港口水工建筑_码头概论

HarborEngineeringStructure港口水工建筑码头概论大连水产学院土木工程学院港工教研室桂劲松HarborEngineeringStructure第一章码头概论其他载荷船舶载荷码头地面使用载荷码头结构上的作用及组合码头的分类和组成HarborEngineeringStructure一、码头分类⑴顺岸式：满堂式、引桥式。⑵突堤式：窄突堤、宽突堤。（主要用于海港）⑶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。第一节码头分类和组成1、按平面布置分类HarborEngineeringStructureHarborEngineeringStructure2、按断面形式分类⑴直立式：多用于水位变幅不大的港口，如海岸港、河口港。⑵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。⑶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。⑷半斜坡式：适用于枯水期较长而洪水期较短的山区河港。(5)多级式HarborEngineeringStructure3、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（1）重力式•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。•特点：耐久性好，对超载、工艺变化适应能力最强。•适用条件：地质条件较好的地基。HarborEngineeringStructure•（2）板桩式•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的地基外。HarborEngineeringStructure⑶高桩码头•工作特点：通过桩台将作用在码头上的荷载经桩基传给地基。•适用：软弱地基。HarborEngineeringStructure⑷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，也可采用各种不同型式的混合结构。如透空重力式结构等。HarborEngineeringStructure4、按实体透空实体式码头：重力式码头、板桩码头、前板桩高桩码头透空式码头：高桩码头、墩式码头5、按用途分类货运码头、客运码头、工作船用码头、渔码头、军用码头、修船码头等.货运码头：件杂货、煤码头、油码头、集装箱码头等HarborEngineeringStructure二、码头的组成部分结构型式组成部分重力式板桩式高桩式上部结构胸墙帽梁或胸墙承台或梁板及靠船构件下部结构墙身板桩墙桩基础抛石基床主体结构其它墙后回填料拉杆、锚碇结构挡土结构码头设备系船设施、防冲设施、工艺设施、安全设施、路面等HarborEngineeringStructure１、上部结构的作用(1)将下部结构的构件连成整体。(2)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。(3)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⑴支承上部结构，形成直立岸壁。⑵将作用在上部结构和本身上的荷载传给地基。３、码头附属设施用于船舶系靠和装卸作业。HarborEngineeringStructure第二节码头结构上的作用和组合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和约束变形的原因。直接作用集中力和分布力，工程上习惯称之为荷载。间接作用地基沉降、砼收缩变形、湿度变形等。HarborEngineeringStructure一、作用的分类１、按时间变异分类⑴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。⑵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。⑶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50年。HarborEngineeringStructure2、按空间位置的变化分类⑴固定作用：在结构上具有固定分布的作用，如自重力等。⑵自由作用：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３、按结构的反应分类⑴静态作用：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。⑵动态作用：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。HarborEngineeringStructure二、作用组合和作用代表值的取值㈠、组合原则１.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。２.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.受水位影响的建筑物，应把水位作为一个组合组合条件。HarborEngineeringStructure•㈡、作用效应组合和作用代表值的取值•承载能力极限状态：⑴持久组合：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。⑵短暂组合：包含持续时间较短的可变作用所组成的作用效应组合。⑶偶然组合：包含偶然作用所组成的作用效应组合。•正常使用极限状态：持久状况和短暂状况，其中持久状况作用又可分为短期效应（频遇）组合和长期效应（准永久）组合两种。HarborEngineeringStructure２、作用代表值的取值⑴对承载能力极限状态，可变作用应分别按如下规定取值：①持久组合：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，ψ＝0.7）②短暂组合：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。③偶然组合：按现行行业标准《水运工程抗震设计规范》中的有关规定取值HarborEngineeringStructure⑵、对正常使用极限状态，可变作用应分别按如下规定取值：①持久状况作用的短期效应（频遇）组合，取可变作用的频遇值，即作用在结构上时而出现的较大值。（标准值乘以频遇值系数ψ1=0.8）②持久状况作用的长期效应（准永久）组合，取可变作用的准永久值，即作用在结构上经常出现的量值，它在设计基准期内具有较长的总持续期。（标准值乘以准永久系数ψ2=0.6）③短暂状况：当需要考虑正常使用极限状况时，取标准值。HarborEngineeringStructure三.结构的设计状况和极限状态设计表达式1、承载能力极限状态式中：Sd－作用效应设计值，其表达式与作用效应组合有关；Rd－结构抗力设计值。dRdSHarborEngineeringStructure⑴持久组合•式中：Gk，Q1k，Qik－分别为永久作用、主导可变作用和第I个非主导可变作用的标准值。CG，CQ1，Cqi－分别为永久作用、主导可变作用和第i个非主导可变作用的效应系数。γG－永久作用的分项系数。γQ1，γQi－分别为主导可变作用和第i个非主导可变作用的分项系数，按表1-2-2取值。Ψ－组合系数，ψ=0.7；γ0－结构重要性系数。)]2(111[0nikQQiCQikQQCQkGGCGdSHarborEngineeringStructure⑵、短暂组合式中：γQi－第i个可变作用的分项系数，取值按表3.3.5中所列数值减小0.1。⑶偶然组合按《水运工程抗震设计规范》有关规定执行。)1(nikQQiCQikGGCGGdSHarborEngineeringStructure２、正常使用极限状态•S－作用效应设计值，如变形，裂缝宽度和沉降量等的设计值。•R－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用效应组合。•⑴持久状况的短期效应（频遇）组合RSQikSGkSsS1HarborEngineeringStructure⑵持久状况的长期效应（准永久）组合⑶短暂状况当需要考虑正常使用极限状态时式中：•Ss，S1－分别为作用的短期效应（频遇）和长期效应（准永久）组合；•S－短暂状况的效应组合；•ψ1，－频遇值系数ψ1=0.8，•ψ2,准永久值系数ψ2=0.6。QikSGkSS21QikSGkSSHarborEngineeringStructure第三节、码头地面使用荷载堆货，人群，流动机械，铁路，汽车等一、堆货荷载•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不同的地带采用不同的堆货荷载值。HarborEngineeringStructure•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1.1~1.3•缆车：用于河港斜坡码头•集装箱装卸桥：未定型化二、流动起重运输机械三、铁路和汽车荷载•铁路•汽车：10t,15t,20t,30t,55t五个等级冲击系数1.1-1.3HarborEngineeringStructure•1、风和水流产生的系缆力：CosCosFCosSinFnKNyx一、船舶系缆力第四节、船舶荷载式中：∑Fx、∑Fy－分别为可能同时出现的风和水流对船舶产生的横向分力总和（KN）与纵向分力总和（KN）。K－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HarborEngineeringStructure•n－计算船舶同时受力的系船柱个数,根据船长不同按表1-4-1确定。•αβ－系船缆的倾角。海船码头α=30°，β=15°；河船码头，α=30°β=0°；孤立墩柱，α=30°，β=30°。K－系船柱受力不均匀系数。•由图示可知：Nx=NSinαCosβ，Ny=NCosαCosβ，Nz=Nsinβ•式中：Nx，Ny，Nz－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。•⑴、风对船舶作用的荷载•计算风压力分力：•Fxw=73.6×10-5AxwVx2ξ，Fyw=49.0×10-5AywVy2ξ•式中：Fxw，Fyw－分别为船体水面以上横向和纵向受风面积（m2）。Vx，Vy－分别为计算风速的横向和纵向分量。•ξ－风压不均匀折减系数。•⑵、水流对船舶作用的荷载（《荷载规范》P74附录E，经验公式）HarborEngineeringStructure2、系缆力的取值标准•⑴、计算系缆力标准值不应大于缆绳的破断力；•⑵、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。HarborEngineeringStructure二、船舶挤靠力•1、当橡胶护舷连续布置时，挤靠力标准值：Fj=Kj∑Fx/Ln(KN/m)•2、当橡胶护舷间断布置时，挤靠力标准值：Fj’=Kj’∑Fx/n(KN)HarborEngineeringStructure1、船舶靠岸时对码头产生的撞击力E0＝Ｕ＝ρMVn2/2(KN·m)式中：ρ－有效动能系数，采用0.7~0.8，M－船舶质量，按满载排水量计算，Vn－船舶靠岸时的法向速度(m/s)，可根据船舶满载排水量由《荷载规范》确定。根据Fx－U曲线，可查得Fx•2、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《荷载规范》附录F提供的经验公式。三、船舶撞击力HarborEngineeringStructure第五节、其他荷载•一、水流力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。•二、冰荷载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。