重力式码头备课内容
港口水工建筑物讲义6 重力式码头计算PPT培训课件
组合二：不考虑波浪力作用，沿胸墙底面的抗滑稳定性，系缆力为主 导可变作用
组合三：考虑波浪力作用，波浪力为主导可变作用
组合四：考虑波浪力作用，堆载土压力为主导可变作用
此为一种水位情况，若将水位作为一个组合条件，则可得十几种组合 情况。
力 墙后为中砂或细于 潮差
的 确 定
中砂的填料（包括 粘性土）
河港：取决于排水措施和墙前、墙后 地下水位情况
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港口工程
重力式码头的计算—码头上的作用
土压力
计 库仑理论 算 理 朗肯理论 论 索科洛夫斯基
考虑墙背倾斜、地面倾斜和土与墙背摩擦力 ；假定土是均质和无粘性。 考虑土的粘性、地面均布荷载、土体水平分 层；假定墙背垂直、地面水平和墙背光滑。
墙后地下水位
浮重度
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港口工程
重力式码头的计算—码头上的作用
剩余水压力
定义：墙后地下水位高于墙前计算低水位时产生的水压力差值，一般 按静水压力考虑。
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。
剩
余 水
墙后为抛石棱体或 粗于中砂的填料
可不考虑剩余水压力
压
潮汐港：剩余水头取1/5～1/3的平均
EH、Ev —计算面以上永久作用总主动土压力的水平和垂直分力标准值（kN） EqH、Eqv —计算面以上可变作用总主动土压力的水平和垂直分力标准值（kN）
Pw —计算面以上的剩余水压力标准值（kN）
PRH —系缆力水平分力标准值（kN）
f —沿计算面的摩擦系数设计值
G —自重力的分项系数，取1.0
和稳定力矩（ kN.m ） M Pw —剩余水压力标准值对计算面前趾的倾覆力矩（kN.m）
【VIP专享】重力式码头设计书
重力式码头施工设计矩形沉箱方案制作成员：指导老师：编制时间： 2013-11-16重力式码头设计书本港拟选在青岛某海区，根据其海区地形、地质和水文、气象等自然条件及外部条件对工程的影响，确定该码头设为重力式矩形沉箱结构。
矩形沉箱制作比较简单，浮游稳定性好并采用了开孔沉箱以减少码头前波浪反射作用从而提高船舶泊稳性。
该码头主要从事集装箱、煤炭、原油、铁矿、粮食等进出口货物的装卸服务和国际国内客运服务并与多个国家和地区的港口进行贸易往来。
一、工程勘察设计：青岛市地处山东半岛的咽喉部位，濒临黄海，环绕胶州湾，山海形胜，腹地广阔与日本东京处于相同纬度，气候相似，属于北温带季风区域，具有海洋性气候特征——空气湿润，温度适中，四季分明，日温差小，气温升降平缓。
根据1898年以来的资料，青岛年平均气温12.7℃。
最高气温高于30℃的天数，年平均为11.4天；最低气温低于-5℃的天数，年平均为22天。
年平均无霜期251天，比相邻地区长一个月。
青岛春季持续时间较长，气温回升缓慢；夏季较内陆推迟1个月到来，湿润多雨，但无酷暑。
青岛属正规半日潮港，潮差为1.9～3.5米，大潮差发生于朔或望（上弦或下弦）日后2～3天。
二、工程设计内容：根据工程区域的地质结构条件码头结构形式为沉箱重力式结构。
沉箱为钢筋混凝土矩形沉箱。
沉箱尺度为12*8*8m（长、宽、高）。
单个沉箱重约1800t。
沉箱内抛填乱石和石渣，沉箱顶标高为-6m。
沉箱上部为预制空心方块，沉箱后设抛石棱体，其后回填石渣。
沉箱以下为抛石基床结构，采用10~100kg块石。
泊位设1000KN系船柱，共16套，码头防冲设备选取为TD—A1450H橡胶护舷，共计16套。
（具体图纸及尺寸见后页附录）所用材料见下表：三、工程的施工流程：1.施工准备：施工前先修复预制场、加工预制构件模板，准备沉箱。
2.基槽挖泥：施工前，抓斗式挖泥船应对船带GPS定位系统进行点校正，校正点应与本工程整体测量控制网相一致。
重力式码头
时的土压力计算
图2－3－2
二. 重力式码头上的作用
4 船舶荷载
船舶撞击力和挤靠力：验算稳定性时一般不考虑。 系缆力：平行码头线、垂直地面、垂直码头线 (要考虑)
分布：图2－3－3
5 地面使用荷载 一般只考虑堆货荷载、门机荷载和铁路
荷载 按最不利情况进行布置 6 波浪力
三 重力式码头的一般计算
2 剩余水压力 剩余水头：墙前计算低水位与墙后地下水位 的水位差。 剩余水压力：由剩余水头产生的水压力。 根据码头排水条件和填料透水性 能确定。
二 重力式码头上的作用
3 土压力 计算理论: 库仑理论、郎肯理论和索科洛夫斯基理论
1)码头墙后主动土压力 (1)无粘性填料的（ 150 '）墙背主动土压力 ' ：为第二破裂角
（图2－1－9）
适用码头：岸壁式码头
岸壁式码头缺点
解决办法－－开孔 开孔方法
三. 扶壁码头
扶壁结构是由立板、底 板和肋板互相整体连接 而成的钢筋混凝土结构
按肋板数分为单肋、双 肋和多肋
四. 大直径圆筒码头
主要有预制的大直径 薄壁钢筋混凝土无底 圆筒组成。
可沉入地基中，也可 放在抛石基床上。
优点 ：结构简单、混 凝土和钢材用量少、 适应性强，可不作抛 石基床，造价低，施 工速度快。
(1)土源丰富,运距近,取填方便； (2)回填易于密实,沉降量小，有足够的承载力； (3)产生的土压力小，通常用砂、块石、炉渣。
第三节 重力式码头的计算
一 重力式码头设计状况和计算内容 1.三种设计状况
(1)持久状况 (2)短暂状况 (3)偶然状况
一 重力式码头设计状态和计算内容
2.计算内容 表2－3－1
2011沉箱重力式码头课程设计-PPT课件
2、波浪 3、气象 九级风v＝22m/s，垂直于码头前沿线。 4、地震（本次课程设计不考虑） 5、地形地质 见设计任务书自然条件部分。 6、设计船型
第二节、设计内容
一、码头各部分尺寸的初步确定
1、码头顶标高（即胸墙顶标高） 原则：①大潮时不淹没 ②便于作业和码头前后方高程的衔接。 有掩护码头 — 计算水位＋超高值 按以下标准校核并取大值： 基本标准 —— 设计高水位＋超高值（1～1.5m） 复核标准 —— 极端高水位＋超高值（0～0.5m）
沉箱重力式码头课程设计
课程设计的目的： 综合运用《港口水工建筑物》、《港口规划》 等课程的知识，培养分析和解决工程实际问题 的能力。Leabharlann 第一节 设计资料（数据见设计任务书）
1、潮位： 极端高水位 ——重现期为50年的年极值高水位。 极端低水位 ——重现期为50年的年极值低水位。 设计高水位 ——高潮累积频率10%的潮位或多年历时累积频率1%潮位。 设计低水位 ——低潮90%或多年历时累积频率98%潮位。 施工水位：平均水位
4、码头底标高（抛石基床顶标高，或沉箱底标高） ＝设计低水位－码头前沿水深 5、基床底标高
当基床顶面应力大于地基承载力时，由地基承载力确定， 厚度≮1m； 当基床顶面应力不大于地基承载力时，厚度≮0.5m；
6、基床底宽不宜小于码头墙底宽度与2倍基床厚 度之和。
7、抛石棱体顶标高 （和宽度）
抛石棱体坡度 1:1 h 1 h 2 抛石棱体顶面和坡面的表层 1 2 应有0.5～0.8m厚二片石。 H 其上再设倒滤层。 棱体顶面高出预制安装墙身 (土体主动破裂面与水平面夹角) （沉箱顶）不应小于 在62°～65 °之间 0.3m(考虑沉降)。
三、沉箱细部尺寸
1、外形尺寸（长、宽、高）如前定 由于背后有抛石棱体，所以本设计沉箱用平接方式。（沉 箱前后壁厚度一致，对称，便于计算） 2、外壁和底板厚度 ——由计算（水压力、波浪力、填料侧压力等）确定外壁 厚≮250mm（有抗冻要求≮300mm） （本设计0.3，0.35，0.4m三级） 底板厚度（基床反力，底板自重，填料垂直压力，浮托 力）不小于壁厚（一般比壁厚大50～100mm） （0.4，0.45，0.5，0.55m）
第二章重力式码头1
宜小于0.8m~0.5m。 （3）胸墙顶面高程预留沉降量
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5、卸载板和码头端部的处理
卸载板可以减小墙身所承受的主动土压力， 利用其上部土中增加稳定。悬臂长度一般 取1.5m~3.0m，厚度0.8~1.2m。
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3、扶壁结构：
扶壁是由立板、底板和肋板互相连接的整体 钢筋混凝土结构。水下施工时，采用预制安 装结构，在干地施工条件下，可采用现浇的 连续结构。预制安装的扶壁结构，其结构与 沉箱类似，施工方法与块体结构类似。
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预制安装扶壁结构的优缺点介于块体 结构与沉箱结构之间。混凝土与钢筋 用量比沉箱结构少，施工速度比块体 结构快。其主要缺点是结构的整体性 不好，对地基的不均匀沉降适应性差。
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港简单与沉箱结构比， 混凝土及钢材用量少，与圆筒直径无关，适 应性强，用它可建任何高度的码头。
5、格形钢板桩结构
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6、现浇混凝土结构和砌石结构
这两种码头结构形式主要用于有干地施工条件的内河 港口。优点是可就地取材不需要钢材、大型施工设备、 施工简单、工期短、造价低、整体性好。
二片石（8～15cm的小石头）、碎石整平岩 面，其厚度不小于0.3m。当采用现场浇注混 凝土和浆砌块石结构时，可直接做在岩面上； 当岩面向水域倾斜时，墙身砌体下的岩基面 做成阶梯形断面。阶梯断面最低一层台阶宽 度不宜小于1m。
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对非岩石地基，当采用水下施工的预制安 装结构时，应设置抛石基床，当采用现场 浇注混凝土和砌石结构时，地基承载力不 足时应设置基础，基础可采用块石基床、 钢筋混凝土基础板或基桩等形式，地基承 载力足够时可设置100～200mm的素混凝 土垫层，其埋置深度应在冲刷线以下0.5m。
第2章 重力式码头
三. 扶壁码头
扶壁结构是由立板、底 板和肋板互相整体连接 而成的钢筋混凝土结构 按肋板数分为单肋、双 肋和多肋
四. 大直径圆筒码头
主要有预制的大直径 薄壁钢筋混凝土无底 圆筒组成。
可沉入地基中，也可 放在抛石基床上。 优点 ：结构简单、混 凝土和钢材用量少、 适应性强，可不作抛 石基床，造价低，施 工速度快。
1.三种设计状况
(1)持久状况
(2)短暂状况
(3)偶然状况
一 重力式码头设计状态和计算内容
2.计算内容
表2－3－1
二 重力式码头上的作用
作用分三类 1.永久作用：建筑物自重、固定机械设 备自重力、墙后填料产生的土压力、剩余 水压力等； 2.可变作用：堆货荷载、流动机械荷载、 码头面可变作用产生的土压力、船舶荷载、 冰荷载和波浪力等；
水平分力标准值：
3 土压力
(2) 粘性土的墙后主动土压力计算
当地面水平时，在铅垂墙背或计算垂 面上按下式计算土压力强度（郎肯公式）： 永久作用部分：
eaH hKa 2c K a
eaqH qKa
可变作用部分：
3 土压力
2) 码头墙前被动土压力
当地面水平时，被动土压力
强度按下式计算（郎肯公式） ：
图2-1-1
图2-1-2
图2-1-3
图2-1-4
图2-1-5
图2-1-6
图2-1-7
工形 空 T形
图2-1-8
深层水泥拌合
图2-1-9
图2-1-10
图2-1-11
图2-1-12
图2-1-13
图2-1-14
图2-1-15
图2-1-16
图2-2-1
图2-2-2
方块重力式码头课程设计
方块重力式码头课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解方块重力式码头的基本概念、结构特点及工作原理；2. 学生能掌握方块重力式码头的设计要求、施工技术和维护方法；3. 学生能了解我国方块重力式码头的应用和发展现状。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，分析并解决方块重力式码头在实际工程中的问题；2. 学生能通过小组合作，设计出符合要求的方块重力式码头模型；3. 学生能运用计算机软件，对方块重力式码头结构进行模拟分析。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱祖国、热爱科学，具有创新精神和实践能力；2. 培养学生关注水利工程，认识到水利工程在国民经济中的重要性；3. 培养学生具备良好的团队合作精神和沟通能力，懂得尊重他人意见。
课程性质：本课程为水利工程学科的专业课程，旨在培养学生对方块重力式码头的理论知识和实践技能。
学生特点：学生具备一定的水利工程基础知识，具有较强的动手能力和探究精神。
教学要求：注重理论与实践相结合，强化学生动手操作和创新能力，提高学生解决实际工程问题的能力。
通过本课程的学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。
二、教学内容1. 方块重力式码头基本概念：介绍方块重力式码头的定义、分类及其在水利工程中的应用；2. 结构特点及工作原理：分析方块重力式码头的结构组成、受力特点及工作原理；3. 设计要求与施工技术：讲解方块重力式码头的设计原则、主要设计参数及施工技术要点；4. 维护与管理：介绍方块重力式码头的日常维护、检查与故障处理方法；5. 应用案例与发展趋势：分析国内外方块重力式码头的典型工程案例，探讨其未来发展趋势。
教学大纲安排：第一周：方块重力式码头基本概念、分类及应用；第二周：结构特点、受力分析及工作原理；第三周：设计原则、主要设计参数及施工技术；第四周：维护与管理方法，故障处理；第五周：国内外工程案例分析与发展趋势探讨。
教材章节及内容：第一章：水利工程概述；第二章：方块重力式码头基本概念与分类；第三章：方块重力式码头结构特点及工作原理；第四章：方块重力式码头设计要求与施工技术；第五章：方块重力式码头维护与管理；第六章：方块重力式码头工程案例与发展趋势。
2012第六章 重力式码头79
基床起扩散应力的作用，由计算确定不宜小于
1m。
②基床顶面应力不大于地基容许承载力时，抛 石基床起整平基面和防止地基被淘刷的作用不 宜＜0.5m。
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B、抛石基槽底宽 ①受土压力作用的码头，基槽底边线距墙前趾和 后踵的距离分别不宜小于1.5d和0.5d。（见图）
B、变形缝间距：一般10～30m；缝宽：20～50mm。 C、变形缝位置
①新旧建筑物衔接处，②码头水深或结构形式改变处，③地基 土质差别较大处，④基厚度突变处，⑤沉箱接缝处
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⒉ 胸墙
⑴胸墙型式
①现浇混凝土，②浆砌石，③预制混凝土块体
⑵主要参数
①胸墙顶面高程应预留沉降量，
空心块体和异形块体三种型式。
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无底板空心块体码头
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钢筋混凝土空心块体码头
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带消浪室卸荷板的空心块体码头
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二、 沉箱式
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第六章
重力式码头
重力式码头的组成：
㈠ 墙身和胸墙 ㈡ 基础 ㈢ 墙后回填（填料） ㈣ 码头设备
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胸墙
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码头断面图
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基槽开挖
第四部分: 施工工 艺简介
1、基槽挖泥 采 用 13 立 方 米
抓斗式挖泥船， GPS全球定位系统 定位并配备三条 500立方米泥驳进 行施工。
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基槽开挖
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挖泥船
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基槽开挖
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基槽炸礁
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基床抛石
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基床爆夯
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沉箱拖运
5、沉箱拖运、出坞 沉 箱 采 用 3300t 座 底
式浮船坞运输，因沉箱 高 （ 22m ） 、 重 量 大 （ 2975t ） ， 吃 水 深 （13.8m），500t起重 船吊浮出坞后。
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6、沉箱安装 500t 起 重 船
吊浮安装。
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7、卸荷板安装。
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7、沉箱盖板安装 采用50t履带吊
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8、采用圆台型 钢筋保护层垫块， 彻底解决了切“豆 腐块”式垫块做法， 确保了混凝土钢筋 保护层控制，提高 了保护层施工质量。
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9、预埋件安装前，用钢丝刷清除表面锈迹，涂红丹 两遍。混凝土浇注后，及时清理干净预埋件表面杂物， 砂轮打磨使预埋件上的锈斑彻底清除干净，胶带粘贴在 预埋件的边缘，涂刷防腐漆，漆干后撕去胶带。这种方 法从根本上解决了混凝土表面污染问题，刷出的预埋件 的边角顺直美观。
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现浇胸墙
7、胸墙前沿底
角
采
用
20cm*20cm 削 角
处理，与顶部护轮
坎削角相呼应，并
设 有 10cm 水 平 段 ，
以调整沉箱安装时
产生的错牙对胸墙
前沿线造成的影响，
使得胸墙前沿线顺
直美观。
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现浇胸墙
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11、现浇后轨道梁
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轨间路面施工
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拌合站
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4、采用20mm厚 氯丁橡胶板作沉降缝 板，橡胶板在浇注面 层时用胶水粘在相邻 段已浇注完成的面层 侧面上，使其与混凝 土紧密结合，既增强 了码头耐久性，又改 善了沉降缝处的观感 质量。
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5、采用的三槽镀锌拖缆 槽 由 6mm 钢 板 定 尺 冲 压 成 型，断面尺寸保持一致。现 场安装拖缆槽时拉施工控制 线严格控制，保证了拖缆槽 线条美观。
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6、现浇护轮坎断面形式采用直角梯形断面，迎水面 包5mm钢板进行保护，该种形式的护轮坎棱角分明、 造型美观、耐久性好，提高了码头的观感质量。
陆上安装预制盖板。
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8、振冲 振冲
采用75kw振 冲机，振冲 回填料的方 法，标高自 +5.0m，振到 -15.0m。
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9、打设PHC桩 采用D103
锤打设，控制最后 一阵10击平均贯入 度不大于5mm。
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现浇胸墙
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现浇胸墙
第五部分:不断进行技术创新和 工艺的优化
1、为提高胸墙观感 质量，减少混凝土表面 裂缝，经设计单位同意 胸墙长度由原来的20m 一段减小为10m一段， 使每次混凝土浇注量减 小一半,有效避免了混 凝土收缩易产生裂纹的 质量通病。
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