港口码头施工设计结构

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1、1,2010年度注册土木工程师（港口与航道工程） 执业资格专业考试 考 前 辅 导2010.08,2,第十九篇 重力式码头设计,3,码头概述,4,组成特点,设计条件,设计原则,结构型式,5,组成特点,设计条件,设计原则,结构型式,重力式码头宜建在较好的地基上，如岩基、砂土、密实的粘土。如果地基较差，仍需要采用时，应进行地基处理，并在结构上采取适当措施。 优点：整体性好、结构坚固耐久、对荷载适应性强 ；施工简单、维修量小、用钢量少，在砂石料来源丰富的地区，造价低。 缺点：砂石用量较大；墙前波浪反射大。,6,组成特点,设计条件,设计原则,结构型式,7,组成特点,设计条件,设计原则,结构型式,设计施

2、工、遵守规范； 创新设计、先试后施。 水文地质、资料可靠； 方案比选、综合分析。 沉降变位、定期观测；安全合理、适用耐久。,8,重力式码头的结构型式种类繁多，归纳起来主要包括5大类： 阶梯式实心方块 衡重式卸荷板式 1、方块码头 “口”形“工”形空心方块 “日”形“ T ”形“”形,组成特点,设计条件,设计原则,结构型式,9,组成特点,设计条件,设计原则,结构型式,矩形沉箱 2、沉箱码头 圆形沉箱开孔沉箱 3、扶壁码头座床式 4、圆筒码头沉入式*梯形 5、现浇混凝土或浆砌块石码头 衡重式卸荷板式,10,组成特点,设计条件,设计原则,结构型式,11,组成特点,设计条件,设计原则,结构型式,12,

3、组成特点,设计条件,设计原则,结构型式,13,组成特点,设计条件,设计原则,结构型式,14,组成特点,设计条件,设计原则,结构型式,15,组成特点,设计条件,设计原则,结构型式,16,设计标准,17,适用规范,安全等级,基本参数,18,适用规范,安全等级,基本参数,19,适用规范,安全等级,基本参数,1、设计潮位 设计高水位、设计低水位 极端高水位、极端低水位 2、设计波浪 重现期50年；施工期考虑510年。 波高累积频率结构稳定及强度：H1%；基床护肩、护底块石稳定验算：H5%。,20,适用规范,安全等级,基本参数,3、设计离泊风速一般情况，港内取V=22m/s（九级风）。 4、紧急离泊波高

4、根据码头、船舶、拖轮等综合确定。一般情况取：H1.52.0m 5、船舶的法向靠岸速度根据船舶的满载排水量、泊位的掩护情况，按照港口工程荷载规范选取。,21,适用规范,安全等级,基本参数,6、地震设计烈度采用中国地震烈度区划图（1990）确定的基本烈度作为设计烈度。需要采用高于或低于基本烈度作为设计烈度时，应经批准。 7、地基土物理力学指标 8、建筑材料、回填材料的物理力学指标宜试验确定，无实测资料，按规范选取。 9、码头水深、顶面高程等总体布置参数 10、码头工艺布置尺度及荷载,22,一般构造,23,基础构造,墙身胸墙,墙背填料,24,基础构造,墙身胸墙,墙背填料,25,基础构造,墙身胸墙,墙

5、背填料,2、抛石基床（1）基床厚度基床顶面应力小于地基承载力时，构造要求，不得小于0.5米。基床顶面应力大于地基承载力时，由计算确定，但不得小于1m。,26,基础构造,墙身胸墙,墙背填料,（2）基槽底宽对于暗基床和混和基床，基槽底宽不宜小于码头墙底宽度2.0倍基床厚度。边坡根据土质确定墙后填土，前趾扩散1.5d，后趾扩散0.5d。墩子后面无填土，两侧前后各扩散1.0d。,27,（3）基床密实水下施工的抛石基床，宜进行重锤夯实，也可采用水下爆破法或其它可行方法密实。 （4）基床肩宽夯实基床，不宜小于2m；不夯实基床，不应小于1m。地基有冲刷可能时，应加大外肩宽度，放缓坡度或护底。对受较大波浪的墩

6、式码头基床，基肩宽度尚应满足放置护肩块体的要求。,基础构造,墙身胸墙,墙背填料,28,（5）基床块石一般采用10100kg块石，小于1米厚的薄基床，宜采用较小的块石。基床厚度较大且采用爆夯法密实时，块石单块重量可适当加大。块石应未风化、不成片状、无严重裂纹。饱水抗压强度，对夯实基床不低于50MPa，对不夯实基床不低于30MPa。地基土为松散砂基或采用换砂处理时，夯实基床的底层宜设置0.3m厚的二片石垫层。,基础构造,墙身胸墙,墙背填料,29,（6）预留沉降量抛石基床应预留沉降量。夯实基床，只预留地基的沉降量；不夯实基床，还应考虑基床本身的压缩量。基床顶面预留的倒坡，根据具体情况，坡度范围可取0

7、1.5%。,基础构造,墙身胸墙,墙背填料,30,基础构造,墙身胸墙,墙背填料,31,3、胸墙应有良好的整体性、足够的强度和刚度。一般采用现浇混凝土胸墙，也可采用浆砌石或预制块体。现浇胸墙底高程不应低于施工水位。胸墙底宽应根据稳定性计算确定，顶宽不宜小于0.8m，内河小码头不宜小于0.5m。胸墙前沿线应比下部构件前沿线前移100200mm。,基础构造,墙身胸墙,墙背填料,32,4、墙身构件可采用沉箱、扶壁、方块、圆筒、现浇结构等，薄壁构件的折角处宜设置加强角。 5、材料（对耐久性无特殊要求的码头） 混凝土胸墙、方块：C20； 钢筋混凝土沉箱、扶壁、圆筒、卸荷板：C25； 浆砌块石石料：饱和强度不

8、应低于50MPa ； 砌筑水泥砂浆：不应低于M10； 勾缝水泥砂浆：不应低于M20。,基础构造,墙身胸墙,墙背填料,33,基础构造,墙身胸墙,墙背填料,6、变形缝上下垂直通缝，缝宽2050mm，间距1030m。码头端部的翼墙，长度超过10m时，应设变形缝。现浇结构，变形缝内充填弹性材料。新旧建筑物衔接处；水深、结构型式、基床厚度改变处；土质差别较大处、沉箱接缝处应设变形缝。,34,基础构造,墙身胸墙,墙背填料,35,基础构造,墙身胸墙,墙背填料,2、倒滤层 （1）有抛石棱体在棱体的顶面和坡面先铺一层0.30.5m厚的二片石，其上设置倒滤层。倒滤层可采用分层石料倒滤层、混和石料倒滤层或土工织物倒

9、滤层，坡度可采用1:1.5。混和石料倒滤层厚0.40.6m，多级棱体的水下倒滤层厚度宜加大。,36,基础构造,墙身胸墙,墙背填料,（2）无抛石棱体方块码头缝隙较多，墙后必须设棱体，沉箱、扶壁等结构可不设棱体，墙身后方直接回填土。在墙身接缝处，需设倒滤井、倒滤空腔、在基床后肩上设混和倒滤层。,37,设计计算,38,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,39,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,40,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,41,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,42,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,43,设计方

10、法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,44,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,45,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,4、墙后主动土压力 （1）无粘性土、粘性土。 （2）水位线以下采用浮重度。 （3）墙背外摩擦角。,46,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,（4）自重土压力、可变作用引起的土压力分别计算。 （5）直接浇筑在岩基上的码头，墙后土压力可采用主动土压力的1.25倍。 （6）减压棱体，破裂面通过两种填料时，出坡点上下分别按两种填料计算土压力。 （7）卸荷板土压力计算。M点以上不考虑卸荷板底面以上土重，N点以下不考虑卸荷板的影响，中间直

11、线连接。,47,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,48,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,2、船舶荷载包括船舶靠泊时产生的撞击力、系泊状态产生的系缆力、挤靠力以及波浪作用下撞击力。系缆力和挤靠力可通过公式计算，撞击力需计算出撞击能量后，根据护舷性能曲线查出。对于重力式岸壁码头，验算稳定时，一般仅考虑系缆力。 系缆力在方块岸壁码头的传递宽度确定。 系缆力在沉箱岸壁码头以及重力墩的传递宽度。,49,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,3、码头面可变作用产生的土压力计算方法见自重土压力。 4、堆货荷载、流动机械荷载、冰荷载见荷载规范,50,设计方法,计算

12、规定,荷载计算,结构计算,构件计算,51,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,（3）计算地震惯性力时，重力 Wi 按空气中重力计算，水下土体按饱和重度计算。（4）综合影响系数的取值：重力式码头：C=0.25墩式码头：C=0.20（墩高H10m）C=0.25（墩高H10m）,52,2、地震土压力计算土压力系数时，考虑地震角。3、地震动水压力 （1）岸壁式码头不考虑墙前的动水压力，墙后动水压力体现在水下地震角中了。重力墩式码头要考虑地震动水压力。 （2）综合影响系数：C=0.25。,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,53,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计

13、算,54,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,1、抗滑、抗倾 （1）规范给定的抗滑、抗倾公式比较详细，已经考虑了不同荷载的组合，计算时要注意考虑不同水位和相应的波高。 （2）不同的水位，分项系数有区别。 （3）沿基床底面的抗滑稳定，如果考虑基床前的被动土压力，最多取30%，分项系数为1.0。基床较薄或墙前土层软弱时，可不考虑。,55,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,（4）偶然组合的抗滑、抗倾验算时，计算公式见抗震规范。考虑2种水位，除分项系数外，尚有一个地震作用组合系数，波浪力的系数为零 。 2、整体稳定 （1）码头整体稳定验算可采用圆弧滑动法，当地基浅层有软弱

14、夹层时，应按非圆弧滑动面验算。 （2）注意考虑不同水位和相应的波高。特别注意要验算极端低水位情况。,56,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,（3）慎重选用抗剪强度指标。（4）抗力分项系数与抗剪强度指标及计算方法对应选取，短暂状况取低值。偶然状况采用固快指标时，抗力分项系数不应小于1.0。,57,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,58,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,3、基床承载力 （1）基床承载力设计值可取 600KPa； 墩式码头或地基承载力较高时，可适当提高，但不应大于 800KPa。 （2）合力标准值作用点与前趾的距离不宜小于墙底宽度的1

15、/4，岩石地基可不限制。,59,4、地基承载力 （1）注意考虑不同水位和相应的波高。特别注意不计波浪力的建筑物应取极端低水位。 （2）在有波浪作用的情况下，计算作用于基床底面合力倾斜率时，其水平合力标准值应计入基床厚度竖向计算面上的土压力。 （3）持久状况和偶然状况宜采用固结快剪强度指标。饱和软粘土，短暂状况宜采用不排水抗剪强度指标。直剪快剪不宜采用。,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,60,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,（4）抗力分项系数采用固结快剪指标时取2.03.0。、级建筑物取高值，级建筑物取低值；粘性土为主取高值，砂土为主取低值；基床较厚取高值。偶

16、然状况，抗力分项系数乘以折减系数0.75。 （5）非粘性土地基的三级建筑物，可采用查表验算，偶然状况，根据地基土的不同，乘以提高系数1.01.5。,61,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,5、地基沉降 （1）沿码头长度方向，地基压缩层厚度和土的压缩系数有很大变化时，应分段计算沉降量。 （2）只计算持久状况长期组合下的地基最终沉降量，宜用设计低水位。 （3）可变作用仅考虑堆货荷载，其准永久系数取0.6，全部作用分项系数均取1.0。,62,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,（4）基底垂直附加压力的设计值等于基底压力设计值与基底面上自原泥面算起的自重压力设计值之差。 （5）基底水平力设计值安均布考虑。 （6）重力式码头计算断面平均沉降的限值： 方块、扶壁：150200mm； 沉箱：200250mm。,63,设计方法,计算规定,荷载计算,结构计算,构件计算,