港口与海岸水工建筑物
港口工程及水工建筑
土木工程概论
第12讲 港口工程及水工建筑物(1)
土木工程概论
第12讲 港口工程及水工建筑物(1)
港口组成
陆域 水域
港内锚地 港内锚地
进港 航道
防波堤
大连港
土木工程概论
第12讲 港口工程及水工建筑物(1)
港池
码头
加 拿 大 港 口
仓库
货场
道路
土木工程概论
第12讲 港口工程及水工建筑物(1)
土木工程概论
土木工程概论
第12讲 港口工程及水工建筑物(1)
土木工程概论
第12讲 港口工程及水工建筑物(1)
土木工程概论
第12讲 港口工程及水工建筑物(1)
港口工程是兴建港口所需各项工程设施的工 程技术，也指港口的各项设施。
港口工程原是土木工程的一个分支，随着港
口工程科学技术的发展，已逐渐成为相对独立的
学科。但仍和土木工程的许多分支，如水利工程
土木工程概论
第12讲 港口工程及水工建筑物(1)
集装箱码头 荷载大，不允许场地变形，基础 要特别处理，打密集短桩或加厚块 石垫层，面层钢筋混凝土较厚。
油罐
土木工程概论
第12讲 港口工程及水工建筑物(1)
仓库－保管贵重物品
筒仓－散装运 输、无包装、 难堆垛物品
货场－存放不怕雨淋、日晒 和气温变化影响的货物
的港口。
河港－重庆朝天门码头
商港－天津港
土木工程概论
第12讲 港口工程及水工建筑物(1)
★水库港：建于大型水库沿岸的港口。
★湖 港：湖泊沿岸或江河入湖口处的港口。
★商 港：以
一般商船和 客货运输为 服务对象的 港口。
商港－上海港
港口海岸水工建筑物课程教学大纲
港口海岸水工建筑物课程教学大纲课程代码：74120110课程中文名称：港口海岸水工建筑物课程英文名称：Harbor Coastal and Hydraulic Engineering Construction学分：2.5 周学时：2.0-1.0面向对象：预修要求：理论力学、材料力学、结构力学、土力学、钢筋混凝土结构基本原理、工程地质与水文地质、工程水文学、海岸动力学等一、课程介绍（一）中文简介《港口海岸水工建筑物》课程是港口、航道与海岸工程专业的一门主要专业课，课程主要讲授港口水工建筑物设计计算的基本理论和构造知识。
通过本课程的学习，需要掌握港口水工建筑物上的作用及其组合，掌握港口水工建筑物上各种荷载的计算方法，掌握重力式码头、板桩码头、高桩码头、修造船水工建筑物、防波堤设计计算的基本原理、内容、方法、步骤和构造知识，掌握码头设备的性能、作用、设备选型及设备的布置方式，掌握直立式、斜坡式防波堤结构型式及计算方法，掌握防波堤新的结构型式及计算方法。
为将来从事港口工程的设计、施工、科研和管理等工作奠定基础。
（二）英文简介The course “Harbor Coastal and Hydraulic Engineering Construction”is one of the most important basic undergraduate courses in Harbor, Coastal and Offshore Engineering. The course mainly introduces the calculation principle of the different structure design in coastal and offshore engineering. After taking this course, the basic theoretical principles and method for the design and plan of different ports and breakwaters will be well understood. The student will be capable of design the structures after several structure designs will be performed using the above methods during the course.二、教学目标(一)学习目标了解各种型式码头结构构造、受力特点、适用条件以及国内外新型码头结构的发展情况，掌握作用在码头建筑物上的各种作用及其作用组合，掌握重力式、板桩、高桩和开敞式码头设计的基本原则和方法，并了解实际工程的设计经验；了解防波堤的各种结构型式及适用条件，以及新型防波堤结构的特点和发展，重点掌握设计波浪的确定，斜坡式防波堤和直立式防波堤的断面设计；了解船舶建造和修理工艺，以及修造船水工建筑物的型式和布置，重点掌握机械化滑道的型式、结构设计的基本原理和方法，了解干船坞的组成及功用，了解坞墙和坞底板的计算特点。
港口水工建筑物
陈达
河海大学 港 口 海 岸 与 近 海 工 程 学 院
HOHAI UNIVERSITY
College of Habor, Costal and Offshore Engineering
港口水工建筑物
前情提要
基床形式、 厚度 临水面轮廓 型式
基槽底宽、边坡坡度、肩宽、夯实 块石质量要求、预留沉降量、倒坡
采用的极限状态
承载能力极限状态 承载能力极ห้องสมุดไป่ตู้状态 承载能力极限状态 承载能力极限状态 承载能力极限状态 承载能力极限状态 承载能力极限状态 正常使用极限状态 正常使用极限状态
采用的效应组合
持久组合 持久组合 持久组合 持久组合 持久组合 持久组合 短暂效应组合 长期效应 (准永久)组合 长期效应 (准永久)组合
河海大学 港口海岸与近海工程学院
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港口水工建筑物
重力式码头的计算—码头上的作用
墙后主动土压力
无粘性填料的墙背 15o 永久作用 EHn
n1 0.5 2 i hi n hn hn K an cos(a n ) i 1
可变作用 EqHn qKq Kan hn cos(a n )
设计状态
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9
计算和验算内容
对墙底面和墙身各水平缝及齿缝计算面前趾的抗倾稳定性 沿墙底面、墙身各水平缝和基床底面的抗滑稳定性 基床和地基承载力 整体稳定性 墙底面合力作用点位置 构件(卸荷板、沉箱、扶壁、空心块体和大圆筒)的承载力 码头施工期稳定性和构件承载力验算
构件(卸荷板、沉箱、扶壁、空心块体和大圆筒)裂缝宽度验算
确定原则：根据码头排水的好坏和后方填料的透水性来确定。
港口水工建筑物
1. 港口水工建筑物包括码头、防波堤、护岸、船台、滑盖和船坞等。
共同特点是承受的作用复杂,施工条件多变、建设周期长、投资较大。
2. 按平面布置分类：顺岸试、突堤试、墩试等。
按断面形式分类：直立式、斜坡式、半直立式、半斜坡式、多级试。
按结构形式分类：重力式、板桩、和混合式码头等。
3. 码头由主体结构和码头附属设施两部分组成。
主体结构包括上部结构、下部结构和基础。
上部结构的作用：a将下部结构的构件连成整体b直接承受船舶荷载和地面使用荷载,并传给下部结构 c 作为设置防冲设施、工艺设施等的基础。
下部结构和基础的作用：a支承上部结构，形成直立岸壁b将作用在上部结构和本身上的荷载传给地基。
4. 码头地面使用荷载包括：堆货荷载、流动起重运输机械荷载、铁路荷载、汽车荷载、人群荷载等。
确定堆货荷载时考虑：a装卸工艺确定的堆存情况b货种及包装方式c货物的批量及堆存期d码头结构形式，此外还考虑港口营运管理水平、结构按整体计算还是按构件计算、堆货分布的区域和港口今后发展等。
5. 船舶荷载按其作用方式分为船舶系缆力、船舶挤靠力和船舶撞击力。
6. 重力式码头结构坚固耐久,抗冻和抗冰性能良好,能承受较大的荷载,对装卸工艺变化等适应性较强,施工简单,维修费少。
按墙身的施工方法可分为干地现场浇筑的结构和水下安装的预制结构。
后者施工工序一般包括：预制墙身构件、开挖基床、抛填块石基床、基床夯实和整平,在抛石机床上安装墙身预制件、浇筑胸墙、抛填墙后块石棱体和铺设倒滤层、码头后回填、安装码头设备和铺设路面。
按墙身结构分为方块码头、沉箱码头、扶壁码头、大圆筒码头、格型钢板桩码头等。
7. 方块结构：耐久性强,施工简单,抗冻抗冰性好,但是水下工作量大,结构的整体性和抗震性差,需要石料多,一般适用于地基较好,当地有大量石料,缺少钢材和冰冻严重的情况。
沉箱结构：沉箱结构水下工作量小,结构整体性好,抗震性能好, 施工速度快,但是耐久性不如方块结构,需要专门的施工设备和合适的施工条件,一般工程量大,工期短的大型码头适用。
港口水工建筑物
设计工作阶段
（一般为二阶段设计）
（1）初步设计 拟定方案，比较方案，推荐方案，编制初步设计说明书（为下一 步设计提供一个提纲性的文件） （2）施工图设计 结构计算、绘图、编制施工图预算及施工组织设计 （3）扩大初步设计（三阶段设计） 主要针对特殊工程，复杂的无经验的工程，局部的技术难关等
建设准备阶段
参考书目录
教材
港口与海岸水工建 筑物（王元战主编）
港口水工建筑物
推荐参考书
1.港工建筑物（邱驹主编） 2.港口水工建筑物（陈万佳主编） 3.港口工程结构设计算例（一航院主编） 4.港口工程砼结构设计手册（中交水规院） 5.码头新型结构型式（三航院）
河海大学 港口海岸与近海工程学院 3
港口组成
港口水工建筑物
包括征地拆迁，场地准备（三通一平），物资准备，招投标及报 批开工日期等。
建设实施阶段
概括为按合同条款、开工日期、设计要求、各项技术标准、规范 、施工组织设计及控制目标要求等，使工程达到竣工标准。
竣工验收阶段 由业主、承包商、监理、质检、设计、施工等各方验收各分部的
工程质量及项目的实际生产能力和效益。
陆域设施
陆域是供货物装卸、堆存和转载之用。包括库场、铁路、 道路、装卸和运输机械以及生产辅助设施。 生产辅助设施主要包括通讯、导航、给排水、供电及为外 轮服务的涉外部门如海关、商检、外轮供应、检疫等。
河海大学 港口海岸与近海工程学院 4
本课程学习的内容
港口水工建筑物
作用及其 效应组合 的确定
港口水工 建筑物 （码头） 设计
河海大学 港口海岸与近海工程学院 7
中国港口发展
港口水工建筑物
1950-70年代初
以技术改造、恢复利用为主。沿海港口平均每年只增加一个多深 水泊位，其中大多系小型位改造而成。
港口水工建筑物--1
港口水工建筑物–11. 简介港口水工建筑物是指为了满足港口航道、坞池等水域工程需要，在水中或靠近水中建造的各种人工建筑物。
港口水工建筑物包括码头、堤防、水闸、波浪消能装置等多个分类。
2. 码头码头是港口水工建筑物中最常见的一种，也是港口货物装卸、乘客进出港的集散中心。
码头的主要功能包括： - 货物装卸：提供用于货物装卸的设备和设施，如卸货机、装卸桥等； - 船舶泊位：提供供船舶靠泊的空间和设备； - 仓储设施：提供存放货物的仓库和堆场； - 乘客服务：提供进出港的乘客候车厅、登船口等设施。
码头的类型多种多样，根据用途和结构特点可以分为常规码头、集装箱码头、旅客码头等。
3. 堤防堤防是为了保护港口内的航道、码头等设施不受海浪、潮汐等自然力的破坏而建造的水工建筑物。
堤防的主要功能包括： - 防波作用：起到挡浪的作用，保护港口内的设施和船舶不受海浪冲击； - 防潮作用：防止潮汐对港口内部造成的影响； - 定界作用：界定港口范围，保持港口内的水域清淤。
堤防根据结构形式的不同可以分为挡浪堤、引波堤、防波堤等。
4. 水闸水闸是为了控制水体流动，保持航道航行深度而建造的水工建筑物。
水闸的主要功能包括： - 航道调节：通过调节水流进出量，调整航道水深和航行条件； - 洪涝调节：在水流量大的时候，通过调整水闸的开启度，减少洪涝灾害； - 水资源调节：通过调节水流进出量，控制水库的水位。
水闸按照结构特点可以分为闸门式水闸、反射式水闸、升降式水闸等。
5. 波浪消能装置波浪消能装置是为了减弱或消除波浪对港口设施的冲刷破坏作用而设置的水工建筑物。
波浪消能装置的主要功能包括： - 折射波浪：通过改变波浪传播方向，减少波浪对设施的冲击力； - 能量消散：通过动力作用、摩擦作用等方式，将波浪能量消耗掉； - 波浪阵减弱：采取多种抵抗波浪的结构形式，使波高和波浪流速减小。
常用的波浪消能装置有挡波墙、重力式消浪块、沉箱式消浪块等。
港口水工建筑物课程设计
港口水工建筑物课程设计院系：工程学院海洋工程系专业年级：港口航道与海岸工程学生姓名：学号：指导教师：设计日期：中国海洋大学目录第一篇设计任务书 ........................................................................................................... - 4 -1概述 ............................................................................................................................... - 4 -1.1编制本报告的主要依据和资料............................................................................ - 4 -1.2建设的必要性和建设规模.................................................................................... - 4 -1.2.1.建设的必要性 ................................................................................................ - 4 -1.2.2建设的规模 .................................................................................................... - 4 -2自然条件分析 ............................................................................................................... - 4 -2.1地理位置................................................................................................................ - 4 -2.2气象........................................................................................................................ - 4 -2.2.1气温 ................................................................................................................ - 5 -2.2.2降水 ................................................................................................................ - 5 -2.2.3风况 ................................................................................................................ - 5 -2.2.4雾况 ................................................................................................................ - 5 -2.2.5相对湿度 ........................................................................................................ - 5 -2.3水文........................................................................................................................ - 5 -2.3.1潮汐、水位 .................................................................................................... - 5 -2.3.2波浪 ................................................................................................................ - 5 -2.3.3海流 ................................................................................................................ - 5 -2.3.4冰凌 ................................................................................................................ - 5 -2.4地形、地貌及泥沙运动........................................................................................ - 6 -2.4.1港区地形、地貌特征概述 ............................................................................ - 7 -2.4.2泥沙来源与动力条件 .................................................................................... - 7 -2.4.3泥沙运移方式和回淤强度分析 .................................................................... - 7 -2.5地震........................................................................................................................ - 7 -第二篇设计计算书 ............................................................................................................. - 7 -1设计条件 ....................................................................................................................... - 7 -1.1设计船型.............................................................................................................. - 11 -1.2结构安全等级...................................................................................................... - 11 -1.3.1设计水位 ...................................................................................................... - 11 -1.3.2波浪要素 ...................................................................................................... - 11 -1.3.3地质资料 ...................................................................................................... - 11 -1.3.4地震设计烈度为7度 .................................................................................. - 11 -1.4码头面荷载.......................................................................................................... - 11 -1.5材料指标.............................................................................................................. - 12 -2作用的分类及计算 ..................................................................................................... - 12 -2.1结构自重力.......................................................................................................... - 12 -2.1.1极端高水位情况： ...................................................................................... - 12 -2.1.2设计高水位情况： ...................................................................................... - 14 -2.1.3设计低水位情况： ...................................................................................... - 15 -2.2波浪力.................................................................................................................. - 16 -2.2.1极端高水位: ................................................................................................. - 17 -2.2.2设计高水位: ................................................................................................. - 17 -2.2.3设计低水位: ................................................................................................. - 17 -2.3土压力标准值计算.............................................................................................. - 17 -2.3.1墙后块石棱体产生的土压力（永久作用）标准值 .................................. - 17 -2.3.2码头面堆存荷载产生的土压力（可变作用）标准值 .............................. - 19 -2.3.36度地震时主动土压力标准值计算 ........................................................... - 21 -2.3.4墙后块石棱体产生的地震土压力标准值 .................................................. - 21 -2.3.5码头面堆存荷载产生的地震土压力标准值 .............................................. - 21 -2.4地震惯性力.......................................................................................................... - 21 -2.4.1设计高水位情况 .......................................................................................... - 21 -2.4.2设计低水位情况 .......................................................................................... - 21 -2.5船舶荷载.............................................................................................................. - 21 -2.5.1系缆力（可变作用） .................................................................................. - 21 -2.5.2撞击力 .......................................................................................................... - 23 -2.5.3挤靠力 .......................................................................................................... - 23 -3码头稳定性验算 ......................................................................................................... - 24 -3.1.1作用效应组合 .............................................................................................. - 24 -3.1.2承载能力极限状态设计表达式 .................................................................. - 27 -3.2短暂状况.............................................................................................................. - 27 -3.3偶然状况.............................................................................................................. - 27 -3.3.1作用效应组合 .............................................................................................. - 27 -3.3.2承载能力极限状态设计表达式 .................................................................. - 27 -4基床和地基承载力验算 ............................................................................................. - 27 -4.1基床顶面应力计算.............................................................................................. - 27 -4.1.1持久状况 ...................................................................................................... - 27 -4.1.2偶然组合： .................................................................................................. - 28 -4.2承载力计算.......................................................................................................... - 29 -5沉箱结构内力计算 ..................................................................................................... - 29 -5.1承载力极限状态下的内力计算.......................................................................... - 29 -5.2正常使用极限状态下的内力计算...................................................................... - 31 -参考资料 ............................................................................................................................. - 34 -第一篇设计任务书1概述1.1 编制本报告的主要依据和资料《重力式码头设计与施工规范》JTJ290-98、《海港水文规范》JTJ213-98、《水运工程抗震设计规范》JTJ225-98、《港口工程地基规范》JTJ250-98、《港口工程荷载规范》JTJ215-98以及课本《港口水工建筑物》。
港口与航道工程修造船水工建筑物共40页
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⑶灌水船坞 特点：将船坞作业与船台联系起来可用于多船建造，构 造上与干船坞相仿，所不同是坞室一侧或两侧有与厂区地面 标高相同的上台阶，比船坞利用率高。 工艺过程：船进坞——关坞门——灌水——至上坞室或 船台小车——泄水——开上首坞门——移至横移车——船台。 适用于：5000t级以下的船舶成批修造。
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三峡大坝升船机
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三 峡 大 坝 升 船 机
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三峡大坝升船机
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二、船厂码头 1、系泊码头 供待修船舶检查，竣工验收，工作船系泊之用； 特征：只作系泊用，无起重运轨要求，可停2～4排船 。 2、材料码头 主要解决工厂材料来源于水路而设的，供运入材料船舶
系泊，装卸。 特征：应用良好的起重运输条件；平面布置上应靠近工
Ⅰ、我国船舶工业及其水工建筑物发展概况
解放前，船厂屈指可数，设备简陋，技术落后。 解放后，改建、扩建老船厂：上海江南、大连、 沪东、广州；新建大中型船厂：渤海、山海关、北海、 黄浦、文冲、友联、武昌、重庆东风等；地方中小型 船厂：武汉青山、南京金陵等。
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Ⅱ、船舶的建造和修理
一、船舶建造工艺及水工设施 1、工艺过程（分三个阶段）：分段造船法 ⑴船体构件加工及分段装配 在车间加工构件，焊接成若干平面，立体分段（船
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Ⅲ、修造船厂水工建筑物的型式
按功能分，可分为： 上墩下水建筑物：船台滑道、船坞（干船坞和浮船 坞）、升降机。 码头：系泊码头、材料码头、船装码头和试车码头。
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一、船舶上墩下水建筑物 1、船台滑道 为一倾斜的供船舶上墩下水的建筑物。按其用途和设
备分，目前有三种： ⑴木滑道 ①组成：在天然地基上铺设纵向木梁作为滑道，在木
适用：大型船舶修理，但利用率低。
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2018年硕士研究生入学考试《港口与海岸水工建筑物》复试大纲
一、目的和要求
通过考试，了解考生对本专业的主要专业课知识的掌握情况、理解能力、分析能力、基础理论和专业知识的综合运用能力以及考生从事专业技术研究工作的基本素质。
二、考试范围
1、码头的基本组成及其作用；码头型式和作用在码头结构上的作用及其分类；作用代表值的确定以及作用效应组合等；
2、重力式码头：结构型式、特点及其适用条件、一般构造、一般计算内容、地基处理方法；
3、板桩码头：码头构造、单锚板桩墙计算的基本内容、计算方法和计算步骤；
4、高桩码头：码头型式与构造，一般计算：板的内力计算、桩台特点及刚性桩台与柔性桩台的计算方法和计算步骤；
5、防波堤：防波堤的作用、型式及其适用范围、设计波浪的确定、斜坡堤设计、直立堤前波浪形态和波压力计算与直立堤的设计计算主要内容；
6、修造船水工建筑物：类型及其各自的型式、船坞坞室的结构型式等内容。
三、考试内容
1、码头的分类及其使用范围与码头的基本组成及其作用；
2、可靠度的含义；结构的正常功能；
3、作用的分类、作用代表值的确定、作用效应组合及其原则；
4、重力式码头的特点、一般适用范围以及重力式码头的常用结构型式、主要组成及其作用；
5、重力式码头的设计状况、一般计算内容及对应采用的极限状态和作用效应组合；
6、重力式码头断面设计的主要内容及其基本要求；
7、减少作用于重力式码头上的永久土压力的有效措施；
8、板桩码头的基本组成、主要的结构型式、构造和特点；
9、拉杆失事的原因及防治措施；
10、板桩码头的锚碇类型及其受力特点与适用条件；
11、板桩码头的计算内容有那些？其常用得计算方法及其适用范围；
12、高桩码头的特点及适用条件、组成及上部结构的主要型式；
13、高桩码头横向排架中桩基布置原则；
14、进行高桩码头桩力计算时如何考虑上部结构刚度的影响；
15、在板梁式码头中，对于由叉桩和直桩支承的板梁式码头的横梁计算，可如何简化？
16、全部由直桩支撑的梁板式码头的横梁排架按弹性支承刚架计算时，可如何简化？
17、防波堤的作用、结构的类型及其适用条件；
18、防波堤的布置内容与布置原则；
19、防波堤前的波浪形态；
20、船坞坞室断面结构型式类型、工作原理及其适用条件；
21、纵向滑道和横向滑道的一般特点。
四、主要参考书
1王元战主编，《港口与海岸水工建筑物》（第一版），人民交通出版社，2013年。