港口水工建筑物讲义2码头概论篇65

港口工程I

--港口水工建筑物陈达2013.04港口海岸与近海工程学院港口工程河海大学港口海岸与近海工程学院2前情提要码头的分类根据平面布置划分根据断面形式划分墩式突堤式顺岸式半直立斜坡式直立式满堂式引桥式宽突堤窄突堤半斜坡多级式直立码头根据结构型式划分重力式码头高桩码头板桩码头混合式码头港口工程河海大学港口海岸与近海工程学院3码头的分类按结构型式分类特点：靠自重抵抗建筑物滑动和倾覆，是对超载和工艺变化适应能力最好的一种耐久性结构。适用：较好地基。特点：靠打入地基中的板桩墙挡土，受有较大的土压力，钢筋混凝土板桩适用于万吨级以下的码头。钢板桩则可用于大型码头。适用：所有板桩可沉入的地基。特点：主要由上部结构和桩基组成，通过上部结构将作用在码头上的荷载经桩基传给地基，其耐久性、对超载以及工艺变化的适应能力较差。适用：软土地基。重力式码头板桩码头高桩码头港口工程河海大学港口海岸与近海工程学院4码头的分类混合式码头港口工程河海大学港口海岸与近海工程学院5码头的组成上部结构下部结构基础码头设备①将下部结构的构件连成整体；②直接承受荷载，并传给下部结构；③作为设置各种设施的基础。①支承上部结构，形成直立岸壁；②将作用在上部结构和本身上的荷载传给地基。用于船舶系靠和装卸作业。港口工程河海大学港口海岸与近海工程学院6码头图片港口工程河海大学港口海岸与近海工程学院7码头图片港口工程河海大学港口海岸与近海工程学院8码头图片港口工程河海大学港口海岸与近海工程学院9码头图片港口工程河海大学港口海岸与近海工程学院10码头图片港口工程程河海大学学港港口海岸岸与近海海工程学学院11码头图片片港口工程程河海大学学港港口海岸岸与近海海工程学学院12码头图片片港口工程程河海大学学港港口海岸岸与近海海工程学学院13码头图片片港口工程程河海大学学港港口海岸岸与近海海工程学学院14码头图片片港口工程程河海大学学港港口海岸岸与近海海工程学学院15码头图片片港口工程程河海大学学港港口海岸岸与近海海工程学学院16码头图片片港口工程程河海大学学港港口海岸岸与近海海工程学学院17码头图片片港口工程程河海大学学港港口海岸岸与近海海工程学学院18码头图片片港口工程程河海大学学港港口海岸岸与近海海工程学学院19上海洋山山港港口工程程河海大学学港港口海岸岸与近海海工程学学院20上海洋山山港港口工程程河海大学学港港口海岸岸与近海海工程学学院21上海洋山山港小洋山港区小洋山中港区小洋山东港区小洋山西港区小洋山北侧综合开发地块洋山深水水港区北北港区总总体上由由5个部分组组成，即即小洋山山港区、、小洋山山中港区区、小洋洋山东港港区、小小洋山西西港区及及小洋山山北侧综综合开发发地块。。上海洋山山港——北港区总总体规划划小洋山港港区其中小洋洋山港区区：即洋山深深水港区区一、二二期工程程，一期期工程岸岸线长度度1600m，建设有有5个7～10万吨级集集装箱泊泊位，年年设计吞吞吐量为为220万TEU；二期工工程岸线线长度1400m，共建设设4个7～10万吨级集集装箱泊泊位，年年设计吞吞吐量为为210万TEU。洋山一一期工程程于2002年开工建建设，2005年12月建成投投产；二二期工程程于2005年开工建建设，2006年底建成成投产。。上海洋山山港——北港区总总体规划划小洋山港港区小洋山中中港区小洋山中中港区：：即洋山深深水港区区三期工工程，三三期工程程是整个个洋山深深水港区区天然水水深条件件最好，，陆域纵纵深最大大的港区区。三期期工程岸岸线长度度2600m，建设有有7个7～15万吨级集集装箱泊泊位，年年设计吞吞吐量为为500万TEU。洋山三三期工程程于2006年开工建建设，2007年12月和2008年12月分期建建成投产产。洋山山一～三三期工程程是洋山山深水港港区北港港区的主主体港区区。上海洋山山港——北港区总总体规划划小洋山港港区小洋山中中港区小洋山西西港区其中小洋洋山西港港区：即洋山深深水港区区四期工工程，目目前正处处于前期期准备过过程中。。相对一一～三期期工程，，四期工工程天然然水深条条件及陆陆域条件件稍差，，规划泊泊位等级级为5万吨级，，其岸线线总长度度为3750m，规划泊泊位数为为11个，其中中西侧9个，东侧侧2个，总设设计年吞吞吐量620万TEU。四期工工程是洋洋山深水水港区北北港区最最后一个个集装箱箱港区。。上海洋山山港——北港区总总体规划划洋山深水水港区北北港区总总体规划划小洋山港港区小洋山中中港区小洋山东东港区小洋山西西港区其中小洋洋山东港港区：小洋山港港区为能能源港区区，规划划岸线长长3550m，包括上上海LNG接收站项项目和油油品码头头。LNG接收站将将于2009年10月建成投投产，油油品码头头一期工工程已经经建成投投产。洋山深水水港区北北港区总总体规划划小洋山港港区小洋山中中港区小洋山东东港区小洋山西西港区小洋山北北侧综合合开发地地块其中小洋洋山北侧侧综合开开发地块块：包括港口口公共设设施及资资源综合合利用区区、港口口综合服服务区、、港口生生活配套套区、国国际物流流加工区区、国际际物流中中转区，，总面积积约1280公顷。承台宽13m，厚3m，底标高高5.1m，分段长长度24m，板桩采采用1.9m钢管桩，，斜度桩桩直径2.0m，斜度3：1，桩距6m。支撑桩桩直径1.5m，桩间距距6m。抛石棱棱体地基基采用砂砂桩加固固。标准断面面上海洋山山港——码头、接接岸结构构型式施工现场场参观港口工程程河海大学学港港口海岸岸与近海海工程学学院30码头结构构上的作作用及组组合作用的定定义施加在结结构上的的集中力力和分布布力+引起结结构外外加变变形和和约束束变形形的原原因。。直接作作用（荷载载）间接作作用地基沉沉降混凝土土收缩缩变形形温度变形港口工工程河海大大学港港口海海岸与与近海海工程程学院院31码头结结构上上的作作用及及组合合作用的的分类类根据时间的变异划分偶然作作用在设计计基准准期内内，不不一定定出现现，但但一旦旦出现现其量量值很很大且且持续续时间间很短短可变作作用在设计计基准准期内内，其其量值值随时时间变变化与与平均均值相相比不不可忽忽略永久作作用在设计计基准准期内内，其其量值值随时时间的的变化化与平平均值值相比比可忽忽略不不计结构和和固定定设备备自重重力预加应应力土重力力永久作作用引引起的的土压压力堆货荷荷载流动起起重运运输机机械荷荷载船舶荷荷载、、水流流波浪浪力可变作作用引引起的的土压压力地震荷荷载等等固定水水位引引起的的静水水压力力港口工工程河海大大学港港口海海岸与与近海海工程程学院院32码头结结构上上的作作用及及组合合作用的的分类类根据空间位置的变化划分自由作作用在结构构的一一定范范围内内可以以任意意分布布的作作用固定作作用在结构构上具具有固固定分分布的的作用用结构自自重力力固定设设备自自重力力堆货荷荷载流动起起重运运输机机械荷荷载港口工工程河海大大学港港口海海岸与与近海海工程程学院院33码头结结构上上的作作用及及组合合作用的的分类类根据结构的反应划分动态作作用加载过过程中中结构构产生生不可可忽略略的加加速度度的作作用静态作作用加载过过程中中结构构产生生的加加速度度可以以忽略略不计计的作作用结构自自重力力土压力力船舶撞撞击力力汽车荷荷载堆货荷荷载预加应应力地震作作用在进行行建筑筑物设设计时时，对对动态态作用用原则则上应应按其其动态态反应应求解解对建建筑物物产生生的动动态作作用效效应。。为了了简化化计算算，对对某些些动态态作用用允许许将动动态作作用简简化为为静态态作用用；如如起吊吊预制制构件件和运运行中中汽车车的动动态作作用等等，可可采用用其静静态下下的作作用乘乘以动动力系系数或或冲击击系数数来代代替动动态作作用。。港口工工程河海大大学港港口海海岸与与近海海工程程学院院34港工建建筑物物完成成各项项功能能的标标志是是用极极限状状态来来衡量量。当当建筑筑物的的整体体或其其部分分在超超过某某一状状态时时，建建筑物物就不不能满满足设设计规规定的的某一一功能能的要要求，，这种种特定定状态态，称称为建建筑物物的极极限状状态。。极限限状态态是区区分建建筑物物的工工作状状态为为可靠靠或不不可靠靠的标标志。。码头结结构上上的作作用及及组合合港工建建筑物物的极极限状状态港工建建筑物物的极极限状状态可可分为为承载载能力力极限限状态态和正正常使使用极极限状状态两两类。。港口工工程河海大大学港港口海海岸与与近海海工程程学院院35定义：：是指建建筑物物的整整体结结构或或其构构件达达到最最大的的承载载能力力或产产生不不适于于继续续承载载的变变形，，或是是由于于结构构构件件因塑塑性变变形导导致几几何形形状发发生显显著改改变而而不能能使用用，这这是与与建筑筑物安安全性性有关关的最最大承承载能能力状状态，，超过过这一一状态态建筑筑物就就不安安全。。码头结构上上的作用及及组合承载能力极极限状态主要表现：：（1）作为刚体体失去平衡衡（倾覆、、滑移等））；（2）构件或连接接部位因材材料的强度度极限超过过而破坏，，或因过度度的塑性变变形而不适适于继续承承载；（3）结构变为机机构（瞬变变体系）；；（4）结构或构件件丧失稳定定性（如压压曲失稳等等）。港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院36定义：是指当建筑筑物整体结结构或是构构件达到正正常使用和和耐久性的的各项规定定限值时的的状态。确确定正常使使用极限状状态，通常常是采用一一个或几个个约束条件件，例如混混凝土裂缝缝的宽度、、梁的挠度度、外观的的变形量等等，它们的的限值应满满足使用要要求。码头结构上上的作用及及组合正常使用极极限状态主要表现：：（1）影响正常常使用或外外观的过大大变形；（2）影响正常使使用或耐久久性的局部部损坏（包包括裂缝））；（3）影响正常使使用的振动动；（4）影响正常使使用或耐久久性的其它它要求。港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院37码头结构上上的作用及及组合作用组合正常使用极极限状态承载能力极极限状态持久组合短暂组合持久状况短暂状况偶然组合永久作用和和持续时间间较长的可可变作用包含了持续续时间较短短的可变作作用包含了偶然然作用包括短期效效应（频遇遇）组合和和长期效应应（准永久久）组合港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院38码头结构上上的作用及及组合作用代表值值作用的代表表值（应根据不不同的极限限状态与设设计状况采采用不同的的量值作为为作用的代代表值）标准值频遇值准永久值作用的主要要代表值作用在结构构上时而出出现的较大大值作用在结构构上经常出出现的量值值，它在设设计基准期期内具有较较长的总持持续期港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院39码头结构上上的作用及及组合作用代表值值根据时间的变异划分偶然作用在设计基准准期内，不不一定出现现，但一旦旦出现其量量值很大且且持续时间间很短可变作用在设计基准准期内，其其量值随时时间变化与与平均值相相比不可忽忽略永久作用在设计基准准期内，其其量值随时时间的变化化与平均值值相比可忽忽略不计根据观测和和试验资料料或工程经经验综合分分析确定有标准值、、频遇值、、准永久值值。如：对于承载能能力极限状状态下的持持久组合---主导可变作作用取标准准值；非主主导可变作作用取组合合值，即将将标准值乘乘以组合系系数。仅有标准值值代表值港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院40极限状态设设计表达式式承载能力极极限状态正常使用极极限状态港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院41短暂组合极限状态设设计表达式式承载能力极极限状态持久组合分别为永久久作用、主主导可变作作用和第i个非主导可可变作用标标准值；分别为永久久作用、主主导可变作作用和第i个非主导可可变作用的的效应系数数；永久作用的的分项系数数；分别为主导导可变作用用分项系数数和第i个非主导可可变作用分分项系数，，按表1-2-2取值；组合系数，，取0.7；结构重要性性系数，按按表1-2-3取值；第i个可变作用用分项系数数，按表1-2-2中所列数值值减小0.1。港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院42极限状态设设计表达式式正常使用极极限状态持久状况的的短期效应应（频遇））组合作用的短期期效应（频频遇）组合合；短暂状况的的效应组合合；准永久值系系数，取0.6。持久状况的的长期效应应（准永久久）组合短暂状况当当需要考虑虑正常使用用极限状态态时作用的长期期效应（准准永久）组组合；频遇值系数数，取0.8；调课通知港航4-5班：下周二第二二大节→下下周三第三三大节（下下午）工程馆107。港航4-5班：下周四第一一大节→下下周五第三三大节（下下午）工程馆107。港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院44结构的设计计状况港口水工建建筑物结构构的设计状状况持久状况短暂状况偶然状况正常条件下下，结构使使用过程中中的状况。。按承载能力力极限状态态的持久组组合和正常常使用极限限状态的长长期组合或或短期组合合分别进行行设计。结构施工和和安装等持持续时间较较短的状况况。应对承载能能力极限状状态的短暂暂组合进行行设计，必必要时可同同时对正常常使用极限限状态的短短暂状况进进行设计。。结构承受设设防地震等等持续时间间很短的状状况。应按承载能能力极限状状态的偶然然组合进行行设计。港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院45码头地面使使用荷载堆货荷载作用在港口口工程结构构上的堆货货荷载标准准值，应根根据堆存货货种、装卸卸工艺确定定的堆存情情况，结合合结构型式式、地基条条件和不同同计算项目目并考虑今今后港口发发展等进行行综合分析析后确定。。人群荷载对于客运码码头的人行行栈桥、引引桥、专用用码头中的的人行检修修道和各类类码头中有有可能作为为人行通道道的部位，，均应考虑虑人群荷载载。港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院46码头地面使使用荷载码头地带根据码头作作业的客观观情况和使使用经验，，现行《港口工程荷荷载规范》（JTJ215-98）根据堆货货荷载的不不同将码头头分成三个个区域：码码头前沿地地带、前方方堆场和后后方堆场。。港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院47码头地面使使用荷载前沿地带一般情况下下仅做为流流动起重运运输机械、、门机和火火车的通道道和货物的的倒载场地地。宽度：有门机的码码头取14m；没有门机的的海港码头头取10m；河港码头取取4-8m。港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院48码头地面使使用荷载前方堆场港口利用率率最高的堆堆场，因为为这个地带带使用最方方便，货物物水平运距距最短。宽度：有门机的码码头，按门门机吊臂可可伸到的范范围确定；；不设门机的的码头，可可根据各港港采用的装装卸设备和和管理情况况确定。港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院49码头地面使使用荷载后方堆场指前方堆场场以后的堆堆场。后方堆场堆堆货荷载通通常位于港港口水工建建筑物边缘缘或以外，，对码头结结构设计一般影影响很小，，主要用于于堆场地坪坪设计。港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院50流动起重运运输机械荷荷载门座起重机机荷载门座起重机机荷载应按按实际机型型确定。当当缺乏实际际资料时，，国产门机机荷载标准准值可根据据其最大起起重量、最最大幅度、、轨距按荷荷载规范采采用。设计计时不考虑虑冲击系数数。港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院51流动起重运运输机械荷荷载轮胎式起重重机荷载轮胎式起重重机又称轮轮胎吊，虽虽然越野和和爬坡能力力较差，行行驶速度较较慢，但机机动灵活，，能四面进进行工作，，使用方便便，在内河河中小港口口应用较普普遍。一般般起重量时时考虑冲击击系数1.1～1.3，最大起重重量时不考考虑冲击力力。港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院52流动起重运运输机械荷荷载汽车式起重重机荷载汽车起重机机的越野性性能好，适适用于流动动性较大的的场所作业业。进行作业时时不能吊货货行驶，加加之起重效效率低，又又不能配用用抓斗装卸卸散货，所所以在中小小港口用得得不太普遍遍，仅只能能做点辅助助作业，用用于港口进进行装卸作作业的较少少。港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院53流动起重运运输机械荷荷载缆车荷载缆车是河港港斜坡码头头上、下坡坡的主要运运载工具，，必须与选选定的坡顶顶绞车配套套使用。作用在轨轨道上的缆缆车荷载应应根据缆车车自重、载载重量、轮轮数及影响响轮压的各各种因素确确定。缆车轮压标标准值（kN）；重力加速度度，取10m/s2；缆车载重量量（t）；缆车自重（（t）；缆车总轮数数；轮压不均匀匀系数。港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院54铁路和汽车车荷载铁路荷载铁路列车由由机车和车车辆组成。。由于港口口铁路所用用机车和车车辆的型号号甚多，设设计时一般般不采用实实际机车和和车辆的轴轴压力，而而是采用中中华人民共共和国铁路路标准荷载载(又称中一活活载)。按此图式式计算时，，按其最不不利的情况况截取任意意数量的荷荷载加载。。普通活载载一般对大大跨度结构构起控制作作用，特种种活载一般般对小跨度度(小于3-5m)结构起控制制作用。港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院55铁路和汽车车荷载汽车荷载作用在港口口建筑物上上的汽车荷荷载，包括括各级汽车车和平板挂挂车荷载。。汽车荷载载按单辆汽汽车总重量量分为：10t、15t、20t、30t、55t汽车五个等等级，其技技术指标和和平面尺寸寸按附录一一的规定采采用。30t汽车平面尺尺寸港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院56船舶荷载船舶荷载根据作用方方式不同划划分船舶系缆力力船舶挤靠力力船舶撞击力力由于风和流流的作用，，通过系船船缆作用在在码头系船船柱上的力力由于风和流流的作用，，使停靠在在码头的船船舶直接作作用在码头头建筑物上上的力船舶靠岸或或在波浪作作用下撞击击码头时产产生的力港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院57船舶荷载系缆力分为为纵、横向向系缆力两两部分，主主要由风作作用产生。。当码头前沿沿水流较大大时，系缆缆力应考虑虑风与水流流可能同时时出现的对对计算船舶舶共同作用用所产生的的横向分力力总和∑Fx和纵向分力力总和∑Fy。系缆力系船柱受力力分布不均均匀系数,与实际受力力的系船柱柱数目有关关。系缆力标准准值；风和流对船船舶产生横横向和纵向向分力总和和；计算船舶同同时受力的的系船柱数数量，与船船长有关；；系船缆水平平投影与码码头前沿线线所成夹角角；系船缆缆与水平面面之间的夹夹角；港口工程河海大学港港口海海岸与近海海工程学院院58船舶荷载《港口工程荷荷载规范》规定计算系系缆力标准准值不应大大于缆绳的的破断力，，也不应低低于规范规规定的下限限值。系缆力取值值标准聚丙烯尼尼龙缆绳绳的破断断力（kN）；缆绳直径径（mm）。港口工程程河海大学学港港口海岸岸与近海海工程学学院59船舶荷载载防冲设施施连续布布置船舶挤靠靠力挤靠力分分布不均均匀系数数，采用用1.1；船舶直线线段与防防冲设施施接触长长度（m）。可能同时时出现的的风和流流对船舶舶作用产产生的横横向分力力总和（（kN）；防冲设施施间断布布置挤靠力标标准值（（kN/m)；作用于一一组（或或一个））防冲设设施上的的挤靠力力标准值值（kN)；挤靠力不不均匀系系数，采采用1.3；与船舶接接触的防防冲设施施组数或或个数。。港口工程程河海大学学港港口海岸岸与近海海工程学学院60船舶荷载载防冲设施施—橡胶护弦弦港口工程程河海大学学港港口海岸岸