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(chǎn)學(xué)院土木工程學(xué)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(jié)構(gòu)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(shè)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(kù)港。⑶半直立式：適用于高水位時(shí)間較長(zhǎng)，而低水位時(shí)間較短的情況，水庫(kù)港。⑷半斜坡式：適用于枯水期較長(zhǎng)而洪水期較短的山區(qū)河港。(5)多級(jí)式

3、按結(jié)構(gòu)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(diǎn)：是依靠結(jié)構(gòu)本身及其上面填料的重量來維持穩(wěn)定。特點(diǎn)：耐久性好，對(duì)超載、工藝變化適應(yīng)能力最強(qiáng)。適用條件：地質(zhì)條件較好的地基。

（2）板樁式工作特點(diǎn)：依靠板樁入土部分的側(cè)向土抗力和安設(shè)在板樁上部的錨碇結(jié)構(gòu)來維持其整體穩(wěn)定。適用：除特別堅(jiān)硬或過于軟弱的地基外。

⑶高樁碼頭工作特點(diǎn)：通過樁臺(tái)將作用在碼頭上的荷載經(jīng)樁基傳給地基。適用：軟弱地基。⑷混合式碼頭

根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、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(jié)構(gòu)。如透空重力式結(jié)構(gòu)等。4、按實(shí)體透空

實(shí)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(yùn)碼頭、客運(yùn)碼頭、工作船用碼頭、漁碼頭、軍用碼頭、修船碼頭等.貨運(yùn)碼頭：件雜貨、煤碼頭、油碼頭、集裝箱碼頭等二、碼頭頭的組成成部分１、上部部結(jié)構(gòu)的的作用(1)將下部結(jié)結(jié)構(gòu)的構(gòu)構(gòu)件連成成整體。。(2)直接承受受船舶荷荷載和地地面使用用荷載，，并將這這些荷載載傳給下下部結(jié)構(gòu)構(gòu)。(3)作為防沖沖設(shè)施、、系船設(shè)設(shè)施、工工藝設(shè)施施和安全全設(shè)施的的基礎(chǔ)。。２、下部部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的作用⑴支承上上部結(jié)構(gòu)構(gòu)，形成成直立岸岸壁。⑵將作用用在上部部結(jié)構(gòu)和和本身上上的荷載載傳給地地基。３、碼頭頭附屬設(shè)施施用于船舶舶系靠和和裝卸作作業(yè)。第二節(jié)碼碼頭頭結(jié)構(gòu)上上的作用用和組合合結(jié)構(gòu)上的的作用施加在結(jié)結(jié)構(gòu)上的的集中力力和分布布力，以以及引起起結(jié)構(gòu)外外加變形形和約束束變形的的原因。。直接作用用集中力和和分布力力，工程程上習(xí)慣慣稱之為荷載。間接作用用地基沉降降、砼收收縮變形形、濕度度變形等等。一、作用用的分類類１、按時(shí)時(shí)間變異異分類⑴永久作作用：在設(shè)計(jì)基基準(zhǔn)期內(nèi)內(nèi)，其量量值隨時(shí)時(shí)間的變變化與平平均值相相比可忽忽略不計(jì)計(jì)的作用用，如自自重力，，預(yù)加應(yīng)應(yīng)力，土土重力及由永久作用用引起的的土壓力力等。⑵可變作作用：在設(shè)計(jì)基基準(zhǔn)期內(nèi)內(nèi)，其量量值隨時(shí)時(shí)間的變變化與平平均值相相比不可忽略的的作用，，如堆貨貨荷載、流動(dòng)起重重運(yùn)輸機(jī)機(jī)械荷載、可變作用用引起的的土壓力力、船舶荷載載、波浪力等等。⑶偶然作作用：在設(shè)計(jì)基基準(zhǔn)期內(nèi)內(nèi)，不一一定出現(xiàn)現(xiàn)，但一一旦出現(xiàn)現(xiàn)其量值值很大且且持續(xù)時(shí)時(shí)間很短短的作用用，如地地震作用用。港口工程鋼筋砼砼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基基準(zhǔn)期為50年。2、按空間位置的的變化分類⑴固定作用：在結(jié)構(gòu)上具有固固定分布的作用用，如自重力等等。⑵自由作用：在結(jié)構(gòu)的一定范范圍內(nèi)可以任意意分布的作用，，如堆貨，流動(dòng)動(dòng)輕重運(yùn)輸機(jī)械３、按結(jié)構(gòu)的反反應(yīng)分類⑴靜態(tài)作用：加載過程中結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加速度可可以忽略不計(jì)的的作用，如自重重力，土壓力等等。⑵動(dòng)態(tài)作用：加載過程中結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加速度不不可忽略不計(jì)的的作用，如船舶舶的撞擊力，汽汽車荷載等。二、作用組合合和作用代表值值的取值㈠、組合原則１.對(duì)實(shí)際有可能同同時(shí)出現(xiàn)的作用用，應(yīng)按其最不不利情況進(jìn)行組組合。２.對(duì)于不同的計(jì)算算項(xiàng)目，應(yīng)分別別按各自的最不不利情況進(jìn)行組組合。3.受水位影響的建建筑物，應(yīng)把水水位作為一個(gè)組組合組合條件。。㈡、作用效應(yīng)組合合和作用代表值值的取值承載能力極限狀狀態(tài)：⑴持久組合：永久作用和持續(xù)續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的可可變作用組成的的作用效應(yīng)組合合。⑵短暫組合：包含持續(xù)時(shí)間較較短的可變作用用所組成的作用用效應(yīng)組合。⑶偶然組合：包含偶然作用所所組成的作用效效應(yīng)組合。正常使用極限狀狀態(tài)：持久狀況和短暫狀況，其中持久狀況作作用又可分為短期效應(yīng)（頻遇遇）組合和長(zhǎng)期效應(yīng)（準(zhǔn)永永久）組合兩種。２、作用代表值值的取值⑴對(duì)承載能力極極限狀態(tài)，可變變作用應(yīng)分別按按如下規(guī)定取值值：①持久組合：主導(dǎo)可變作用取取標(biāo)準(zhǔn)值，非主主導(dǎo)可變作用取取組合值。（組組合值是將標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值乘以組合系系數(shù)，ψ＝0.7）②短暫組合：對(duì)由環(huán)境條件引引起的可變作用用，按有關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)規(guī)范的規(guī)定確確定，其它作用用取可能出現(xiàn)的的最大值為標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值。③偶然組合：按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)《水運(yùn)工程抗震設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定取取值⑵、對(duì)正常使用極極限狀態(tài)，可變變作用應(yīng)分別按按如下規(guī)定取值值：①持久狀況作用的的短期效應(yīng)（頻頻遇）組合，取可變作用的的頻遇值，即作作用在結(jié)構(gòu)上時(shí)時(shí)而出現(xiàn)的較大大值。（標(biāo)準(zhǔn)值值乘以頻遇值系系數(shù)ψ1=0.8）②持久狀況作用用的長(zhǎng)期效應(yīng)（（準(zhǔn)永久）組合合，取可變作用的的準(zhǔn)永久值，即即作用在結(jié)構(gòu)上上經(jīng)常出現(xiàn)的量量值，它在設(shè)計(jì)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)具有有較長(zhǎng)的總持續(xù)續(xù)期。（標(biāo)準(zhǔn)值值乘以準(zhǔn)永久系系數(shù)ψ2=0.6）③短暫狀況：當(dāng)需要考慮正常常使用極限狀況況時(shí)，取標(biāo)準(zhǔn)值值。三.結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀況況和極限狀態(tài)設(shè)設(shè)計(jì)表達(dá)式1、承載能力極限限狀態(tài)式中：Sd－作用效應(yīng)設(shè)計(jì)計(jì)值，其表達(dá)式式與作用效應(yīng)組組合有關(guān)；Rd－結(jié)構(gòu)抗力設(shè)計(jì)計(jì)值。⑴持久組合式中：Gk，Q1k，Qik－分別為永久作作用、主導(dǎo)可變變作用和第I個(gè)非主導(dǎo)可變作作用的標(biāo)準(zhǔn)值。。CG，CQ1，Cqi－分別為永久作作用、主導(dǎo)可變變作用和第i個(gè)非主導(dǎo)可變作作用的效應(yīng)系數(shù)數(shù)。γG－永久作用的分分項(xiàng)系數(shù)。γQ1，γQi－分別為主導(dǎo)可可變作用和第i個(gè)非主導(dǎo)可變作作用的分項(xiàng)系數(shù)數(shù)，按表1-2-2取值。Ψ－組合系數(shù)，ψ=0.7；γ0－結(jié)構(gòu)重要性系系數(shù)。⑵、短暫組合式中：γQi－第i個(gè)可變作用的分分項(xiàng)系數(shù)，取值值按表3.3.5中所列數(shù)值減小小0.1。⑶偶然組合按《水運(yùn)工程抗震設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。。２、正常使用極極限狀態(tài)S－作用效應(yīng)設(shè)計(jì)計(jì)值，如變形，，裂縫寬度和沉沉降量等的設(shè)計(jì)計(jì)值。R－限值，如規(guī)定定的最大變形，，裂縫寬度和沉沉降量等的設(shè)計(jì)計(jì)值。對(duì)正常使使用極限狀態(tài)，，應(yīng)分別考慮以以下可能的作用用效應(yīng)組合。⑴持久狀況的短短期效應(yīng)（頻遇遇）組合⑵持久狀況的長(zhǎng)期期效應(yīng)（準(zhǔn)永久久）組合⑶短暫狀況當(dāng)需要要考慮正常使用用極限狀態(tài)時(shí)式中：Ss，S1－分別為作用的的短期效應(yīng)（頻頻遇）和長(zhǎng)期效效應(yīng)（準(zhǔn)永久））組合；S－短暫狀況的效效應(yīng)組合；ψ1，－頻遇值系數(shù)數(shù)ψ1=0.8，ψ2,準(zhǔn)永久值系數(shù)ψ2=0.6。第三節(jié)、碼頭地地面使用荷載堆貨，人群，流流動(dòng)機(jī)械，鐵路，汽車等一、堆貨荷載載堆貨荷載的分區(qū)區(qū)與取值：碼頭頭前沿地帶，前前方堆場(chǎng)和后方方堆場(chǎng)不同的地帶采用用不同的堆貨荷荷載值。門座起重機(jī)：不不再考慮沖擊系系數(shù)輪胎吊和汽車式式起重機(jī)：沖擊擊系數(shù)1.1~1.3纜車：用于河港港斜坡碼頭集裝箱裝卸橋：：未定型化二、流動(dòng)起重重運(yùn)輸機(jī)械三、鐵路和汽汽車荷載鐵路汽車：10t,15t,20t,30t,55t五個(gè)等級(jí)沖擊系數(shù)1.1-1.31、風(fēng)和水流產(chǎn)生生的系纜力：一、船舶系纜纜力第四節(jié)、船舶荷荷載式中：∑Fx、∑Fy－分別為可能同同時(shí)出現(xiàn)的風(fēng)和和水流對(duì)船舶產(chǎn)產(chǎn)生的橫向分力力總和（KN）與縱向分力總總和（KN）。K－系船柱受力不不均勻系數(shù)。船舶荷載按其作作用方式可分為為：系纜力、擠擠靠力、撞擊力力n－計(jì)算船舶同時(shí)時(shí)受力的系船柱柱個(gè)數(shù),根據(jù)船長(zhǎng)不同按按表1-4-1確定。αβ－系船纜的傾角角。海船碼頭α=30°，β=15°；河船碼頭，α=30°β=0°；孤立墩柱，α=30°，β=30°。K－系船柱受力不不均勻系數(shù)。由圖示可知：Nx=NSinαCosβ，Ny=NCosαCosβ，Nz=Nsinβ式中：Nx，Ny，Nz－分別為系纜力力的垂直碼頭前前沿線，平行碼碼頭前沿線和垂垂直碼頭面的分分力。⑴、風(fēng)對(duì)船舶作作用的荷載計(jì)算風(fēng)壓力分力力：Fxw=73.6×10-5AxwVx2ξ，F(xiàn)yw=49.0×10-5AywVy2ξ式中：Fxw，F(xiàn)yw－分別為船體水水面以上橫向和和縱向受風(fēng)面積積（m2）。Vx，Vy－分別為計(jì)算風(fēng)風(fēng)速的橫向和縱縱向分量。ξ－風(fēng)壓不均勻折折減系數(shù)。⑵、水流對(duì)船舶舶作用的荷載（（《荷載規(guī)范》P74附錄E，經(jīng)驗(yàn)公式）2、系纜力的取值值標(biāo)準(zhǔn)⑴、計(jì)算系纜力標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值不應(yīng)大于于纜繩的破斷力力；⑵、計(jì)算系纜力力的標(biāo)準(zhǔn)值不應(yīng)應(yīng)低于規(guī)范規(guī)定定的下限值，若若低于則取下限限值。二、船舶擠靠靠力1、當(dāng)橡膠護(hù)舷連連續(xù)布置時(shí)，擠擠靠力標(biāo)準(zhǔn)值：：Fj=Kj∑Fx/Ln(KN/m)2、當(dāng)橡膠護(hù)舷間間斷布置時(shí)，擠擠靠力標(biāo)準(zhǔn)值：：Fj’=Kj’∑Fx/n(KN)1、船舶靠岸時(shí)對(duì)對(duì)碼頭產(chǎn)生的撞撞擊力E0＝Ｕ＝ρMVn2/2(KN·m)式中：ρ－有效動(dòng)能系數(shù)數(shù)，采用0.7~0.8，M－船舶質(zhì)量，按按滿載排水量計(jì)計(jì)算，Vn－船