港口水工建筑码头概论课件.ppt

港口水工建筑 —码头概论 港口水工建筑—码头概论第一章第一章 码头概论码头概论其他载荷其他载荷船舶载荷船舶载荷码头地面使用载荷码头地面使用载荷码头结构上的作用及组合码头结构上的作用及组合码头的分类和组成码头的分类和组成港口水工建筑—码头概论一、码头分类一、码头分类⑴⑴顺岸式：满堂式、引桥式⑵⑵突堤式：窄突堤、宽突堤 （主要用于海港）⑶⑶墩 式：常用于外海开敞式码头 岛 式：不设引桥的墩式码头，主要用于装卸 石油 第一节第一节 码头分类和组成码头分类和组成1 1、按平面布置分类、按平面布置分类港口水工建筑—码头概论港口水工建筑—码头概论2 2、按断面形式分类、按断面形式分类⑴⑴直立式：多用于水位变幅不大的港口，如海岸港、河口港⑵⑵斜坡式：多用于水位变幅较大的港口，如上、中游河港或水库港。

⑶⑶ 半直立式：适用于高水位时间较长，而低水位时间较短的情况，水库港⑷⑷半斜坡式：适用于枯水期较长而洪水期较短的山区河港5)(5)多级式港口水工建筑—码头概论 3 3、按结构型式分类、按结构型式分类 重力式码头、板桩码头、高桩码头和混合式码头重力式码头、板桩码头、高桩码头和混合式码头（（1 1）重力式）重力式•工作特点：是依靠结构本身及其上工作特点：是依靠结构本身及其上面填料的重量来维持稳定面填料的重量来维持稳定•特点：耐久性好，对超载、工艺变特点：耐久性好，对超载、工艺变化适应能力最强化适应能力最强•适用条件：地质条件较好的地基适用条件：地质条件较好的地基港口水工建筑—码头概论• （（2 2））板桩式板桩式•工作特点：依靠板桩入土部分工作特点：依靠板桩入土部分的侧向土抗力和安设在板桩上的侧向土抗力和安设在板桩上部的锚碇结构来维持其整体稳部的锚碇结构来维持其整体稳定•适用：除特别坚硬或过于软弱适用：除特别坚硬或过于软弱的地基外的地基外港口水工建筑—码头概论 ⑶⑶高桩码头高桩码头•工作特点：通过桩台将作工作特点：通过桩台将作用在码头上的荷载经桩基用在码头上的荷载经桩基传给地基。

传给地基•适用：软弱地基适用：软弱地基港口水工建筑—码头概论⑷⑷混合式码头混合式码头 根据当地的地质、水文、材料、施工条件和码头的使用要求，也根据当地的地质、水文、材料、施工条件和码头的使用要求，也可采用各种不同型式的混合结构如透空重力式结构等可采用各种不同型式的混合结构如透空重力式结构等港口水工建筑—码头概论 4 4、按实体透空、按实体透空实体式码头：重力式码头、板桩码头、前板桩高桩码头实体式码头：重力式码头、板桩码头、前板桩高桩码头透空式码头：高桩码头、墩式码头透空式码头：高桩码头、墩式码头5 5、按用途分类、按用途分类货运码头、客运码头、工作船用码头、货运码头、客运码头、工作船用码头、渔码头、军用码头、修船码头等渔码头、军用码头、修船码头等. .货运码头：件杂货、煤码头、油码头、集装箱码头等货运码头：件杂货、煤码头、油码头、集装箱码头等港口水工建筑—码头概论二、码头的组成部分二、码头的组成部分港口水工建筑—码头概论１、上部结构的作用１、上部结构的作用 (1)(1)将下部结构的构件连成整体将下部结构的构件连成整体 (2) (2)直接承受船舶荷载和地面使用荷载，并将这些荷载直接承受船舶荷载和地面使用荷载，并将这些荷载传给下部结构。

传给下部结构 (3)(3)作为防冲设施、系船设施、工艺设施和安全设施的作为防冲设施、系船设施、工艺设施和安全设施的基础 ２、下部结构和基础的作用２、下部结构和基础的作用 ⑴⑴支承上部结构，形成直立岸壁支承上部结构，形成直立岸壁 ⑵ ⑵将作用在上部结构和本身上的荷载传给地基将作用在上部结构和本身上的荷载传给地基 ３、码头附属设施３、码头附属设施 用于船舶系靠和装卸作业用于船舶系靠和装卸作业港口水工建筑—码头概论第二节第二节 码头结构上的作用和组合码头结构上的作用和组合结构上的作用结构上的作用 施加在结构上的集中力和分布力，以及引起结构外加变形施加在结构上的集中力和分布力，以及引起结构外加变形和约束变形的原因和约束变形的原因直接作用直接作用 集中力和分布力，工程上习惯称之为荷载集中力和分布力，工程上习惯称之为荷载间接作用间接作用 地基沉降、砼收缩变形、湿度变形等地基沉降、砼收缩变形、湿度变形等港口水工建筑—码头概论 一、作用的分类一、作用的分类 １、按时间变异分类１、按时间变异分类 ⑴ ⑴永久作用：永久作用：在设计基准期内，其量值随时间的变化与平均值相比可忽在设计基准期内，其量值随时间的变化与平均值相比可忽略不计的作用，如自重力，预加应力，土重力及由永久作用引起的土压略不计的作用，如自重力，预加应力，土重力及由永久作用引起的土压力等。

力等 ⑵⑵可变作用可变作用：：在设计基准期内，其量值随时间的变化与平均值相比不可在设计基准期内，其量值随时间的变化与平均值相比不可忽略的作用，如堆货荷载、流动起重运输机械荷载、可变作用引起的土忽略的作用，如堆货荷载、流动起重运输机械荷载、可变作用引起的土压力、船舶荷载、波浪力等压力、船舶荷载、波浪力等 ⑶⑶偶然作用：偶然作用：在设计基准期内，不一定出现，但一旦出现其量值很大且在设计基准期内，不一定出现，但一旦出现其量值很大且持续时间很短的作用，如地震作用持续时间很短的作用，如地震作用 港口工程钢筋砼结构的设计基准期为港口工程钢筋砼结构的设计基准期为5050年港口水工建筑—码头概论2 2、按空间位置的变化分类、按空间位置的变化分类 ⑴⑴固定作用：固定作用：在结构上具有固定分布的作用，如自重力等在结构上具有固定分布的作用，如自重力等 ⑵ ⑵自由作用：自由作用：在结构的一定范围内可以任意分布的作用，如在结构的一定范围内可以任意分布的作用，如堆货，流动轻重运输机械堆货，流动轻重运输机械３、按结构的反应分类３、按结构的反应分类 ⑴ ⑴静态作用：静态作用：加载过程中结构产生的加速度可以忽略不计的加载过程中结构产生的加速度可以忽略不计的作用，如自重力，土压力等。

作用，如自重力，土压力等 ⑵ ⑵动态作用：动态作用：加载过程中结构产生的加速度不可忽略不计的加载过程中结构产生的加速度不可忽略不计的作用，如船舶的撞击力，汽车荷载等作用，如船舶的撞击力，汽车荷载等港口水工建筑—码头概论 二、二、 作用组合和作用代表值的取值作用组合和作用代表值的取值㈠㈠、组合原则、组合原则１１. . 对实际有可能同时出现的作用，应按其最不利情况进行组合对实际有可能同时出现的作用，应按其最不利情况进行组合２２. . 对于不同的计算项目，应分别按各自的最不利情况进行组合对于不同的计算项目，应分别按各自的最不利情况进行组合 3. 3. 受水位影响的建筑物，应把水位作为一个组合组合条件受水位影响的建筑物，应把水位作为一个组合组合条件港口水工建筑—码头概论• ㈡㈡、作用效应组合和作用代表值的取值、作用效应组合和作用代表值的取值•承载能力极限状态：承载能力极限状态： ⑴持久组合：持久组合：永久作用和持续时间较长的可变作用组成的永久作用和持续时间较长的可变作用组成的作用效应组合作用效应组合 ⑵短暂组合：短暂组合：包含持续时间较短的可变作用所组成的作用包含持续时间较短的可变作用所组成的作用效应组合。

效应组合 ⑶偶然组合：偶然组合：包含偶然作用所组成的作用效应组合包含偶然作用所组成的作用效应组合•正常使用极限状态：正常使用极限状态： 持久状况持久状况和和短暂状况，短暂状况，其中持久状况作用又可分为其中持久状况作用又可分为短期效应短期效应（频遇）组合（频遇）组合和和长期效应（准永久）组合长期效应（准永久）组合两种港口水工建筑—码头概论２、作用代表值的取值２、作用代表值的取值 ⑴ ⑴对承载能力极限状态，可变作用应分别按如下规定取值：对承载能力极限状态，可变作用应分别按如下规定取值： ①①持久组合：持久组合：主导可变作用取标准值，非主导可变作用取组合主导可变作用取标准值，非主导可变作用取组合值组合值是将标准值乘以组合系数，值组合值是将标准值乘以组合系数，ψ＝＝0.7）） ② ②短暂组合：短暂组合：对由环境条件引起的可变作用，按有关结构规对由环境条件引起的可变作用，按有关结构规范的规定确定，其它作用取可能出现的最大值为标准值范的规定确定，其它作用取可能出现的最大值为标准值 ③③偶然组合：偶然组合：按现行行业标准按现行行业标准《《水运工程抗震设计规范水运工程抗震设计规范》》中的中的有关规定取值有关规定取值港口水工建筑—码头概论 ⑵ ⑵、对正常使用极限状态，可变作用应分别按如下规定取值：、对正常使用极限状态，可变作用应分别按如下规定取值： ①①持久状况作用的短期效应（频遇）组合持久状况作用的短期效应（频遇）组合，取可变作用的频，取可变作用的频遇值，即作用在结构上时而出现的较大值。

标准值乘以频遇值，即作用在结构上时而出现的较大值标准值乘以频遇值系数遇值系数ψ1=0.8）） ② ②持久状况作用的长期效应（准永久）组合持久状况作用的长期效应（准永久）组合，取可变作用的，取可变作用的准永久值，即作用在结构上经常出现的量值，它在设计基准准永久值，即作用在结构上经常出现的量值，它在设计基准期内具有较长的总持续期标准值乘以准永久系数期内具有较长的总持续期标准值乘以准永久系数ψ2=0.6）） ③③短暂状况：短暂状况：当需要考虑正常使用极限状况时，取标准值当需要考虑正常使用极限状况时，取标准值港口水工建筑—码头概论三三. . 结构的设计状况和极限状态设计表达式结构的设计状况和极限状态设计表达式1 1、承载能力极限状态、承载能力极限状态 式中：式中： SdSd－作用效应设计值，其表达式与作用效应组合有关；－作用效应设计值，其表达式与作用效应组合有关； RdRd－结构抗力设计值－结构抗力设计值港口水工建筑—码头概论 ⑴⑴持久组合持久组合•式中：式中： GkGk，，Q1kQ1k，，QikQik－分别为永久作用、主导可变作用和第－分别为永久作用、主导可变作用和第I I个非主导可个非主导可变作用的标准值。

变作用的标准值 CGCG，，CQ1CQ1，，CqiCqi－分别为永久作用、主导可变作用和第－分别为永久作用、主导可变作用和第i i个非主导可个非主导可变作用的效应系数变作用的效应系数 γGγG－永久作用的分项系数－永久作用的分项系数 γQ1γQ1，，γQiγQi－分别为主导可变作用和第－分别为主导可变作用和第i i个非主导可变作用的分项个非主导可变作用的分项系数，按表系数，按表1-2-21-2-2取值 ΨΨ－组合系数，－组合系数，ψ=0.7ψ=0.7；； γ0γ0－结构重要性系数－结构重要性系数港口水工建筑—码头概论 ⑵⑵、短暂组合、短暂组合 式中：式中：γQiγQi－第－第i i个可变作用的分项系数，取值按表个可变作用的分项系数，取值按表3.3.53.3.5中所列中所列数值减小数值减小0.10.1 ⑶ ⑶偶然组合偶然组合按按《《水运工程抗震设计规范水运工程抗震设计规范》》有关规定执行有关规定执行港口水工建筑—码头概论 ２、正常使用极限状态２、正常使用极限状态• • S S－作用效应设计值，如变形，裂缝宽度和沉降量等的－作用效应设计值，如变形，裂缝宽度和沉降量等的设计值。

设计值• R R－限值，如规定的最大变形，裂缝宽度和沉降量等的－限值，如规定的最大变形，裂缝宽度和沉降量等的设计值对正常使用极限状态，应分别考虑以下可能的作设计值对正常使用极限状态，应分别考虑以下可能的作用效应组合用效应组合• • ⑴⑴持久状况的短期效应（频遇）组合持久状况的短期效应（频遇）组合港口水工建筑—码头概论 ⑵⑵持久状况的长期效应（准永久）组合持久状况的长期效应（准永久）组合 ⑶ ⑶短暂状况当需要考虑正常使用极限状态时短暂状况当需要考虑正常使用极限状态时式中：式中：• SsSs，，S1S1－分别为作用的短期效应（频遇）和长期效－分别为作用的短期效应（频遇）和长期效应（准永久）组合；应（准永久）组合；• S S－短暂状况的效应组合；－短暂状况的效应组合；• ψ1ψ1，－频遇值系数，－频遇值系数ψ1=0.8ψ1=0.8，， • ψ2,ψ2,准永久值系数准永久值系数ψ2 =0.6 ψ2 =0.6 港口水工建筑—码头概论第三节、码头地面使用荷载第三节、码头地面使用荷载 堆货，人群，流动机械，堆货，人群，流动机械，堆货，人群，流动机械，堆货，人群，流动机械， 铁路，汽车等铁路，汽车等铁路，汽车等铁路，汽车等一、一、 堆货荷载堆货荷载• •堆货荷载的分区与取值：码头前沿堆货荷载的分区与取值：码头前沿堆货荷载的分区与取值：码头前沿堆货荷载的分区与取值：码头前沿地带，前方堆场和后方堆场地带，前方堆场和后方堆场地带，前方堆场和后方堆场地带，前方堆场和后方堆场 不同的地带采用不同的堆货荷载值。

不同的地带采用不同的堆货荷载值不同的地带采用不同的堆货荷载值不同的地带采用不同的堆货荷载值港口水工建筑—码头概论•门座起重机：不再考虑冲击系数门座起重机：不再考虑冲击系数•轮胎吊和汽车式起重机：冲击系数轮胎吊和汽车式起重机：冲击系数1.1~1.3•缆车：用于河港斜坡码头缆车：用于河港斜坡码头•集装箱装卸桥：未定型化集装箱装卸桥：未定型化二、二、 流动起重运输机械流动起重运输机械 三、三、 铁路和汽车荷载铁路和汽车荷载•铁路铁路•汽车：汽车：10t,15t,20t,30t,55t 10t,15t,20t,30t,55t 五个等级五个等级 冲击系数冲击系数1.1-1.31.1-1.3港口水工建筑—码头概论•1、风和水流产生的系缆力：、风和水流产生的系缆力：一、一、一、一、 船舶系缆力船舶系缆力船舶系缆力船舶系缆力第四节、船舶荷载第四节、船舶荷载式中：式中：∑FxFx、、∑FyFy－分－分别为可能同时出现的风别为可能同时出现的风和水流对船舶产生的横和水流对船舶产生的横向分力总和（向分力总和（KNKN）与）与纵向分力总和（纵向分力总和（KNKN）。

K K－系船柱受力不均匀－系船柱受力不均匀系数船舶荷载按其作用方式可分为：系缆力、挤靠力、撞击力船舶荷载按其作用方式可分为：系缆力、挤靠力、撞击力港口水工建筑—码头概论•n n－计算船舶同时受力的系船柱个数－计算船舶同时受力的系船柱个数, ,根据船长不同按表根据船长不同按表1-4-11-4-1确定•αβαβ－系船缆的倾角海船码头－系船缆的倾角海船码头α=30°α=30°，，β=15°β=15°；河船码头，；河船码头，α=30°β=0°α=30°β=0°；孤立墩柱，；孤立墩柱， α=30°α=30°，，β=30° β=30° K K－系船柱受力不均－系船柱受力不均匀系数•由图示可知：由图示可知：Nx=NSinNx=NSinαCosβαCosβ，，Ny=NCosαCosβNy=NCosαCosβ，，Nz=NsinβNz=Nsinβ•式中：式中：NxNx，，NyNy，，NzNz－分别为系缆力的垂直码头前沿线，平行码头前沿线－分别为系缆力的垂直码头前沿线，平行码头前沿线和垂直码头面的分力和垂直码头面的分力• •⑴⑴⑴⑴、风对船舶作用的荷载、风对船舶作用的荷载、风对船舶作用的荷载、风对船舶作用的荷载•计算风压力分力：计算风压力分力：•F Fxwxw=73.6=73.6×10×10-5-5A AxwxwV Vx x2 2ξξ，， F Fywyw=49.0=49.0×10×10-5-5A AywywV Vy y2 2ξξ•式中：式中：FxwFxw，， FywFyw－分别为船体水面以上横向和纵向受风面积（－分别为船体水面以上横向和纵向受风面积（m2m2）。

VxVx，， VyVy－分别为计算风速的横向和纵向分量－分别为计算风速的横向和纵向分量• ξξ－风压不均匀折减系数－风压不均匀折减系数•⑵⑵、水流对船舶作用的荷载（、水流对船舶作用的荷载（《《荷荷载规范载规范载规范载规范》》》》P74P74P74P74附录附录附录附录E E E E，经验公式），经验公式），经验公式），经验公式）港口水工建筑—码头概论 2 2、系缆力的取值标准、系缆力的取值标准•⑴⑴、计算系缆力标准值不应大于缆绳的破断力；、计算系缆力标准值不应大于缆绳的破断力；•⑵⑵、计算系缆力的标准值不应低于规范规定的下限值，若低于、计算系缆力的标准值不应低于规范规定的下限值，若低于则取下限值则取下限值港口水工建筑—码头概论二、二、 船舶挤靠力船舶挤靠力•1 1、当橡胶护舷连续布置时，挤靠力标准值：　　、当橡胶护舷连续布置时，挤靠力标准值：　　 Fj=KjFj=Kj∑Fx/Ln (KN/m)∑Fx/Ln (KN/m)•2 2、当橡胶护舷间断布置时，挤靠力标准值：、当橡胶护舷间断布置时，挤靠力标准值： FjFj’=Kj=Kj’∑Fx/n (KN)∑Fx/n (KN)港口水工建筑—码头概论1 1、船舶靠岸时对码头产生的撞击力、船舶靠岸时对码头产生的撞击力 E E0 0＝Ｕ＝＝Ｕ＝ρMVρMVn n2 2/2(KN/2(KN·m)m)式中：式中：ρρ－有效动能系数，采用－有效动能系数，采用0.7~0.80.7~0.8，， M M－船舶质量，按满载排水量计算，－船舶质量，按满载排水量计算， Vn Vn －－ 船舶靠岸时的法向速度船舶靠岸时的法向速度(m/s)(m/s)，可根据船舶满载，可根据船舶满载 排水量由排水量由《《荷载规范荷载规范》》确定。

确定 根据根据Fx Fx －－U U曲线，可查得曲线，可查得FxFx•2 2、波浪引起的撞击力、波浪引起的撞击力•一般均应通过模型试验加以确定，缺乏资料时，可按一般均应通过模型试验加以确定，缺乏资料时，可按《《荷载荷载规范规范》》附录附录F F提供的经验公式提供的经验公式三、三、 船舶撞击力船舶撞击力港口水工建筑—码头概论 第五节、其他荷载第五节、其他荷载•一、一、 水流力水流力 内河墩式及透空式码头考虑；外海建筑水流流速较内河墩式及透空式码头考虑；外海建筑水流流速较大时考虑大时考虑•二、二、 冰荷载冰荷载 针对寒冷地区冰情严重的内河及外海透空式高针对寒冷地区冰情严重的内河及外海透空式高桩码头或墩式码头桩码头或墩式码头港口水工建筑—码头概论港口水工建筑—码头概论。