2港口工程2培訓(xùn)講義

港口工程I

--港口水工建筑物港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院2前情提要碼頭的分類根據(jù)平面布置劃分根據(jù)斷面形式劃分墩式突堤式順岸式半直立斜坡式直立式滿堂式引橋式寬突堤窄突堤半斜坡多級(jí)式直立碼頭根據(jù)結(jié)構(gòu)型式劃分重力式碼頭高樁碼頭板樁碼頭混合式碼頭港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院3碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合作用的定義施加在結(jié)構(gòu)上的集中力和分布力+引起結(jié)構(gòu)外加變形和約束變形的原因。直接作用（荷載）間接作用地基沉降混凝土收縮變形溫度變形港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院4碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合作用的分類根據(jù)時(shí)間的變異劃分偶然作用在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)其量值很大且持續(xù)時(shí)間很短可變作用在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其量值隨時(shí)間變化與平均值相比不可忽略永久作用在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其量值隨時(shí)間的變化與平均值相比可忽略不計(jì)結(jié)構(gòu)和固定設(shè)備自重力預(yù)加應(yīng)力土重力永久作用引起的土壓力堆貨荷載流動(dòng)起重運(yùn)輸機(jī)械荷載船舶荷載、水流波浪力可變作用引起的土壓力地震荷載等固定水位引起的靜水壓力港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院5碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合作用的分類根據(jù)空間位置的變化劃分自由作用在結(jié)構(gòu)的一定范圍內(nèi)可以任意分布的作用固定作用在結(jié)構(gòu)上具有固定分布的作用結(jié)構(gòu)自重力固定設(shè)備自重力堆貨荷載流動(dòng)起重運(yùn)輸機(jī)械荷載港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院6碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合作用的分類根據(jù)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)劃分動(dòng)態(tài)作用加載過(guò)程中結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不可忽略的加速度的作用靜態(tài)作用加載過(guò)程中結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加速度可以忽略不計(jì)的作用結(jié)構(gòu)自重力土壓力船舶撞擊力汽車荷載堆貨荷載預(yù)加應(yīng)力地震作用在進(jìn)行建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)動(dòng)態(tài)作用原則上應(yīng)按其動(dòng)態(tài)反應(yīng)求解對(duì)建筑物產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)作用效應(yīng)。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，對(duì)某些動(dòng)態(tài)作用允許將動(dòng)態(tài)作用簡(jiǎn)化為靜態(tài)作用；如起吊預(yù)制構(gòu)件和運(yùn)行中汽車的動(dòng)態(tài)作用等，可采用其靜態(tài)下的作用乘以動(dòng)力系數(shù)或沖擊系數(shù)來(lái)代替動(dòng)態(tài)作用。港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院7港工建筑物完成各項(xiàng)功能的標(biāo)志是用極限狀態(tài)來(lái)衡量。當(dāng)建筑物的整體或其部分在超過(guò)某一狀態(tài)時(shí)，建筑物就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能的要求，這種特定狀態(tài)，稱為建筑物的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)是區(qū)分建筑物的工作狀態(tài)為可靠或不可靠的標(biāo)志。碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合港工建筑物的極限狀態(tài)港工建筑物的極限狀態(tài)可分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩類。港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院8定義：是指建筑物的整體結(jié)構(gòu)或其構(gòu)件達(dá)到最大的承載能力或產(chǎn)生不適于繼續(xù)承載的變形，或是由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件因塑性變形導(dǎo)致幾何形狀發(fā)生顯著改變而不能使用，這是與建筑物安全性有關(guān)的最大承載能力狀態(tài)，超過(guò)這一狀態(tài)建筑物就不安全。碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合承載能力極限狀態(tài)主要表現(xiàn)：（1）作為剛體失去平衡（傾覆、滑移等）；（2）構(gòu)件或連接部位因材料的強(qiáng)度極限超過(guò)而破壞，或因過(guò)度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載；（3）結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C(jī)構(gòu)（瞬變體系）；（4）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定性（如壓曲失穩(wěn)等）。港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院9定義：是指當(dāng)建筑物整體結(jié)構(gòu)或是構(gòu)件達(dá)到正常使用和耐久性的各項(xiàng)規(guī)定限值時(shí)的狀態(tài)。確定正常使用極限狀態(tài)，通常是采用一個(gè)或幾個(gè)約束條件，例如混凝土裂縫的寬度、梁的撓度、外觀的變形量等，它們的限值應(yīng)滿足使用要求。碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合正常使用極限狀態(tài)主要表現(xiàn)：（1）影響正常使用或外觀的過(guò)大變形；（2）影響正常使用或耐久性的局部損壞（包括裂縫）；（3）影響正常使用的振動(dòng)；（4）影響正常使用或耐久性的其它要求。港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院10碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合作用組合正常使用極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)持久組合短暫組合持久狀況短暫狀況偶然組合永久作用和持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的可變作用包含了持續(xù)時(shí)間較短的可變作用包含了偶然作用包括短期效應(yīng)（頻遇）組合和長(zhǎng)期效應(yīng)（準(zhǔn)永久）組合港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院11碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合作用代表值作用的代表值（應(yīng)根據(jù)不同的極限狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀況采用不同的量值作為作用的代表值）標(biāo)準(zhǔn)值頻遇值準(zhǔn)永久值作用的主要代表值作用在結(jié)構(gòu)上時(shí)而出現(xiàn)的較大值作用在結(jié)構(gòu)上經(jīng)常出現(xiàn)的量值，它在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)具有較長(zhǎng)的總持續(xù)期港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院12碼頭結(jié)構(gòu)上的作用及組合作用代表值根據(jù)時(shí)間的變異劃分偶然作用在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)其量值很大且持續(xù)時(shí)間很短可變作用在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其量值隨時(shí)間變化與平均值相比不可忽略永久作用在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其量值隨時(shí)間的變化與平均值相比可忽略不計(jì)根據(jù)觀測(cè)和試驗(yàn)資料或工程經(jīng)驗(yàn)綜合分析確定有標(biāo)準(zhǔn)值、頻遇值、準(zhǔn)永久值。如：對(duì)于承載能力極限狀態(tài)下的持久組合---主導(dǎo)可變作用取標(biāo)準(zhǔn)值；非主導(dǎo)可變作用取組合值，即將標(biāo)準(zhǔn)值乘以組合系數(shù)。僅有標(biāo)準(zhǔn)值代表值港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院13極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院14短暫組合極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式承載能力極限狀態(tài)持久組合分別為永久作用、主導(dǎo)可變作用和第i個(gè)非主導(dǎo)可變作用標(biāo)準(zhǔn)值；分別為永久作用、主導(dǎo)可變作用和第i個(gè)非主導(dǎo)可變作用的效應(yīng)系數(shù)；永久作用的分項(xiàng)系數(shù)；分別為主導(dǎo)可變作用分項(xiàng)系數(shù)和第i個(gè)非主導(dǎo)可變作用分項(xiàng)系數(shù)，按表1-2-2取值；組合系數(shù)，取0.7；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，按表1-2-3取值；第i個(gè)可變作用分項(xiàng)系數(shù)，按表1-2-2中所列數(shù)值減小0.1。港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院15極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式正常使用極限狀態(tài)持久狀況的短期效應(yīng)（頻遇）組合作用的短期效應(yīng)（頻遇）組合；短暫狀況的效應(yīng)組合；準(zhǔn)永久值系數(shù)，取0.6。持久狀況的長(zhǎng)期效應(yīng)（準(zhǔn)永久）組合短暫狀況當(dāng)需要考慮正常使用極限狀態(tài)時(shí)作用的長(zhǎng)期效應(yīng)（準(zhǔn)永久）組合；頻遇值系數(shù)，取0.8；港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院16結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀況港口水工建筑物結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀況持久狀況短暫狀況偶然狀況正常條件下，結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中的狀況。按承載能力極限狀態(tài)的持久組合和正常使用極限狀態(tài)的長(zhǎng)期組合或短期組合分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)施工和安裝等持續(xù)時(shí)間較短的狀況。應(yīng)對(duì)承載能力極限狀態(tài)的短暫組合進(jìn)行設(shè)計(jì)，必要時(shí)可同時(shí)對(duì)正常使用極限狀態(tài)的短暫狀況進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)承受設(shè)防地震等持續(xù)時(shí)間很短的狀況。應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)的偶然組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院17碼頭地面使用荷載堆貨荷載作用在港口工程結(jié)構(gòu)上的堆貨荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)根據(jù)堆存貨種、裝卸工藝確定的堆存情況，結(jié)合結(jié)構(gòu)型式、地基條件和不同計(jì)算項(xiàng)目并考慮今后港口發(fā)展等進(jìn)行綜合分析后確定。人群荷載對(duì)于客運(yùn)碼頭的人行棧橋、引橋、專用碼頭中的人行檢修道和各類碼頭中有可能作為人行通道的部位，均應(yīng)考慮人群荷載。港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院18碼頭地面使用荷載碼頭地帶根據(jù)碼頭作業(yè)的客觀情況和使用經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)行《港口工程荷載規(guī)范》（JTJ215-98）根據(jù)堆貨荷載的不同將碼頭分成三個(gè)區(qū)域：碼頭前沿地帶、前方堆場(chǎng)和后方堆場(chǎng)。港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院19碼頭地面使用荷載前沿地帶一般情況下僅做為流動(dòng)起重運(yùn)輸機(jī)械、門機(jī)和火車的通道和貨物的倒載場(chǎng)地。寬度：有門機(jī)的碼頭取14m；沒(méi)有門機(jī)的海港碼頭取10m；河港碼頭取4-8m。港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院20碼頭地面使用荷載前方堆場(chǎng)港口利用率最高的堆場(chǎng)，因?yàn)檫@個(gè)地帶使用最方便，貨物水平運(yùn)距最短。寬度：有門機(jī)的碼頭，按門機(jī)吊臂可伸到的范圍確定；不設(shè)門機(jī)的碼頭，可根據(jù)各港采用的裝卸設(shè)備和管理情況確定。港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院21碼頭地面使用荷載后方堆場(chǎng)指前方堆場(chǎng)以后的堆場(chǎng)。后方堆場(chǎng)堆貨荷載通常位于港口水工建筑物邊緣或以外，對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般影響很小，主要用于堆場(chǎng)地坪設(shè)計(jì)。港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院22流動(dòng)起重運(yùn)輸機(jī)械荷載門座起重機(jī)荷載門座起重機(jī)荷載應(yīng)按實(shí)際機(jī)型確定。當(dāng)缺乏實(shí)際資料時(shí)，國(guó)產(chǎn)門機(jī)荷載標(biāo)準(zhǔn)值可根據(jù)其最大起重量、最大幅度、軌距按荷載規(guī)范采用。設(shè)計(jì)時(shí)不考慮沖擊系數(shù)。港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院23流動(dòng)起重運(yùn)輸機(jī)械荷載輪胎式起重機(jī)荷載輪胎式起重機(jī)又稱輪胎吊，雖然越野和爬坡能力較差，行駛速度較慢，但機(jī)動(dòng)靈活，能四面進(jìn)行工作，使用方便，在內(nèi)河中小港口應(yīng)用較普遍。一般起重量時(shí)考慮沖擊系數(shù)1.1～1.3，最大起重量時(shí)不考慮沖擊力。港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院24流動(dòng)起重運(yùn)輸機(jī)械荷載汽車式起重機(jī)荷載汽車起重機(jī)的越野性能好，適用于流動(dòng)性較大的場(chǎng)所作業(yè)。進(jìn)行作業(yè)時(shí)不能吊貨行駛，加之起重效率低，又不能配用抓斗裝卸散貨，所以在中小港口用得不太普遍，僅只能做點(diǎn)輔助作業(yè)，用于港口進(jìn)行裝卸作業(yè)的較少。港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院25流動(dòng)起重運(yùn)輸機(jī)械荷載纜車荷載纜車是河港斜坡碼頭上、下坡的主要運(yùn)載工具，必須與選定的坡頂絞車配套使用。作用在軌道上的纜車荷載應(yīng)根據(jù)纜車自重、載重量、輪數(shù)及影響輪壓的各種因素確定。纜車輪壓標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；重力加速度，取10m/s2；纜車載重量（t）；纜車自重（t）；纜車總輪數(shù)；輪壓不均勻系數(shù)。港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院26鐵路和汽車荷載鐵路荷載鐵路列車由機(jī)車和車輛組成。由于港口鐵路所用機(jī)車和車輛的型號(hào)甚多，設(shè)計(jì)時(shí)一般不采用實(shí)際機(jī)車和車輛的軸壓力，而是采用中華人民共和國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)荷載(又稱中一活載)。按此圖式計(jì)算時(shí)，按其最不利的情況截取任意數(shù)量的荷載加載。普通活載一般對(duì)大跨度結(jié)構(gòu)起控制作用，特種活載一般對(duì)小跨度(小于3-5m)結(jié)構(gòu)起控制作用。

港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院27鐵路和汽車荷載汽車荷載作用在港口建筑物上的汽車荷載，包括各級(jí)汽車和平板掛車荷載。汽車荷載按單輛汽車總重量分為：10t、15t、20t、30t、55t汽車五個(gè)等級(jí)，其技術(shù)指標(biāo)和平面尺寸按附錄一的規(guī)定采用。30t汽車平面尺寸港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院28船舶荷載船舶荷載根據(jù)作用方式不同劃分船舶系纜力船舶擠靠力船舶撞擊力由于風(fēng)和流的作用，通過(guò)系船纜作用在碼頭系船柱上的力由于風(fēng)和流的作用，使停靠在碼頭的船舶直接作用在碼頭建筑物上的力船舶靠岸或在波浪作用下撞擊碼頭時(shí)產(chǎn)生的力港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院29船舶荷載系纜力分為縱、橫向系纜力兩部分，主要由風(fēng)作用產(chǎn)生。當(dāng)碼頭前沿水流較大時(shí)，系纜力應(yīng)考慮風(fēng)與水流可能同時(shí)出現(xiàn)的對(duì)計(jì)算船舶共同作用所產(chǎn)生的橫向分力總和∑Fx和縱向分力總和∑Fy。系纜力系船柱受力分布不均勻系數(shù),與實(shí)際受力的系船柱數(shù)目有關(guān)。系纜力標(biāo)準(zhǔn)值；風(fēng)和流對(duì)船舶產(chǎn)生橫向和縱向分力總和；計(jì)算船舶同時(shí)受力的系船柱數(shù)量，與船長(zhǎng)有關(guān)；系船纜水平投影與碼頭前沿線所成夾角；系船纜與水平面之間的夾角；港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院30船舶荷載《港口工程荷載規(guī)范》規(guī)定計(jì)算系纜力標(biāo)準(zhǔn)值不應(yīng)大于纜繩的破斷力，也不應(yīng)低于規(guī)范規(guī)定的下限值。系纜力取值標(biāo)準(zhǔn)聚丙烯尼龍纜繩的破斷力（kN）；纜繩直徑（mm）。港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院31船舶荷載防沖設(shè)施連續(xù)布置船舶擠靠力擠靠力分布不均勻系數(shù)，采用1.1；船舶直線段與防沖設(shè)施接觸長(zhǎng)度（m）?？赡芡瑫r(shí)出現(xiàn)的風(fēng)和流對(duì)船舶作用產(chǎn)生的橫向分力總和（kN）

；防沖設(shè)施間斷布置擠靠力標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m)；作用于一組（或一個(gè)）防沖設(shè)施上的擠靠力標(biāo)準(zhǔn)值（kN)；擠靠力不均勻系數(shù)，采用1.3；與船舶接觸的防沖設(shè)施組數(shù)或個(gè)數(shù)。港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院32船舶荷載防沖設(shè)施—橡膠護(hù)弦港口工程河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院33船舶荷載按發(fā)生的原因可分為船舶靠向碼頭時(shí)產(chǎn)生的撞擊力和系泊中船舶受橫向波浪作用產(chǎn)生的撞擊力。船舶撞擊碼頭時(shí)產(chǎn)生的有效撞擊能量，通過(guò)防沖設(shè)施、碼頭和船舶的變形全部轉(zhuǎn)化外力做功。船舶靠岸時(shí)撞擊力的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)根據(jù)船舶有效撞擊能量和橡膠護(hù)舷性能曲線確定。船舶撞擊力有效動(dòng)能系數(shù)；船舶質(zhì)量(t)，按滿載排水量計(jì)算；船舶靠岸時(shí)的有效撞擊