重力式码头介绍及设计经验交流

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1、重力式码头 结构类型介绍及设计经验交流,二一六年六月,主 讲 内 容,一、重力式码头结构类型,二、重力式码头设计经验交流,码头按结构形式分类,重力式 板桩式 高桩式 混合式 浮码头,特点： 1、靠自重抵抗建筑物滑动和倾覆，对超载和工艺变化适应能力最好； 2、坚固耐久，抗冻抗冰； 3、施工简单，维修费用少。 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。 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,除上述三种为主要结

2、构型式外，可根据当地地基、水文、材料、施工条件和码头使用要求等因素，也可采用各种不同型式的混合结构，图中大型框架式码头为透空的重力式结构。,混合式,壁桩框架结构，包括框架和壁桩，其具有传统桩式结构地基适应性强、构件预制度高、施工简便的优点，同时克服了桩式结构耐久性差、承载能力低的缺点。,浮码头,特点： 码头面随水位变化而升降；作业受场地限制和风浪影响。 适用：客运码头、渔码头、内河油码头。,第一部分 重力式码头结构类型,重力式码头 结构介绍及设计经验交流,基 础,墙身,胸墙,墙后回填,重力式码头主要组成部分,重力式码头按墙身分类,1、沉箱码头 2、方块码头 3、扶壁码头 4、坐床式圆筒码头 5

3、、现浇混凝土或浆砌石码头,6、沉入式大圆筒码头,重力式码头设计与施工规范,国内无规范,格型钢板桩码头设计与施工规程,7、格型钢板桩码头,1、沉箱结构,矩形沉箱,圆形沉箱,开孔沉箱,对称式矩形沉箱制作简单，浮游稳定性好，施工经验成熟，最为常用。 非对称式虽然能节省一部分混凝土量，但形状复杂，下水、浮运安装均需起重船协助，若无特殊要求，一般很少采用。 矩形沉箱多用于岸壁式码头。,对称式,非对称式,（1）矩形沉箱,侧壁,后壁,前壁,前趾,后趾,横隔墙,纵隔墙,沉箱的组成,滨州港海港港区化工码头矩形沉箱,（2）圆形沉箱,环形沉箱对水流的阻力小，受力情况好，配筋量 小，可不设内隔墙，但模板较复杂。多用于

4、墩式码头。,广东石化原油码头圆形沉箱,（3）开孔沉箱,有消浪要求的码头可采用。,前两排仓隔分别在前面板、侧隔墙、隔板开孔，其中前面板布置8个的竖向孔。,日照港岚山港区南作业区#15、#16泊位工程,秦皇岛港煤码头开孔沉箱,优点： 整体性好，水上安装工作量少，施工速度快； 缺点： 耐久性不如块体码头，需钢材多；需专门预制场和大型设备。,沉箱码头优缺点分析,2、方块结构,（1）按断面形式分类,a、实心方块 B、空心方块,（2）按方块形式分类,2、方块结构,烟台港栾家口港区5万吨级方块结构,重力式方块结构基床厚4.0m。墙体由四层方块及卸荷板构成，底层方块底宽7.3m，单个方块最重约264吨。上部现

5、浇砼胸墙。墙体后设抛石棱体，棱体外设二片石和混合倒滤层。,烟台港栾家口港区5万吨级方块吊装,优点：耐久性好，基本不需要钢材，施工简单，不需 复杂的施设备； 缺点：水下工作量大，结构整体性能差。 一般适用于地基较好的中小型码头（5w吨级以下）。,方块码头优缺点分析,3、扶壁结构,由立板、底板和肋板互相整体连接而成的钢筋混凝土结构。 按扶壁施工方法可分为预制安装结构和现浇连续结构。,优点： 较沉箱节省混凝土和钢材，不需要专门预制场和下水设施；较方块安装量小，施工速度快。 缺点： 整体性差、耐久性差。,扶壁码头优缺点分析,4、大圆筒结构,大圆筒是无底的大直径圆形薄壁结构。大圆筒直径一般为520m。

6、预制好的大圆筒吊运到现场安装，待安装完毕后，筒内充填块石或砂，圆筒之间采取堵缝措施。,4、大圆筒结构,按基础形式分类：,座床式（放在抛石基床上）：当地基下不深处有较硬土层而直接放置圆筒其承载力又不足时采用。,沉入式：当地基表面以下有一定深度的软土层，可以将圆筒穿过软土层插入到下卧持力层。,港珠澳大桥人工岛沉入式钢圆筒,港珠澳大桥人工岛沉入式钢圆筒,港珠澳大桥人工岛沉入式钢圆筒,5、现浇混凝土或浆砌石码头,优点：就地取材，不需钢材，不需大型和复杂的施工设备，施工简单，整体性好。 缺点： 要求有干地施工条件，需砂石料多。,用打入地基中的平板型钢板桩组成大直径的圆圈，圆圈内用砂、土或石料填充而成。施

7、工筹备期短，施工速度快，占用场地小。 在沙源丰富地区，对于水深大、挡土高度大和岸线较长的码头来说，是一种比较经济合理的结构形式。,圆格形,扁格形,6、格形钢板桩码头,在地基条件较好的地方，都可以采用重力式码头，至于采用上述哪种具体结构，往往需要根据码头的水深、使用要求、工程地点水域掩护条件、周边大型施工设施、大型船机、施工队伍的能力和经验，最后通过技术经济综合比较后确定。,重力式码头结构选型,第二部分 重力式码头的设计经验交流,重力式码头 结构介绍及设计经验交流,重力式码头的设计状况,、持久状况：在结构使用期按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。 、短暂状况：施工期或使用期临时承受某种特殊

8、荷载时，应按承载能力极限状态设计，必要时也需按正常使用极限状态设计。 、地震状况：使用期遭受地震作用时应按承载能力极限状态设计。,结 构 计 算,稳定性,抗滑、抗倾稳定性,整体稳定性,承载力,基床承载力,地基承载力,地基沉降,构件计算,承载力,裂缝宽度,1、永久作用 2、可变作用 3、地震作用,作用分类,堆货荷载、流动机械荷载、可变作用产生的土压力、船舶荷载、波浪力、冰荷载、施工荷载等。,建筑物自重、固定设备自重、墙后填料产生的土压力和剩余水压力等。,（1）容重宜通过试验确定，无实测资料时， 按规范取值。 （2）对于无粘性材料（砂、石），剩余水位以上采用天然高度，剩余水位以下采用浮重度。粘性土

9、根据当地经验选用。,1、建筑物自重力,、剩余水压力,剩余水压力应根据码头排水的好坏和后方填料的透水性来确定。 墙后为抛石棱体或粗于中砂的填料，可不考虑剩余水压力。 墙后为中砂或细于中砂的填料（包括粘性土）时： 潮汐港：剩余水头取1/51/3的平均潮差； 河港：取决于排水措施和墙前、后地下水位情况。,3、土压力,古典土压力理论： 库仑理论 朗肯理论 特殊情况采用图解法,对减压棱体，当破裂面通过两种填料时，出坡点P 以上和以下分别按两种填料计算土压力。 出坡点P点的位置可按平均破裂角近似确定，平均破裂角可按两种填料破裂角标准值由层厚加权平均确定。即：,出坡点P,墙后有减压棱体土压力计算,卸荷板下土

10、压力图,M点以上的土压力不计卸荷板底面以上土重力的影响； N点以下土压力按无卸荷板情况考虑。 MN之间按直线过渡。,4、船舶荷载,一般只考虑系缆力 (抗倾抗滑稳定计算）； 分布宽度：以45度角向下扩散原则确定。对分段长度内为一个整体结构的码头，验算墙底稳定性时，系缆力分布长度等于一个分段长度。,重力式码头地面荷载一般只考虑堆货荷载、门机和铁路荷载。 （1）堆货荷载 应根据堆存货种、装卸工艺确定的堆存情况，结合结构型式、地基条件和不同计算项目并考虑港口发展等经综合分析确定。一般可按荷载规范选用。 (2)门机和铁路荷载 以轮压形式作用在轨道上，然后通过轨枕或轨道梁沿码头的纵横向向下传布。实际工程中

11、常采用等代均布荷载的方式处理。,5、地面使用荷载,（1）沿码头长度方向将轮压力转化成线荷载 Pm=nP/L,门机荷载简化方法,结构缝,门机荷载简化方法,（2）垂直码头前沿方向将线荷载分布到门机轨道基础宽度上。 P=Pm/B,B,B,地面使用荷载的布置,地面使用荷载为可变荷载时，应根据不同的计算项目，按最不利情况进行布置。 垂直力最大，水平力最大用于验算基床、地基承载力及建筑物的沉降和整体滑动稳定性。 垂直力最小，水平力最大用于计算抗倾、抗滑稳定性。 垂直力最大，水平力最小用于验算基底后踵的应力。,54,（1）墙前进行波高大于1.0m时，应考虑波浪力（波谷）。 （2）设计波浪重现期取50年一遇（

12、水文规范），施工期波浪重现期取510年一遇（防波堤直立堤）。设计波高累积频率H1%，验算基床、护底块石稳定性时，采用H5%。 （3）采用的波高必须是设计潮位相对应的波高。,6、波浪力,地基较好,重力式码头基础处理方式,？,重力式码头基础处理方式,地基不那么好,？,重力式码头基础处理方式,1、地基较好,2、地基一般,3、地基较差,第一种情况：地基较好,码头前沿设计底高程-13.6m，持力层为第层含粘性土碎石，层顶高程-22.3m。软土层厚度8.7m。第层以上为淤泥质土，明显不适合做持力层。,第二种情况：地基一般,第层含粘性土碎石,淤泥质土,第二种情况：地基一般,第层含粘性土碎石,方案一：直接大开

13、挖，厚抛石基床方案。,应力扩散线,第二种情况：地基一般,第层含粘性土碎石,方案一：直接大开挖，厚抛石基床方案。,第二种情况：地基一般,第层含粘性土碎石,方案二：减少基床厚度（加大墙体高度）,第二种情况：地基一般,第层含粘性土碎石,方案三：减少基床宽度,应力扩散线,抛石基床,第二种情况：地基一般,第层含粘性土碎石,方案三：减少基床宽度（地基换填处理 ）,应力扩散线,抛石基床,地基换填,第二种情况：地基一般,第二种情况：地基一般,方案一：直接大开挖，厚抛石基床方案。,方案二：减少基床厚度（加大墙体高度）,方案三：减少基床宽度（地基换填处理 ）,第三种情况：地基较差,地基加固,排水固结,深层水泥搅拌,振冲置换,高压旋喷,低桩承台,第三种情况：地基较差,深层水泥搅拌,低桩承台,谢谢大家！,