《土木工程概论 教学课件 ppt 作者 刘俊玲 第五章 港口 海洋飞机场工程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土木工程概论 教学课件 ppt 作者 刘俊玲 第五章 港口 海洋飞机场工程（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 港口、海洋和飞机场工程,第一节 港口工程,一、港口的分类、组成及港口建设的基本准则 1.港口可按多种方法分类 （1）按所在位置 可分为海港和河港。其中，海港又分为海岸港和河口港。 （2）按用途 可分为商业港、工业港、渔港、军港和避风港。 （3）按成因 可分为天然港和人工港。 （4）按港口水域在寒冷季节是否冻结 可分为冻港和不冻港。 （5）按潮汐关系、潮差大小及是否修建船闸控制进港 可分为闭口港和开口港。 （6）按对进口的外国货物是否办理报关手续 可分为报关港和自由港。,2.港口的组成 港口的组成如图5-1所示，港口由水域和陆域两大部分组成。 水域包括进港航道、港池和锚地，对天然掩护条件
2、较差的海港须建造防波堤。陆域则包括码头、港口仓库及货场、铁路及道路、装卸及运输机械、辅助设备等。 水域是供船舶航行、运转、锚泊和停泊装卸之用，要求有适当的深度，水流平缓，水面稳静。陆域是供旅客集散、货物装卸、货物堆存和转载用，要求有适当的高程、岸线长度和纵深。 港口水域可分为港外水域和港内水域。港外水域包括进港航道和港外地。有防波堤掩护的海港，在门口以外的航道称为港外航道。港外锚地供船抛锚停泊，等待检查及引水。港内水域包括港内航道、转头水域、港内锚地和码头前水域或港池。,图5一1 港口的组成 杂货码头；木材码头；一矿石码头；煤炭码头；一矿物材料码头； 一石油码头；一客运码头；一工作船码头及维修
3、站；工程维修基地； 1一导航标志；2一港口仓库；3一露天货场书；4一铁路装卸线；5铁路分区调车场； 6一作业区办公室；7一作业区工人休息室；8一工具库房；9一车库； 10一港口管理局；11一警卫室；12一客运站；14一储存仓,3.港口建设的基本准则 （1）港口建设必须符合国民经济发展的需要，应当与经济布局、城市规划和交通运输系统发展相适应，正确处理与城市、水利及军港和渔港的相互关系。 （2）港口建设应统一规划，合理布置，充分发挥现有港口的作用；新建、扩建港口应尽快形成生产能力。充分发挥港口的社会效益和经济效益。 （3）港口建设应贯彻节约用地方针，少占或不占良田。 （4）港口建设应因地制宜、就地
4、取材，积极慎重地采用符合我国国情的新技术、新结构、新设备。 （5）必须注意环境保护，防治污染。 （6）港口建设必须认真贯彻节能方针，推广先进节能技术，降低能耗。 （7）港口水工建筑物的等级主要根据港口政治、经济、国防等方面的重要性和建筑物在港口中的作用来划分。共分为级建筑物，II级建筑物和级建筑物。,二、港口规划与布置 （一）港口规划 1.规划的主要阶段划分及规划主要依据 规划是港口建设的重要前期工作。规划之前要对经济和自然条件进行全面的调查和必要的勘测，拟定新建港口或港区的性质、规模。选择具体港址，提出工程项目、设计方案，然后进行技术经济论证。分析判断建设项目的技术可行性和经济合理性，规划一
5、般分为选址可行性研究和工程可行性研究两个阶段。 港口的货物吞吐量是港口工作的基本指标。港口吞吐量的预估是港口规划的核心。港口的规模、泊位数目、库场面积、装卸设备数量以及集疏运设施等皆以吞吐量为依据进行规划设计。船舶是港口最主要的直接服务对象，港口的规划与布置，港口水、陆域的面积与尺度以及港口建筑物的结构皆与到港船舶密切相关。因此，船舶的性能、尺度及今后发展趋势也是港口规划设计的主要依据。,2.港址选择 港址选择是一项复杂而重要的工作，是港口规划工作的重要步骤，是港口设计工作的先决条件。一个优良港址应满足下列基本要求：有广阔的经济腹地；与腹地有方便的交通运输联系；与城市发展相协调；有发展余地；满
6、足船舶航行与停泊要求；有足够的岸线长度和陆域面积；战时港口常作为海上军事活动的辅助基地，也常成为作战目标而遭破坏；对附近水域生态环境和水、陆域自然景观尽可能不产生不利影响；尽量利用荒地劣地，少占或不占良田，避免大量拆迁。 3.工程可行性研究 工程可行性研究，从各个侧面研究规划实现的可能性。把港口的长期发展规划和近期实施方案联系起来，通过进一步的调查研究和必要的钻探、测量等工作，进行技术经济论证和方案比较，通过不同方案的研究，找到投资少、建设工期短、成本低、利润大、综合效益最好的方案。工程投资估算的精确度应控制在10%以内。分析判断建设项目的技术可行性和经济合理性，为确定拟建工程项目方案是否值得
7、投资提供科学依据。,（二）港口布置 1.自然地形的布置(天然港) 如图5-2(f)、(g)、(h)所示。 2.挖入内陆的布置 如图5-2 (b), (c), (d)所示。 3.填筑式的布置 如图5-2 (a), (e)所示。,图52 港口布置的基本类型,三、码头建筑 1.码头的平面布置形式 （1）顺岸式 码头的前沿线与自然岸线大体平行，在河港、河口港及部分中小型海港中较为常用。其优点是陆域宽阔、疏运交通布局方便，工程量较小。 （2）突堤式 码头的前沿线布置成与自然岸线有较大的角度。大连、天津、青岛等港口均采用这种形式。其优点是在一定的水域范围内可以建设较多的泊位，缺点是突堤宽度往往有限，每泊位
8、的平均库场面积较小，作业不方便。 （3）挖入式 港池由人工开挖形成，在大型的河港及河口港中较为常见，如德国汉堡港、荷兰的鹿特丹港等。挖入式港池布置，也适用于泻湖及沿岸低洼地建港，利用挖方填筑陆域，有条件的码头可采用陆上施工。日本的鹿岛港、中国的唐山港均属这一类型。,2.码头结构 （1）码头横断面形式 码头按其前沿的横断面外形有直立式、斜坡式、半直立式和半斜坡式(见图5-3),图5-3 码头横断面形式,（2）码头结构形式 重力式码头 是靠自重(包括结构重量和结构范围内的填料重量)来抵抗滑动和倾覆的，一般适用于较好的地基。 板桩式码头 是靠打入土中的板桩来挡土的,它受到较大的土压力。目前只用于墙高
9、不大的情况，一般在lOm以下。 高桩式码头 主要由上部结构和桩基两部分组成。一般适用于软土地基。 混合式结构,四、防波堤 防波堤的主要功能是为港口提供掩护条件，阻止波浪和漂沙进入港内，保持港内水面的平稳和所需要的水深，同时兼有防沙、防冰的作用。 1.防波堤的平面布置 防波堤的平面布置，因地形、风浪等自然条件及建港规模要求等而异，一般可分为四大类型(见图5-5)。,图5-5 防波堤布置形式,（1）突堤式 单突堤式是在海岸适当地点筑一条堤，伸入海中，使堤端到达适当深水处。 （2）双突堤式 双突堤是自海岸两边适当地点，各筑突堤一道伸入海中，遥相对应，达深水线，两堤末端形成一突出深水的口门，以围成较大
10、水域，保持港内航道水深。 （3）岛堤式 岛堤是筑堤于海中，形同海岛，专拦迎面袭来的波浪与漂沙。堤身轴线可以是直线、折线或曲线。（4）组合堤式 又称混合堤，是由突堤与岛堤混合应用而成。大型海港多用此类堤式。,2.防波堤的类型 斜坡式防波堤 在我国使用最广泛，它对地基沉降不甚敏感，一般适用于地基土壤较差，水深较小及当地盛产石料的情况，它较易于修复。 直立式防波堤 适用于海底土质坚实，地基承载能力较好和水深大于波浪破碎水深的情况，但如水深过大，墙身过高，又将使地基承受较大的压力。 混合式防波堤 是直立式上部结构和斜坡式堤基的综合体。混合式防波堤适用于水深较大的情况。 透空式防波堤 特别适用于水深较大
11、、波浪较小的条件。但透空式堤不能阻止泥沙入港，也不能减小水流对港内水域的干扰。 浮式防波堤不受地基基础的影响，可随水位的变化而上下，能削减波浪，修建迅速，且拆迁容易，但不能防止其下的水流及泥沙运动。浮式防波堤较适合于波浪较陡和水位变化幅度较大的场合，可以用做临时工程的防浪措施。 喷气消波设备的初期投资小，造价与水深无关，施工简单，拆迁方便。但喷气消波设备在使用时，运转费用较高。 新式防波设备有塑料帘幕和浮毯等形式。其作用原理与浮式防波堤类似。但材料费用较高，锚系也较困难，应做到简单、经济和耐久,图5-6 防波堤类型 a斜坡式；b直立式；c混合式；d透空式；e浮式；f喷气消波没备；g喷水消波设备
12、,五、护岸建筑 护岸方法可分为两大类：一类是直接护岸，即利用护坡和护岸墙等加固天然岸边，抵抗侵蚀；另一类是间接护岸，即利用在沿岸建筑的丁坝或潜堤，促使岸滩前发生淤积，以形成稳定的新岸坡。,1.直接护岸建筑 斜面式护坡和直立式护岸墙，是直接护岸方法所采用的两类建筑物。若波浪的经常作用方向与岸线正交或接近于正交，对于较坦的岸坡，应采用护坡或下部采用护坡面上部加筑护岸墙；对于较陡的岸，则应采用护岸墙。 2.间接护岸建筑 包括潜堤和丁坝。利用潜堤促淤就是将潜堤位置布置在波浪的破碎水深以内而临近于破碎水深之处，大致与岸线平行，堤顶高程应在平均水位以下，并将堤的顶面做成斜坡状，这样可以减小波浪对堤的冲击和
13、波浪反射，而越过堤顶的水量较多，波浪在堤前破碎后，一股水流越过潜堤，携带着被搅动起来的泥沙落淤在潜堤和岸线之间。滩地淤长后，将形成新的岸线，有利于原岸线的巩固。所以，修筑潜堤的作用不仅是消减波浪，也是一种积极的护岸措施。,第二节 海洋工程,海洋工程是一门相对较新的学科，它的未来与人类利用自然能源和海底矿藏资源、提供食物来源、提供娱乐休闲活动、运输货物与人员、提供人类居住和安置设施的可替代空间，以及更好地了解海洋的作用过程和进一步发展工程概念，以保护陆地免受各种海洋气象条件侵扰，是紧密相关的。海洋工程是利用工程原理来分析、设计、发展和管理一些在水中环境，如海洋、湖泊、港湾和河流中运行的系统，包含
14、相关的各个领域，如海岸工程、轮机工程、船舶工程、海军工程及近海工程，也研究在海洋环境中运行的系统。,一、海洋工程 海洋工程是指以开发、利用、保护、恢复海洋资源为目的，并且工程主体位于海岸线向海一侧的新建、改建、扩建工程；是开发和利用海洋的综合技术科学。包括有关的建筑工程及相应的技术措施。可分为海岸工程、近海工程和深海工程等3类。,图5-7 海岸带的结构图,1.海岸工程,2.近海工程 20世纪中叶以来发展很快。主要是在大陆架较浅水域的海上平台、人工岛等的建设工程，和在大陆架较深水域的建设工程，如浮船式平台、半潜式平台、石油和天然气勘探开采平台、浮式贮油库、浮式炼油厂、浮式飞机场等项建设工程。 3
15、.深海工程 包括无人深潜的潜水器和遥控的海底采矿设施等建设工程。由于海洋环境变化复杂，海洋工程除考虑海水条件的腐蚀、海洋生物的污着等作用外，还必须能承受台风、海浪、潮汐、海流和冰凌等的强烈作用，在浅海区还要经受得了岸滩演变和泥沙运移等的影响。 4.海洋工程应用领域,二、海洋开发 海洋开发指人类对海洋资源的开发。包括对海洋生物的开发利用；海水淡化；从海水中提取氯、钠及盐等化学资源；深海锰结核的试采；海底油气田的开发；利用潮汐等动力资源发电等。 人类利用海洋已有几千年的历史。由于受到生产条件和技术水平的限制，早期的开发活动主要是用简单的工具在海岸和近海中捕鱼虾、晒海盐，以及海上运输，逐渐形成了海洋
16、渔业、海洋盐业和海洋运输业等传统的海洋开发产业。 现代海洋开发活动中，海洋石油、天然气的开发、海洋运输、海洋捕捞以及制海盐规模和产值巨大，属于已成熟的产业，正在进行技术改造和进一步扩大生产；海水增养殖业、海水淡化、海水提溴和镁、潮汐发电、海上工厂、海底隧道等正在迅速发展；深海采矿、波浪发电、温差发电、海水提铀、海上城市等正在研究和试验之中。,1.海洋资源开发 （1）海底矿产资源开发 海底矿产资源种类繁多，石油和天然气的开发产值占首位，其次是煤矿，另外还有砂、砾石和重砂矿等。 1）石油和天然气 2）煤矿 3）重砂矿和砂砾 4）锰结核和热液矿床 （2）海水化学资源开发 （3）海洋生物资源开发 包括捕捞和养殖两个方面 （4）海洋能利用 包括潮汐发电、波浪发电和温差发电等。 （5）海洋空间利用 人类为了满足生产和生活的需要，把海上、海中和海底空间当作交通、生产、军事活动和居住、娱乐的场所。 1）海上运输 2）海上城市和海上机场 3）海上工厂 4）海底隧道 5） 海底军事基地,图5-8 日本神户人工岛 图5-9 迪拜人工岛,2.
