第一章-码头概述

港口水工建筑物码头防波堤和护岸修造船建筑物第一章码头概论码头——供船舶停靠、装卸货物和上下旅客的水工建筑物。分类组成设计按平面布置分按结构形式分类码头分类按平面布置分类按断面形式分类按结构形式分类其他分类按平面布置分类顺岸式突堤式墩式顺岸式满堂式引桥式满堂式顺岸码头（长沙霞凝港）施工期营运期引桥式顺岸码头（岳阳城陵矶松阳湖港区）引桥式顺岸码头突堤式窄突堤码头沿宽度方向是一个整体结构。宽突堤码头沿宽度方向两侧为码头结构，中间通过填筑构成码头地面。窄突堤宽突堤宽突堤码头墩台与岸用引桥连接，墩台之间用人行桥连接，船舶的系靠由系船墩和靠船墩承担，装卸作业在工作平台墩上进行。墩式墩式墩式码头按断面形式分类多级式直立式斜坡式半直立式半斜坡式（水位差较小的海港、河港）（水位变化大的上、中游河港）（高水位时间较长的水库港）（枯水期较长的山区河港）（在水位差大且洪水期不长的上游河港。上级码头供洪水期使用；下级码头供枯水期或一般水位时使用，而在洪水期被淹没）多级式按结构形式分类重力式板桩式高桩式混合式按结构形式分类重力式板桩式具有前板桩的高桩式一般的高桩式墩式实体式；能承受较大的船舶和冰凌的撞击力，耐久性好，但码头前波浪反射较严重透空式；下部不连续，耐久性较差，但码头前波浪反射较轻特点：靠自重抵抗建筑物滑动和倾覆，是对超载和工艺变化适应能力最好的一种耐久性结构。适用：较好地基重力式特点：靠打入地基中的板桩墙挡土，受有较大的土压力，钢筋混凝土板桩适用于万吨级以下的码头。钢板桩则可用于大型码头。适用：所有板桩可沉入的地基。板桩式特点：主要由上部结构和桩基组成，通过上部结构将作用在码头上的荷载经桩基传给地基，其耐久性、对超载以及工艺变化的适应能力较差。适用：软土地基高桩式混合式透空的重力式其他分类货运码头客运码头工作船码头渔码头军用码头修船码头码头组成主体结构上部结构下部结构基础附属设施上部结构下部结构基础码头设备①将下部结构的构件连成整体；②直接承受荷载，并传给下部结构；③作为设置各种设施的基础①支承上部结构，形成直立岸壁；②将作用在上部结构和本身上的荷载传给地基。用于船舶系靠和装卸作业码头组成码头组成部分结构型式组成部分重力式板桩式高桩式主体结构上部结构下部结构基础其它码头设备系船设施、防冲设施、工艺设施、安全设施、路面等码头组成部分结构型式组成部分重力式板桩式高桩式上部结构胸墙帽梁或胸墙承台或梁板及靠船构件下部结构墙身板桩墙桩基础抛石基床主体结构其它墙后回填料拉杆、锚碇结构挡土结构码头设备系船设施、防冲设施、工艺设施、安全设施、路面等码头设计《重力式码头设计与施工规范》（JTS167-2-2009）——2009-09-01实施《板桩式码头设计与施工规范》（JTS167-3-2009）——2009-09-01实施……特点：承受的作用复杂（波浪、潮汐、海流、冰凌、风、地震等自然力和使用、施工荷载）；施工条件多变；建设周期长；投资较大。码头设计内容：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与结构强度计算荷载项目荷载分类荷载组合作用的基本概念——施加在结构上的集中力和分布力以及引起结构外加变形和约束变形的原因，分为直接作用和间接作用两种。直接作用：集中力和分布力，工程上习惯称它们为荷载。间接作用：引起结构外加变形和约束变形的原因，如地基沉降、混凝土收缩变形、温度变形等。荷载项目码头地面荷载船舶荷载其他荷载堆货荷载与人群荷载流动起重运输机械荷载铁路和汽车荷载第三节码头地面使用荷载试总结各种流动起重运输机械的冲击作用是如何考虑的？影响因素：装卸工艺货种及包装方式货物的批量与堆存期码头结构形式港口营运管理水平结构计算方式堆货荷载与人群荷载《港口工程荷载规范》将码头分成三个地带：码头前沿区：装卸、运输，不堆货前方堆场：利用率最高的堆场后方堆场：前方堆场以后的堆场堆货荷载与人群荷载有门机的码头：14m没有门机的海港码头：10m河港码头：4—8m前沿堆货荷载值q1根据结构计算上的需要并参照以往经验值确定。前沿地带有门机的码头，按门机吊臂可伸到的范围确定的；不设门机的码头，可根据各港采用的装卸设备和管理情况确定。前方堆场堆货荷载值q2根据国内各港的实际情况确定。构件设计/整体计算前方堆场后方堆场堆货荷载通常位于港口水工建筑物边缘或以外，对码头结构设计一般影响很小，主要用于堆场地坪设计。q1、q2、q3和人群荷载标准值的具体取值可查阅附录一。后方堆场海港杂货码头堆载取值起重运输机械：门机，轮胎式，汽车式，履带式起重机，集装箱装卸桥和缆车等。装卸搬运机械：叉式装卸车，电瓶搬运车，牵引车，单斗车等。装卸工艺—机型—起重量和幅度流动起重运输机械荷载门座起重机荷载考虑了0.4KN/m2的风荷载，无须考虑冲击系数。吊臂位置支腿竖向荷载标准值门座起重机工作状态下支腿竖向荷载空载行驶不打支腿工作打支腿工作轮胎式起重机荷载一般起重量时，冲击系数取1.1~1.3；最大起重量时，不考虑冲击系数。缆车必须与选定的坡顶绞车配套使用，荷载应根据缆车的自重、载重、轮数等确定。缆车荷载tKGQngP)(铁路荷载采用中华人民共和国铁路标准荷载(又称中-活载)。普通活载一般对大跨度结构起控制作用；特种活载一般对小跨度(小于3-5m)结构起控制作用。铁路和汽车荷载铁路机车在码头上行驶速度较低，不考虑冲击力等。汽车荷载包括各级汽车和平板挂车荷载汽车荷载按单辆汽车总重量分为：10t、15t、20t、30t、55t一般的透空式结构，冲击系数取1.1~1.3；实体式结构或填料厚度大于500mm的透空式结构，不计冲击系数；装载钢铁重件或用抓斗装卸化肥及用门机、集装箱装卸桥装汽车时，冲击系数取大值。汽车荷载考虑因素：1.自然因素（风、浪、流）2.操作因素（系泊、靠离岸等）按作用方式分：1.系缆力2.挤靠力3.撞击力第四节船舶荷载——通过系船缆而作用在码头系船柱(或系船环)上的力分为纵、横向系缆力两种，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]coscoscossin[yxFFnKNsincoscoscossinNNNNNNzyx系缆力——系泊中的船舶，在吹拢风或横流的作用下，通过防冲设施对码头产生的力。1．防冲设施连续布置2、防冲设施间断布置挤靠力式中：---挤靠力分布不均匀系数，采用1.1；---可能同时出现的风和流对船舶作用产生的横向分力总和(kN)；---船舶直线段与防冲设施接触长度(m)。nxjjLFKFjKxFnL防冲设施连续布置作用于一组或一个防冲设施上的挤靠力标准值按下式计算：式中：---挤靠力不均匀系数，取1.3；n---与船舶接触的防冲设施组数或个数。nFKFxjjjK防冲设施间断布置——船舶靠向码头时产生的撞击力——船舶受横向波浪作用产生的撞击力（通过模型试验确定，当缺乏试验资料时，按规范提供的经验公式确定）2021nMVE式中：---有效动能系数，取0.7~0.8；M---船舶质量(t)，按满载排水量计算；---船舶靠岸法向速度(m／s)。nV船舶靠岸时的有效撞击能量：船舶撞击力根据橡胶护舷厂家提供的Fx-U曲线，可查得橡胶防冲设施的反力Fx值，即船舶对码头撞击力的法向分力标准值。V型橡胶护舷性能曲线土压力波浪力地震荷载水流力冰荷载第五节其他荷载水流力对河港墩式码头、桩基码头及架空斜坡码头起控制作用;当外海建筑物水流速度较大时，也需考虑。AvCFww22对寒冷地区冰清严重的内河及外海透空式高桩码头或支墩式码头，冰荷载是一项重要的设计荷载。分类：静冰压力、撞击力、竖向力、膨胀力大面积冰场流冰水位升降温度变化冰荷载（一）按时间的变异永久作用：在设计基准期内，其量值随时间的变化与平均值相比可忽略不计可变作用：在设计基准期内，其量值随时间变化与平均值相比不可忽略偶然作用：在设计基准期内，不一定出现，但一旦出现其量值很大且持续时间很短荷载分类荷载分类（二）按空间位置的变化固定作用：在结构上具有固定分布的作用自由作用：在结构的一定范围内可以任意分布的作用荷载分类（三）按结构的反应静态作用：加载过程中结构产生的加速度可以忽略不计的作用动态作用：加载过程中结构产生不可忽略的加速度的作用荷载组合不同设计状况，荷载组合不同。正常条件下，结构使用过程中的状况持久状况短暂状况偶然状况结构施工和安装等持续时间较短的状况结构承受设防地震等持续时间很短的状况荷载状况持久组合承载能力短暂组合极限状态偶然组合正常使用持久状况极限状态短暂状况短期效应(频遇)组合长期效应(准永久)组合作用组合永久作用的代表值：标准值为唯一代表值可变作用的代表值：标准值、频遇值和准永久值偶然作用的代表值：综合分析确定。作用的代表值（一）承载能力极限状态（二）正常使用极限状态设计表达式设计表达式为：Sd≤Rd式中：Sd——作用效应设计值，如法向应力、剪力和弯矩等的设计值，与作用效应组合有关；Rd——结构抗力设计值，如抗压、抗拉、抗剪和抗弯强度等的设计值。承载能力极限状态1、持久组合niikQiQikQQkGGdQCrQCrGCrrS21110)]([第一大项永久作用第二大项主导可变作用第三大项非主导可变作用永久作用可变作用分项系数效应系数组合系数结构重要性系数2、短暂组合niikQiQikGGdQCrGCrS1按《水运工程抗震设计规范》有关规定执行3、偶然组合设计表达式为：S≤R式中：S——作用效应设计值，如变形、裂缝宽度和沉降量等的设计值；R——限值，如规定的最大变形、裂缝宽度和沉降量等的设计值。正常使用极限状态1、持久状况的短期效应(频遇)组合2、持久状况的长期效应(准永久)组合3、短暂状况当需要考虑正常使用极限状态时QiKGKSSSS1QiKGKlSSS2QiKGKSSS正常使用极限状态