn)期為50年。2、按空間位置的變化分類

⑴固定作用：在結(jié)構(gòu)上具有固定分布的作用，如自重力等。⑵自由作用：在結(jié)構(gòu)的一定范圍內(nèi)可以任意分布的作用，如堆貨，流動輕重運(yùn)輸機(jī)械３、按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分類⑴靜態(tài)作用：加載過程中結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加速度可以忽略不計的作用，如自重力，土壓力等。⑵動態(tài)作用：加載過程中結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加速度不可忽略不計的作用，如船舶的撞擊力，汽車荷載等。

二、作用組合和作用代表值的取值㈠、組合原則１.對實(shí)際有可能同時出現(xiàn)的作用，應(yīng)按其最不利情況進(jìn)行組合。２.對于不同的計算項(xiàng)目，應(yīng)分別按各自的最不利情況進(jìn)行組合。

3.受水位影響的建筑物，應(yīng)把水位作為一個組合組合條件。

㈡、作用效應(yīng)組合和作用代表值的取值承載能力極限狀態(tài)：⑴持久組合：永久作用和持續(xù)時間較長的可變作用組成的作用效應(yīng)組合。

⑵短暫組合：包含持續(xù)時間較短的可變作用所組成的作用效應(yīng)組合。

⑶偶然組合：包含偶然作用所組成的作用效應(yīng)組合。正常使用極限狀態(tài)：

持久狀況和短暫狀況，其中持久狀況作用又可分為短期效應(yīng)（頻遇）組合和長期效應(yīng)（準(zhǔn)永久）組合兩種。２、作用代表值的取值⑴對承載能力極限狀態(tài)，可變作用應(yīng)分別按如下規(guī)定取值：

①持久組合：主導(dǎo)可變作用取標(biāo)準(zhǔn)值，非主導(dǎo)可變作用取組合值。（組合值是將標(biāo)準(zhǔn)值乘以組合系數(shù)，ψ＝0.7）②短暫組合：對由環(huán)境條件引起的可變作用，按有關(guān)結(jié)構(gòu)規(guī)范的規(guī)定確定，其它作用取可能出現(xiàn)的最大值為標(biāo)準(zhǔn)值。

③偶然組合：按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水運(yùn)工程抗震設(shè)計規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定取值⑵、對正常使用極限狀態(tài)，可變作用應(yīng)分別按如下規(guī)定取值：

①持久狀況作用的短期效應(yīng)（頻遇）組合，取可變作用的頻遇值，即作用在結(jié)構(gòu)上時而出現(xiàn)的較大值。（標(biāo)準(zhǔn)值乘以頻遇值系數(shù)ψ1=0.8）②持久狀況作用的長期效應(yīng)（準(zhǔn)永久）組合，取可變作用的準(zhǔn)永久值，即作用在結(jié)構(gòu)上經(jīng)常出現(xiàn)的量值，它在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)具有較長的總持續(xù)期。（標(biāo)準(zhǔn)值乘以準(zhǔn)永久系數(shù)ψ2=0.6）

③短暫狀況：當(dāng)需要考慮正常使用極限狀況時，取標(biāo)準(zhǔn)值。三.結(jié)構(gòu)的設(shè)計狀況和極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式1、承載能力極限狀態(tài)

式中：

Sd－作用效應(yīng)設(shè)計值，其表達(dá)式與作用效應(yīng)組合有關(guān)；

Rd－結(jié)構(gòu)抗力設(shè)計值。⑴持久組延合式中教：Gk，Q1k，Qi尸k－分別伸為永久俱作用、師主導(dǎo)可涂變作用猶和第I個非唯主導(dǎo)霸可變刑作用權(quán)的標(biāo)怨準(zhǔn)值蜂。CG，CQ伯1，Cq漂i－分別貼為永久裂作用、碑主導(dǎo)可薦變作用殲和第i個非校主導(dǎo)暴可變問作用烘的效鈴應(yīng)系添數(shù)。γG－永角久作棋用的泥分項(xiàng)磚系數(shù)他。γQ1，γQi－分丹別為從主導(dǎo)壩可變多作用拒和第i個非主剝導(dǎo)可變偵作用的傳分項(xiàng)系右數(shù)，按漠表1-2道-2取值。Ψ－組寶合系炒數(shù)，ψ=手0.窮7；γ0－結(jié)知構(gòu)重裂要性為系數(shù)過。⑵、短蛋暫組拋合式中：γQ際i－第i個可變應(yīng)作用的音分項(xiàng)系抵?jǐn)?shù)，取吼值按表鬼中所列棒數(shù)值減青小0.課1。⑶偶然碌組合按《水運(yùn)工腰程抗震孫設(shè)計規(guī)匙范》有關(guān)鬼規(guī)定偶執(zhí)行數(shù)。２、正滾常使用掠極限狀治態(tài)S－作用犬效應(yīng)設(shè)繞計值，篩如變形炕，裂縫局寬度和撞沉降量尿等的設(shè)靈計值。R－限值煤，如規(guī)鏡定的最速大變形竄，裂縫手寬度和摸沉降量升等的設(shè)調(diào)計值。騾對正常息使用極守限狀態(tài)教，應(yīng)分森別考慮傻以下可獲能的作礎(chǔ)用效應(yīng)策組合。⑴持釘久狀炸況的畢短期織效應(yīng)或（頻幟遇）將組合⑵持久狀欲況的長傘期效應(yīng)娃（準(zhǔn)永宵久）組始合⑶短暫狀莖況當(dāng)需普要考慮拴正常使抓用極限敗狀態(tài)時式中殊：Ss，S1－分礦別為灘作用叫的短樹期效戒應(yīng)（婦頻遇藥）和妖長期寬效應(yīng)汗（準(zhǔn)壩永久研）組儉合；S－短暫竹狀況的顏效應(yīng)組陵合；ψ1，－頻肯遇值系拴數(shù)ψ1=剖0.8，ψ2棋,準(zhǔn)永肌久值墨系數(shù)ψ2軟=牛0.希6。第三節(jié)穴、碼頭局地面使嶄用荷載堆貨，非人群，區(qū)流動機(jī)蕉械，鐵路，豈汽車等一、膏堆貨荷盆載堆貨荷址載的分聾區(qū)與取崗值：碼陪頭前沿嫂地帶，故前方堆賭場和后比方堆場不同胖的地舌帶采韻用不竭同的否堆貨杯荷載爆值。門座姿起重德機(jī)：榨不再榨考慮廢沖擊售系數(shù)輪胎鐘吊和園汽車情式起痛重機(jī)女：沖梅擊系獻(xiàn)數(shù)1.1架~1.菠3纜車潮：用煮于河日港斜您坡碼眾頭集裝箱魄裝卸橋還：未定淡型化二、谷流偵動起賣重運(yùn)吼輸機(jī)剛械三、傘鐵房誠路和絕汽車印荷載鐵路汽車裂：10t劣,15旨t,2渣0t,逗30t杏,55宜t五個等求級沖擊系墨數(shù)1、風(fēng)脫和水世流產(chǎn)侄生的棍系纜訴力：一、贊船夫舶系辜纜力第四節(jié)秒、船舶拐荷載式中降：∑Fx、∑Fy－分別錫為可能縮慧同時出亦現(xiàn)的風(fēng)瞧和水流遣對船舶程產(chǎn)生的若橫向分疫力總和當(dāng)（KN）與縱石向分力迫總和（KN）。K－系悶船柱京受力熱不均櫻勻系績數(shù)。船舶荷丙載按其滿作用方弱式可分堵為：系絲式纜力、堆擠靠力首、撞擊系力n－計赤算船岡舶同齡時受甜力的產(chǎn)系船飛柱個特數(shù),根據(jù)船棕長不同挨按表1-4劇-1確定。αβ－系船寒纜的傾纖角。海挺船碼頭α=饒30兵°，β=1中5°；河船榴碼頭，α=3奇0°β諷=0°；孤吃立墩士柱，α=3諒0°，β=3沾0°。K－系船抗柱受力懷不均勻釋系數(shù)。由圖假示可稀知：Nx=概NSi朗nαC對os嘩β，Ny德=N蟲Co筋sα箭Co循sβ，Nz忽=N捉si仆nβ式中塞：Nx，Ny，Nz－分倡別為灑系纜夜力的診垂直華碼頭具前沿邁線，潮平行陷碼頭度前沿貨線和憑垂直度碼頭旱面的紗分力既。⑴、膚風(fēng)對卻船舶盟作用象的荷冤載計算風(fēng)病壓力分申力：Fxw=7裳3.鵝6×10-5AxwVx2ξ，F(xiàn)yw=49姜.0×1塊0-5AywVy2ξ式中喚：Fxw，F(xiàn)yw－分遠(yuǎn)別為焰船體柄水面株以上殃橫向閱和縱濃向受逮風(fēng)面鋼積（m2）。Vx，Vy－分別獻(xiàn)為計算羨風(fēng)速的臭橫向和添縱向分背量。ξ－風(fēng)壓嚼不均勻債折減系比數(shù)。⑵、闖水流花對船敬舶作腰用的衡荷載斬（《荷載規(guī)范》P74附錄E，經(jīng)誕驗(yàn)公畢式）2、系纜間力的取搏值標(biāo)準(zhǔn)⑴、計算記系纜力挪標(biāo)準(zhǔn)值揀不應(yīng)大帽于纜繩獅的破斷椒力；⑵、豆計算苗系纜胖力的蓮標(biāo)準(zhǔn)歐值不典應(yīng)低幼于規(guī)測范規(guī)黃定的樹下限隔值，誼若低桶于則萍取下陡限值計。二、表船或舶擠哥靠力1、當(dāng)透橡膠欣護(hù)舷副連續(xù)俱布置睛時，岔擠靠奪力標(biāo)傍準(zhǔn)值貫：Fj=秘Kj∑Fx雜/Ln慶(KN煤/m)2、當(dāng)橡與膠護(hù)舷究間斷布羨置時，兵擠靠力忙標(biāo)準(zhǔn)值糧：Fj’=K蜂j’∑Fx悄/n冤(兇KN)1、船孔舶靠醉岸時孫對碼貓頭產(chǎn)疼生的斤撞擊枕力E0＝Ｕ片＝ρM焦Vn2/2宴(K辮N·m)式中：ρ－有效她動能系超數(shù)，采徑用0.閥7~蘿0.鋸8，M－船傳舶質(zhì)城量，戴按滿煉載排紅水量至計算渣，Vn－船剛舶靠岸咐時的法絞向速度(m/滑s)，可根肌據(jù)船舶嫩滿載排水量錦由《荷載規(guī)耽范》確定。根據(jù)Fx－U曲線野，可獎查得Fx2、