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天津大学2007水利工程领域工程硕士《港工专论》学员情况调研问卷•1，请写下姓名、本科毕业学校、所学专业，现工作所在公司（部门）和科室•2，列出四类港航水工建筑物的名称•3，是否愿意在本课程课堂研讨会发言，（时间最后一次课，题目自选，围绕本课程或自身业务的学习与研究心得）课程安排•5月11日第一次课•5月17日（周六）第二次课•6月1日（或5.31）第三次课，下午结课讲演(待定)及课程基本内容测试（课程考试第一部分）•6月15日前交学习心得（课程考试第二部分）课程主要内容•港口工程的基本内容与知识体系•中国与世界港口•港口工程的技术进步•港工结构可靠度设计与港口工程事故•随机海浪理论与防波堤技术发展•水运工程规范体系与法律法规•港口工程设计施工执业资格考试课程内容安排的指导思想工程硕士专业学位培养目标•掌握所从事工程领域的坚实的基础理论和宽广的专业知识；•掌握解决工程问题的先进技术方法和现代技术手段，•具有创新意识和独立担负工程技术或工程管理工作的能力。港口工程基本内容与特点•概述•港工施工实例—台湾苏澳港施工•港口的宏观功能•河流海岸演变港口与港口工程基本内容与特点•一个定义，什么是港口与港口工程•两种功能，港口的基本功能与宏观功能•三项指标，吞吐量、港口水深、码头泊位数•四类建筑物，码头,防波堤,修造船,通航建筑物•五大特点，动力、演变、施工、地基、材料•六位一体，理工文经管法港口与港口工程基本内容与特点1：定义•港口：具备一定设施和条件，供船舶停泊、人员上下、货物装卸与转换运输方式,并为船舶提供各种服务的场所。•港口工程：规划建设港口，提供港口所需的各项设施和条件的工程技术。主要包括港口总体布置和港口工水工建筑物的设计、施工、维护。港口组成陆域水域222222小港区大港区33331144555666港口总平面图1.进港航道2.港池3.岛堤4.突堤5.码头港口的组成水域陆域港作船舶港外水域港内水域作业系统服务系统锚地，进港航道，防波堤港内航道，制动水域，停泊水域，调头水域，港池，码头前水域拖轮，驳船，起重，供应，消防，巡逻船装卸、存储、集疏运作业系统供电照明，给排水，通讯导航，环保消防，维修，管理从区域和作业系统分析港口组成码头岸线港口与港口工程基本内容与特点2：功能•港口的基本功能：实现水路运输货物的中转送达，是港口营运的主要业务。可表述为水陆联运的交通枢纽•港口的宏观功能：由于港口的服务和辐射，对其所在城市、周围地区和腹地经济发展的服务与拉动作用港口基本功能的实现•港口的基本功能可概括为实现水路运输货物的中转送达，是港口营运的主要业务•港口基本功能通过由船舶航行、装卸、存储、集疏运子系统组成的港口生产作业系统完成。装卸系统连接其他子系统，实现对车船货的服务装卸工艺与管理科学是港口工程的龙头（刘济舟院士谈港口装卸与港口工程的关系）•装卸工艺决定了港口营运效率和服务水平•港工建筑物设计服从于装卸工艺•港口工程师要懂装卸工艺，推广新工艺•推荐的新技术：提高集装箱码头效率；解决煤炭掺混物、合理组织产运销物流、采用水煤浆输送；推动油品单点系泊装卸•港口货物分类：杂货；集装箱；干散货；液体货港口与港口工程基本内容与特点3：指标•吞吐量、水深、泊位数三个特征指标决定了港口生产能力•确定三个特征指标是港口规划与总体布置的基本内容，涉及港工科学和相关学科多方面知识港口吞吐量预测方法•时间序列法由历年吞吐量统计资料回归分析进行预测•因果分析法由吞吐量与腹地经济指标相关关系进行预测•概率分析法由不同航线可能出现的货运量联合概率进行预测•系统工程预测方法灰色系统理论、人工神经网络、最优组合预测法水深：港口可接待船舶尺度的重要标志•用途：判断港口可接待船舶的吨位确定港口水域各部分水底高程•港口工程常用两种水深：海图水深：由理论深度基准面（海图基准面）起算，用于判断港口航道可通行的船舶设计水深：由设计低水位或乘潮水位起算，根据设计船舶吃水确定世界主要港口的水深适航水深资源的开发•定义：淤泥质海岸港口高频测深图载水深以下浮泥层可通航水深•依据：回淤浮泥重度从10.5kN/m3密实到13.0kN/m3需4～5个月时间；适航、适泊水深下界面浮泥重度可取值13.0kN/m3•效益：增加航深，减少港口与航道的泥沙维护疏浚量，延长维护疏浚周期，降低维护疏浚费用。天津港年节约4000万•科技成果：国家科技进步二等奖，部规范泊位数－港口码头可同时靠泊船舶数量•泊位的定义：沿码头岸线按停靠一艘设计船舶所需长度划分的装卸作业单元•泊位基本要素：码头岸线长度和装卸作业地带•泊位主要尺度：码头前水深，码头陆域高程，码头纵深泊位尺度确定：船型；装卸工艺－货流货种•码头泊位数的确定：1根据港口设计通过能力2以船港货系统总成本为优化目标用排队论分析压船费用港口与港口工程基本内容与特点4：建筑物•码头•防波堤•修造船水工建筑物•通航与航道整治建筑物码头的功能•停靠船舶•装船卸船配备装卸机械及前方作业地带杂货码头布置一线库场；集装箱码头布置堆场；散货码头布置输送管线或输送带•连接水域陆域码头的工作条件•前后方有足够的高度差，实现水域陆域的连接。前沿水深应满足设计水深；顶部高程保证高水位下不被淹没。实现水域陆域连接的方式：直立岸壁（承受侧向荷载）；斜坡接岸•上部结构有足够的空间与强度，布置前方装卸设备，承受装卸机械、货物和船舶作用的荷载•码头工作荷载：竖向和水平荷载码头分类•按货物种类：杂货；集装箱；干散货；液体货•按掩护条件：有掩护码头、开敞码头•按平面布置：突堤、顺岸、挖入式•按断面形式：直立码头、斜坡码头•按结构类型：重力式、板桩、高桩码头港口工程的特点与学科定位港口工程的特点土木水利工程的分支水陆交界的工程环境以船、车、货为服务对象土木水利工程的分支具备土木工程的基本属性综合性社会性实践性技术、经济和建筑艺术的统一性通用性土木工程的分支港口工程的综合性•港口工程规划，项目决策，设计、施工、科研，运行维护需要综合运用自然科学、工程技术、经济管理多学科知识，全面考虑工程环境、结构材料施工条件，提供满足功能要求、技术先进、经济合理的港口设施。•体现：建设程序，决策与设计的影响因素，施工组织，相关法规，知识结构土木水利工程的六个基本要素•功能要求：决定建筑物规模、工艺方案、材料结构•环境条件：决定建筑物荷载、工作条件•结构形式：决定建筑物工作方式，受力特点•材料特性：约束建筑物结构施工维护•地基处理：建筑物安全的基础•施工方案：保证设计思想实现，决定进度质量成本码头设计说明书目录•总平面布置•装卸工艺•水工建筑物•陆域形成及地基加固•道路、堆场•铁路•生产生活辅助建筑物•给排水•供电及照明•计算机管理系统及工业电视•通信•采暖、空调、通风•机修、修箱及洗箱•供油•消防•环境保护港口工程的知识结构需要•综合运用理工文经管法知识•理论基础，工程方法•文化底蕴，经济观点•管理模式，建设法规土木工程的社会性•源于社会，服务社会，依赖社会•源于生产生活需要“掘土为穴，构木为巢”•土木工程的成就改变了社会生活•土木工程的发展取决于社会生产力水平土木工程简史—人类文明史的见证近代防波堤工程发展史现代港口发展趋向土木工程简史•古代土木工程萌芽时期新石器时代形成时期农业手工业分工（大禹治水、都江堰）发达时期铁制工具开始使用（赵州桥、灵渠、应县木塔）•近代土木工程奠基时期1638伽利略《关于两门新科学的谈话》建立材料力学进步时期18世纪下半叶产业革命（水泥、蒸气机轮船、运河、铁路）成熟时期一战以后（汽车、高层建筑、预应力钢筋混凝土）•现代土木工程现代土木工程的特点•工程功能化•城市立体化•交通高速化•材料轻质高强化•施工过程工业化、管理科学化•理论研究精密化•设计分析计算机化实践性、统一性、通用性•实践性:技术进步源于实践需要和工程环境条件，新技术通过实践检验和发展长江口、天津港、黄骅港实例•技术、经济和建筑艺术的统一性•通用性：不同的功能需求，形成众多分支；各分支有着共同的基础理论、建设程序和学科发展规律水陆交界的工程环境•强烈的动力因素•复杂的河流海岸演变规律•困难的水上施工条件•河流海岸软土地基处理•材料结构的防腐要求港口工程水上施工变水上为陆上施工直接水上施工预制构件水上装配围埝施工,先陆后水(地下连续墙),陆上推进,深基施工基床、防波堤施工，地基加固，水下混凝土，疏浚重力式码头方块沉箱扶壁圆筒格型钢板桩高桩码头桩梁板防波堤护面块体方块沉箱扶壁圆筒板桩码头板桩导梁帽梁沉箱下水出运方法1.永久、半永久预制场斜坡滑道下水；2.干船坞内制造，开坞下水；3.坐底浮坞下水；4.在岸壁上制造，起重船吊运下水；5.半潜驳下水;6.气囊出运7.水陆两用牵引车牵引下水;8.修造船滑道上制造，溜放下水；9.岸滩制造，挖泥下水；10.在方驳组合拼装制造下水港工环境五大特点结晶大沽灯塔的结构与施工桩基沉箱、花岗岩镶面、1973-77历时五年、双曲线定位.塔高56m,射程17miles港口与港口工程基本内容与特点•一个定义，概括专业对象•两种功能，明确港口建设目标•三项指标，确定港口规模与总体布局•四类建筑物，体现专业特色•五大特点，构建学科体系（演变、动力、施工、地基、材料研究）•六位一体，强调知识结构要求港口工程施工实例•台湾苏澳港施工•思考：苏澳港码头防波堤结构种类沉箱制作和下水方法防波堤和码头的施工工艺商、漁港基隆港台中港高雄港花蓮港台北港蘇澳港台灣各縣市漁港分佈台灣海岸特色北部沉降海岸西部冲积海岸東部断层海岸南部珊瑚礁海岸台灣附近海域地形結構苏澳港录像主要内容•工程布局介绍•外廓防波堤施工•浮船坞预制沉箱；基床抛石；沉箱下沉、安放、就位；•沉箱护脚块体抛放：外侧30t截头块，内侧10t块体•砼块体预制：种类：10t中空三角块，10、30t双梯形块，•25、40t菱形块（四角锥），50t达人块•斜坡堤施工：堤头为沉箱，下沉稳定性控制•桩基码头施工：打桩，码头护坡，梁板结构，码头面浇筑；•中型沉箱码头施工：•浮式平台制作沉箱，水上接高，抽砂船回填•滩地制造沉箱：“水鸭子”抬起沉箱送到足以浮起的水深•双层沉箱码头二次制作，困难在于下层沉箱安放、吊放；•方块码头施工：块重大于30t，5层，潜水定位；•西导流堤施工－拦沙堤•进港公路修建：南阳隧道•炮台山填海造陆－皮带输土苏澳港码头防波堤结构种类•沉箱防波堤•斜坡式防波堤堤（碎波堤－护岸、导流堤）•桩基码头•沉箱码头•方块码头沉箱与苏澳港沉箱制作•沉箱—重力式码头或直立防波堤墙体的箱型构件，在干地制作后下水、沉放就位并在箱内填充砂石维持稳定苏澳港的沉箱制作•浮船坞－出坞后接高•浮式平台－下水后接高•滩地制作－“水鸭子”抬起沉箱送到足以浮起的水深•双层沉箱