修造船建筑物設(shè)計

1、 船臺滑道、船塢2 船塢2.1 船塢的分類船塢的型式，按照其功能、工藝特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工方法可分為多種類型。按照其功能，可分為修船塢和造船塢兩種;按照其工藝特點(diǎn)，可分為干船塢和浮船塢，干船塢中還有一種特殊的型式一一注水式船塢;按照結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可分為重力式、錨拉式、排水減壓式和浮箱式;按照船塢塢口和塢室的塢底與側(cè)壁的連接方式，又可分為整體式、分離式和鉸接式；按照施工方法，可分為干法施工和濕法施工型式。請大家主要記住按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所劃分的分類. 按功能分： 修船塢 造船塢按工藝特點(diǎn)分：干船塢 ( 注水塢) 浮船塢按施工方法分：干法施工 濕法施工按結(jié)構(gòu)形式分:船塢結(jié)構(gòu)： 重力式 錨拉式 排水減壓式 浮箱

2、式 塢口 塢室結(jié)構(gòu): 整體式 分離式 鉸接式干船塢是建造在陸上的固定建筑物，用控制水位漲落的方法升降船舶,從而提供修造船舶作業(yè)場地.浮船塢則是可飄浮在水面上移動的浮式結(jié)構(gòu),通過其在水中沉浮升降船舶。 平面布置上: 塢前水域應(yīng)有良好的防浪掩護(hù)條件，并應(yīng)盡量避免進(jìn)出塢船舶受較大的橫向風(fēng)、流的作用。對內(nèi)河船廠的船塢還應(yīng)避免順流進(jìn)塢。2.2 船塢的主尺度 船塢的主尺度是指船塢的有效長度、塢室的寬度和深度、塢口的寬度和門檻深度。2.2.1 船塢的有效長度 船塢的有效長度系指塢門內(nèi)壁外緣至塢尾墻底表面在塢底縱軸線上的投影距離。應(yīng)按下式確定:Lw = Lpp + L L工作間距：除銹、油漆設(shè)施 活動腳手架

3、拆修船體部分空間 拆卸、復(fù)裝螺旋槳、舵及外 抽尾軸 一般取1520m（對球鼻首船取大值）2.2.2 塢室寬度塢室寬度系指船塢中剖面處的塢底寬度。按下式確定： BW=B+b (2.2.2)式中： BW塢室寬度 (m)； B船舶型寬(m)； b船舷兩側(cè)與塢壁間的總工作間距(m)；一般取38米，應(yīng)根據(jù)船舶大小、腳手架形式及除銹噴漆設(shè)備的尺度確定。對有防搖鰭的船舶及海損事故船舶的塢修工作,間距應(yīng)據(jù)具體情況另行考慮。塢口的寬度，一般與塢室寬度相同，但若考慮某些因素而適當(dāng)縮窄，也是可能的，因為塢口處于船尾部，船舶的尾部寬度較小。2.2.3 船塢深度 由于船舶進(jìn)出塢的密度遠(yuǎn)比港口碼頭低，故進(jìn)出塢水位不應(yīng)采用

4、港口碼頭的設(shè)計水位，一般每次進(jìn)出塢的操作時間為23小時，故對沿海及近海河口地區(qū)的修船塢取持續(xù)時間不小于23小時、年保證率為5080%的潮位作為進(jìn)出塢的設(shè)計水位，同時考慮在低潮位季節(jié)，滿足進(jìn)出塢的要求。 在進(jìn)出塢設(shè)計水位確定以后，按以下公式確定塢室底標(biāo)高:HD=HWTKha (2.2.3)式中： HD塢室底標(biāo)高 (m)； HW進(jìn)出塢設(shè)計水位(m)； TK設(shè)計船舶進(jìn)出塢時的最大吃水(m)； h船塢中龍骨墩高度(m)；一般取1.21.8 m； a富裕水深(m)；一般取0.51.0 m,大船取大值,小 船取小值。 塢口門檻頂標(biāo)高可高于塢底,一般高0.5米以上,但應(yīng)低于中龍骨墩頂面至少0.5米。2.3

5、干船塢結(jié)構(gòu) 船塢等級的劃分主要根據(jù)設(shè)計代表船型的噸位（載重噸），劃分為三級，用以確定船塢的安全度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)： 級：大于五萬噸級以上的船塢（大型船塢）； 級：五萬噸級至五千噸級的船塢（中型船塢）； 級：五千噸級以下的船塢（小型船塢）； 當(dāng)自然條件復(fù)雜，破壞后對船廠或港口生產(chǎn)造成重大損失，或在國防上占有重要地位時，經(jīng)過論證可將、級船塢等級提高一級；當(dāng)自然條件好，當(dāng)?shù)赜钟谐墒斓慕ㄔO(shè)經(jīng)驗，經(jīng)過論證，亦可將、級船塢等級降低一級。 塢口外翼墻可和與其相連接的碼頭或船塢采用同一等級。 船塢基坑與圍堰一般可比主體工程降低一級考慮。2.3.1 干船塢的結(jié)構(gòu)型式 （1）重力式結(jié)構(gòu)： 重力式結(jié)構(gòu)是以船塢結(jié)構(gòu)的自重來抵

6、抗水壓力的作用，保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。 （2）錨拉式結(jié)構(gòu)： 錨拉式結(jié)構(gòu)是采用錨固于地基的錨拉結(jié)構(gòu)（錨桿、錨索、錨樁等）來克服水壓力的作用，保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。 （3）排水減壓式結(jié)構(gòu)： 排水減壓式結(jié)構(gòu)是采用排除地下水的方式，降低地下水位，從而消除或減小地下水壓力的作用，保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。 （4）浮箱式結(jié)構(gòu)：浮箱式結(jié)構(gòu)是采用預(yù)制安裝浮箱建造船塢，從而可不必建造圍堰。 排水減壓式適用于原有地基或經(jīng)防滲處理后的地基的滲水量較小的情況。 錨拉式適用于地基具有良好錨碇條件的情況。 重力式適用于采用排水減壓式、錨拉式結(jié)構(gòu)有困難的情況。 浮箱式適用于施工有困難或不經(jīng)濟(jì)的情況。2.3.2 塢室和塢口結(jié)構(gòu)形式 船塢，其

7、側(cè)墻與底板的連接形式，均可采用整體式、分離式或鉸接式。整體式結(jié)構(gòu)系指側(cè)墻與底板連成整體，其間可彼此互相傳遞彎矩、切力和軸向力；分離式結(jié)構(gòu)則恰恰相反，側(cè)墻與底板間以變形縫斷開，各自作為獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，彼此互不傳遞彎矩和切力；鉸接式結(jié)構(gòu)介于上述兩種之間，側(cè)墻與底板間以鉸接構(gòu)造（如：榫槽連接等）連接，其間不傳遞彎矩，但傳遞切力和軸向力。2.3.3 船塢結(jié)構(gòu)的計算內(nèi)容 首先應(yīng)說明的是，目前干船塢設(shè)計規(guī)范還沒有改編為以可靠度為基礎(chǔ)的分項系數(shù)法，故以下仍按綜合安全系數(shù)法講述。 船塢結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行下列計算: (1) 塢室和塢口的抗浮穩(wěn)定性; (2) 塢口及分離式塢墻的抗滑和抗傾穩(wěn)定性;整體式塢墻在使 用期不必驗算此

8、項.; (3) 塢墻、底板的內(nèi)力和強(qiáng)度計算； (4) 鋼筋混凝土構(gòu)件一般進(jìn)行限制裂縫寬度驗算，對使用上有抗裂要求的部位，則進(jìn)行抗裂度驗算； (5) 塢墻、底板、塢口門墩基底應(yīng)力和地基承載力計算； (6) 粘性土地基上的分離式塢墻和塢口門墩必要時應(yīng)計算地基沉降； (7) 排水減壓式、錨拉式、浮箱式等結(jié)構(gòu)形式的專門計算； (8) 地震設(shè)計烈度為七度或七度以上的地區(qū)應(yīng)進(jìn)行抗震計算。船塢的荷載組合分為： （1）設(shè)計組合 使用時期設(shè)計高、低潮位及設(shè)計地下水位時的建筑物自重、土壓力、水壓力、地面使用荷載、塢墩荷載及其他工藝荷載等可能發(fā)生的最不利荷載組合。 （2）校核組合 1) 使用時期校核高、低潮位及校核

9、地下水位時的建筑物自重、土壓力、水壓力、波浪力、冰荷載、地面使用荷載及塢墩和其他工藝荷載等可能發(fā)生的最不利荷載組合； 2）施工時期施工高、低潮位時的建筑物自重、土壓力、水壓力、波浪力、冰荷載及施工荷載等可能發(fā)生的最不利荷載組合； 3) 修理和事故時期相應(yīng)水位時的各種外荷載可能發(fā)生的最不利荷載組合。 （3）特殊組合 使用時期設(shè)計高、低潮位及設(shè)計地下水位時包括地震荷載在內(nèi)的最不利荷載組合。使用時期最不利荷載組合應(yīng)考慮下列主要受荷狀態(tài)： （1）空塢無船（無塢墩荷載）； （2）空塢有船（有塢墩荷載）； （3）塢內(nèi)有水（船舶進(jìn)行進(jìn)出塢操作）。施工時期最不利荷載組合應(yīng)考慮： （1）分離式結(jié)構(gòu)的塢底板對塢墻

10、起頂撐作用前、后的受荷狀態(tài)； （2）整體式結(jié)構(gòu)的施工閉合塊澆筑前、后的受荷狀態(tài)。2.3.4 塢室結(jié)構(gòu)的計算方法2.3.4.1 分離式塢室(1) 分離式塢室墻(以下簡稱塢墻)分離式塢墻常用的結(jié)構(gòu)形式可分為以下四類:重力式塢墻 (包括:實體式、懸臂式，即所謂倒T形墻、扶壁式)：該種形式適用于地基承載力較高的情況;襯砌式和混合式塢墻，適用于塢墻后全部或部分為巖體的情況;樁基承臺式，適用于承載力較低的土基情況;板樁式塢墻，適用于承載力較低的土基情況。1) 重力式塢墻 重力式塢墻的抗滑和抗傾穩(wěn)定性和地基應(yīng)力的計算方法，與重力式碼頭岸壁基本相同。但作為塢墻的受力特點(diǎn)是，其墻前、后的水位差很大，當(dāng)塢內(nèi)無水而

11、墻后地下水較高時，墻前后水位差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于碼頭岸壁前后的“剩余水頭”值，當(dāng)船塢采用排水減壓設(shè)施時，結(jié)構(gòu)所承受的上托水壓力，并非簡單的浮托力，而是包括滲透壓力和浮托力的揚(yáng)壓力。由于水壓力形式及結(jié)構(gòu)形狀的復(fù)雜化，在穩(wěn)定計算中，便不宜采用重力式碼頭的計算公式，即不能采用以浮容重計算結(jié)構(gòu)水下部分自重的方法。而應(yīng)采用以下各式計算。沿基底的抗滑穩(wěn)定性按下式計算: (2.3.4.1)HEfUGKpS)(式中：KS抗滑穩(wěn)定安全系數(shù),應(yīng)符合干船塢設(shè)計規(guī)范規(guī)定；f基底滑動面的摩擦系數(shù)；Ep作用于墻前的被動土壓力(kN)；H作用于墻底面以上除Ep以外的所有水平力的合力(kN)；G作用于墻底的垂直合力(kN)； U作用于

12、塢墻的揚(yáng)壓力(kN)。 沿塢墻底的抗傾穩(wěn)定性可按下式計算:K0=MR/M0 (2.3.4.2)式中： K0抗傾穩(wěn)定安全系數(shù),應(yīng)滿足干船塢設(shè)計規(guī)范要求；MR對墻底前趾的穩(wěn)定力矩，其中包括浮托力所產(chǎn)生的力矩；M0對墻底前趾的傾復(fù)力矩，其中包括滲透壓力所產(chǎn)生的力矩。塢墻底面的地基反力可按下式計算:(2.3.4.3)61(maxminBeBUG式中：分別為塢墻底面地基最大和最小反力； B塢墻底寬（m）； e塢墻底面合力作用點(diǎn)偏心距（m）， 2Be為合力作用點(diǎn)與墻底前趾端點(diǎn)的距離（m），UGMMR0土基時, 不得小于1/31/4基底寬度(地基好時取小值)。巖基上不受此限制。 當(dāng)B/3時，地基應(yīng)力改用下式

13、計算： 03)(2minmaxUG(2.3.4.4) 以上各式，對于實體式、懸臂式、扶壁式塢墻均適用。關(guān)于其結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計算，分別簡述如下。實體式塢墻可采用梯形或衡重式斷面形式。其結(jié)構(gòu)內(nèi)力一般按偏心受壓構(gòu)件計算。 懸臂式塢墻結(jié)構(gòu)由立墻、前底板和后底板組成(見圖2.3.4.1 )。當(dāng)廊道懸出立墻以外的尺寸較大及其上設(shè)置起重機(jī)軌道時，尚需設(shè)置支持廊道的構(gòu)件，如:立柱等。立墻可視為嵌于底板上的懸臂板，在外力及其自重的作用下，按偏心受壓構(gòu)件計算。前底板的內(nèi)力計算圖式應(yīng)考慮塢墻是否自身穩(wěn)定，若在設(shè)計中考慮塢墻需由底板給予頂撐作用時，則應(yīng)按偏心受壓的懸臂板計算，反之，則按受彎懸臂板計算。后底板則一般按受彎的

14、懸臂板計算。扶壁式塢墻結(jié)構(gòu)由立板、肋板、前底板和后底板組成(見圖2.3.4.2),立板和后底板分別為四邊和三邊支承板。立板內(nèi)力計算時，尚應(yīng)視其與廊道的連接方式及相互的剛度比例情況做相應(yīng)的簡化。肋板按懸臂梁計算;肋板與立板、肋板與底板的連接按中心受拉計算。前趾視塢墻是否考慮底板頂撐作用,分別按懸臂板或偏心受壓構(gòu)件計算。圖2.3.4.1 懸臂式塢墻結(jié)構(gòu)圖2.3.4.2 扶壁式塢墻結(jié)構(gòu) 2)襯砌式塢墻 當(dāng)塢墻著落于巖體中時，比較經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)屬襯砌式塢墻。襯砌墻可采用鋼筋混凝土、混凝土或漿砌塊石結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)形式可分為有錨襯砌和無錨襯砌兩種(見圖2.3.4.3)。有錨襯砌系通過錨桿將襯砌墻與巖體

15、連結(jié)起來，這種形式，襯砌墻尺寸一般較小;無錨襯砌則由襯砌墻本身自重保持穩(wěn)定，襯砌墻的厚度,對現(xiàn)澆混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),不宜小于0.2米,對漿砌料石結(jié)構(gòu),不宜小于0.3米,對漿砌塊石結(jié)構(gòu),不宜小于0.4米。 襯砌墻的錨桿一般按梅花形布置,錨桿間距一般取12米；對于襯砌墻后局部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的巖體,必須采用錨桿加固,錨桿的布置應(yīng)根據(jù)實際情況確定。 襯砌墻的錨桿直徑一般采用2025毫米。局部加固巖體的錨桿一般采用預(yù)應(yīng)力錨桿,預(yù)應(yīng)力錨桿直徑一般不宜小于25毫米。錨固錨桿的砂漿標(biāo)號應(yīng)不低于200號。 襯砌墻的墻后及底部,一般應(yīng)設(shè)置排水設(shè)施。 襯砌式塢墻應(yīng)進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗算、錨桿計算和襯砌墻的強(qiáng)度計算及裂縫

16、開展驗算。圖2.3.4.3 襯砌式塢墻 (a)有錨襯砌的(尺寸: cm;高程: m)； (b)無錨襯砌的(尺寸: m m,高程: m)3)混合式塢墻 混合式塢墻，在結(jié)構(gòu)形式上，介于襯砌式和重力式之間，其下部著落于巖體中，相似于無錨襯砌墻，而在其上部，則為與下部整體連結(jié)的重力式擋土墻結(jié)構(gòu)(見圖2.3.4.6)。作為一個整體結(jié)構(gòu)，需進(jìn)行抗滑和抗傾穩(wěn)定及地基應(yīng)力的計算。其計算方法，在忽略了墻體與巖體的粘結(jié)作用的假設(shè)下，可采用重力式塢墻的計算公式。 圖2.3.4.6 混合式塢墻此時，作用于塢墻的土壓力將包括巖面以上的填料側(cè)壓力和巖面以下巖體的側(cè)壓力。墻體與巖體間粘結(jié)力的大小，與巖體的狀況有關(guān)，也與施工

17、(如:爆破、施工期的風(fēng)化及各種擾動等)有關(guān)，因素比較復(fù)雜，難以準(zhǔn)確確定。一般傾向于不予考慮，而分別保證墻后巖體與墻體各自的自身穩(wěn)定。 4)樁基承臺式塢墻 樁基承臺式塢墻可分為低樁承臺式和高樁承臺式塢墻。低樁承臺式塢墻以承臺作為擋土結(jié)構(gòu);高樁承臺式塢墻以前板樁和上部結(jié)構(gòu)作為擋土結(jié)構(gòu)(見圖2.3.4.8)。 低樁承臺式塢墻 低樁承臺式塢墻的承臺部分，可采用以上所述的實體式、懸臂式和扶壁式結(jié)構(gòu)形成。其結(jié)構(gòu)內(nèi)力可按上述方法計算。但在承臺底板的計算中，尤其是對于扶壁式和懸臂式承臺結(jié)構(gòu)的底板，應(yīng)考慮樁基作用力對其內(nèi)力的影響。一般應(yīng)按樁基上柔性樁臺結(jié)構(gòu)的計算方法進(jìn)行計算。當(dāng)承臺具有足夠的剛度且承臺下僅布置有

18、直樁時，其橫向排架各樁的軸向力可按下式簡化計算:(2.3.4.11)2)()(iiixexUGnUGP式中：Pi各直樁的軸向力（kN）,不應(yīng)超過單樁容許承載力； n直樁根數(shù)； G作用于樁臺底面上的垂直合力(KN)； U作用于樁臺底面上的揚(yáng)壓力(KN)； e 樁臺底面上荷載合力作用點(diǎn)到樁群形心軸的距離 xi各樁中心到樁群形心軸的距離(m) 圖2.3.4.8 低樁承臺式和高樁前板樁式塢墻(尺寸:cm, 高程:m)高樁承臺式塢墻 高樁承臺式塢墻一般采用前板樁形式，其結(jié)構(gòu)計算與高樁承臺式碼頭基本相同。當(dāng)采用鋼筋混凝土板樁做前板樁時，為了保證塢墻表面的平整及水密，一般需在板樁墻表面澆筑襯砌。 5)板樁式

19、塢墻 板樁式塢墻一般采用鋼板樁，亦可采用鋼筋混凝土板樁，當(dāng)?shù)鼗鶙l件適宜，施工條件具備時，也可采用鋼筋混凝土地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)。 板樁墻設(shè)計所需進(jìn)行的計算在板樁碼頭設(shè)計篇章已有詳述。但，作為船塢的板樁式塢墻，尚有其特殊之點(diǎn)。其中，最主要的特點(diǎn)是對船塢底板頂撐作用的考慮方法。板樁塢墻在船塢基坑開挖的全部過程中，以及船塢底板尚未澆注并形成強(qiáng)度之前，板樁墻的支點(diǎn)比底板形成強(qiáng)度而產(chǎn)生頂撐作用時，少一個支點(diǎn)，顯然兩種情況下的計算簡圖不同。此外，在施工過程中，有時采用加設(shè)臨時頂撐的方法，使得板樁墻成為多支點(diǎn)的計算簡圖。由于上述情況，使得船塢的板樁墻設(shè)計比碼頭岸壁要復(fù)雜得多。設(shè)計計算中，不僅要按施工時期和使用時期

20、兩種情況分別進(jìn)行計算，而且還要按在施工時期各不同階段的頂撐情況分別進(jìn)行計算，各個時期和階段又相應(yīng)不同的荷載，另一個特點(diǎn)是板樁的入土深度,除應(yīng)滿足“踢腳”穩(wěn)定的要求之外,還須滿足防滲所需的滲徑長度要求。 板樁墻的整體穩(wěn)定性破壞一般只可能發(fā)生在施工時期，因為在使用時期，已有船塢底板的頂撐作用，其整體穩(wěn)定性比施工時期尚無底板頂撐作用時的情況要安全得多. 以上綜述了船塢塢墻的幾種主要的結(jié)構(gòu)形式的計算。至于船塢塢墻結(jié)構(gòu)計算中應(yīng)該考慮的荷載，大部分與碼頭結(jié)構(gòu)相同，但船塢塢墻的荷載，除有碼頭結(jié)構(gòu)所應(yīng)承受的荷載之外，還必須考慮修造船工藝所決定的荷載，如:引船設(shè)備給予的荷載、除銹油漆設(shè)備給予的荷載及其它荷載等。

21、當(dāng)采用排水減壓式船塢形式時，還須考慮滲透壓力的作用。 (2)分離式塢室底板 船塢底板的形式取決于地基和荷載條件。當(dāng)?shù)鼗休d能力較高時，一般采用在天然地基上直接澆注鋼筋混凝土底板的形式;反之，則多采用樁基支承底板的形式，或采用換填地基土的形式。為了抵抗底板下面地下水的揚(yáng)壓力，有時需在底板下設(shè)置錨桿或排水減壓設(shè)施。塢室底板，根據(jù)地基和荷載的大小和分布特點(diǎn)，除與塢墻以構(gòu)造縫分開外，還常(指船塢寬度方向)分為中板、邊板等數(shù)塊的形式。分離式底板結(jié)構(gòu)尺寸的確定. 作用于塢底板上的荷載一般有以下三種: 船重荷載，包括船體重量、配載和壓水的重量以及水密試驗時的灌水重量; 拆件堆放及工藝設(shè)備(如:除銹油漆車或腳

22、手架等)荷載; 水壓力，包括地下水產(chǎn)生的揚(yáng)壓力和塢內(nèi)灌水的壓力。 在設(shè)計中，一般情況下只考慮“”、“”兩項荷載即可。因為“”項荷載一般不起控制作用。船重荷載通過墊墩(中龍骨墩和邊墩)作用于底板。中龍骨墩的位置一般是固定的，因其荷載強(qiáng)度一般較大，故墩距較小，一般12米，小于1米的情況很少;邊墩的位置一般不固定，隨進(jìn)塢船只的大小及線性的不同而調(diào)整其位置，又因其荷載強(qiáng)度較中龍骨墩小，故墩距亦較大。2)底板的結(jié)構(gòu)計算天然地基上的底板天然地基或砂石墊層上的分離式塢室底板內(nèi)力，可按彈性地基上的梁板用基床系數(shù)法計算. 樁基上的分離式底板 A.計算假定 樁基上的板分剛性支承和彈性支承兩類。在船塢工程中，由于船

23、重荷載較大，故一般底板厚度較大，樁距較小，因此，一般情況下, 值(=6EJ/Cl3，式中：EJ板的抗彎剛度；l樁距;C樁的剛性系數(shù))均大于0.15，屬于彈性支承情況。由于板的抗彎剛度較大，故在計算底板內(nèi)力時，樁頂與底板的聯(lián)接一般均可假定為鉸接。 B.計算方法 樁基上的分離式底板內(nèi)力應(yīng)按彈性支承板計算。也可采用“代替框架法”近似計算。當(dāng)樁距較小且基樁呈等間距對稱布置時，也可按相當(dāng)基床系數(shù)法進(jìn)行計算。 C.底板內(nèi)力的計算 2.3.4.2 整體式塢室 (1)塢墻 整體式塢室側(cè)墻結(jié)構(gòu)可采用實體式、懸臂式、扶壁式及混合式等形式。這幾種結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及強(qiáng)度計算，與2.3.4.1節(jié)所述大體相同。整體式塢室的側(cè)墻

24、，不是一個獨(dú)立的整體，故與分離式塢室側(cè)墻不同之處是，不需單獨(dú)計算塢墻的整體穩(wěn)定性，對于承載力和沉降及抗浮穩(wěn)定性等，也是把塢室作為一個整體來進(jìn)行計算。但必須注意，在施工時期，可能出現(xiàn)塢墻屬于分離式結(jié)構(gòu)狀態(tài)的階段，譬如:當(dāng)塢墻與底板間設(shè)置施工閉合塊時，則塢墻在閉合塊澆注聯(lián)接之前，屬于分離式塢墻結(jié)構(gòu)狀態(tài)，必須計算在該階段可能出現(xiàn)的各種荷載組合下的整體穩(wěn)定性，承載能力及沉降等內(nèi)容，各項計算方法如2.3.4.1節(jié)中所述。 整體式塢室墻后土壓力狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的尺度、剛度及地基情況進(jìn)行具體分析。當(dāng)結(jié)構(gòu)與地基可能發(fā)生的位移極小時,其土壓力狀態(tài)可能接近靜止土壓力。應(yīng)根據(jù)地基及結(jié)構(gòu)剛度的情況，慎重分析出現(xiàn)靜止土

25、壓力狀態(tài)的可能。 (2)底板 天然地基(或砂石墊層)上的底板 關(guān)于地基假定問題，已如2.3.4.1節(jié)所述，故在底板計算中，一般采用基床系數(shù)法。但對于整體式塢室底板，當(dāng)采用重力式船塢結(jié)構(gòu)時，底板厚度可能較大，柔度較小，若著落在壓縮層較厚的軟粘土地基時用基床系數(shù)法計算有時會帶來較大的誤差，而邊載的影響也不容忽視;此時，宜采用彈性半無限體理論或有限壓縮層理論計算。 整體式塢室的底板與塢墻組合一個整體工作，使得其具有很大的縱向剛度和強(qiáng)度，故而縱向內(nèi)力和強(qiáng)度的驗算不起控制作用，底板的設(shè)計主要取決于橫向受力的計算。天然地基或砂石墊層地基上的整體式塢室底板一般可按平面形變問題的變剛度橫向截條梁進(jìn)行計算，但若

26、塢室很寬、底板剛度較小、墊墩間距較大時，在船重荷載作用下，在某些部位，也可能產(chǎn)生較大的縱向彎矩，此時宜按變剛度彈性地基板進(jìn)行計算。樁基上的整體式塢室底板 這種底板可按彈性支承連續(xù)梁或板進(jìn)行計算。當(dāng)樁距較小且呈等間距對稱布置時，也可按相當(dāng)基床系數(shù)法計算。其計算假定和計算方法可參見2.3.4.1節(jié)有關(guān)內(nèi)容。(3)整體塢室的抗浮穩(wěn)定計算:抗浮穩(wěn)定性按下式計算:WGKf (2.3.4.28)式中: Kf抗浮穩(wěn)定安全系數(shù),按干船塢設(shè)計規(guī)范取值； G抵抗塢室上浮的力，不考慮塢墻側(cè)面的摩阻 力(KN)； W作用在塢室基底的揚(yáng)壓力(KN)。 2.3.5 塢口結(jié)構(gòu)的計算方法塢口結(jié)構(gòu)與塢室一樣，可采用分離式或整體

27、結(jié)構(gòu)。塢口門墩則可采用實體式、空箱式、扶壁式、混合式、沉井式及板樁式等。 2.3.5.1 (1)整體穩(wěn)定的計算 關(guān)于整體穩(wěn)定的計算內(nèi)容及計算情況,在2.3.3和2.3.4節(jié)已經(jīng)敘述。但作為塢口結(jié)構(gòu)，其整體穩(wěn)定性的計算，較塢室要復(fù)雜一些。尤其是對于分離式塢口的塢口門墩，其抗滑和抗傾穩(wěn)定性，需要驗算縱、橫兩個方向，由于塢口受力的空間性同時承受縱向的水壓力和土壓力及橫向的地下水壓力和土壓力，必要時尚需驗算沿著水平合力作用方向的穩(wěn)定性。天然地基上的分離式塢口門墩沿基底面的抗滑穩(wěn)定性按下式計算:(2.3.5.1) 式中：Ks抗滑安全系數(shù),按干船塢設(shè)計規(guī)范有關(guān)規(guī)定取值； G作用于塢口門墩基底面以上的垂直合

28、力(kN)； U作用于塢口門墩的揚(yáng)壓力(kN)；EpEp作用于塢口門墩后面的原狀巖、土的被動抗力(kN),其大小視塢口變位情況及巖、土特性確定,對于風(fēng)化巖和土基,一般按庫侖土壓力公式計算并取側(cè)壓力系數(shù)Kp=1.0；H作用于塢口門墩基底面以上除Ep以外的所有水平力的合力，其中包括作用于塢口后面的回填土壓力,可取靜止土壓力(kN)；Er塢口門墩側(cè)面與回填土間的摩擦力(KN),其值可按下式計算； Er=KrEtan (2.3.5.2)式中：Kr摩擦力折減系數(shù),可取0.5； E塢口門墩側(cè)面土壓力(kN)；當(dāng)塢口門墩側(cè)面回填粘土?xí)r,考慮到其與塢口門墩間的摩擦力存在著消失的可能性,故也可不計Er值。天然地

29、基上的整體式塢口，一般不存在橫向不穩(wěn)定的問題，只需驗算其縱向穩(wěn)定性即可，縱向抗滑穩(wěn)定性仍可按(2.3.5.1)式計算，其中塢門墩與回填土間的摩擦力，由于存在兩個門墩的側(cè)面摩擦，故Er值應(yīng)為Er2KrEtan (2.3.5.3)關(guān)于抗傾穩(wěn)定的計算,可參照公式2.3.4.2形式計算，此外尚應(yīng)進(jìn)行抗浮穩(wěn)定和深層滑動穩(wěn)定的計算。2.3.5.2 地基應(yīng)力的計算天然地基上的分離式塢口門墩基底的地基應(yīng)力可按下式計算: 式中:基底面地基應(yīng)力; 分別為以基底面縱、橫向中和軸為坐標(biāo)軸的坐標(biāo)值; 分別為以基底面對軸的慣性矩; 分別為作用于塢門墩的合力對軸的力矩。天然地基上的整體式塢口的地基應(yīng)力可按式(2.3.5.4

30、)計算，一般也可視為平面問題，縱向按2.3.4.1節(jié)所述塢墻的計算方法計算，橫向則應(yīng)按彈性地基梁進(jìn)行計算。 2.3.5.3內(nèi)力計算 (1)塢口門墩 塢口門墩同時承受縱向和橫向荷載的作用，應(yīng)考慮該兩個方向荷載的不利組合，按空間問題進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算，必要時，可采用有限單元法進(jìn)行計算分析。實際設(shè)計中，為簡化計算，也可在縱、橫向荷載的不利組合情況下，按偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行整體內(nèi)力的計算。當(dāng)塢口門墩設(shè)有灌水廊道時，其內(nèi)力計算較為復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)具體尺寸的情況，做相應(yīng)的簡化，確定適當(dāng)?shù)挠嬎愫唸D。 塢口邊墩由于承受塢門傳來的巨大推力，縱向水平荷載往往是偏心作用，因此在水平面內(nèi)將發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，但是，由于塢口門墩的尺度

31、往往取決于構(gòu)造和工藝的要求，平面尺寸一般較大，抗扭能力較大，故多半不需計算抗扭的影響。 塢門傳來的巨大推力，在門槽及門檻處將產(chǎn)生較大的局部應(yīng)力，必須進(jìn)行驗算，保證足夠的強(qiáng)度。其計算簡圖應(yīng)根據(jù)具體結(jié)構(gòu)確定。 (2)底板 對于分離式塢口底板的內(nèi)力計算，可按塢室底板的計算方法進(jìn)行計算。對于整體式塢口底板以及底板與塢口門墩的連接方式使底板下地基應(yīng)力沿縱向的分布很不均勻時，則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)及荷載的空間性，可采用有限元法進(jìn)行計算，也可沿底板縱向劃分為幾個特征段，計入不平衡剪力,再進(jìn)行整體化調(diào)整， 2.4 排水減壓式船塢結(jié)構(gòu) 排水減壓式船塢是采用排水減壓設(shè)施降低或消除地下水對船塢結(jié)構(gòu)的作用力。為達(dá)到這一目的，在

32、設(shè)置排水減壓設(shè)施的同時，往往需要設(shè)置防滲設(shè)施。因為排水減壓系統(tǒng)將地下水位降低后，必然產(chǎn)生較大的水位差，從而形成較大的水力坡降，為了保證滲流穩(wěn)定，防止管涌和流土的發(fā)生，往往必須設(shè)置防滲設(shè)施以加大滲徑長度，減小水力坡降。防滲設(shè)施又可大幅度地降低滲入排水減壓系統(tǒng)的水量，該水量的大小是衡量排水減壓式船塢型式是否經(jīng)濟(jì)合理的主要因素，水量過大，必然會增加營運(yùn)費(fèi)用，造成管理的困難。所以，排水減壓設(shè)施與防滲設(shè)施是相輔相成的兩個不可分割的部分。 2.4.1 防滲設(shè)施 排水減壓式船塢的防滲設(shè)施形式有如下幾種:防滲墻、防滲板樁、齒墻、鋪蓋、灌漿帷幕等。防滲墻可采用混凝土、鋼筋混凝土、漿砌塊石或粘土等材料;防滲板樁可

33、采用鋼板樁、鋼木板樁、鋼筋混凝土板樁及木板樁等;防滲鋪蓋可采用粘土、混凝土或鋼筋混凝土。2.4.2 排水減壓設(shè)施 (1)排水減壓設(shè)施的類型 排水減壓設(shè)施可布置在船塢底板下，也可布置在塢墻背后。 底板下的排水減壓設(shè)施可采用以下四種形式: 1)溝管式排水 2)減壓井排水 3)排水層排水 4)混合式排水 2.4.3 滲流計算排水減壓式船塢的滲流計算為空間、非恒定流，但一般情況下，塢室墻的滲流可簡化為平面恒定流計算，而塢口則應(yīng)同時考慮縱、橫向的滲流。對I、II級船塢，有條件時宜進(jìn)行空間滲流計算和模型試驗。 滲流計算包括滲流穩(wěn)定計算、滲流量計算及滲透壓力計算。 排水減壓式船塢塢口及塢墻底部的滲透輪廓，應(yīng)

34、滿足滲流穩(wěn)定要求，所需換算滲徑總長度，按下式計算：LCHS(2.4.3.1)式中: HS滲徑起點(diǎn)和終點(diǎn)的水位差(m)； C滲徑系數(shù),按表2.4.3采用； 土壤類別粘土亞粘土種粗砂細(xì)砂粉砂C34466778810 :L滲透輪廓換算滲徑總長度(m)；滲透壓力按下式計算 地基(土基)滲流量按下式計算:LHTKqS式中：q滲流量 K地基滲透系數(shù)；L滲透輪廓的等效總長度； xcsllmlLlx滲透輪廓傾斜段等效長度之和(m)；（2.4.3.6）2221)(lmllx (2.4.3.7)m計算滲流量時的垂直滲徑等效系數(shù)： 2.4.4 排水減壓式船塢結(jié)構(gòu)及計算 排水減壓式船塢塢室結(jié)構(gòu)宜采用分離式結(jié)構(gòu),塢口可

35、采用整體式或分離式結(jié)構(gòu).結(jié)構(gòu)設(shè)計計算均參見本篇“2.3”所述。但應(yīng)注意的是：排水減壓式船塢采用重力式塢口、塢墻時，其外荷載合力作用點(diǎn)到前趾的距離不得小于底寬的1/3。 塢墻及塢口門墩后設(shè)計地下水位應(yīng)采用排水減壓后的地下水位,并考慮下列情況的修正：塢內(nèi)灌排水過程中地下水位的短期升高；排水管距墻背間距較大時,墻后地下水位的壅高；排水減壓設(shè)施局部失效而產(chǎn)生的地下水位升高。 此外，排水減壓式船塢塢口兩側(cè)應(yīng)設(shè)置足夠長度的截水防滲措施，保證海(河)水從兩側(cè)繞流滲透的滲徑長度滿足必須的滲徑長度。2.5 錨拉式船塢結(jié)構(gòu)2.5.1 錨拉式船塢結(jié)構(gòu)的形式和構(gòu)造錨拉式船塢結(jié)構(gòu)的形式可分為錨桿式、錨索式和錨樁式。錨桿

36、式適用于巖基(包括風(fēng)化巖基)，錨索式和錨樁式適用于土基。錨拉結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。這是因為在錨固力相同的情況下，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)總變形小，砂漿不易開裂，耐久性好，比非預(yù)應(yīng)力錨拉結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材。預(yù)應(yīng)力錨桿一般由錨固段、張拉段及固定段組成，鋼筋一般采用高強(qiáng)度變形鋼筋。為了提高錨固能力，在錨筋下端，一般設(shè)置錨碇板，錨筋上端應(yīng)用錨具固定;張拉段錨筋一般應(yīng)裹以塑料管，以便在澆注砂漿時砂漿與錨筋不產(chǎn)生粘結(jié)而形成孔道。當(dāng)施工條件不具備時，也可采用非預(yù)應(yīng)力錨桿。非預(yù)應(yīng)力錨桿宜采用II級以上螺紋鋼筋，當(dāng)錨桿拉力較大時，也可采用鋼筋束或鋼筋籠。 錨拉結(jié)構(gòu)的布置應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、受力條件及施工條件確定。試驗證明，錨桿和錨

37、樁間距過小時，錨固力有所降低，錨桿間距過密也將影響巖基的整體性，故而錨桿和錨樁間距一般不宜小于六倍錨孔或錨樁直徑。 錨拉結(jié)構(gòu)的錨固力應(yīng)通過現(xiàn)場拔拉試驗確定。在初步設(shè)計階段，也可參照鄰近工程的試驗資料確定或按2.5.2(2)計算。 2.5.2 錨拉式船塢結(jié)構(gòu)計算 作為船塢結(jié)構(gòu)的一般性計算，可參照以上章節(jié)的有關(guān)論述。本節(jié)僅就錨拉式船塢結(jié)構(gòu)計算中的幾個特殊問題論述如下。 (2)錨桿長度計算 錨桿長度包括錨桿在巖體中的錨固長度錨桿穿過巖體松動區(qū)和滑動區(qū)的長度 以及其在塢結(jié)構(gòu)混凝土中的錨固長度 。(2.5.2.1)2.6 塢門和船塢灌排水系統(tǒng) 2.6.1 塢門 塢門主要起擋水作用,為滿足修、造船作業(yè)，要

38、求塢門啟閉方便，又有良好的水密性。 塢門的型式較多，常用的有：浮箱式和臥倒式塢門。造船塢一般多采用浮箱式塢門，雖然它啟閉時間較長，操作較復(fù)雜，且受水域自然條件風(fēng)、浪、流、冰影響，造價高；但造船塢塢門的啟閉次數(shù)少，且要求塢門上通行重型汽車，浮箱式塢門具備此條件。一般大型現(xiàn)代化浮塢門還配備有塢室灌水管道和閥門。修船塢塢門啟閉頻繁，僅要求門上通行輕型車輛，而臥倒式塢門結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，啟閉時間短，故多被修船塢采用。臥倒式塢門有多種形式，如單面板、雙面板、懸臂式及支撐式等，如圖2.6.1.1所示，但必須在門檻前設(shè)置一個較深的臥門池，故淤積嚴(yán)重的地區(qū)不宜于采用。圖2.6.1.1 臥倒門的幾種形式(a)

39、雙面板臥倒門;(b) 單面板臥倒門; (c) 懸臂式臥倒門;(d) 斜撐式臥倒門。 2.6.1.1 臥倒式塢門 臥倒式塢門按其操作方法可分為氣控式和機(jī)械操作式,大、中型塢門宜選用氣控式,小型塢門宜選用機(jī)械操作式。塢門結(jié)構(gòu)可分為雙面板和單面板,潮差較大地區(qū)一般采用雙面板, 潮差較小地區(qū)或采用機(jī)械操作的小型塢門宜采用單面板。 臥倒門艙格布置應(yīng)保證在設(shè)計進(jìn)出塢水位時起臥的平穩(wěn)。起臥時間一般取57分鐘。臥倒后應(yīng)有一定重量并滿足穩(wěn)定力矩大于船舶進(jìn)出塢時對臥倒門的掀動力矩。臥倒門艙格應(yīng)按下列原則進(jìn)行布置：一、艙格布置應(yīng)對稱于門體中截面。二、上層設(shè)潮汐艙，中層設(shè)固定浮艙、操作艙和調(diào)節(jié)艙，底層設(shè)壓載水艙。中層

40、的固定浮艙、操作艙和調(diào)節(jié)艙的頂面應(yīng)低于進(jìn)出塢設(shè)計水位。 2.6.1.2 浮箱式塢門 浮箱式塢門分為桶形、方箱形和比重計形三種。此型塢門雖然啟閉操作較復(fù)雜，但結(jié)構(gòu)可靠，仍被廣泛應(yīng)用。 浮箱式塢門關(guān)閉時，將塢門由水上拖運(yùn)至塢口并在門墩的門槽內(nèi)對中；然后在艙格中注入壓艙水，使其在規(guī)定位置上下沉。開啟時的操作程序則相反。 浮箱式塢門一般設(shè)有潮汐艙。上部設(shè)有潮汐艙的浮箱門，其輕載吃水線（塢門全重加固定壓載后的吃水線）應(yīng)在中甲板（潮汐艙底板）以下，其值一般不小于200毫米。 浮箱式塢門的輕載吃水應(yīng)使塢門在要求的起閉水位浮起時，底部與門檻底面應(yīng)有足夠的距離。 當(dāng)為兩層甲板時，上部為水泵艙，下部為壓載水艙（固

41、定壓載放在艙底）。當(dāng)為三層甲板時，可采用下列分艙形式： 一、上部為潮汐艙，中部的中間部位為水泵艙，兩端為壓載水艙；下部兩端為固定壓載艙，中間部位為中間水艙。 二、上部為水泵艙，中部為壓載水艙，下部兩端為固定壓載艙，中間部位為壓載水艙。2.6.1.3 塢門設(shè)計計算 (1)塢門設(shè)計需考慮的荷載 1)塢門自重(包括壓載)及浮力; 2)靜水壓力; 3)波浪力; 4)上甲板通行荷載; 5)臥倒門下臥時的撞擊力。 (2)結(jié)構(gòu)設(shè)計 塢門結(jié)構(gòu)設(shè)計一般采用容許應(yīng)力法,設(shè)計水位取重現(xiàn)期五十年一遇的高潮位。 浮箱式塢門一般采用兩層或三層甲板，根據(jù)中甲板至上甲板的高度和受水壓力的大小，考慮增設(shè)12道水平桁架或隔板，下

42、甲板(除水艙處外)可采用桁架結(jié)構(gòu)。 浮箱式塢門和雙面板臥倒式塢門門體梁格的布置，有縱骨架(水平)和橫骨架(豎向)兩種，一般采用縱骨架。單面板臥倒式塢門一般上部設(shè)水平梁，下部設(shè)豎梁及底框梁。塢門梁格布置使面板支承的長短邊比大于1.5且使長邊沿主梁軸線方向。塢門結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性驗算。圖2.6.1.4 浮塢門圖(尺寸:mm,高程:m) 塢門結(jié)構(gòu)應(yīng)力:一般尺度的浮箱式和雙面板臥倒式塢門，可沿門高方向截取各條門體的水平梁按簡支梁計算;單面板臥倒式塢門按實際結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行應(yīng)力分析計算。參加整體彎曲構(gòu)件的總應(yīng)力系由整體彎應(yīng)力和局部應(yīng)力組成。塢門骨架根據(jù)其支承情況，可按單跨梁、連續(xù)梁或剛架計算。對于

43、浮箱式塢門的橫骨架式的舷側(cè)骨架，必要時可按船體板架進(jìn)行計算。對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的塢門也可用有限單元法計算。 (3)對浮箱式塢門須進(jìn)行浮游穩(wěn)性驗算。新建塢門完工時應(yīng)進(jìn)行傾斜試驗和浮沉試驗。對于氣控臥倒式塢門，應(yīng)進(jìn)行起臥工藝驗算，必要時還應(yīng)做水力模型試驗。 塢門門體上應(yīng)設(shè)止水、承壓裝置。鋼質(zhì)塢門應(yīng)采取防腐蝕措施。 2.6.2 船塢灌排水系統(tǒng) 船塢灌排水系統(tǒng)是船塢的重要工藝部分之一。排水是通過泵房的泵系來完成的。泵房一般設(shè)置在塢口處，但也有設(shè)在船塢中部的作法。 關(guān)于灌排水的功效，取決于干船塢的用途、船塢尺度和工藝裝置，雖然灌排水時間以越短越好，但也要考慮經(jīng)濟(jì)性及水力特性的要求。一般造船塢灌水時間在35小時,排空時間在410小時,而修船塢灌水時間在12.5小時,小型船塢排空時間在12.5小時,大型船塢為46小時,中型船塢為2.54小時。 2.6.2.1 灌水系統(tǒng)的水力計算 (1) 灌水系統(tǒng)水力計算內(nèi)容包括: 1) 確定斷面和線型; 2) 計算流量系數(shù)和灌水時間; 3) 計算并繪制流量系數(shù)與時間,水頭與時間及流量與時 間等關(guān)系曲線; 4) 校核廊道灌水閥門開啟過程中,閥門后收縮斷面的流速和負(fù)壓值;灌水水力計算的一般規(guī)定：一、灌水過程中，塢外水位不變；二、塢內(nèi)水位低于灌水出口中心線為自由出流