修造船建筑物设计

1、 船台滑道、船坞2 船坞2.1 船坞的分类船坞的型式，按照其功能、工艺特点、结构特点和施工方法可分为多种类型。按照其功能，可分为修船坞和造船坞两种;按照其工艺特点，可分为干船坞和浮船坞，干船坞中还有一种特殊的型式一一注水式船坞;按照结构特点，可分为重力式、锚拉式、排水减压式和浮箱式;按照船坞坞口和坞室的坞底与侧壁的连接方式，又可分为整体式、分离式和铰接式；按照施工方法，可分为干法施工和湿法施工型式。请大家主要记住按结构特点所划分的分类. 按功能分： 修船坞 造船坞按工艺特点分：干船坞 ( 注水坞) 浮船坞按施工方法分：干法施工 湿法施工按结构形式分:船坞结构： 重力式 锚拉式 排水减压式 浮箱

2、式 坞口 坞室结构: 整体式 分离式 铰接式干船坞是建造在陆上的固定建筑物，用控制水位涨落的方法升降船舶,从而提供修造船舶作业场地.浮船坞则是可飘浮在水面上移动的浮式结构,通过其在水中沉浮升降船舶。 平面布置上: 坞前水域应有良好的防浪掩护条件，并应尽量避免进出坞船舶受较大的横向风、流的作用。对内河船厂的船坞还应避免顺流进坞。2.2 船坞的主尺度 船坞的主尺度是指船坞的有效长度、坞室的宽度和深度、坞口的宽度和门槛深度。2.2.1 船坞的有效长度 船坞的有效长度系指坞门内壁外缘至坞尾墙底表面在坞底纵轴线上的投影距离。应按下式确定:Lw = Lpp + L L工作间距：除锈、油漆设施 活动脚手架

3、拆修船体部分空间 拆卸、复装螺旋桨、舵及外 抽尾轴 一般取1520m（对球鼻首船取大值）2.2.2 坞室宽度坞室宽度系指船坞中剖面处的坞底宽度。按下式确定： BW=B+b (2.2.2)式中： BW坞室宽度 (m)； B船舶型宽(m)； b船舷两侧与坞壁间的总工作间距(m)；一般取38米，应根据船舶大小、脚手架形式及除锈喷漆设备的尺度确定。对有防摇鳍的船舶及海损事故船舶的坞修工作,间距应据具体情况另行考虑。坞口的宽度，一般与坞室宽度相同，但若考虑某些因素而适当缩窄，也是可能的，因为坞口处于船尾部，船舶的尾部宽度较小。2.2.3 船坞深度 由于船舶进出坞的密度远比港口码头低，故进出坞水位不应采用

4、港口码头的设计水位，一般每次进出坞的操作时间为23小时，故对沿海及近海河口地区的修船坞取持续时间不小于23小时、年保证率为5080%的潮位作为进出坞的设计水位，同时考虑在低潮位季节，满足进出坞的要求。 在进出坞设计水位确定以后，按以下公式确定坞室底标高:HD=HWTKha (2.2.3)式中： HD坞室底标高 (m)； HW进出坞设计水位(m)； TK设计船舶进出坞时的最大吃水(m)； h船坞中龙骨墩高度(m)；一般取1.21.8 m； a富裕水深(m)；一般取0.51.0 m,大船取大值,小 船取小值。 坞口门槛顶标高可高于坞底,一般高0.5米以上,但应低于中龙骨墩顶面至少0.5米。2.3

5、干船坞结构 船坞等级的划分主要根据设计代表船型的吨位（载重吨），划分为三级，用以确定船坞的安全度设计标准： 级：大于五万吨级以上的船坞（大型船坞）； 级：五万吨级至五千吨级的船坞（中型船坞）； 级：五千吨级以下的船坞（小型船坞）； 当自然条件复杂，破坏后对船厂或港口生产造成重大损失，或在国防上占有重要地位时，经过论证可将、级船坞等级提高一级；当自然条件好，当地又有成熟的建设经验，经过论证，亦可将、级船坞等级降低一级。 坞口外翼墙可和与其相连接的码头或船坞采用同一等级。 船坞基坑与围堰一般可比主体工程降低一级考虑。2.3.1 干船坞的结构型式 （1）重力式结构： 重力式结构是以船坞结构的自重来抵

6、抗水压力的作用，保持结构的稳定性。 （2）锚拉式结构： 锚拉式结构是采用锚固于地基的锚拉结构（锚杆、锚索、锚桩等）来克服水压力的作用，保持结构的稳定性。 （3）排水减压式结构： 排水减压式结构是采用排除地下水的方式，降低地下水位，从而消除或减小地下水压力的作用，保持结构的稳定性。 （4）浮箱式结构：浮箱式结构是采用预制安装浮箱建造船坞，从而可不必建造围堰。 排水减压式适用于原有地基或经防渗处理后的地基的渗水量较小的情况。 锚拉式适用于地基具有良好锚碇条件的情况。 重力式适用于采用排水减压式、锚拉式结构有困难的情况。 浮箱式适用于施工有困难或不经济的情况。2.3.2 坞室和坞口结构形式 船坞，其

7、侧墙与底板的连接形式，均可采用整体式、分离式或铰接式。整体式结构系指侧墙与底板连成整体，其间可彼此互相传递弯矩、切力和轴向力；分离式结构则恰恰相反，侧墙与底板间以变形缝断开，各自作为独立的结构，彼此互不传递弯矩和切力；铰接式结构介于上述两种之间，侧墙与底板间以铰接构造（如：榫槽连接等）连接，其间不传递弯矩，但传递切力和轴向力。2.3.3 船坞结构的计算内容 首先应说明的是，目前干船坞设计规范还没有改编为以可靠度为基础的分项系数法，故以下仍按综合安全系数法讲述。 船坞结构应进行下列计算: (1) 坞室和坞口的抗浮稳定性; (2) 坞口及分离式坞墙的抗滑和抗倾稳定性;整体式坞墙在使 用期不必验算此

8、项.; (3) 坞墙、底板的内力和强度计算； (4) 钢筋混凝土构件一般进行限制裂缝宽度验算，对使用上有抗裂要求的部位，则进行抗裂度验算； (5) 坞墙、底板、坞口门墩基底应力和地基承载力计算； (6) 粘性土地基上的分离式坞墙和坞口门墩必要时应计算地基沉降； (7) 排水减压式、锚拉式、浮箱式等结构形式的专门计算； (8) 地震设计烈度为七度或七度以上的地区应进行抗震计算。船坞的荷载组合分为： （1）设计组合 使用时期设计高、低潮位及设计地下水位时的建筑物自重、土压力、水压力、地面使用荷载、坞墩荷载及其他工艺荷载等可能发生的最不利荷载组合。 （2）校核组合 1) 使用时期校核高、低潮位及校核

9、地下水位时的建筑物自重、土压力、水压力、波浪力、冰荷载、地面使用荷载及坞墩和其他工艺荷载等可能发生的最不利荷载组合； 2）施工时期施工高、低潮位时的建筑物自重、土压力、水压力、波浪力、冰荷载及施工荷载等可能发生的最不利荷载组合； 3) 修理和事故时期相应水位时的各种外荷载可能发生的最不利荷载组合。 （3）特殊组合 使用时期设计高、低潮位及设计地下水位时包括地震荷载在内的最不利荷载组合。使用时期最不利荷载组合应考虑下列主要受荷状态： （1）空坞无船（无坞墩荷载）； （2）空坞有船（有坞墩荷载）； （3）坞内有水（船舶进行进出坞操作）。施工时期最不利荷载组合应考虑： （1）分离式结构的坞底板对坞墙

10、起顶撑作用前、后的受荷状态； （2）整体式结构的施工闭合块浇筑前、后的受荷状态。2.3.4 坞室结构的计算方法2.3.4.1 分离式坞室(1) 分离式坞室墙(以下简称坞墙)分离式坞墙常用的结构形式可分为以下四类:重力式坞墙 (包括:实体式、悬臂式，即所谓倒T形墙、扶壁式)：该种形式适用于地基承载力较高的情况;衬砌式和混合式坞墙，适用于坞墙后全部或部分为岩体的情况;桩基承台式，适用于承载力较低的土基情况;板桩式坞墙，适用于承载力较低的土基情况。1) 重力式坞墙 重力式坞墙的抗滑和抗倾稳定性和地基应力的计算方法，与重力式码头岸壁基本相同。但作为坞墙的受力特点是，其墙前、后的水位差很大，当坞内无水而

11、墙后地下水较高时，墙前后水位差远远大于码头岸壁前后的“剩余水头”值，当船坞采用排水减压设施时，结构所承受的上托水压力，并非简单的浮托力，而是包括渗透压力和浮托力的扬压力。由于水压力形式及结构形状的复杂化，在稳定计算中，便不宜采用重力式码头的计算公式，即不能采用以浮容重计算结构水下部分自重的方法。而应采用以下各式计算。沿基底的抗滑稳定性按下式计算: (2.3.4.1)HEfUGKpS)(式中：KS抗滑稳定安全系数,应符合干船坞设计规范规定；f基底滑动面的摩擦系数；Ep作用于墙前的被动土压力(kN)；H作用于墙底面以上除Ep以外的所有水平力的合力(kN)；G作用于墙底的垂直合力(kN)； U作用于

12、坞墙的扬压力(kN)。 沿坞墙底的抗倾稳定性可按下式计算:K0=MR/M0 (2.3.4.2)式中： K0抗倾稳定安全系数,应满足干船坞设计规范要求；MR对墙底前趾的稳定力矩，其中包括浮托力所产生的力矩；M0对墙底前趾的倾复力矩，其中包括渗透压力所产生的力矩。坞墙底面的地基反力可按下式计算:(2.3.4.3)61(maxminBeBUG式中：分别为坞墙底面地基最大和最小反力； B坞墙底宽（m）； e坞墙底面合力作用点偏心距（m）， 2Be为合力作用点与墙底前趾端点的距离（m），UGMMR0土基时, 不得小于1/31/4基底宽度(地基好时取小值)。岩基上不受此限制。 当B/3时，地基应力改用下式

13、计算： 03)(2minmaxUG(2.3.4.4) 以上各式，对于实体式、悬臂式、扶壁式坞墙均适用。关于其结构内力的计算，分别简述如下。实体式坞墙可采用梯形或衡重式断面形式。其结构内力一般按偏心受压构件计算。 悬臂式坞墙结构由立墙、前底板和后底板组成(见图2.3.4.1 )。当廊道悬出立墙以外的尺寸较大及其上设置起重机轨道时，尚需设置支持廊道的构件，如:立柱等。立墙可视为嵌于底板上的悬臂板，在外力及其自重的作用下，按偏心受压构件计算。前底板的内力计算图式应考虑坞墙是否自身稳定，若在设计中考虑坞墙需由底板给予顶撑作用时，则应按偏心受压的悬臂板计算，反之，则按受弯悬臂板计算。后底板则一般按受弯的

14、悬臂板计算。扶壁式坞墙结构由立板、肋板、前底板和后底板组成(见图2.3.4.2),立板和后底板分别为四边和三边支承板。立板内力计算时，尚应视其与廊道的连接方式及相互的刚度比例情况做相应的简化。肋板按悬臂梁计算;肋板与立板、肋板与底板的连接按中心受拉计算。前趾视坞墙是否考虑底板顶撑作用,分别按悬臂板或偏心受压构件计算。图2.3.4.1 悬臂式坞墙结构图2.3.4.2 扶壁式坞墙结构 2)衬砌式坞墙 当坞墙着落于岩体中时，比较经济合理的结构形式应属衬砌式坞墙。衬砌墙可采用钢筋混凝土、混凝土或浆砌块石结构。其结构形式可分为有锚衬砌和无锚衬砌两种(见图2.3.4.3)。有锚衬砌系通过锚杆将衬砌墙与岩体

15、连结起来，这种形式，衬砌墙尺寸一般较小;无锚衬砌则由衬砌墙本身自重保持稳定，衬砌墙的厚度,对现浇混凝土及钢筋混凝土结构,不宜小于0.2米,对浆砌料石结构,不宜小于0.3米,对浆砌块石结构,不宜小于0.4米。 衬砌墙的锚杆一般按梅花形布置,锚杆间距一般取12米；对于衬砌墙后局部结构不稳定的岩体,必须采用锚杆加固,锚杆的布置应根据实际情况确定。 衬砌墙的锚杆直径一般采用2025毫米。局部加固岩体的锚杆一般采用预应力锚杆,预应力锚杆直径一般不宜小于25毫米。锚固锚杆的砂浆标号应不低于200号。 衬砌墙的墙后及底部,一般应设置排水设施。 衬砌式坞墙应进行整体稳定性验算、锚杆计算和衬砌墙的强度计算及裂缝

16、开展验算。图2.3.4.3 衬砌式坞墙 (a)有锚衬砌的(尺寸: cm;高程: m)； (b)无锚衬砌的(尺寸: m m,高程: m)3)混合式坞墙 混合式坞墙，在结构形式上，介于衬砌式和重力式之间，其下部着落于岩体中，相似于无锚衬砌墙，而在其上部，则为与下部整体连结的重力式挡土墙结构(见图2.3.4.6)。作为一个整体结构，需进行抗滑和抗倾稳定及地基应力的计算。其计算方法，在忽略了墙体与岩体的粘结作用的假设下，可采用重力式坞墙的计算公式。 图2.3.4.6 混合式坞墙此时，作用于坞墙的土压力将包括岩面以上的填料侧压力和岩面以下岩体的侧压力。墙体与岩体间粘结力的大小，与岩体的状况有关，也与施工

17、(如:爆破、施工期的风化及各种扰动等)有关，因素比较复杂，难以准确确定。一般倾向于不予考虑，而分别保证墙后岩体与墙体各自的自身稳定。 4)桩基承台式坞墙 桩基承台式坞墙可分为低桩承台式和高桩承台式坞墙。低桩承台式坞墙以承台作为挡土结构;高桩承台式坞墙以前板桩和上部结构作为挡土结构(见图2.3.4.8)。 低桩承台式坞墙 低桩承台式坞墙的承台部分，可采用以上所述的实体式、悬臂式和扶壁式结构形成。其结构内力可按上述方法计算。但在承台底板的计算中，尤其是对于扶壁式和悬臂式承台结构的底板，应考虑桩基作用力对其内力的影响。一般应按桩基上柔性桩台结构的计算方法进行计算。当承台具有足够的刚度且承台下仅布置有

18、直桩时，其横向排架各桩的轴向力可按下式简化计算:(2.3.4.11)2)()(iiixexUGnUGP式中：Pi各直桩的轴向力（kN）,不应超过单桩容许承载力； n直桩根数； G作用于桩台底面上的垂直合力(KN)； U作用于桩台底面上的扬压力(KN)； e 桩台底面上荷载合力作用点到桩群形心轴的距离 xi各桩中心到桩群形心轴的距离(m) 图2.3.4.8 低桩承台式和高桩前板桩式坞墙(尺寸:cm, 高程:m)高桩承台式坞墙 高桩承台式坞墙一般采用前板桩形式，其结构计算与高桩承台式码头基本相同。当采用钢筋混凝土板桩做前板桩时，为了保证坞墙表面的平整及水密，一般需在板桩墙表面浇筑衬砌。 5)板桩式

19、坞墙 板桩式坞墙一般采用钢板桩，亦可采用钢筋混凝土板桩，当地基条件适宜，施工条件具备时，也可采用钢筋混凝土地下连续墙结构。 板桩墙设计所需进行的计算在板桩码头设计篇章已有详述。但，作为船坞的板桩式坞墙，尚有其特殊之点。其中，最主要的特点是对船坞底板顶撑作用的考虑方法。板桩坞墙在船坞基坑开挖的全部过程中，以及船坞底板尚未浇注并形成强度之前，板桩墙的支点比底板形成强度而产生顶撑作用时，少一个支点，显然两种情况下的计算简图不同。此外，在施工过程中，有时采用加设临时顶撑的方法，使得板桩墙成为多支点的计算简图。由于上述情况，使得船坞的板桩墙设计比码头岸壁要复杂得多。设计计算中，不仅要按施工时期和使用时期

20、两种情况分别进行计算，而且还要按在施工时期各不同阶段的顶撑情况分别进行计算，各个时期和阶段又相应不同的荷载，另一个特点是板桩的入土深度,除应满足“踢脚”稳定的要求之外,还须满足防渗所需的渗径长度要求。 板桩墙的整体稳定性破坏一般只可能发生在施工时期，因为在使用时期，已有船坞底板的顶撑作用，其整体稳定性比施工时期尚无底板顶撑作用时的情况要安全得多. 以上综述了船坞坞墙的几种主要的结构形式的计算。至于船坞坞墙结构计算中应该考虑的荷载，大部分与码头结构相同，但船坞坞墙的荷载，除有码头结构所应承受的荷载之外，还必须考虑修造船工艺所决定的荷载，如:引船设备给予的荷载、除锈油漆设备给予的荷载及其它荷载等。

21、当采用排水减压式船坞形式时，还须考虑渗透压力的作用。 (2)分离式坞室底板 船坞底板的形式取决于地基和荷载条件。当地基承载能力较高时，一般采用在天然地基上直接浇注钢筋混凝土底板的形式;反之，则多采用桩基支承底板的形式，或采用换填地基土的形式。为了抵抗底板下面地下水的扬压力，有时需在底板下设置锚杆或排水减压设施。坞室底板，根据地基和荷载的大小和分布特点，除与坞墙以构造缝分开外，还常(指船坞宽度方向)分为中板、边板等数块的形式。分离式底板结构尺寸的确定. 作用于坞底板上的荷载一般有以下三种: 船重荷载，包括船体重量、配载和压水的重量以及水密试验时的灌水重量; 拆件堆放及工艺设备(如:除锈油漆车或脚

22、手架等)荷载; 水压力，包括地下水产生的扬压力和坞内灌水的压力。 在设计中，一般情况下只考虑“”、“”两项荷载即可。因为“”项荷载一般不起控制作用。船重荷载通过垫墩(中龙骨墩和边墩)作用于底板。中龙骨墩的位置一般是固定的，因其荷载强度一般较大，故墩距较小，一般12米，小于1米的情况很少;边墩的位置一般不固定，随进坞船只的大小及线性的不同而调整其位置，又因其荷载强度较中龙骨墩小，故墩距亦较大。2)底板的结构计算天然地基上的底板天然地基或砂石垫层上的分离式坞室底板内力，可按弹性地基上的梁板用基床系数法计算. 桩基上的分离式底板 A.计算假定 桩基上的板分刚性支承和弹性支承两类。在船坞工程中，由于船

23、重荷载较大，故一般底板厚度较大，桩距较小，因此，一般情况下, 值(=6EJ/Cl3，式中：EJ板的抗弯刚度；l桩距;C桩的刚性系数)均大于0.15，属于弹性支承情况。由于板的抗弯刚度较大，故在计算底板内力时，桩顶与底板的联接一般均可假定为铰接。 B.计算方法 桩基上的分离式底板内力应按弹性支承板计算。也可采用“代替框架法”近似计算。当桩距较小且基桩呈等间距对称布置时，也可按相当基床系数法进行计算。 C.底板内力的计算 2.3.4.2 整体式坞室 (1)坞墙 整体式坞室侧墙结构可采用实体式、悬臂式、扶壁式及混合式等形式。这几种结构的内力及强度计算，与2.3.4.1节所述大体相同。整体式坞室的侧墙

24、，不是一个独立的整体，故与分离式坞室侧墙不同之处是，不需单独计算坞墙的整体稳定性，对于承载力和沉降及抗浮稳定性等，也是把坞室作为一个整体来进行计算。但必须注意，在施工时期，可能出现坞墙属于分离式结构状态的阶段，譬如:当坞墙与底板间设置施工闭合块时，则坞墙在闭合块浇注联接之前，属于分离式坞墙结构状态，必须计算在该阶段可能出现的各种荷载组合下的整体稳定性，承载能力及沉降等内容，各项计算方法如2.3.4.1节中所述。 整体式坞室墙后土压力状态，应根据结构的尺度、刚度及地基情况进行具体分析。当结构与地基可能发生的位移极小时,其土压力状态可能接近静止土压力。应根据地基及结构刚度的情况，慎重分析出现静止土

25、压力状态的可能。 (2)底板 天然地基(或砂石垫层)上的底板 关于地基假定问题，已如2.3.4.1节所述，故在底板计算中，一般采用基床系数法。但对于整体式坞室底板，当采用重力式船坞结构时，底板厚度可能较大，柔度较小，若着落在压缩层较厚的软粘土地基时用基床系数法计算有时会带来较大的误差，而边载的影响也不容忽视;此时，宜采用弹性半无限体理论或有限压缩层理论计算。 整体式坞室的底板与坞墙组合一个整体工作，使得其具有很大的纵向刚度和强度，故而纵向内力和强度的验算不起控制作用，底板的设计主要取决于横向受力的计算。天然地基或砂石垫层地基上的整体式坞室底板一般可按平面形变问题的变刚度横向截条梁进行计算，但若

26、坞室很宽、底板刚度较小、垫墩间距较大时，在船重荷载作用下，在某些部位，也可能产生较大的纵向弯矩，此时宜按变刚度弹性地基板进行计算。桩基上的整体式坞室底板 这种底板可按弹性支承连续梁或板进行计算。当桩距较小且呈等间距对称布置时，也可按相当基床系数法计算。其计算假定和计算方法可参见2.3.4.1节有关内容。(3)整体坞室的抗浮稳定计算:抗浮稳定性按下式计算:WGKf (2.3.4.28)式中: Kf抗浮稳定安全系数,按干船坞设计规范取值； G抵抗坞室上浮的力，不考虑坞墙侧面的摩阻 力(KN)； W作用在坞室基底的扬压力(KN)。 2.3.5 坞口结构的计算方法坞口结构与坞室一样，可采用分离式或整体

27、结构。坞口门墩则可采用实体式、空箱式、扶壁式、混合式、沉井式及板桩式等。 2.3.5.1 (1)整体稳定的计算 关于整体稳定的计算内容及计算情况,在2.3.3和2.3.4节已经叙述。但作为坞口结构，其整体稳定性的计算，较坞室要复杂一些。尤其是对于分离式坞口的坞口门墩，其抗滑和抗倾稳定性，需要验算纵、横两个方向，由于坞口受力的空间性同时承受纵向的水压力和土压力及横向的地下水压力和土压力，必要时尚需验算沿着水平合力作用方向的稳定性。天然地基上的分离式坞口门墩沿基底面的抗滑稳定性按下式计算:(2.3.5.1) 式中：Ks抗滑安全系数,按干船坞设计规范有关规定取值； G作用于坞口门墩基底面以上的垂直合

28、力(kN)； U作用于坞口门墩的扬压力(kN)；EpEp作用于坞口门墩后面的原状岩、土的被动抗力(kN),其大小视坞口变位情况及岩、土特性确定,对于风化岩和土基,一般按库仑土压力公式计算并取侧压力系数Kp=1.0；H作用于坞口门墩基底面以上除Ep以外的所有水平力的合力，其中包括作用于坞口后面的回填土压力,可取静止土压力(kN)；Er坞口门墩侧面与回填土间的摩擦力(KN),其值可按下式计算； Er=KrEtan (2.3.5.2)式中：Kr摩擦力折减系数,可取0.5； E坞口门墩侧面土压力(kN)；当坞口门墩侧面回填粘土时,考虑到其与坞口门墩间的摩擦力存在着消失的可能性,故也可不计Er值。天然地

29、基上的整体式坞口，一般不存在横向不稳定的问题，只需验算其纵向稳定性即可，纵向抗滑稳定性仍可按(2.3.5.1)式计算，其中坞门墩与回填土间的摩擦力，由于存在两个门墩的侧面摩擦，故Er值应为Er2KrEtan (2.3.5.3)关于抗倾稳定的计算,可参照公式2.3.4.2形式计算，此外尚应进行抗浮稳定和深层滑动稳定的计算。2.3.5.2 地基应力的计算天然地基上的分离式坞口门墩基底的地基应力可按下式计算: 式中:基底面地基应力; 分别为以基底面纵、横向中和轴为坐标轴的坐标值; 分别为以基底面对轴的惯性矩; 分别为作用于坞门墩的合力对轴的力矩。天然地基上的整体式坞口的地基应力可按式(2.3.5.4

30、)计算，一般也可视为平面问题，纵向按2.3.4.1节所述坞墙的计算方法计算，横向则应按弹性地基梁进行计算。 2.3.5.3内力计算 (1)坞口门墩 坞口门墩同时承受纵向和横向荷载的作用，应考虑该两个方向荷载的不利组合，按空间问题进行结构内力计算，必要时，可采用有限单元法进行计算分析。实际设计中，为简化计算，也可在纵、横向荷载的不利组合情况下，按偏心受压构件进行整体内力的计算。当坞口门墩设有灌水廊道时，其内力计算较为复杂，应根据具体尺寸的情况，做相应的简化，确定适当的计算简图。 坞口边墩由于承受坞门传来的巨大推力，纵向水平荷载往往是偏心作用，因此在水平面内将发生扭转变形，但是，由于坞口门墩的尺度

31、往往取决于构造和工艺的要求，平面尺寸一般较大，抗扭能力较大，故多半不需计算抗扭的影响。 坞门传来的巨大推力，在门槽及门槛处将产生较大的局部应力，必须进行验算，保证足够的强度。其计算简图应根据具体结构确定。 (2)底板 对于分离式坞口底板的内力计算，可按坞室底板的计算方法进行计算。对于整体式坞口底板以及底板与坞口门墩的连接方式使底板下地基应力沿纵向的分布很不均匀时，则应考虑结构及荷载的空间性，可采用有限元法进行计算，也可沿底板纵向划分为几个特征段，计入不平衡剪力,再进行整体化调整， 2.4 排水减压式船坞结构 排水减压式船坞是采用排水减压设施降低或消除地下水对船坞结构的作用力。为达到这一目的，在

32、设置排水减压设施的同时，往往需要设置防渗设施。因为排水减压系统将地下水位降低后，必然产生较大的水位差，从而形成较大的水力坡降，为了保证渗流稳定，防止管涌和流土的发生，往往必须设置防渗设施以加大渗径长度，减小水力坡降。防渗设施又可大幅度地降低渗入排水减压系统的水量，该水量的大小是衡量排水减压式船坞型式是否经济合理的主要因素，水量过大，必然会增加营运费用，造成管理的困难。所以，排水减压设施与防渗设施是相辅相成的两个不可分割的部分。 2.4.1 防渗设施 排水减压式船坞的防渗设施形式有如下几种:防渗墙、防渗板桩、齿墙、铺盖、灌浆帷幕等。防渗墙可采用混凝土、钢筋混凝土、浆砌块石或粘土等材料;防渗板桩可

33、采用钢板桩、钢木板桩、钢筋混凝土板桩及木板桩等;防渗铺盖可采用粘土、混凝土或钢筋混凝土。2.4.2 排水减压设施 (1)排水减压设施的类型 排水减压设施可布置在船坞底板下，也可布置在坞墙背后。 底板下的排水减压设施可采用以下四种形式: 1)沟管式排水 2)减压井排水 3)排水层排水 4)混合式排水 2.4.3 渗流计算排水减压式船坞的渗流计算为空间、非恒定流，但一般情况下，坞室墙的渗流可简化为平面恒定流计算，而坞口则应同时考虑纵、横向的渗流。对I、II级船坞，有条件时宜进行空间渗流计算和模型试验。 渗流计算包括渗流稳定计算、渗流量计算及渗透压力计算。 排水减压式船坞坞口及坞墙底部的渗透轮廓，应

34、满足渗流稳定要求，所需换算渗径总长度，按下式计算：LCHS(2.4.3.1)式中: HS渗径起点和终点的水位差(m)； C渗径系数,按表2.4.3采用； 土壤类别粘土亚粘土种粗砂细砂粉砂C34466778810 :L渗透轮廓换算渗径总长度(m)；渗透压力按下式计算 地基(土基)渗流量按下式计算:LHTKqS式中：q渗流量 K地基渗透系数；L渗透轮廓的等效总长度； xcsllmlLlx渗透轮廓倾斜段等效长度之和(m)；（2.4.3.6）2221)(lmllx (2.4.3.7)m计算渗流量时的垂直渗径等效系数： 2.4.4 排水减压式船坞结构及计算 排水减压式船坞坞室结构宜采用分离式结构,坞口可

35、采用整体式或分离式结构.结构设计计算均参见本篇“2.3”所述。但应注意的是：排水减压式船坞采用重力式坞口、坞墙时，其外荷载合力作用点到前趾的距离不得小于底宽的1/3。 坞墙及坞口门墩后设计地下水位应采用排水减压后的地下水位,并考虑下列情况的修正：坞内灌排水过程中地下水位的短期升高；排水管距墙背间距较大时,墙后地下水位的壅高；排水减压设施局部失效而产生的地下水位升高。 此外，排水减压式船坞坞口两侧应设置足够长度的截水防渗措施，保证海(河)水从两侧绕流渗透的渗径长度满足必须的渗径长度。2.5 锚拉式船坞结构2.5.1 锚拉式船坞结构的形式和构造锚拉式船坞结构的形式可分为锚杆式、锚索式和锚桩式。锚杆

36、式适用于岩基(包括风化岩基)，锚索式和锚桩式适用于土基。锚拉结构应尽量采用预应力结构。这是因为在锚固力相同的情况下，预应力结构总变形小，砂浆不易开裂，耐久性好，比非预应力锚拉结构节省钢材。预应力锚杆一般由锚固段、张拉段及固定段组成，钢筋一般采用高强度变形钢筋。为了提高锚固能力，在锚筋下端，一般设置锚碇板，锚筋上端应用锚具固定;张拉段锚筋一般应裹以塑料管，以便在浇注砂浆时砂浆与锚筋不产生粘结而形成孔道。当施工条件不具备时，也可采用非预应力锚杆。非预应力锚杆宜采用II级以上螺纹钢筋，当锚杆拉力较大时，也可采用钢筋束或钢筋笼。 锚拉结构的布置应根据地质条件、受力条件及施工条件确定。试验证明，锚杆和锚

37、桩间距过小时，锚固力有所降低，锚杆间距过密也将影响岩基的整体性，故而锚杆和锚桩间距一般不宜小于六倍锚孔或锚桩直径。 锚拉结构的锚固力应通过现场拔拉试验确定。在初步设计阶段，也可参照邻近工程的试验资料确定或按2.5.2(2)计算。 2.5.2 锚拉式船坞结构计算 作为船坞结构的一般性计算，可参照以上章节的有关论述。本节仅就锚拉式船坞结构计算中的几个特殊问题论述如下。 (2)锚杆长度计算 锚杆长度包括锚杆在岩体中的锚固长度锚杆穿过岩体松动区和滑动区的长度 以及其在坞结构混凝土中的锚固长度 。(2.5.2.1)2.6 坞门和船坞灌排水系统 2.6.1 坞门 坞门主要起挡水作用,为满足修、造船作业，要

38、求坞门启闭方便，又有良好的水密性。 坞门的型式较多，常用的有：浮箱式和卧倒式坞门。造船坞一般多采用浮箱式坞门，虽然它启闭时间较长，操作较复杂，且受水域自然条件风、浪、流、冰影响，造价高；但造船坞坞门的启闭次数少，且要求坞门上通行重型汽车，浮箱式坞门具备此条件。一般大型现代化浮坞门还配备有坞室灌水管道和阀门。修船坞坞门启闭频繁，仅要求门上通行轻型车辆，而卧倒式坞门结构简单，操作方便，启闭时间短，故多被修船坞采用。卧倒式坞门有多种形式，如单面板、双面板、悬臂式及支撑式等，如图2.6.1.1所示，但必须在门槛前设置一个较深的卧门池，故淤积严重的地区不宜于采用。图2.6.1.1 卧倒门的几种形式(a)

39、双面板卧倒门;(b) 单面板卧倒门; (c) 悬臂式卧倒门;(d) 斜撑式卧倒门。 2.6.1.1 卧倒式坞门 卧倒式坞门按其操作方法可分为气控式和机械操作式,大、中型坞门宜选用气控式,小型坞门宜选用机械操作式。坞门结构可分为双面板和单面板,潮差较大地区一般采用双面板, 潮差较小地区或采用机械操作的小型坞门宜采用单面板。 卧倒门舱格布置应保证在设计进出坞水位时起卧的平稳。起卧时间一般取57分钟。卧倒后应有一定重量并满足稳定力矩大于船舶进出坞时对卧倒门的掀动力矩。卧倒门舱格应按下列原则进行布置：一、舱格布置应对称于门体中截面。二、上层设潮汐舱，中层设固定浮舱、操作舱和调节舱，底层设压载水舱。中层

40、的固定浮舱、操作舱和调节舱的顶面应低于进出坞设计水位。 2.6.1.2 浮箱式坞门 浮箱式坞门分为桶形、方箱形和比重计形三种。此型坞门虽然启闭操作较复杂，但结构可靠，仍被广泛应用。 浮箱式坞门关闭时，将坞门由水上拖运至坞口并在门墩的门槽内对中；然后在舱格中注入压舱水，使其在规定位置上下沉。开启时的操作程序则相反。 浮箱式坞门一般设有潮汐舱。上部设有潮汐舱的浮箱门，其轻载吃水线（坞门全重加固定压载后的吃水线）应在中甲板（潮汐舱底板）以下，其值一般不小于200毫米。 浮箱式坞门的轻载吃水应使坞门在要求的起闭水位浮起时，底部与门槛底面应有足够的距离。 当为两层甲板时，上部为水泵舱，下部为压载水舱（固

41、定压载放在舱底）。当为三层甲板时，可采用下列分舱形式： 一、上部为潮汐舱，中部的中间部位为水泵舱，两端为压载水舱；下部两端为固定压载舱，中间部位为中间水舱。 二、上部为水泵舱，中部为压载水舱，下部两端为固定压载舱，中间部位为压载水舱。2.6.1.3 坞门设计计算 (1)坞门设计需考虑的荷载 1)坞门自重(包括压载)及浮力; 2)静水压力; 3)波浪力; 4)上甲板通行荷载; 5)卧倒门下卧时的撞击力。 (2)结构设计 坞门结构设计一般采用容许应力法,设计水位取重现期五十年一遇的高潮位。 浮箱式坞门一般采用两层或三层甲板，根据中甲板至上甲板的高度和受水压力的大小，考虑增设12道水平桁架或隔板，下

42、甲板(除水舱处外)可采用桁架结构。 浮箱式坞门和双面板卧倒式坞门门体梁格的布置，有纵骨架(水平)和横骨架(竖向)两种，一般采用纵骨架。单面板卧倒式坞门一般上部设水平梁，下部设竖梁及底框梁。坞门梁格布置使面板支承的长短边比大于1.5且使长边沿主梁轴线方向。坞门结构应进行强度、刚度和稳定性验算。图2.6.1.4 浮坞门图(尺寸:mm,高程:m) 坞门结构应力:一般尺度的浮箱式和双面板卧倒式坞门，可沿门高方向截取各条门体的水平梁按简支梁计算;单面板卧倒式坞门按实际结构布置进行应力分析计算。参加整体弯曲构件的总应力系由整体弯应力和局部应力组成。坞门骨架根据其支承情况，可按单跨梁、连续梁或刚架计算。对于

43、浮箱式坞门的横骨架式的舷侧骨架，必要时可按船体板架进行计算。对结构复杂的坞门也可用有限单元法计算。 (3)对浮箱式坞门须进行浮游稳性验算。新建坞门完工时应进行倾斜试验和浮沉试验。对于气控卧倒式坞门，应进行起卧工艺验算，必要时还应做水力模型试验。 坞门门体上应设止水、承压装置。钢质坞门应采取防腐蚀措施。 2.6.2 船坞灌排水系统 船坞灌排水系统是船坞的重要工艺部分之一。排水是通过泵房的泵系来完成的。泵房一般设置在坞口处，但也有设在船坞中部的作法。 关于灌排水的功效，取决于干船坞的用途、船坞尺度和工艺装置，虽然灌排水时间以越短越好，但也要考虑经济性及水力特性的要求。一般造船坞灌水时间在35小时,排空时间在410小时,而修船坞灌水时间在12.5小时,小型船坞排空时间在12.5小时,大型船坞为46小时,中型船坞为2.54小时。 2.6.2.1 灌水系统的水力计算 (1) 灌水系统水力计算内容包括: 1) 确定断面和线型; 2) 计算流量系数和灌水时间; 3) 计算并绘制流量系数与时间,水头与时间及流量与时 间等关系曲线; 4) 校核廊道灌水阀门开启过程中,阀门后收缩断面的流速和负压值;灌水水力计算的一般规定：一、灌水过程中，坞外水位不变；二、坞内水位低于灌水出口中心线为自由出流