港口水工建筑碼頭概論講義課件

港口水工建筑

—碼頭概論大連水產學院土木工程學院港工教研室

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構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、按結構型式分類

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：是依靠結構本身及其上面填料的重量來維持穩(wěn)定。特點：耐久性好，對超載、工藝變化適應能力最強。適用條件：地質條件較好的地基。

（2）板樁式工作特點：依靠板樁入土部分的側向土抗力和安設在板樁上部的錨碇結構來維持其整體穩(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：通過樁臺將作用在碼頭上的荷載經樁基傳給地基。適用：軟弱地基。⑷混合式碼頭

根據(jù)當?shù)氐牡刭|、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構。如透空重力式結構等。4、按實體透空

實體式碼頭：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

貨運碼頭、客運碼頭、工作船用碼頭、漁碼頭、軍用碼頭、修船碼頭等.貨運碼頭：件雜貨、煤碼頭、油碼頭、集裝箱碼頭等二、碼頭的的組成部分分１、上部結結構的作用用(1)將下部結構構的構件連連成整體。。(2)直接承受船船舶荷載和和地面使用用荷載，并并將這些荷荷載傳給下下部結構。。(3)作為防沖設設施、系船船設施、工工藝設施和和安全設施施的基礎。。２、下部結結構和基礎的作用⑴支承上部部結構，形形成直立岸岸壁。⑵將作用在在上部結構構和本身上上的荷載傳傳給地基。。３、碼頭附屬設施用于船舶系系靠和裝卸卸作業(yè)。第二節(jié)碼碼頭結構構上的作用用和組合結構上的作作用施加在結構構上的集中中力和分布布力，以及及引起結構構外加變形形和約束變變形的原因因。直接作用集中力和分分布力，工工程上習慣慣稱之為荷載。間接作用地基沉降、、砼收縮變變形、濕度度變形等。。一、作用的的分類１、按時間間變異分類類⑴永久作用用：在設計基準準期內，其其量值隨時時間的變化化與平均值值相比可忽忽略不計的的作用，如如自重力，，預加應力力，土重力力及由永久作用引引起的土壓壓力等。⑵可變作用用：在設計基準準期內，其其量值隨時時間的變化化與平均值值相比不可忽略的作作用，如堆堆貨荷載、流動起重運運輸機械荷載、可變作用引引起的土壓壓力、船舶荷載、波浪力等。。⑶偶然作用用：在設計基準準期內，不不一定出現(xiàn)現(xiàn)，但一旦旦出現(xiàn)其量量值很大且且持續(xù)時間間很短的作作用，如地地震作用。。港口工程鋼鋼筋砼結構構的設計基基準期為50年。2、按空間位位置的變化化分類⑴固定作用用：在結構上具具有固定分分布的作用用，如自重重力等。⑵自由作用用：在結構的一一定范圍內內可以任意意分布的作作用，如堆堆貨，流動動輕重運輸機械３、按結構構的反應分分類⑴靜態(tài)作用用：加載過程中中結構產生的加速速度可以忽忽略不計的的作用，如如自重力，，土壓力等等。⑵動態(tài)作用用：加載過程中中結構產生的加速速度不可忽忽略不計的的作用，如如船舶的撞撞擊力，汽汽車荷載等等。二、作用用組合和作作用代表值值的取值㈠、組合原則則１.對實際有可可能同時出出現(xiàn)的作用用，應按其其最不利情情況進行組組合。２.對于不同的的計算項目目，應分別別按各自的的最不利情情況進行組組合。3.受水位影響響的建筑物物，應把水水位作為一一個組合組組合條件。。㈡、作用效應應組合和作作用代表值值的取值承載能力極極限狀態(tài)：：⑴持久組合合：永久作用和和持續(xù)時間間較長的可可變作用組組成的作用用效應組合合。⑵短暫組合合：包含持續(xù)時時間較短的的可變作用用所組成的的作用效應應組合。⑶偶然組合合：包含偶然作作用所組成成的作用效效應組合。。正常使用極極限狀態(tài)：：持久狀況和短暫狀況，，其中持久狀狀況作用又又可分為短期效應（（頻遇）組組合和長期效應（（準永久））組合兩種。２、作用代代表值的取取值⑴對承載能能力極限狀狀態(tài)，可變變作用應分分別按如下下規(guī)定取值值：①持久組合合：主導可變作作用取標準準值，非主主導可變作作用取組合合值。（組組合值是將將標準值乘乘以組合系系數(shù)，ψ＝0.7）②短暫組合合：對由環(huán)境條條件引起的的可變作用用，按有關關結構規(guī)范范的規(guī)定確確定，其它它作用取可可能出現(xiàn)的的最大值為為標準值。。③偶然組合合：按現(xiàn)行行業(yè)業(yè)標準《水運工程抗抗震設計規(guī)規(guī)范》中的有關規(guī)規(guī)定取值⑵、對正常使使用極限狀狀態(tài)，可變變作用應分分別按如下下規(guī)定取值值：①持久狀況作作用的短期期效應（頻頻遇）組合合，取可變作作用的頻遇遇值，即作作用在結構構上時而出出現(xiàn)的較大大值。（標標準值乘以以頻遇值系系數(shù)ψ1=0.8）②持久狀況況作用的長長期效應（（準永久））組合，取可變作作用的準永永久值，即即作用在結結構上經常常出現(xiàn)的量量值，它在在設計基準準期內具有有較長的總總持續(xù)期。。（標準值值乘以準永永久系數(shù)ψ2=0.6）③短暫狀況況：當需要考慮慮正常使用用極限狀況況時，取標標準值。三.結構的設計計狀況和極極限狀態(tài)設設計表達式式1、承載能力力極限狀態(tài)態(tài)式中：Sd－作用效應應設計值，，其表達式式與作用效效應組合有有關；Rd－結構抗力力設計值。。⑴持久組合式中：Gk，Q1k，Qik－分別為永永久作用、、主導可變變作用和第第I個非主導可可變作用的的標準值。。CG，CQ1，Cqi－分別為永永久作用、、主導可變變作用和第第i個非主導可可變作用的的效應系數(shù)數(shù)。γG－永久作用用的分項系系數(shù)。γQ1，γQi－分別為主主導可變作作用和第i個非主導可可變作用的的分項系數(shù)數(shù)，按表1-2-2取值。Ψ－組合系數(shù)數(shù)，ψ=0.7；γ0－結構重要要性系數(shù)。。⑵、短暫組合合式中：γQi－第i個可變作用用的分項系系數(shù)，取值值按表3.3.5中所列數(shù)值值減小0.1。⑶偶然組合合按《水運工程抗抗震設計規(guī)規(guī)范》有關規(guī)定執(zhí)執(zhí)行。２、正常使使用極限狀狀態(tài)S－作用效應應設計值，，如變形，，裂縫寬度度和沉降量量等的設計計值。R－限值，如如規(guī)定的最最大變形，，裂縫寬度度和沉降量量等的設計計值。對正正常使用極極限狀態(tài)，，應分別考考慮以下可可能的作用用效應組合合。⑴持久狀況況的短期效效應（頻遇遇）組合⑵持久狀況的的長期效應應（準永久久）組合⑶短暫狀況當當需要考慮慮正常使用用極限狀態(tài)態(tài)時式中：Ss，S1－分別為作作用的短期期效應（頻頻遇）和長長期效應（（準永久））組合；S－短暫狀況況的效應組組合；ψ1，－頻遇值值系數(shù)ψ1=0.8，ψ2,準永久值系系數(shù)ψ2=0.6。第三節(jié)、碼碼頭地面使使用荷載堆貨，人群群，流動機機械，鐵路，汽車車等一、堆貨貨荷載堆貨荷載的的分區(qū)與取取值：碼頭頭前沿地帶帶，前方堆堆場和后方方堆場不同的地帶帶采用不同同的堆貨荷荷載值。門座起重機機：不再考考慮沖擊系系數(shù)輪胎吊和和汽車式式起重機機：沖擊擊系數(shù)1.1~1.3纜車：用用于河港港斜坡碼碼頭集裝箱裝裝卸橋：：未定型型化二、流流動起重重運輸機機械三、鐵鐵路和汽汽車荷載載鐵路汽車：10t,15t,20t,30t,55t五個等級級沖擊系數(shù)數(shù)1.1-1.31、風和水水流產生生的系纜纜力：一、船船舶系纜纜力第四節(jié)、、船舶荷荷載式中：∑∑Fx、∑Fy－分別為為可能同同時出現(xiàn)現(xiàn)的風和和水流對對船舶產產生的橫橫向分力力總和（（KN）與縱向向分力總總和（KN）。K－系船柱柱受力不不均勻系系數(shù)。船舶荷載載按其作作用方式式可分為為：系纜纜力、擠擠靠力、、撞擊力力n－計算船船舶同時時受力的的系船柱柱個數(shù),根據(jù)船長長不同按按表1-4-1確定。αβ－系船纜纜的傾角角。海船船碼頭α=30°，β=15°；河船碼碼頭，α=30°β=0°；孤立墩墩柱，α=30°，β=30°。K－系船柱柱受力不不均勻系系數(shù)。由圖示可可知：Nx=NSinαCosβ，Ny=NCosαCosβ，Nz=Nsinβ式中：Nx，Ny，Nz－分別為為系纜力力的垂直直碼頭前前沿線，，平行碼碼頭前沿沿線和垂垂直碼頭頭面的分分力。⑴、風對對船舶作作用的荷荷載計算風壓壓力分力力：Fxw=73.6×10-5AxwVx2ξ，F(xiàn)yw=49.0×10-5AywVy2ξ式中：Fxw，F(xiàn)yw－分別為為船體水水面以上上橫向和和縱向受受風面積積（m2）。Vx，Vy－分別為為計算風風速的橫橫向和縱縱向分量量。ξ－風壓不不均勻折折減系數(shù)數(shù)。⑵、水流流對船舶舶作用的的荷載（（《荷載規(guī)范》P74附錄E，經驗公公式）2、系纜力力的取值值標準⑴、計算系系纜力標標準值不不應大于于纜繩的的破斷力力；⑵、計算算系纜力力的標準準值不應應低于規(guī)規(guī)范規(guī)定定的下限限值，若若低于則則取下限限值。二、船船舶擠靠靠力1、當橡膠膠護舷連連續(xù)布置置時，擠擠靠力標標準值：：Fj=Kj∑Fx/Ln(KN/m)2、當橡膠膠護舷間間斷布置置時，擠擠靠力標標準值：：Fj’=Kj’∑Fx/n(KN)1、船舶靠靠岸時對對碼頭產產生的撞撞擊力E0＝Ｕ＝ρMVn2/2(KN·m)式中：ρ－有效動動能系數(shù)數(shù)，采用用0.7~0.8，M－船舶質質量，按按滿載排排水量計計算，Vn－船舶舶靠岸時時的法向向速度(m/s)，可根據(jù)據(jù)船舶滿滿載排水量由由