河海大学港口水工建筑物三四章ppt答案

1、板桩码头的工作原理、主要组成及各自的作用。

答：工作原理：靠沉入地基的板桩墙和锚碇系统共同作用来维持其稳定性。

主要组成：①板桩墙：是板桩码头的基本组成部分，是下部打入或沉入地基的板桩构成的连续墙，作用是挡土并形成码头的直立岸壁；②拉杆：传递水平荷载给锚锭结构，减小板桩的跨中弯矩及入土深度和减小顶部向水域方向的位移；③锚锭结构：承受拉杆拉力；④帽梁：为了使各单根板桩能共同工作和使码头前沿线齐整，在板桩顶端设有帽梁；⑤导梁：为了使每根板桩都能被拉杆拉住，需在拉杆与板桩的连接处设置水平导梁，拉杆穿过板桩固定在导梁上；⑥码头设施：便于船舶系靠和装卸作业。

2、板桩码头计算项目有哪些。

答：承载能力极限状态：前墙踢脚的稳定性、锚碇结构稳定性、整体稳定性、桩的承载力、构件强度；正常使用：钢筋混凝土构件裂缝控制。

3、单锚板桩墙有哪几种工作状态，其各自的土压力分布有什么特点。

答：①第一种工作状态：板桩入土不深，在墙后主动土压力作用下，板桩产生弯曲变形，并围绕板桩上端支承点转动。板桩中只有一个方向的弯矩且数值最大，入土部分位移较大，所需板桩长度最短，但断面最大。底端按自由计算；

②第二种工作状态：其入土情况和受力情况介于第一种工作状态和第三种工作状态之间，入土段比第一种稍深，受力后，底端只有转角，没有位移，也属于自由支承状态；

③第三种工作状态：随着板桩人土深度增加，入土部分出现与跨中相反方向的弯矩，板桩墙弹性嵌固于地基中。这种工作状态下算得的板桩断面较小，入土部分位移小，板桩墙稳定性较好。底端按嵌固计算；

④第四种工作状态：与第三种工作状态类似，但入土深度更大，固端弯矩大于跨中弯矩，稳定性有富余。但对减少墙体跨中弯矩非常有限，一般无必要。

4、与刚性墙相比，单锚板桩码头墙后主动土压力分布有何特点？简述产生这种分布特点的原因及计算处理方法。

答：前墙一般属于柔性结构，在土压力作用下其轴线将发生挠曲变形，作用在板桩墙上的土压力分布也随墙体的变形而变化。

作用于板桩墙上的主动土压力分布形式可归纳为两种：一种是以顶端位移为主（如：先挖泥后打桩、板桩相对刚度较大，锚杆位移较大等情况），板桩墙后主动土压力视为与刚性墙相同呈三角形分布；另一种是以弯曲变形为主（如：先打桩后开挖、板桩相对刚度较小，锚着点位移小等情况），墙后主动土压力视为“Ｒ”形分布，弯矩值就将减小。

R形分布原因：板桩上部有拉杆拉住，下端嵌固于地基中，上下两端位移较小，跨中位移较大，墙后土体在板桩变形过程中呈现拱现象，使跨中一部分土压力通过滑动土条间的摩擦力传向上下两端。

计算处理方法：仍采用刚性挡土墙土压力进行计算，但计算所得跨中最大弯矩和拉杆拉力应乘经验系数加以修正。

5、单锚板桩墙前墙计算常采用的计算方法及其计算图示和计算要点。

答：①弹性线法（罗迈尔方法）：第三种状态

基本假定：①主动土压力和墙前被动土压力按古典土压力理论计算，底端墙后被动土压力按集中力p E '代替；

②板桩墙底端嵌固于地基中（第三种工作状态），它的线变位和角变位都等于零，拉杆锚碇点的位移等于零 。

计算图示：一次超静定结构，三个未知数，0t 、Ra 、p E '

计算方法：图解试算法，即先假定入土深度，除了需利用平衡条件∑H=0、∑M=0之外，还需利用变形协调条件，用试作板桩墙变形曲线的方法求解，故称为弹性线法。不断改变入土深度，反复试算，直到满足变形条件为为止。其变形条件是板桩墙底端的角变位和线变位为零，即入土段底端的弹性变形曲线与铅垂线相切；同时锚碇点的位移也等于零(要点)。为简化计算，根据设计经验，采用跨中最大正弯矩为入土段最大负弯矩1.10~1.15倍的条件取代变形条件。

②竖向弹性地基梁法：第二种状态

基本假定：

A 、假定土为弹性介质，地基系数随深度成正比，k=my （“m 法”）；

B 、不考虑桩土之间的粘聚力、摩擦力；

C 、桩按实际刚度，并作为一个弹性构件考虑；

D 、土体的应力、应变要符合文克尔假定，即地基表面任一点的压力强度与该点的沉陷成正比，σ=kx 。

将板桩墙从计算水底处切开。

计算水底以上墙段为底端固定的悬臂梁（单宽），其上作用有：墙后土压力，剩余水压力，各支承点的反力R1、R2，…Rn ，以及桩顶端力矩M1。

计算水底以下段为埋在地基中的竖向弹性地基梁（单宽），其上作用有：超载土压力、剩余水压力（总强度为qD ）和端部的水平力Q 及力矩M

竖向弹性地基梁顶端（计算水底处）的水平位移x0（m ）和转角φ0（rad ）按“m ”法公式

计算： 6、板桩码头锚锭结构型式分类及各自工作原理和适用条件。

答：锚碇板（墙）、锚碇桩（板桩）和锚碇叉桩。

锚碇板（墙）：特点：依靠前面回填料的抗力来承受拉杆拉力承载能力较小，水平位移大。结构简单，能充分发挥其前面的被动土压力，不需打桩设备，材料用量少，造价便宜，但必须开挖基坑或基槽，增加了开挖工程量并破坏了原状土结构。后方宽敞，拉杆拉力不大 锚碇桩（板桩）：特点：依靠桩打入土中的弹性嵌固作用承受拉杆拉力，此结构属于无锚桩，承载能力较小，水平位移较大；桩直接沉入土中，填挖方量少，不破坏原状土，但需打桩设备。后方宽敞，地下水位较高或利用原土层

锚碇叉桩：特点：靠桩的轴向抗压和抗拔承载力来工作，其稳定性由桩的承载能力确定，与板桩墙的距离可以很近，拉杆长度短，承载能力大，位移小，造价高。后方狭窄，拉杆拉力大 ∑

∑==-=--=n k i i n k i R Q Q M h R M M 101

1050300200402030EI bm E EI bq B EI M A EI Q E EI bq B EI M A EI Q x D x D x x =++=++=αααα?ααα???其中：

1、高桩码头的特点及适用条件。

答：工作原理：利用打入地基中的桩将作用在上部结构上的荷载传到地基深处。桩不仅是基础，而且也是结构中不可缺少的组成部分。

优点：适宜作成透空结构，其结构轻，减弱波浪的效果好，砂石料用量省，对于挖泥超深的适应性强。缺点：对地面超载和装卸工艺变化的适应性差，耐久性不如重力式和板桩式码头，构件易损坏且难修复，抗震性能较差。

适用条件：可以沉桩的各种地基，特别适用于软土地基。在岩基上，如有适当厚度的覆盖层，也可采用桩基础，覆盖层较薄时，可采用嵌岩桩。

2、高桩码头建筑物由哪些部分组成及各自的作用。

答：①上部结构（桩台或承台）：构成码头地面，将基桩连成一体，成为一个整体结构，直接承受码头上的各种荷载和外力，并将它们传递给桩基，安设各种码头设施；②基桩：支承上部结构，并将作用在上部结构上的荷载和外力传到地基中，同时也起稳固地基的作用，有利于岸坡稳定；③接岸结构：减小码头结构宽度并与岸衔接，挡住陆域填土以防流失，可采用各种挡土结构，如前板桩墙、后板桩墙，重力式矮挡土墙等；④岸坡：根据码头前波浪大小、水流流速和岸坡的土质情况，考虑是否护坡和采用什么的护坡；⑤码头设施：船舶系靠和装卸作业。

3、按上部结构的不同形式，高桩码头建筑物主要有哪几种结构型式及各自特点和适用条件。答：承台式、无梁板式、梁板式和桁架式。

承台式：优点：承台受力均匀，结构刚度大、整体性和耐久性好，对打桩偏位要求不高。缺点：自重(包括填砂、石料)大，需桩多，现浇砼工作量大，施工水位低，工期紧。

适用：水位变化较大，岸坡土质较好的码头。

无梁板式：优点：面板直接支承在桩帽上，结构简单，施工水位高，施工简便迅速，造价低。缺点：面板为点支撑，双向受力，采用双向预应力有困难；面板位置高，靠船构件悬臂长度大，给靠船构件的设计带来困难；桩的自由高度大，对结构的整体刚度和桩的耐久性差。适用：水位差不大、集中荷载较小的中小型码头。

梁板式：优点：各个构件受力明确合理；可采用预应力结构提高构件的抗裂性能；横向排架间距大，桩的承载力能充分发挥，比较节省材料；此外装配程度高，施工迅速，结构高度较小。缺点：构件的类型和数量多，施工比较麻烦，上部结构底部轮廓形状复杂，死角多，水气不易排除，构件中钢筋易锈蚀。

适用：水位差不大、荷载较大且较复杂的大型码头

桁架式：优点：桁架刚度大，整体性好；桩自由长度短；上部结构高度大，可适用于大水位差，水位差较大时，可采用两层或多层系缆。缺点：构件类型和数量多，节点结构复杂，现浇混凝土量大，施工比较麻烦，造价较高，耐久性差，易损坏难维修，所以在水位差不大的海岸港和河口港中逐渐被板梁式高桩码头所代替。

适用：水位差较大需多层系缆的内河港口。

4、高桩码头沿长度方向设置变形缝的原因，常采用的结构型式及特点。

答：为了避免结构产生过大的变形应力应沿码头长度方向隔一定距离设置变形缝。变形缝包括：伸缩缝：为避免温度改变引起过大应力而设置，间距根据温差、上部结构的刚度、桩的自由长度和刚度等因素综合考虑。沉降缝：为避免产生过大沉降应力而设置，其位置视荷载结构型式和地质条件而定，原则上应尽量与伸缩缝相结合。

结构型式：悬臂式：特点：对不均匀沉降的适应性强。但设变形缝的跨跨度小，增加了横向排架的数量，悬臂部分需现浇，施工麻烦。简支式：特点：结构简单，施工方便，各跨跨度基本相同，不增加排架数量，但支座构造复杂，支座上应铺设橡胶块、油毛毡等垫层，保证

简支梁的梁端能自由滑动和转动。

5、宽桩台和窄桩台各适用于什么情况，什么情况下需把桩台划分为前方桩台和后方桩台，并说明前后方桩台结构受力和结构布置特点有何不同。

答：宽桩台适用于码头前沿距陆域较远，且地基软土较厚、土质差或是当地缺少适合的回填土材料时的情况；窄桩台适用于码头前沿距陆域较近，且地基土质较好和砂石料充足的地方，或是新建码头建筑物后方已有固定建筑物的情况。

对于宽度大的宽桩台，需用纵向的变形缝把桩台分为前方桩台和后方桩台。

前方桩台：主要承受船舶作用力、前方门机荷载、铁路荷载、流动运输机械荷载及前沿堆货荷载等，受力情况比较复杂。一般需要设置叉桩或半叉桩；要求上部结构具有良好的整体性，一般采用连续梁板结构。

后方桩台主要起与岸连接的作用，只承受堆货、流动起重运输机械等垂直荷载，不受水平力作用；后方桩台一般只设直桩；对上部结构的整体性要求不高，可采用简支梁板结构。

6、高桩码头桩基布置的原则。

答：①应能充分发挥桩基承载力，且使同一桩台下的各桩受力尽量均匀，使码头沉降和不均匀沉降较小；②应尽可能降低整个码头的工程造价；③考虑桩基施工的可能性与方便性。7、高桩码头建筑物一般的计算项目。

答：承载能力极限状态：结构的整体稳定性、岸坡稳定和挡土结构稳定、构件受弯、受剪、受压、受扭等、桩柱压屈稳定、桩的承载能力；正常使用极限状态：装卸机械有控制要求时梁的挠度、码头水平位移、结构振动。

9、柔性桩台横向排架简化计算方法及可以简化的原因。

答：①直桩和叉桩支承的横梁计算：桩两端为铰接；作用在横向排架上的水平力完全有叉桩承受，横梁只考虑垂直力和弯矩的作用，按一般弹性支承连续梁工作。

②全部由直桩支承的横梁计算：在垂直力和弯矩作用下，桩台主要产生垂直位移，其水平位移和转动相对较小，可略去不计，桩两端考虑为铰接，按弹性支承连续梁计算；水平力作用时，桩台主要产生水平位移，垂直位移相对较小，桩主要受弯，桩顶沉降影响可忽略，假定桩与桩台连接为固接，横向排架按刚架计算，计算长度可采用嵌固点法确定。

10、高桩码头建筑物整体稳定验算的要点。

答：①按圆弧滑动验算其整体稳定性；②不考虑高桩码头结构上的荷载（包括自重，使用荷载）；③不宜考虑截桩力产生的稳定力作用。