港工課件-第一章

1、第一章 碼頭概論第一節(jié) 碼頭分類和組成一、碼頭分類1按平面布置分類 順岸式：滿堂式和引橋式 突堤式：窄突堤碼頭和寬突堤碼頭 墩式按平面布置分順岸式突堤式墩式前沿線與岸線大體平行特點：占用岸線長，船舶靠離方便適用：河口港、河港前沿線與岸線大體垂直特點：占用河道寬度多，自然岸線短時優(yōu)先使用適用：海港適用：碼頭面上沒有移動裝卸機械和車輛行駛的情況順岸式 碼頭滿堂式:碼頭與岸上場地沿碼頭全長連成一片，其前沿與后方的聯(lián)系方便，裝卸能力較大。引橋式碼頭用引橋?qū)⑼缚盏捻槹洞a頭與岸連接起來。突堤式 碼頭窄突堤碼頭：沿寬度方向是一個整體結(jié)構(gòu) 寬突堤碼頭沿寬度方向兩側(cè)為碼頭結(jié)構(gòu)，中間通過填筑構(gòu)成碼頭地面 墩式碼頭

2、墩式碼頭由靠船墩、系船墩、工作平臺墩、引橋、人行橋組成。墩臺與岸用引橋連接，墩臺之間用人行橋連接，船舶的系靠由系船墩和靠船墩承擔(dān)，裝卸作業(yè)在工作平臺墩上進(jìn)行。 不設(shè)工作平臺墩的墩式碼頭第一章 碼頭概論第一節(jié)碼頭分類和組成直立式斜坡式半直立式半斜坡式多級式按斷面形式分類2按斷面形式分類直立式碼頭-適用于水位變化不大的港口，如海岸港和河口港；對于水位差較小的河港及運河港也很適用 斜坡式碼頭-適用于水位變化大的上、中游河港或水庫港 半直立式碼頭-用于高水位時間較長，而低水位時間較短的水庫港等 半斜坡式碼頭-用于枯水期較長而洪水期較短的山區(qū)河流 多級式直立碼頭-在水位差大且洪水期不長的上游河港。上級碼

3、頭供洪水期使用；下級碼頭供枯水期或一般水位時使用，而在洪水期被淹沒 3按結(jié)構(gòu)型式分類 重力式碼頭 板樁碼頭 高樁碼頭 混合式碼頭按結(jié)構(gòu)型式分類第一章 碼頭概論第一節(jié)碼頭分類和組成重力式碼頭特點：靠自重抵抗建筑物滑動和傾覆，是對超載和工藝變化適應(yīng)能力最好的一種耐久性結(jié)構(gòu)。適用：較好地基板樁碼頭特點：靠打入地基中的板樁墻擋土，受有較大的土壓力，鋼筋混凝土板樁適用于萬噸級以下的碼頭。鋼板樁則可用于大型碼頭。適用：所有板樁可沉入的地基高樁碼頭特點：主要由上部結(jié)構(gòu)和樁基組成，通過上部結(jié)構(gòu)將作用在碼頭上的荷載經(jīng)樁基傳給地基，其耐久性、對超載以及工藝變化的適應(yīng)能力較差。適用：軟土地基貨運碼頭客運碼頭工作船碼

4、頭漁碼頭軍用碼頭修船碼頭 按用途分類4. 其它分類第一章 碼頭概論第一節(jié)碼頭分類和組成二、碼頭的組成部分 碼頭組成上部結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)碼頭設(shè)備將下部結(jié)構(gòu)的構(gòu)件連成整體；直接承受荷載，并傳給下部結(jié)構(gòu)； 作為設(shè)置各種設(shè)施的基礎(chǔ)支承上部結(jié)構(gòu)，形成直立 岸壁； 將作用在上部結(jié)構(gòu)和本身上的荷載傳給地基。用于船舶系靠和裝卸作業(yè)第一章 碼頭概論第一節(jié)碼頭分類和組成第二節(jié) 碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合 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，分為直接作用和間接作用兩種。直接作用：集中力和分布力，工程上習(xí)慣稱它們?yōu)楹奢d。間接作用：引起結(jié)構(gòu)外加變形和約束變形的原因，如地基沉降、混凝土收縮

5、變形、溫度變形等。 第一章 碼頭概論一、作用的分類 目的：作用效應(yīng)組合的需要。（一）按時間的變異： 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 可變作用 在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)，其量值隨時間變化與平均值相比不可忽略 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)時間很短第一章 碼頭概論第二節(jié) 碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合（二）按空間位置的變化 固定作用 在結(jié)構(gòu)上具有固定分布的作用 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 （三）按結(jié)構(gòu)的反應(yīng) 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 動態(tài)作用 加載過程中結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不可忽略的 加速度的作用第一章

6、碼頭概論第二節(jié) 碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合二、作用組合作用組合持久組合承載能力短暫組合極限狀態(tài)偶然組合正常使用 持久狀況極限狀態(tài)短暫狀況永久作用和持續(xù)時間較長的可變作用組成的作用效應(yīng)組合包括持續(xù)時間較短的可變作用所組成的作用效應(yīng)組合包含偶然作用所組成的作用效應(yīng)組合短期效應(yīng)(頻遇)組合長期效應(yīng)(準(zhǔn)永久)組合第一章 碼頭概論第二節(jié) 碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合三、作用代表值的取值 作用代表值標(biāo)準(zhǔn)值作用的主要代表值頻遇值作用在結(jié)構(gòu)上時而出現(xiàn)的較大值準(zhǔn)永久值 代表作用在結(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 第一章 碼頭概論第二節(jié) 碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合永久作用的代表值：標(biāo)準(zhǔn)值為唯一代表值

7、可變作用的代表值：標(biāo)準(zhǔn)值、頻遇值和準(zhǔn)永久值。應(yīng)按不同極限狀態(tài)和組合分別取其代表值。如：對于承載能力極限狀態(tài)下的持久組合-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)。偶然作用的代表值：一般根據(jù)觀測和試驗資料或工程經(jīng)驗綜合分析確定。第一章 碼頭概論第二節(jié) 碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合正常條件下，結(jié)構(gòu)使用過程中的狀況設(shè)計狀況持久狀況短暫狀況偶然狀況結(jié)構(gòu)施工和安裝等持續(xù)時間較短的狀況結(jié)構(gòu)承受設(shè)防地震等持續(xù)時間很短的狀況四、設(shè)計狀況第一章 碼頭概論第二節(jié) 碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合作用組合持久組合承載能力短暫組合極限狀態(tài)偶然組合正常使用 持久狀況極限狀態(tài)短暫狀況短期組合長期組合持久

8、狀況持久狀況短暫狀況偶然狀況必要時按短暫狀況第一章 碼頭概論第二節(jié) 碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合五、設(shè)計表達(dá)式 （一）承載能力極限狀態(tài) 設(shè)計表達(dá)式為：SdRd 式中：Sd作用效應(yīng)設(shè)計值，如法向應(yīng)力、剪 力和彎矩等的設(shè)計值，與作用效應(yīng) 組合有關(guān)； Rd結(jié)構(gòu)抗力設(shè)計值，如抗壓、抗拉、 抗剪和抗彎強度等的設(shè)計值。 第一章 碼頭概論第二節(jié) 碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合1、持久組合式中：Gk、Q1k、Qik 分別為永久作用、主導(dǎo)可變作用和第i個非主導(dǎo)可變作用標(biāo)準(zhǔn)值； CG、CQ1、CQi 分別為永久作用、主導(dǎo)可變作用和第i個非主導(dǎo)可變作用的效應(yīng)系數(shù)； rG -永久作用的分項系數(shù)； rQ1、rQi -分別為主導(dǎo)可變作

9、用分項系數(shù)和第i個非主導(dǎo)可變作用分項系數(shù)； 組合系數(shù)，取07； r0 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，一般港口的主要建筑物采用 二級。 第一章 碼頭概論第二節(jié) 碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合2、短暫組合 3、偶然組合 按水運工程抗震設(shè)計規(guī)范有關(guān)規(guī)定執(zhí)行 第一章 碼頭概論第二節(jié) 碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合 （二）正常使用極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式為：S R式中：S作用效應(yīng)設(shè)計值，如變形、裂縫寬度和 沉降量等的設(shè)計值； R限值，如規(guī)定的最大變形、裂縫寬度和 沉降量等的設(shè)計值。1、持久狀況的短期效應(yīng)(頻遇)組合 2、持久狀況的長期效應(yīng)(準(zhǔn)永久)組合 3、短暫狀況當(dāng)需要考慮正常使用極限狀態(tài)時第一章 碼頭概論第二節(jié) 碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合

10、第三節(jié) 碼頭地面使用荷載一、堆貨荷載與人群荷載 作用在港口工程結(jié)構(gòu)上的堆貨荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)根據(jù)堆存貨種、裝卸工藝確定的堆存情況，結(jié)合結(jié)構(gòu)型式、地基條件和不同計算項目并考慮今后港口發(fā)展等進(jìn)行綜合分析后確定。根據(jù)碼頭作業(yè)的客觀情況和使用經(jīng)驗，現(xiàn)行荷載規(guī)范將堆貨荷載分成三個區(qū)域：碼頭前沿區(qū)、前方堆場和后方堆場。第一章 碼頭概論1、前沿區(qū) 一般情況下僅做為流動起重運輸機械、門機和火車的通道和貨物的倒載場地。 寬度： 有門機的碼頭：14m 沒有門機的海港碼頭：10m 河港碼頭：48 m2、前方堆場 是港口利用率最高的堆場，因為這個地帶使用最方便，貨物水平運距最短。寬度： 有門機的碼頭，按門機吊臂可伸到的范

11、圍確定的；不設(shè)門機的碼頭，可根據(jù)各港采用的裝卸設(shè)備和管理情況確定。第一章 碼頭概論第三節(jié) 碼頭地面使用荷載3、后方堆場是指前方堆場以后的堆場。后方堆場堆貨荷載通常位于港口水工建筑物邊緣或以外，對碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計一般影響很小，主要用于堆場地坪設(shè)計。人群荷載對于客運碼頭的人行棧橋、引橋、專用碼頭中的人行檢修道和各類碼頭中有可能作為人行通道的部位，均應(yīng)考慮人群荷載。 第一章 碼頭概論第三節(jié) 碼頭地面使用荷載二、流動起重運輸機械荷載1、門座起重機荷載 門座起重機荷載應(yīng)按實際機型確定。當(dāng)缺乏實際資料時，國產(chǎn)門機荷載標(biāo)準(zhǔn)值可根據(jù)其最大起重量、最大幅度、軌距按荷載規(guī)范采用。 123A8801000880B880

12、600320C320200320D320600880荷載代碼：Mh-4-25第一章 碼頭概論第三節(jié) 碼頭地面使用荷載2、輪胎式起重機荷載 輪胎式起重機又稱輪胎吊，雖然越野和爬坡能力較差，行駛速度較慢，但機動靈活，能四面進(jìn)行工作，使用方便，在內(nèi)河中小港口應(yīng)用較普遍3、汽車式起重機荷載汽車起重機的越野性能好，適用于流動性較大的場所作業(yè)。但進(jìn)行作業(yè)時不能吊貨行駛，加之起重效率低，又不能配用抓斗裝卸散貨，所以在中小港口用得不太普遍，僅只能做點輔助作業(yè)，固定用于港口進(jìn)行裝卸作業(yè)的較少。第一章 碼頭概論第三節(jié) 碼頭地面使用荷載三、鐵路和汽車荷載1、鐵路荷載 鐵路列車由機車和車輛組成。由于港口鐵路所用機車和

13、車輛的型號甚多，設(shè)計時一般不采用實際機車和車輛的軸壓力，而是采用中華人民共和國鐵路標(biāo)準(zhǔn)荷載(又稱中一活載)。按此圖式計算時，按其最不利的情況截取任意數(shù)量的荷載加載。普通活載一般對大跨度結(jié)構(gòu)起控制作用，特種活載一般對小跨度(小于3-5m)結(jié)構(gòu)起控制作用。第一章 碼頭概論第三節(jié) 碼頭地面使用荷載2、汽車荷載 作用在港口建筑物上的汽車荷載，包括各級汽車和平板掛車荷載。汽車荷載按單輛汽車總重量分為：10t、15t、20t、30t、55t汽車五個等級，其技術(shù)指標(biāo)和平面尺寸按附錄一的規(guī)定采用。 30 t 汽車平面尺寸第一章 碼頭概論第三節(jié) 碼頭地面使用荷載第四節(jié) 船舶荷載 一、船舶系纜力系纜力：通過系船纜

14、而作用在碼頭系船柱(或系船環(huán))上的力，主要由風(fēng)作用產(chǎn)生。 當(dāng)碼頭前沿水流較大時，系纜力應(yīng)考慮風(fēng)與水流可能同時出現(xiàn)的對計算船舶共同作用所產(chǎn)生的橫向分力總和Fx 和縱向分力總和Fy 。 第一章 碼頭概論 系纜力標(biāo)準(zhǔn)值N及其垂直于碼頭前沿線的橫向分力Nx，平行于碼頭前沿線的縱向分力Ny和垂直于碼頭面的豎向分力Nz ，可按下列公式計算：第四節(jié) 船舶荷載K-系船柱受力分布不均勻系數(shù),與實際受力的系船柱數(shù)目有關(guān)；n-計算船舶同時受力的系船柱數(shù)目,與船長有關(guān)； -系船纜水平投影與碼頭前沿線所成夾角,與結(jié)構(gòu)類型有關(guān)； -系船纜與水平面之間的夾角,與結(jié)構(gòu)類型有關(guān)。荷載規(guī)范規(guī)定計算系纜力標(biāo)準(zhǔn)值不應(yīng)大于纜繩破斷力，

15、且不小于規(guī)范規(guī)定的下限值。第一章 碼頭概論第四節(jié) 船舶荷載二、船舶擠靠力 擠靠力：系泊中的船舶，在吹攏風(fēng)或橫流的作用下，通過防 沖設(shè)施對碼頭產(chǎn)生的力。 1防沖設(shè)施連續(xù)布置式中： -擠靠力分布不均勻系數(shù)，采用1.1； -可能同時出現(xiàn)的風(fēng)和流對船舶作用產(chǎn)生的橫向 分力總和(kN)； -船舶直線段與防沖設(shè)施接觸長度(m)。 第一章 碼頭概論第四節(jié) 船舶荷載 2、防沖設(shè)施間斷布置 作用于一組或一個防沖設(shè)施上的擠靠力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計算：式中： -擠靠力不均勻系數(shù)，取1.3； n -與船舶接觸的防沖設(shè)施組數(shù)或個數(shù)。 第一章 碼頭概論第四節(jié) 船舶荷載三、船舶撞擊力撞擊力：船舶撞擊碼頭產(chǎn)生的力。 按發(fā)生的原因可分為船舶靠向碼頭時產(chǎn)生的撞擊力和系泊中船舶受橫向波浪作用產(chǎn)生的撞擊力。 船舶撞擊碼頭時產(chǎn)生的有效撞擊能量，通過防沖設(shè)施、碼頭和船舶的變形全部轉(zhuǎn)化外力做功。船舶靠岸時撞擊力的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)根據(jù)船舶有效撞擊能量和橡膠護(hù)舷性能曲線確定。 船舶靠岸時的有效撞擊能量：式中： - 有效動能