港口水工建筑物重点

第一章 码头概论

1、码头结构上的作用分类：

按时间的变异分为永久作用、可变作用、偶然作用。

按空间位置的变化分为固定作用和自由作用。

按结构的反应分为静态作用和动态作用。

作用的代表值分类：（应根据不同的极限状态与设计状况采用不同的量值作为作用的代表值） 标准值、频遇值、准永久值

如何取值：永久作用：仅有标准值；可变作用：有标准值、频遇值、准永久值。如：对于承载能力极限状态下的持久组合---主导可变作用取标准值；非主导可变作用取组合值，即将标准值乘以组合系数。偶然作用：根据观测和试验资料或工程经验综合分析确定。

2、港口水工建筑物结构的设计状况及适用条件：

持久状况：正常条件下，结构使用过程中的状况。按承载能力极限状态的持久组合和正常使用极限状态的长期组合或短期组合分别进行设计。

短暂状况：结构施工和安装等持续时间较短的状况。应对承载能力极限状态的短暂组合进行设计，必要时可同时对正常使用极限状态的短暂状况进行设计。

偶然状况：结构承受设防地震等持续时间很短的状况。应按承载能力极限状态的偶然组合进行设计。

港工建筑物的极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。

承载能力极限状态：d d R S ≤是指建筑物的整体结构或其构件达到最大的承载能力或产生不适于继续承载的变形，或是由于结构构件因塑性变形导致几何形状发生显著改变而不能使用，这是与建筑物安全性有关的最大承载能力状态，超过这一状态建筑物就不安全。主要表现：（1）作为刚体失去平衡（倾覆、滑移等）；（2）构件或连接部位因材料的强度极限超过而破坏，或因过度的塑性变形而不适于继续承载；（3）结构变为机构（瞬变体系）；（4）结构或构件丧失稳定性（如压曲失稳等）。

正常使用极限状态：R S <是指当建筑物整体结构或是构件达到正常使用和耐久性的各项规定限值时的状态。确定正常使用极限状态，通常是采用一个或几个约束条件，例如混凝土裂缝的宽度、梁的挠度、外观的变形量等，它们的限值应满足使用要求。主要表现：（1）影响正常使用或外观的过大变形；（2）影响正常使用或耐久性的局部损坏（包括裂缝）；（3）影响正常使用的振动；（4）影响正常使用或耐久性的其它要求。

3、码头地面使用荷载：

堆货荷载：作用在港口工程结构上的堆货荷载标准值，应根据堆存货种、装卸工艺确定的堆存情况，结合结构型式、地基条件和不同计算项目并考虑今后港口发展等进行综合分析后确定。

人群荷载：对于客运码头的人行栈桥、引桥、专用码头中的人行检修道和各类码头中有可能作为人行通道的部位，均应考虑人群荷载。

船舶荷载：根据作用方式不同划分船舶系缆力（由于风和流的作用，通过系船缆作用在码头系船柱上的力）、船舶挤靠力（由于风和流的作用，使停靠在码头的船舶直接作用在码头建筑物上的力）、船舶撞击力（船舶靠岸或在波浪作用下撞击码头时产生的力）。

船舶荷载的确定：

系缆力分为纵、横向系缆力两部分，主要由风作用产生。

当码头前沿水流较大时，系缆力应考虑风与水流可能同时出现的对计算船舶共同作用所产生的横向分力总和∑Fx 和纵向分力总和∑Fy 。

系缆力取值标准：《港口工程荷载规范》规定计算系缆力标准值不应大于缆绳的破断力，也

不应低于规范规定的下限值。

撞击力确定：按发生的原因可分为船舶靠向码头时产生的撞击力和系泊中船舶受横向波浪作用产生的撞击力。船舶撞击码头时产生的有效撞击能量，通过防冲设施、码头和船舶的变形全部转化外力做功。船舶靠岸时撞击力的标准值应根据船舶有效撞击能量和橡胶护舷性能曲线确定。

第二章重力式码头

1、重力式码头按墙身结构型式划分：方块码头、沉箱码头、扶壁码头、大圆筒码头、格形钢板桩码头、干地施工的现浇砼和浆砌石码头。

2、重力式码头基础的作用：（1）扩散、减小地基应力，降低码头沉降；（2）有利于保护地基不受冲刷；（3）便于整平地基，安装墙身。

重力式码头抛石基床的主要形式：暗基床、明基床、混合基床。

暗基床：用于原地面水深小于码头设计水深

明基床：用于原地面水深大于码头设计水深，且地基条件较好

混合基床：用于原地面水深大于码头设计水深，但地基条件较差（如有2~3m淤泥层），挖除后抛石或换砂，成混合基床

重力式码头的构造里，墙后回填中采用抛石棱体加倒滤层的作用是：减少土压力，防止水土流失。减压后墙身断面减小，节省砼用量，经济效果显著，故在实心方块码头中多采用。抛填棱体的断面形式分类：三角形（防止回填土流失）、梯形、锯齿形（减压）。

第三章高桩码头

1、高装码头按沿长度方向设置变形缝的原因，宜采用的形式和使用特点。

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。上部结构为装配整体式时可取60～70m，现场整体现浇时宜≯35m。

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。

变形缝的设置：

悬臂式结构特点：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。

简支式结构特点：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。

2、桩基布置的原则

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工程造价；

③考虑桩基施工的可能性和方便性。

横向排架中桩的布置：横向排架中桩的数目和布置取决于桩台的宽度和码头荷载。

横向排架中桩的布置原则

①尽量发挥桩的单桩承载力；对摩擦桩：桩距≥6d，常取3～5m，若＜6d，则单桩承载能力就不能充分发挥，应视为群桩。对支承桩：可不加限制。

②同一桩台下基桩桩尖应打至同一土层，且桩尖标高不宜相差太大，有利提高桩的承载能力，减小桩台沉降及不均匀沉降；

③同一桩台下各桩受力应尽量均匀，断面、倾斜度应尽量一致，桩位尽量布置在纵梁下；前方桩台：有门机无火车时，可采用等间距（3～5m），门机下一般都布置双桩：前为双直桩，后为叉桩；有门机有火车时，可采用等间距或不等间距布置

后方桩台：等间距布置

④承受水平力较大的码头，设置叉桩或半叉桩，叉桩斜度≯3:1；

⑤考虑打桩的可能和方便，桩和桩的空间交叉应留有适当距离，防止碰桩；

空间净距≥50cm，平面布置上需扭角，一般为15°～20°

桩顶净距≥30cm，方便打桩时安放替打

⑥窄突堤码头一般可两侧靠船，桩基布置成对称。

有门机作用：两侧各布置一对半叉桩；

无门机作用：中间布置一对叉桩。

桩基的纵向布置：桩基的纵向布置与横向排架间距有关。

横向排架间距

横向排架间距一般取决于码头面的荷载、桩的承载力、上部结构的技术、经济的合理性、船舶系靠方便程度和施工起重能力等，应综合考虑各种因素加以确定。为充分发挥桩的承载力，采用长桩、粗桩和大跨径。一般应通过经济技术比较来确定。

前方平台：6~7m（方桩），8~12m（大管桩、钢管桩）

后方平台：堆货荷载较大，一般可取前方平台排架间距一半

在整个码头上的横向排架间距应尽量一致，以减少构件类型。

纵向叉桩的布置

纵向叉桩的布置取决于码头的纵向受力和码头的纵向刚度。

①码头短（几十米）：端部要设叉桩，以抵抗船舶顶水平靠岸时产生的撞击力纵向分力；

②码头长（几百米），常为连续梁板结构，整体性好，纵向刚度大，可不设叉桩或仅在两端设叉桩或半叉桩；

③在风暴系船柱和舾装码头的试车系船柱下面，因纵向系缆力大，需设纵向叉桩。

2、单、双向板选择

单向板可采用预应力结构，其施工简单。但单向板承受集中荷载的能力较差，一般不适用于大集中荷载的情况。

双向板是双向承受荷载，因此内力比单向板小。但双向板需要双向配受力钢筋，一般只能采用非预应力结构。当有良好整体性要求或作用有较大集中荷载时，宜采用双向板。