港口水工建筑物HavenWaterEngineeringConstruction
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
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--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2
一分位值。当作用重大对结构不利时，取较高的分位值；
2 作用的频遇值
作用的频遇值是作用是指在建筑物上时而出 现的作用的较大值，它是建筑物在正常使用极限状 态下短期作用组合中可变作用的代表值。因为当建 筑物发生局部损坏（如超限值的裂缝）或建筑物的
使用功能不良（如超限变形）时，这些情况与出现
作用的较大值有关。所以作用的频遇值主要用于建 筑物的结构变形和钢筋混凝土构件裂缝及刚度的计 算。频遇值通常是作用的标准值乘以频遇值系数 ψ1而得。一般情况下ψ1=0.8。
（2）作用的组合值
在港工建筑物结构计算中，往往有多个可变作
用同时参与组合。考虑到这些参与组合的可变作用
的标准值同时出现的概率相当小，因此在承载能力 极限状态时，除主导作用直接取用标准值外；为使 其目标可靠指标（ β 0）不致于过大，对非主导可变 作用均取组合值，即以其标准值乘以相应的分项系
数后，再乘以组合系数ψ，通常取ψ ＝0.7。从安全
2) 按作用在空间的位置的变化分类 按照作用在空间位置的变化情况，作用可分为以 下两类。 （1）固定作用 在港工建筑物上具有固定分布的作用称为固定作 用，如建筑物的自重力和固定设备自重力等。 （2）自由作用 在港工建筑物上的一定范围内可以任意分布的作 用称为自由作用，如堆货荷载和流动起重运输机械荷 载等。
工建筑物设计时，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。
1.作用的标准值
作用的标准值是作用的主要代表值，它是结构概率 极限状态设计中的基本值。 作用的标准值取值方法是： 首先根据观测到的作用数据，按概率统计的方法确
定其概率；然后，根据对结构的不利状态，选取在建筑
物设计基准期内作用最大（或最小）值的概率分布的某 当作用重大对结构有利时，取较低的分位值。 永久作用只有标准值Gk。
《港口水工建筑物》课程教学大纲
《港口水工建筑物》课程教学大纲一、课程名称：港口水工建筑物 Harbor Engineering Structure课程负责人：周世良二、学时与学分：72+16学时，5学分三、使用专业：港口航道与海岸工程专业四、课程教材：韩理安主编，席与耀主审. 港口水工建筑物(Ⅰ)，人民交通出版社，2000王云球主编，席与耀主审. 港口水工建筑物(Ⅱ)，人民交通出版社，2000 五、参考教材：陈万佳主编. 港口水工建筑物，人民交通出版社，1989蒋宗燕主编. 港航水工建筑物，人民交通出版社，1998邱驹主编. 港口水工建筑物，天津大学出版社，2002交通部基建管理司编. 水工工程技术四十年，人民交通出版社，1996交通部第三航务工程设计院编. 码头新结构，人民交通出版社，1999交通部第一航务工程设计院编. 港口工程结构设计算例，人民交通出版社，1998严恺主编，梁其荀副主编. 海港工程，海洋出版社，1996中华人民共和国国家标准或行业标准. 现行港口工程各技术规范六、开课单位：河海学院七、课程的性质、目的和任务：本课程是本科四年制的港口、海岸及近海工程专业的主要专业课之一。
本课程的任务是结合生产实践介绍国内外的筑港经验和先进技术，使学生学会综合运用基础课、基础技术课和专业课知识进行港口及有关水工建筑物设计，使学生初步掌握港口总平面布置的基本原则，掌握码头结构、外堤及修造船水工建筑物设计原理与计算方法。
学生通过本课程的学习，初步掌握如何收集、整理、分析设计所需的各种原始数据和资料，提出设计方案，进行经济技术比较，写出设计文件，能作结构物的施工图设计。
八、课程主要内容：㈠理论教学1．绪论本课程主要内容和目的，港口水工建筑物的工作特点，设计程序，设计所需资料，设计原则和要求，发展概况。
2．码头概论2.1．码头的分类和组成码头的分类：码头的主要结构型式及其使用条件；码头的主要组成部分及各部分的作用。
2.2．码头结构上的作用及组合作用的分类及作用的代表值，结构的极限状态和设计状况，作用（效应）组合及其组合原则，极限状态设计表达式。
港口水工建筑物
港口水工建筑物
河海大学 港口海岸与近海工程学院
7
码头结构上的作用及组合
承载能力极限状态
Sd Rd
定义：
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。
变
间变化与平均值相比不可忽略
取组合值，即将标准值乘以组合 系数。
异
划
偶然作用
分 在设计基准期内，不一定
出现，但一旦出现其量值
根据观测和试验资料或工 程经验综合分析确定
很大且持续时间很短
港口水工建筑物
河海大学 港口海岸与近海工程学院
12
极限状态设计表达式
承载能力极限状态
Sd Rd
Sd 作用效应设计值，如法 向应力、剪力和弯矩等 的设计值；
根
据
固定作用
结构自重力
空
在结构上具有固定分
间
布的作用
固定设备自重力
位
置
的
自由作用
堆货荷载
变
在结构的一定范围内
化
可以任意分布的作用 流动起重运输机械荷载
划
分
港口水工建筑物
河海大学 港口海岸与近海工程学院
5
码头结构上的作用及组合
作用分类
根
静态作用
加载过程中结构产生
据
的加速度可以忽略不
结
计的作用
构
的
反
应
N y N cos cos
持久组合
Sd
0 GCGGk
Q1CQ1Q1k
(
n i2
港口工程及水工建筑物
第8章港口工程及水工建筑物8.1 概述1. 港口工程的定义港口是具有水陆联运设备和条件，供船舶安全进出和停泊的运输枢纽。
港口工程是兴建港口所需的各项工程设施的工程技术，包括港址选择、工程规划设计及各项设施(如各种建筑物、装卸设备、系船浮筒、航标等)的修建。
港口工程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、道路工程、铁路工程、桥梁工程、房屋工程、给水和排水工程等分支保持密切的联系。
2. 发展简史最原始的港口是天然港口，有天然掩护的海湾、水湾、河口等场所供船舶停泊。
港口的发生时从古代渔捞开始的，一般都是天然港湾，只是为了单纯的停泊渔船或是安全避险。
那时还没有港口的概念，所有的港口都是天然港口。
随着时间的推进和人类生产力的发展，天然港口已经越来越不能满足人类自身发展的需要，须兴建具有码头、防波堤和装卸机具设备的人工港口，这是港口工程建设的开端。
中国是人工港口出现最早的国家之一，在秦汉时期就出现了山阴港等人工海港。
时间来到近代（17世纪中叶——20世纪中叶），随着资本主义的发展和商品经济的崛起，船舶的迅速大型化。
由原来的石材和木料为主的港口工程逐渐被以钢材和混凝土结构所取代，在工程的理论方面也有巨大的创新，从而保证了工程结构物的安全性。
我们所熟知的港口工程是现代港口工程（20世纪中叶以后）。
第二次世界大战以后，现代科学技术推进了建筑材料的发展、建筑理论技术的更新，加上施工过程的工业化和规模化。
出现了一大批大型的海港，如荷兰的鹿特丹海港、中国的上海港等。
图8-1 荷兰鹿特丹海港图8-2 中国上海港3. 港口工程规划港口工程建设牵涉面广，关系到临近的铁路、公路和城市建设，关系到国家的工业布局和工农业生产的发展。
因此，必须按照统筹安排、合理布局、远近结合、分期建设的原则制订规划，特别是沿海港口的建设规划。
贯彻深水深用、浅水浅用的原则，合理开发利用或保护好国家的港口资源。
《港口水工建筑物》课程学习指南
《港口水工建筑物》课程学习指南《港口水工建筑物》课程学习指南第一部分课程学习的目的及总体要求一、课程学习的目的本课程目的是通过课堂讲授、课外作业和实验等教学环节使学生掌握港口水工建筑物设计计算的基本理论、构造知识和设计方法，并通过实践性教学环节，对计算、整理编写设计文件、绘制施工图等基本技能进行训练，为今后能顺利地从事港口工程项目的规划、设计、施工、管理等工作打下牢固的基础。
二、课程的总体要求结合生产实际介绍国内外的筑港理论、经验和先进技术，使学生学会综合运用基础课、专业基础课和专业技术课知识进行港口及有关水工建筑物设计，掌握港口码头建设所需要的基本理论知识，初步掌握港口码头及修造船水工建筑物的总平面布置的基本原则、基本理论，掌握各种码头结构、防波堤和修造船水工建筑物以及江河、海岸护岸支挡水工建筑物等的设计原理、计算方法及计算理论。
三、课程教材选用本课程教材选用上一届高等学校水利学科教学指导委员会港口航道与海岸工程专业教学指导分委员组织编写的《港口与海岸水工建筑物》。
该教材为全国港口航道与海岸工程本科专业核心课程教材，由天津大学王元战教授任主编，组织河海大学、大连理工大学、重庆交通大学、长沙理工大学、东南大学等编写。
第二部分理论教学的基本要求第一章绪论1.本章的学习要求⑴应了解国内外港口的发展历程、建设成就及发展趋势。
⑵应掌握我国交通建设项目的建设程序、港口工程设计所需的基本资料。
⑶应了解《港口建设项目预可行性研究报告和工程可行性研究报告编制办法(交规划发2009【712】)》和《港口工程初步设计文件编制规定（JTS 110-4-2008）》2.本章思考题⑴我国交通建设项目的建设程序。
⑵基本设计资料及其使用。
第二章码头概论1.本章的学习要求⑴应掌握码头的分类和组成⑵应掌握作用的分类及作用的代表值⑶应掌握码头结构的极限状态、设计状况、作用（效应）组合、极限状态设计表达式。
⑷应熟悉《港口工程结构可靠性设计统一标准（GB50158-2010）》⑸应掌握堆货荷载、铁路荷载和流动起重运输机械荷载，熟悉汽车荷载和人群荷载。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
工程可行性研究
在预可和必要的测量、勘探的基础上对建设方案 提出技术、经济的综合论证（二个方案以上）。
设计工作阶段
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）；
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；
扩大初步设计：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。
港口水深
——港口的重要标志之一，表明港口条件和可供船舶使用的 基本界限。 增大水深可接纳吃水更大的船和维护费用。 在保证船舶行驶和停泊安全的前提下，港口各处水深可根据 使用要求分别确定，不必完全一致。对有潮港，当进港航道 挖泥量过大时，可考虑船舶乘潮进出港。 现代港口供大型干货海轮停靠的码头水深10～15米，大型油 轮码头10～20米。
天然航道
人工航道
专用航道
内河航道
航道
一级航道： 可通航 二级航道： 可通航 三级航道： 可通航 四级航道： 可通航 五级航道： 可通航 六级航道： 可通航 七级航道： 可通航 等级外航道：可通航
3000吨 2000吨 1000吨 500吨 300吨 100吨 50吨 50吨以下
航道
进港航道要保证船舶安全方便地进出港口， 必须有足够的深度和宽度、适当的位置、方向和 弯道曲率半径，避免强烈的横风、横流和严重淤 积，尽量降低航道的开辟和维护费用。
就业方向
本专业的毕业生可以在交通、水利、海岸开发等 部门从事规划、设计、施工、管理等工作。大多 都是一些港口和沿海城市。
前延课程
水力学 工程水文学 土力学 建筑力学 钢筋混凝土
后续课程
港口与航道工程施工技术 水运工程监理 河道演变与整治 工程概预算 水利工程招投标及相关法规 港口与航道工程项目管理实务
培养目标
学习港口工程、航道工程方面的基本理论和基本 知识；
训练制图、测量、运算、实验、综合分析和书写 报告等方面的基本技能；
具备工程规划、设计、施工和管理方面的基本能 力。
港口与航道工程专业技术
陆域 ——码头等 《港口水工建筑物》
水域——航道等 《渠化工程》
《港口水工建筑物》
航道
航道是指在内河、湖泊、港湾等水域内供船舶安全航行 的通道，由可通航水域、助航设施和水域条件组成。
按形成原因分：天然航道、人工航道 按使用性质分：专用航道和公用航道 按管理归属分：国家航道和地方航道 按所属地域分：内河航道、沿海航道 按通航时间长短分：常年通航航道、季节通航航道 按通航限制条件可分为：单行航道、双行航道、限制性航道
锚泊地
锚泊地指有天然掩护或人工掩护条件能抵 御强风浪的水域，船舶可在此锚泊、等待靠泊 码头或离开港口。
如果港口缺乏深水码头泊位，也可在此进 行船转船的水上装卸作业。内河驳船船队还可 在此进行编、解队和换拖(轮)作业。
锚泊地
锚地的设置，应选择在天然水深适宜、 海底平坦、锚抓力好、水域开阔、风、浪和 水流较小，便于船舶进出航道，并远离礁石、 浅滩以及具有良好定位条件的水域。锚地的 边缘应距航道边线有一定的安全距离，锚地 的水深应满足船舶抛锚后留有富裕水深的要 求。
码头 防波堤 修造船水工建筑物
——本课程主要介绍这些水工建筑物的设计，内 容包括：作用及其效应组合的确定、结构选型、 结构布置与构造、建筑物的稳定性及结构强度计 算等。
《渠化工程》
渠化枢纽 船闸 闸阀及其启闭设备 升船机
学习方法
复习巩固已学知识； 结合规范学习； 做好笔记，独立完成作业，并及时复习、消化； 抓住重点：结构型式、特征、适用条件；
建设准备阶段
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、有关 的各项技术标准、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。
港口与航道工程专业技术
水运工程
类型 特点 组成
港口
港口是具有水陆联运设备和条件，联系内陆腹地和海洋 运输(国际航空运输)的一个天然界面，供船舶安全进出和停 泊的运输枢纽。 ——水陆交通的集结点和枢纽； ——工农业产品和外贸进出口物资的集散地； ——船舶停泊、装卸货物、上下旅客、补充给养的场所。
港池
港池指直接和港口陆域毗连，供船舶靠离码头、 临时停舶和调头的水域。 按构造形式分： 开敞式港池：不设闸门或船闸，水面随水位变化而升降； 封闭式港池：池内设有闸门或船闸，用以控制水位，适用
于潮差较大的地区；
挖入式港池：在岸地上开挖而成，多用于岸线长度不足，
地形条件适宜的地方。
港池
港池内要求风浪小、水流稳定，具有一定水深 和宽度，能满足船舶靠离和装卸作业的要求。
荷兰鹿特丹港
宁波港
广州港
天津港
港口组成
1.航道 2.港池 3.岛堤 4.突堤 5.码头 6.铁路
港口组成
水域
通常包括进港航道、锚泊地和港池。
陆域 ——港口供货物装卸、堆存、转运和旅客集散之
用的陆地面积。包括： 进港陆上通道（铁路、道路、运输管道等） 码头前方装卸作业区 港口后方区
其大小按船舶尺度、靠离码头的方式、水流和 强风的影响、转头区布置等因素确定 。
我国交通建设项目的建设程序
预可行性研究（项目建议书阶段） 工程可行性研究 设计工作阶段 建设准备阶段 建设实施阶段 竣工验收阶段
预可行性研究（项目建议书阶段）
主要任务是在踏勘、调研基础上，论证建设项目 的必要性、可行性，在此基础上向国家提出建设 项目立项的建议，即项目建议书。
结构的构造； 设计规范,计算方法
学习形式
分组学习
预习——查阅资料，PPT展示 课堂——识图讨论，表达观点 复习——总结归纳，形成要点 设计——讨论计算，完成任务
平时成绩
常用术语
吞吐量 港口水深 码头泊位数
吞吐量
港口吞吐量：1年间经水运输出、输入港区并经过装卸作业的 货物总量，单位为t。 ——是衡量港口规模大小的最重要的指标。反映在一定的技 术装备和劳动组织条件下，一定时间内港口为船舶装卸货物 的数量。 ——是反映港口生产经营活动成果的重要数量指标，港口吞 吐量的流向构成、数量构成和物理分类构成是港口在国际、 地区间水上交通链中的地位、作用和影响的最直接体现，也 是衡量国家、地区、城市建设和发展的量化参考依据。