港口水工建筑—码头简述PPT课件.ppt

Harbor Engineering Structure 港口水工建筑 码头概论大连水产学院土木工程学院港工教研室 桂劲松1Harbor Engineering Structure第一章第一章 码头概概论其他其他载荷荷船舶船舶载荷荷码头地面使用地面使用载荷荷码头结构上的作用及构上的作用及组合合码头的分的分类和和组成成2Harbor Engineering Structure一、一、码头分分类顺岸式：岸式：满堂式、引堂式、引桥式。式。突堤式：窄突堤、突堤式：窄突堤、宽突堤。突堤。（主要用于海港）（主要用于海港）墩墩 式：常用于外海开敞式式：常用于外海开敞式码头 岛 式：不式：不设引引桥的墩式的墩式码头，主要用于装卸，主要用于装卸 石油。石油。第一第一节 码头分分类和和组成成1 1、按平面布置分、按平面布置分类3Harbor Engineering Structure4Harbor Engineering Structure2 2、按断面形式分、按断面形式分类直立式：多用于水位直立式：多用于水位变幅不大的港口，如幅不大的港口，如海岸港、河口港。海岸港、河口港。斜坡式：多用于水位斜坡式：多用于水位变幅幅较大的港口，如大的港口，如上、中游河港或水上、中游河港或水库港。港。半直立式：适用于高水位半直立式：适用于高水位时间较长，而低，而低水位水位时间较短的情况，水短的情况，水库港。港。半斜坡式：适用于枯水期半斜坡式：适用于枯水期较长而洪水期而洪水期较短的山区河港。短的山区河港。(5)(5)多多级式式5Harbor Engineering Structure 3 3、按、按结构型式分构型式分类 重力式重力式码头、板、板桩码头、高、高桩码头和混合式和混合式码头（1 1）重力式）重力式工作特点：是依靠工作特点：是依靠结构本身及其上构本身及其上面填料的重量来面填料的重量来维持持稳定。定。特点：耐久性好，特点：耐久性好，对超超载、工、工艺变化适化适应能力最能力最强。适用条件：地适用条件：地质条件条件较好的地基。好的地基。6Harbor Engineering Structure （2 2）板板桩式式工作特点：依靠板工作特点：依靠板桩入土部分入土部分的的侧向土抗力和安向土抗力和安设在板在板桩上上部的部的锚碇碇结构来构来维持其整体持其整体稳定。定。适用：除特适用：除特别坚硬或硬或过于于软弱弱的地基外。的地基外。2024/2/27 周二7.Harbor Engineering Structure 高高桩码头工作特点：通工作特点：通过桩台将作台将作用在用在码头上的荷上的荷载经桩基基传给地基。地基。适用：适用：软弱地基。弱地基。8Harbor Engineering Structure混合式混合式码头 根据当地的地根据当地的地质、水文、材料、施工条件和、水文、材料、施工条件和码头的使用要求，也的使用要求，也可采用各种不同型式的混合可采用各种不同型式的混合结构。如透空重力式构。如透空重力式结构等。构等。9Harbor Engineering Structure 4 4、按、按实体透空体透空实体式体式码头：重力式：重力式码头、板、板桩码头、前板、前板桩高高桩码头透空式透空式码头：高：高桩码头、墩式、墩式码头5 5、按用途分、按用途分类货运运码头、客运、客运码头、工作船用、工作船用码头、渔码头、军用用码头、修船、修船码头等等.货运运码头：件：件杂货、煤、煤码头、油、油码头、集装箱、集装箱码头等等2024/2/27 周二10.Harbor Engineering Structure二、二、码头的的组成部分成部分11Harbor Engineering Structure、上部、上部结构的作用构的作用 (1)(1)将下部将下部结构的构件构的构件连成整体。成整体。(2)(2)直接承受船舶荷直接承受船舶荷载和地面使用荷和地面使用荷载，并将，并将这些荷些荷载传给下部下部结构。构。(3)(3)作作为防冲防冲设施、系船施、系船设施、工施、工艺设施和安全施和安全设施的施的基基础。、下部、下部结构和基构和基础的作用的作用 支承上部支承上部结构，形成直立岸壁。构，形成直立岸壁。将作用在上部将作用在上部结构和本身上的荷构和本身上的荷载传给地基。地基。、码头附属附属设施施 用于船舶系靠和装卸作用于船舶系靠和装卸作业。12Harbor Engineering Structure第二第二节 码头结构上的作用和构上的作用和组合合结构上的作用构上的作用 施加在施加在结构上的集中力和分布力，以及引起构上的集中力和分布力，以及引起结构外加构外加变形形和和约束束变形的原因。形的原因。直接作用直接作用 集中力和分布力，工程上集中力和分布力，工程上习惯称之称之为荷荷载。间接作用接作用 地基沉降、地基沉降、砼收收缩变形、湿度形、湿度变形等。形等。13Harbor Engineering Structure 一、作用的分一、作用的分类 、按、按时间变异分异分类 永久作用：永久作用：在在设计基准期内，其量基准期内，其量值随随时间的的变化与平均化与平均值相比可忽相比可忽略不略不计的作用，如自重力，的作用，如自重力，预加加应力，土重力及由永久作用引起的土力，土重力及由永久作用引起的土压力等。力等。可可变作用作用：在在设计基准期内，其量基准期内，其量值随随时间的的变化与平均化与平均值相比不可相比不可忽略的作用，如堆忽略的作用，如堆货荷荷载、流、流动起重运起重运输机械荷机械荷载、可、可变作用引起的土作用引起的土压力、船舶荷力、船舶荷载、波浪力等。、波浪力等。偶然作用：偶然作用：在在设计基准期内，不一定出基准期内，不一定出现，但一旦出，但一旦出现其量其量值很大且很大且持持续时间很短的作用，如地震作用。很短的作用，如地震作用。港口工程港口工程钢筋筋砼结构的构的设计基准期基准期为5050年。年。14Harbor Engineering Structure2 2、按空、按空间位置的位置的变化分化分类 固定作用：固定作用：在在结构上具有固定分布的作用，如自重力等。构上具有固定分布的作用，如自重力等。自由作用：自由作用：在在结构的一定范构的一定范围内可以任意分布的作用，如内可以任意分布的作用，如堆堆货，流，流动轻重运重运输机械机械、按、按结构的反构的反应分分类 静静态作用：作用：加加载过程中程中结构构产生的加速度可以忽略不生的加速度可以忽略不计的的作用，如自重力，土作用，如自重力，土压力等。力等。动态作用：作用：加加载过程中程中结构构产生的加速度不可忽略不生的加速度不可忽略不计的的作用，如船舶的撞作用，如船舶的撞击力，汽力，汽车荷荷载等。等。15Harbor Engineering Structure 二、二、作用作用组合和作用代表合和作用代表值的取的取值、组合原合原则.对实际有可能同有可能同时出出现的作用，的作用，应按其最不利情况按其最不利情况进行行组合。合。.对于不同的于不同的计算算项目，目，应分分别按各自的最不利情况按各自的最不利情况进行行组合。合。3.3.受水位影响的建筑物，受水位影响的建筑物，应把水位作把水位作为一个一个组合合组合条件。合条件。16Harbor Engineering Structure 、作用效、作用效应组合和作用代表合和作用代表值的取的取值承承载能力极限状能力极限状态：持久持久组合：合：永久作用和持永久作用和持续时间较长的可的可变作用作用组成的作用效成的作用效应组合。合。短短暂组合：合：包含持包含持续时间较短的可短的可变作用所作用所组成的成的作用效作用效应组合。合。偶然偶然组合：合：包含偶然作用所包含偶然作用所组成的作用效成的作用效应组合。合。正常使用极限状正常使用极限状态：持久状况持久状况和和短短暂状况，状况，其中持久状况作用又可分其中持久状况作用又可分为短期效短期效应（频遇）遇）组合合和和长期效期效应（准永久）（准永久）组合合两种。两种。17Harbor Engineering Structure、作用代表、作用代表值的取的取值 对承承载能力极限状能力极限状态，可，可变作用作用应分分别按如下按如下规定取定取值：持久持久组合：合：主主导可可变作用取作用取标准准值，非主，非主导可可变作用取作用取组合合值。（。（组合合值是将是将标准准值乘以乘以组合系数，合系数，0.70.7）短短暂组合：合：对由由环境条件引起的可境条件引起的可变作用，按有关作用，按有关结构构规范的范的规定确定，其它作用取可能出定确定，其它作用取可能出现的最大的最大值为标准准值。偶然偶然组合：合：按按现行行行行业标准准水运工程抗震水运工程抗震设计规范范中的中的有关有关规定取定取值18Harbor Engineering Structure 、对正常使用极限状正常使用极限状态，可，可变作用作用应分分别按如下按如下规定取定取值：持久状况作用的短期效持久状况作用的短期效应（频遇）遇）组合合，取可，取可变作用的作用的频遇遇值，即作用在，即作用在结构上构上时而出而出现的的较大大值。（。（标准准值乘以乘以频遇遇值系数系数1=0.81=0.8）持久状况作用的持久状况作用的长期效期效应（准永久）（准永久）组合合，取可，取可变作用的作用的准永久准永久值，即作用在，即作用在结构上构上经常出常出现的量的量值，它在，它在设计基准基准期内具有期内具有较长的的总持持续期。（期。（标准准值乘以准永久系数乘以准永久系数2=0.62=0.6）短短暂状况：状况：当需要考当需要考虑正常使用极限状况正常使用极限状况时，取，取标准准值。19Harbor Engineering Structure三三.结构的构的设计状况和极限状状况和极限状态设计表达式表达式1 1、承、承载能力极限状能力极限状态 式中：式中：SdSd作用效作用效应设计值，其表达式与作用效，其表达式与作用效应组合有关；合有关；RdRd结构抗力构抗力设计值。20Harbor Engineering Structure 持久持久组合合式中：式中：GkGk，Q1kQ1k，QikQik分分别为永久作用、主永久作用、主导可可变作用和第作用和第I I个非主个非主导可可变作用的作用的标准准值。CGCG，CQ1CQ1，CqiCqi分分别为永久作用、主永久作用、主导可可变作用和第作用和第i i个非主个非主导可可变作用的效作用的效应系数。系数。GG永久作用的分永久作用的分项系数。系数。Q1Q1，QiQi分分别为主主导可可变作用和第作用和第i i个非主个非主导可可变作用的分作用的分项系数，按表系数，按表1-2-21-2-2取取值。组合系数，合系数，=0.7=0.7；00结构重要性系数。构重要性系数。21Harbor Engineering Structure 、短、短暂组合合 式中：式中：QiQi第第i i个可个可变作用的分作用的分项系数，取系数，取值按表按表3.3.53.3.5中所列中所列数数值减小减小0.10.1。偶然偶然组合合按按水运工程抗震水运工程抗震设计规范范有关有关规定定执行。行。22Harbor Engineering Structure 、正常使用极限状、正常使用极限状态 S S作用效作用效应设计值，如，如变形，裂形，裂缝宽度和沉降量等的度和沉降量等的设计值。R R限限值，如，如规定的最大定的最大变形，裂形，裂缝宽度和沉降量等的度和沉降量等的设计值。对正常使用极限状正常使用极限状态，应分分别考考虑以下可能的作以下可能的作用效用效应组合。合。持久状况的短期效持久状况的短期效应（频遇）遇）组合合23Harbor Engineering Structure 持久状况的持久状况的长期效期效应（准永久）（准永久）组合合 短短暂状况当需要考状况当需要考虑正常使用极限状正常使用极限状态时式中：式中：SsSs，S1S1分分别为作用的短期效作用的短期效应（频遇）和遇）和长期效期效应（准永久）（准永久）组合；合；S S短短暂状况的效状况的效应组合；合；11，频遇遇值系数系数1=0.81=0.8，2,2,准永久准永久值系数系数2=0.6 2=0.6。24Harbor Engineering Structure第三第三节、码头地面使用荷地面使用荷载 堆堆堆堆货货，人群，流，人群，流，人群，流，人群，流动动机械，机械，机械，机械，铁铁路，汽路，汽路，汽路，汽车车等等等等一、一、堆堆货荷荷载 堆堆堆堆货货荷荷荷荷载载的分区与取的分区与取的分区与取的分区与取值值：码头码头前沿前沿前沿前沿地地地地带带，前方堆，前方堆，前方堆，前方堆场场和后方堆和后方堆和后方堆和后方堆场场 不同的地不同的地不同的地不同的地带带采用不同的堆采用不同的堆采用不同的堆采用不同的堆货货荷荷荷荷载值载值。2024/2/27 周二25.Harbor Engineering Structure门座起重机：不再考座起重机：不再考虑冲冲击系数系数轮胎吊和汽胎吊和汽车式起重机：冲式起重机：冲击系数系数1.11.31.11.3缆车：用于河港斜坡：用于河港斜坡码头集装箱装卸集装箱装卸桥：未定型化：未定型化二、二、流流动起重运起重运输机械机械 三、三、铁路和汽路和汽车荷荷载铁路路汽汽车：10t,15t,20t,30t,55t 10t,15t,20t,30t,55t 五个等五个等级 冲冲击系数系数1.1-1.31.1-1.326Harbor Engineering Structure1、风和水流和水流产生的系生的系缆力：力：一、一、一、一、船舶系船舶系船舶系船舶系缆缆力力力力第四第四节、船舶荷、船舶荷载式中：式中：Fx、Fy分分别为可能同可能同时出出现的的风和水流和水流对船舶船舶产生的横生的横向分力向分力总和（和（KN）与）与纵向分力向分力总和（和（KN）。）。K系船柱受力不均匀系船柱受力不均匀系数。系数。船舶荷船舶荷载按其作用方式可分按其作用方式可分为：系：系缆力、力、挤靠力、撞靠力、撞击力力27Harbor Engineering Structuren n计算船舶同算船舶同时受力的系船柱个数受力的系船柱个数,根据船根据船长不同按表不同按表1-4-11-4-1确定。确定。系船系船缆的的倾角。海船角。海船码头=30=30，=15=15；河船；河船码头，=30=0=30=0；孤立墩柱，；孤立墩柱，=30=30，=30=30。K K系船柱受力不均系船柱受力不均匀系数。匀系数。由由图示可知：示可知：Nx=NSinNx=NSinCosCos，Ny=NCosCosNy=NCosCos，Nz=NsinNz=Nsin式中：式中：NxNx，NyNy，NzNz分分别为系系缆力的垂直力的垂直码头前沿前沿线，平行，平行码头前沿前沿线和垂直和垂直码头面的分力。面的分力。、风对风对船舶作用的荷船舶作用的荷船舶作用的荷船舶作用的荷载载计算算风压力分力：力分力：F Fxwxw=73.6=73.61010-5-5A AxwxwV Vx x2 2，F Fywyw=49.0=49.01010-5-5A AywywV Vy y2 2式中：式中：FxwFxw，FywFyw分分别为船体水面以上横向和船体水面以上横向和纵向受向受风面面积（m2m2）。）。VxVx，VyVy分分别为计算算风速的横向和速的横向和纵向分量。向分量。风压不均匀折减系数。不均匀折减系数。、水流、水流对船舶作用的荷船舶作用的荷载（荷荷载规载规范范范范P74P74P74P74附附附附录录E E E E，经验经验公式）公式）公式）公式）28Harbor Engineering Structure 2 2、系、系缆力的取力的取值标准准、计算系算系缆力力标准准值不不应大于大于缆绳的破断力；的破断力；、计算系算系缆力的力的标准准值不不应低于低于规范范规定的下限定的下限值，若低于，若低于则取下限取下限值。29Harbor Engineering Structure二、二、船舶船舶挤靠力靠力1 1、当橡胶、当橡胶护舷舷连续布置布置时，挤靠力靠力标准准值：Fj=KjFj=KjFx/Ln (KN/m)Fx/Ln (KN/m)2 2、当橡胶、当橡胶护舷舷间断布置断布置时，挤靠力靠力标准准值：FjFj=Kj=KjFx/n (KN)Fx/n (KN)30Harbor Engineering Structure1 1、船舶靠岸、船舶靠岸时对码头产生的撞生的撞击力力 E E0 0MVMVn n2 2/2(KN/2(KNm)m)式中：式中：有效有效动能系数，采用能系数，采用0.70.80.70.8，M M船舶船舶质量，按量，按满载排水量排水量计算，算，Vn Vn 船舶靠岸船舶靠岸时的法向速度的法向速度(m/s)(m/s)，可根据船舶，可根据船舶满载 排水量由排水量由荷荷载规范范确定。确定。根据根据Fx Fx U U曲曲线，可，可查得得FxFx2 2、波浪引起的撞、波浪引起的撞击力力一般均一般均应通通过模型模型试验加以确定，缺乏加以确定，缺乏资料料时，可按，可按荷荷载规范范附附录F F提供的提供的经验公式。公式。三、三、船舶撞船舶撞击力力31Harbor Engineering Structure 第五第五节、其他荷、其他荷载一、一、水流力水流力 内河墩式及透空式内河墩式及透空式码头考考虑；外海建筑水流流速；外海建筑水流流速较大大时考考虑。二、二、冰荷冰荷载 针对寒冷地区冰情寒冷地区冰情严重的内河及外海透空式高重的内河及外海透空式高桩码头或墩式或墩式码头。32Port Engineering Teaching and Research Section2/27/202433.