港口水工建筑物

1、1 .港口水工建筑物包括碼頭、防波堤、護(hù)岸、船臺(tái)、滑蓋和船塢等。共同特 點(diǎn)是承受的作用復(fù)雜，施工條件多變、建設(shè)周期長(zhǎng)、投資較大。2 .按平面布置分類(lèi)：順岸試、突堤試、墩試等。按斷面形式分類(lèi)：直立式、 斜坡式、半直立式、半斜坡式、多級(jí)試。按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)：重力式、板樁、和 混合式碼頭等。3 .碼頭由主體結(jié)構(gòu)和碼頭附屬設(shè)施兩部分組成。主體結(jié)構(gòu)包括上部結(jié)構(gòu)、下 部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)。上部結(jié)構(gòu)的作用：a將下部結(jié)構(gòu)的構(gòu)件連成整體b直接承受船舶 荷載和地面使用荷載，并傳給下部結(jié)構(gòu)c作為設(shè)置防沖設(shè)施、工藝設(shè)施等的基 礎(chǔ)。下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的作用：a支承上部結(jié)構(gòu)，形成直立岸壁b將作用在上部結(jié) 構(gòu)和本身上的荷載傳給地基。4

2、.碼頭地面使用荷載包括：堆貨荷載、流動(dòng)起重運(yùn)輸機(jī)械荷載、鐵路荷載、 汽車(chē)荷載、人群荷載等。確定堆貨荷載時(shí)考慮：a裝卸工藝確定的堆存情況b貨種及包裝方式c貨物的批量及堆存期d碼頭結(jié)構(gòu)形式，此外還考慮港口營(yíng)運(yùn)管理 水平、結(jié)構(gòu)按整體計(jì)算還是按構(gòu)件計(jì)算、堆貨分布的區(qū)域和港口今后發(fā)展等。5 .船舶荷載按其作用方式分為船舶系纜力、船舶擠靠力和船舶撞擊力。6 .重力式碼頭結(jié)構(gòu)堅(jiān)固耐久，抗凍和抗冰性能良好，能承受較大的荷載，對(duì)裝卸 工藝變化等適應(yīng)性較強(qiáng)，施工簡(jiǎn)單，維修費(fèi)少。按墻身的施工方法可分為干地現(xiàn)場(chǎng) 澆筑的結(jié)構(gòu)和水下安裝的預(yù)制結(jié)構(gòu)。后者施工工序一般包括：預(yù)制墻身構(gòu)件、 開(kāi)挖基床、拋填塊石基床、基床夯實(shí)和整

3、平，在拋石機(jī)床上安裝墻身預(yù)制件、澆 筑胸墻、拋填墻后塊石棱體和鋪設(shè)倒濾層、碼頭后回填、安裝碼頭設(shè)備和鋪設(shè) 路面。按墻身結(jié)構(gòu)分為方塊碼頭、沉箱碼頭、扶壁碼頭、大圓筒碼頭、格型鋼 板樁碼頭等。7 .方塊結(jié)構(gòu)：耐久性強(qiáng)，施工簡(jiǎn)單,抗凍抗冰性好，但是水下工作量大，結(jié)構(gòu)的整 體性和抗震性差，需要石料多，一般適用于地基較好，當(dāng)?shù)赜写罅渴希鄙黉摬暮?冰凍嚴(yán)重的情況。沉箱結(jié)構(gòu)：沉箱結(jié)構(gòu)水下工作量小 ，結(jié)構(gòu)整體性好，抗震性能好, 施工速度快，但是耐久性不如方塊結(jié)構(gòu)，需要專(zhuān)門(mén)的施工設(shè)備和合適的施工條件，一 般工程量大，工期短的大型碼頭適用。扶壁結(jié)構(gòu)：混凝土和鋼材的用量比鋼筋混 凝土沉箱少，施工速度比鋼筋混凝土

4、方塊結(jié)構(gòu)快，耐久性和沉箱結(jié)構(gòu)相同。主要缺點(diǎn)是整體性差。大直徑圓筒結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，混凝土和鋼材的用量少，適應(yīng)性強(qiáng)，造 價(jià)低,施工速度快。但是拋石基床上的大圓筒產(chǎn)生的基地壓力大8 .扶壁結(jié)構(gòu)的改進(jìn)：a。將底板尾部翹起，不僅減少了底板前趾后踵之間的反 力差，使基底反力均勻，合力作用點(diǎn)位置不超過(guò)三個(gè)分點(diǎn)，而且還可以減小基床的完 整，不僅減少工程量，也減少了模方量bo墻后的用沙回填，代替拋石棱體，為防止砂 從安裝縫流失，在安裝縫處設(shè)置倒濾井9 .重力式碼頭基礎(chǔ)的作用：a減小地基應(yīng)力和建筑物沉降量 b保護(hù)地基免受 波浪和水流的淘刷c整平基面后便于墻身的堆筑和安裝。10 .拋石基床設(shè)計(jì)包括：選擇基床形式，確

5、定基床厚度和肩寬，確定基梢的底寬 和邊坡坡度，規(guī)定塊石的重量和質(zhì)量要求，確定基床頂面的預(yù)留坡度和預(yù)留沉降量11 .為使拋石基床緊密，減少建筑物在施工和使用時(shí)的沉降，進(jìn)行重錘夯實(shí)。其 作用為：1。破壞塊石棱角，使塊石互相擠緊2.使與地基接觸的一層塊石嵌進(jìn)地基 土內(nèi)12 .墻身和胸墻的作用是：1.構(gòu)成船舶系靠所需要的直立墻面 2.阻擋墻后回 填料坍塌3.承受作用在碼頭上的各種荷載。4.將墻身連成整體的作用13 .為適應(yīng)地基的不均勻沉降和溫度的變化，設(shè)置變形縫，寬20-50mm,做成上 下通縫，設(shè)在以下位置：1新舊建筑物銜接處；2碼頭水深或結(jié)構(gòu)形式改變處；3 地基土質(zhì)差別較大處；4基床厚度突變處；5

6、沉箱或方塊接縫處14 .胸墻一般采用以下形式1現(xiàn)澆混凝土胸墻，2漿砌石胸墻3預(yù)制混凝土塊 體胸墻。優(yōu)點(diǎn)1結(jié)構(gòu)牢固，整體性好2可節(jié)約模板。為了保證胸墻有良好的整體 性和足夠的剛度，其高度越高越好，但底部高程不應(yīng)低于施工水位。胸墻的頂寬由 構(gòu)造確定，不小于0.8m,胸墻頂面高程還宜預(yù)留沉降量。15 .碼頭端部處理方法：1在順岸方向做成斜坡2碼頭端部設(shè)置翼墻，前者優(yōu) 點(diǎn)是不會(huì)發(fā)生較大的沉降，缺點(diǎn)是端部不能充分利用和要求碼頭端部有富裕地形，后者優(yōu)點(diǎn)是端部可利用來(lái)停靠小船和節(jié)省岸線長(zhǎng)度，缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生較大的變形 和沉降。16 .增強(qiáng)結(jié)構(gòu)耐久性的措施：1根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算和規(guī)定的耐久性要求選定混凝 土等級(jí)2適當(dāng)

7、增大鋼筋混凝土構(gòu)建厚度和鋼筋的混凝土保護(hù)層3對(duì)于受水凍作用的碼頭,考慮用抗蝕性強(qiáng)抗凍性好的新材料4對(duì)于構(gòu)成墻身的空心塊體，沉箱等 構(gòu)件折角處宜設(shè)置加強(qiáng)角17 .計(jì)算土壓力的理論主要有庫(kù)倫理論，郎肯理論和索科洛夫斯基理論三種，庫(kù) 倫理論考慮了墻背傾斜，地面傾斜,土與墻背間的摩擦力，假定土是均質(zhì)和無(wú)黏性 的。郎肯理論可以解決黏性土，地面上有均質(zhì)荷載和墻后土體水平成層的土壓力 計(jì)算，但未考慮墻背傾斜，地面傾斜，土與墻背間的摩擦力。18 .板樁碼頭特點(diǎn)及使用條件：特點(diǎn)：主要靠板樁沉入地基來(lái)維持工作。優(yōu) 點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料用量少，造價(jià)便宜，主要構(gòu)件可在預(yù)制廠預(yù)制，施工方便，速度 快；可先打板樁后挖港池，

8、減少挖填方量。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)耐久性不如重力式碼頭 ，不 能承受較大的波浪作用。適用：所有板樁可沉入的地基 ，也可用于船閘閘墻等19 .錨碇結(jié)構(gòu)錨碇板、錨碇樁，錨碇板樁和錨碇叉樁等形式錨碇板：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要依靠其前面的被動(dòng)土壓力，不需打樁設(shè)備，但必須開(kāi)挖 基坑或基梢，增加了開(kāi)挖工程量并破壞了原狀土結(jié)構(gòu)，水平位移大。錨碇樁：依靠 其在土中的嵌固工作，開(kāi)挖回填量小，可充分利用原狀土，但需陸上打樁設(shè)備，水平 位移也較大。錨碇叉樁：主要靠樁的軸向抗壓和抗拔承載力來(lái)工作，與板樁墻的距離可以很近，拉桿長(zhǎng)度短，承載力大，位移小，但造價(jià)高20 .拉桿是板樁墻和錨碇結(jié)構(gòu)之間的傳力構(gòu)件，一般水平放置，從減少板樁墻跨 中

9、彎矩來(lái)說(shuō)，拉桿位置越低越好，但為了保證在水上穿拉桿和水上澆注胸墻或?qū)Я?的施工要求，一般要求不宜低于施工水位21 .帽梁：使板樁能共同工作和碼頭前沿線整齊，采用現(xiàn)澆鋼筋硅結(jié)構(gòu)導(dǎo)梁：使每根板樁都能被拉桿拉住，設(shè)在拉桿和板樁墻的連接處胸墻：當(dāng)水位差不大，拉桿距碼頭面距離較小時(shí)，為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和便于施工，將二 者合二為一設(shè)計(jì)成胸墻22 .板樁碼頭上的作用有：1、土體本身產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力和板樁板樁墻后的 剩余水壓力等永久作用；2、由碼頭地面上各種荷載產(chǎn)生的土壓力、船舶荷載、 波浪力等可變作用；3、地震荷載等偶然作用23 .作用在板樁墻上的土壓力和板樁的變形特點(diǎn)：1 .頂端位移為主：基本類(lèi)似于繞下端轉(zhuǎn)動(dòng)的剛

10、性墻 ，主動(dòng)土壓力可按線性分 布的古典土壓力理論計(jì)算。2 .彎曲變形為主：板樁上部有拉桿拉住，下端嵌固于地基中，上下兩端位移較 小,跨中位移較大，墻后土體在板樁變形過(guò)程中出現(xiàn)拱現(xiàn)象，使跨中一部分土壓力通 過(guò)滑動(dòng)土條之間摩擦力傳向上下兩端。墻后主動(dòng)土壓力為 R形分布。24 .單錨板樁墻的計(jì)算方法有：1）彈性線法（羅邁爾法）：假定板樁墻底端嵌固，它的線變位和角變位都等 于零,拉桿錨碇點(diǎn)的位移等于零。2）自由支承法：假定板樁的下端為自由狀態(tài)。3）豎向彈性地基梁法：板樁墻的入土深度按踢腳”穩(wěn)定計(jì)算。板樁墻內(nèi)力和變位采用桿系有限，無(wú)法求解。25.羅邁爾法計(jì)算特點(diǎn)：1）墻前主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力都按古典土

11、壓力理 論計(jì)算。2）板樁墻底端嵌固，拉桿錨碇點(diǎn)的位移和板樁墻在底端 Ep作用點(diǎn)的線變位 和角變位都等于零，為簡(jiǎn)化計(jì)算，可采用跨中最大彎矩為入土段最大負(fù)彎矩的 1.1- 1.15倍的條件取代變形條件。3）將求得的跨中最大彎矩 Mmax乘以折減系數(shù)e求得的拉桿拉力乘以不均 勻系數(shù)5作為設(shè)計(jì)彎矩和設(shè)計(jì)拉桿拉力的標(biāo)準(zhǔn)值。另外，板樁墻入土深度要滿足 踢腳”穩(wěn)定的要求，將上述兩種方法求得的入土深度比較，取大值作為板樁墻的設(shè) 計(jì)入土深度。26 .高樁碼頭：優(yōu)點(diǎn)：高樁碼頭適宜作成透空結(jié)構(gòu)，具結(jié)構(gòu)輕，減弱波浪的效果 好,沙石料用量省，杜宇挖泥超深的適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn)：對(duì)地面超載和裝卸工藝變化 的適應(yīng)性差，耐久性不如

12、重力式和板樁碼頭，構(gòu)件易損且難修復(fù)。造價(jià)高。適用：可以沉樁的各種地基，特別適用軟土地基。27 .板樁布置原則：1,應(yīng)能充分發(fā)揮樁基承載力，且使同一樁臺(tái)下的歌樁受力 均勻，使碼頭的沉降和不均勻沉降較小 2,應(yīng)使整個(gè)碼頭工程的建設(shè)比較經(jīng)濟(jì) 3,應(yīng) 考慮樁基施工的可能與方便。28 .高樁碼頭按上部結(jié)構(gòu)分為：1,板梁式：提高了構(gòu)件的抗裂性能，節(jié)省材料, 但構(gòu)件的類(lèi)型與數(shù)量多，施工麻煩，上部結(jié)構(gòu)底部輪廓形狀復(fù)雜，死角多，水氣不易 排除,構(gòu)件中鋼筋易腐蝕。2,桁架式：整體性好，剛度大，但造價(jià)高3,無(wú)梁板式：結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單施工迅速，造價(jià)低，但給靠船的構(gòu)件設(shè)計(jì)帶來(lái)困難，結(jié)構(gòu)的整體剛度和耐久 性不好4,承臺(tái)試：剛度

13、大，整體性好，但自重大，需樁多。29 .基床型式有暗基床，明基床，混合基床三種。暗基床適用于原地面水深小于 碼頭設(shè)計(jì)水深的情況。明基床適用于原地面水深大于碼頭水深且地基較好的情 況。混合基床適用于原地形水深大于碼頭設(shè)計(jì)水深且地基較差的情況。30 .為了保證胸墻有良好的整體性和足夠的剛度，胸墻高度越搞越好，底部高程 不應(yīng)低于施工水位。胸墻的頂高有構(gòu)造確定，為了船舶的撞擊，頂寬一般不小于 0.8m,對(duì)于停靠小型內(nèi)河船舶的碼頭，頂寬不小于0.5m,胸墻底寬由抗滑和抗傾穩(wěn) 定性計(jì)算確定。胸墻頂面高程還宜預(yù)留沉降量。31 .堆貨荷載一般有以下三種布置方式：1）作用在碼頭上的垂直力和水平力 都最大用于演算基床和地基的承載力及計(jì)算建筑物的沉降和演算整體滑動(dòng)穩(wěn)定 性。2）作用在碼頭上的水平力最大、垂直力最小，用于演算建筑物的滑動(dòng)和傾覆 穩(wěn)定性。3）作用在碼頭上的垂直力最大、水平力最小，用于演算基底面后踵的應(yīng) 力。32 .高樁碼頭由樁和樁帽、橫梁與縱梁、面板與面層、靠船構(gòu)件組成。橫梁 是板梁式高樁碼頭的主要受力構(gòu)件；端面主要有矩形、倒T形和花籃形三種；面板分實(shí)心板、空心板和異形板；靠船構(gòu)件是為了固定防沖設(shè)備設(shè)置的