港口工程学--港口水工建筑物共46页
港口水工建筑物概论
港工建筑物的功能函数
•用于描述工程结构预定功能的数学函 数，可以概化为Z=g(R，S)=R-S=结构 抗力-荷载效应，也可理解为结构构 件扣除荷载效应后，结构内部所具有 的多余抗力(“结构余力”) –当Z＞0时，结构抗力R大于作用 效应S，结构处于可靠状态 –当Z＜0时，结构抗力R小于作用 效应S，结构处于失效状态 –当Z=0 时，结构抗力R等于作用 效应S，结构处于极限状态
设计状况分类
•施工、使用、维修时环境条件不同，需区分不同的设计状况：
① 持久状况：具有与结构寿命同一数量级的持续时间的设计状况(如码头 面承受堆货荷载和流动机械荷载的状况;防波堤承受波浪力的状况) ② 短暂状况：持续时间较短、出现的概率较高的设计状况(如防波堤施工 期受波浪力作用) ③ 地震状况：结构遭受罕遇地震作用 ④ 偶然状况：持续时间很短、出现的概率很低的设计状况(如非正常撞击、 爆炸、火灾等) 不同设计状况下应进行的极限状态设计 设计状况 持久状况 短暂状况 地震状况 偶然状况 承载能力极限状态 应进行 应进行 应进行 应进行（主要承重结构） 正常使用极限状态 应进行 根据需要进行 -
1
R
RK G SGK Q SQK
R S S
G
Q
R RK / R G SG / SGK Q SQ / SQK
规范设计表达式
n 1 o Sd o G SGk Q1SQ1k Qi ci SQik R f k , ak i 2 R
0
Z Z
可靠指标的几何意义
•坐标原点至极限状态曲面的最短垂线距离(最可能失效的路径)
持久状况承 载能力极限 状态港工建 筑物的目标 可靠指标
港口水工建筑
•
R�S
•
态状限极用使常正、�
erutcurtS gnireenignE robraH
。 6 . 0 = 2 ψ数 系 值 久 永 准 , 2 ψ �8.0=1ψ数系值遇频��1ψ
• •
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k iQ kG S�� S� S
erutcurtS gnireenignE robraH
。种两合组�久永准�应效期长和合组�遇频�应
效期短为分可又用作况状久持中其�况状暂短和况状久持
�态状限极用使常正 •
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�算计量水排载满按�量质舶船�M �8.0~7.0用采�数系能动效有�ρ�中式 )m·NK(2/2nVMρ���0E
。年05为期准基计设的构结砼筋钢程工口港 。用作震地如�用作的短很间时续持 且大很值量其现出旦一但�现出定一不�内期准基计设在�用作然偶⑶ 。等力浪波、载荷舶船、力压 土的起引用作变可、载荷械机输运重起动流、载荷货堆如�用作的略忽 可不比相值均平与化变的间时随值量其�内期准基计设在�用作变可⑵ 。等力 压土的起引用作久永由及力重土�力应加预�力重自如�用作的计不略 忽可比相值均平与化变的间时随值量其�内期准基计设在�用作久永⑴
•
械机输运重起动流 、二
erutcurtS gnireenignE robraH
。数系匀均不力受 柱船系�K。�NK� 和总力分向纵与 �NK�和总力分向横的 生产舶船对流水和风 的现出时同能可为别 分�yF∑、xF∑�中式
港口工程之港口水工建筑物
港口工程 XX XX 25
码头图片
港口工程 XX XX 26
码头图片
港口工程 XX XX 27
码头图片
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码头图片
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码头图片
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码头图片
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码头图片
港口工程 XX XX 32
码头图片
港口工程 XX XX 33
XX XX 13
港口分类
特别重要港口 对促进国际贸易有重要作用的港口。
按
等
重要港口 对国家有重要作用的港口。
级
划
分
地方港口 上述两种以外的港口。
港口工程
XX XX 14
港口工程
港口水工建筑物的特点
作用荷载复杂 包括各种自然荷载、使用荷载和施工荷载。
特 施工条件差 点 建设周期长
投资大
XX XX 15
目录
绪论 码头概论 重力式码头 板桩码头
高桩码头
港口工程 XX XX 2
参考书目录
教材
港口水工建筑物 （韩理安主编）
港口工程
推荐参考书
1.港工建筑物（邱驹主编） 2.港口水工建筑物（陈万佳主编） 3.港口工程结构设计算例（一航院主编） 4.港口工程砼结构设计手册（中交水规院） 5.码头新型结构型式（三航院）
XX XX 23
码头的分类
混合式码头
港口工程 XX XX 24
码头的组成
上部结构
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。
下部结构 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。
港口水工建筑物复习整理(仅供参考)
（已整理出部分内容，个人意愿，仅供参考，考试内容以作业和课本为主）题型：选择12分，填空10分，名词解释10分左右（2~3个），简答40分（5道），综合读图（30分左右）第一章（课本13页，1、2、3、4、5）（10%）一、码头的分类答：一、按平面布置分类：顺岸式、突堤式、岛式（P1-2）二、按断面形式分类：直立式、斜坡式、半斜坡式、多级式（P2-3）三、按结构形式分类：（P3）1、重力式：分布较广，使用较多，依靠结构本身及其上面填料的重力来保持结构自身的滑移稳定和倾覆稳定，其自重力大。
地基承受的压力大。
适用于地基条件较好的地基。
2、板桩式：依靠板桩入土部分的侧向土抗力和安设在码头上部的锚碇结构来维持其整体稳定。
除特别坚硬会哦过于软弱的地基外，一般均可采用。
3、高桩码头：在软弱地基上修建的，工作特点：通过桩台将作用在码头上的荷载经桩基传给地基4、透空的重力式结构：混合结构二、码头建筑物由哪几部分组成？各部分的作用是什么？答：一、码头建筑物由主体结构和码头设备两部分组成。
主体结构包括上部结构、下部结构和基础。
二、各部分作用：上部结构：1、将上部结构的构件连成整体2、直接承受船舶荷载和地面使用荷载并将这些荷载传给下部结构3、作为设置防冲设施、系船设施、工艺设施和安全设施的基础下部结构和基础：1、支承上部结构，形成直立岸壁2、将作用在上部结构的和本身荷载传给地基。
码头设备用于船舶系靠和装卸作业。
三、码头受到的荷载有哪些（P7）答：A、码头地面使用荷载:堆货荷载、流动起重运输机械荷载、铁路荷载、人群荷载等。
B、船舶荷载：第二章（课本46页，1、2、3、、4、5、6）（40%）（重点）一、我国常用的重力式码头按强身结构分为哪几种？各有什么特点？可分为：方块码头、沉箱码头、扶壁码头，大圆筒码头、格型钢板桩码头、干地施工的现浇混凝土和浆砌的码头方块码头：耐久性好，基本不需要钢材，施工简单，水下工作量大，结构整体性和抗震性差，需石料大沉箱码头：水下工作量小，结构整体性好，抗震性好，施工快，耐久性较差，需要钢材多，需专门的设备和条件扶壁码头：优缺点介于方块码头和沉箱码头之间，混凝土和钢材的用量比钢筋混凝土沉箱码头少，施工较快，耐久性与沉箱码头相同，整体性较差。
《港口水工建筑物》课程学习指南
《港口水工建筑物》课程学习指南《港口水工建筑物》课程学习指南第一部分课程学习的目的及总体要求一、课程学习的目的本课程目的是通过课堂讲授、课外作业和实验等教学环节使学生掌握港口水工建筑物设计计算的基本理论、构造知识和设计方法，并通过实践性教学环节，对计算、整理编写设计文件、绘制施工图等基本技能进行训练，为今后能顺利地从事港口工程项目的规划、设计、施工、管理等工作打下牢固的基础。
二、课程的总体要求结合生产实际介绍国内外的筑港理论、经验和先进技术，使学生学会综合运用基础课、专业基础课和专业技术课知识进行港口及有关水工建筑物设计，掌握港口码头建设所需要的基本理论知识，初步掌握港口码头及修造船水工建筑物的总平面布置的基本原则、基本理论，掌握各种码头结构、防波堤和修造船水工建筑物以及江河、海岸护岸支挡水工建筑物等的设计原理、计算方法及计算理论。
三、课程教材选用本课程教材选用上一届高等学校水利学科教学指导委员会港口航道与海岸工程专业教学指导分委员组织编写的《港口与海岸水工建筑物》。
该教材为全国港口航道与海岸工程本科专业核心课程教材，由天津大学王元战教授任主编，组织河海大学、大连理工大学、重庆交通大学、长沙理工大学、东南大学等编写。
第二部分理论教学的基本要求第一章绪论1.本章的学习要求⑴应了解国内外港口的发展历程、建设成就及发展趋势。
⑵应掌握我国交通建设项目的建设程序、港口工程设计所需的基本资料。
⑶应了解《港口建设项目预可行性研究报告和工程可行性研究报告编制办法(交规划发2009【712】)》和《港口工程初步设计文件编制规定（JTS 110-4-2008）》2.本章思考题⑴我国交通建设项目的建设程序。
⑵基本设计资料及其使用。
第二章码头概论1.本章的学习要求⑴应掌握码头的分类和组成⑵应掌握作用的分类及作用的代表值⑶应掌握码头结构的极限状态、设计状况、作用（效应）组合、极限状态设计表达式。
⑷应熟悉《港口工程结构可靠性设计统一标准（GB50158-2010）》⑸应掌握堆货荷载、铁路荷载和流动起重运输机械荷载，熟悉汽车荷载和人群荷载。
港口水工建筑物课件
墙后地下水位
浮重度
河海大学 港口海岸与近海工程学院 6
重力式码头的计算—码头上的作用
港口水工建筑物
剩余水压力
定义：墙后地下水位高于墙前计算低水位时产生的水压力差值，一般 按静水压力考虑。
确定原则：根据码头排水的好坏和后方填料的透水性来确定。
剩
余 水
墙后为抛石棱体或 粗于中砂的填料
可不考虑剩余水压力
短暂效应组合 长期效应
(准永久)组合 长期效应
(准永久)组合
河海大学 港口海岸与近海工程学院 4
重力式码头的计算—码头上的作用
港口水工建筑物
永久作用
结构自重力
在设计基准期内，
固定设备自重力
根 其量值随时间的变
据
化与平均值相比可 忽略不计
时
墙后填料土压力 剩余水压力
间 的
可变作用
在设计基准期内， 其量值随时间变化
EHn, EqHn —第n层填料的土压力合力的水平分力标准值（kN）
—第2破裂角（o）
—墙背与铅垂线的夹角（o），仰斜为正，俯斜为负
q —地面上的均布荷载标准值，地面倾斜时为单位斜面积上的重力（kPa） i、 n —分别为第i层和第n层填料重度标准值（kN/m3）
hi、hn —分别为第i层和第n层填料厚度标准值（m）
力
式
墙身
临水面轮廓 变形缝设置 卸荷板 码头端部处理
码
头 的
胸墙
型式
高度
顶宽 预留沉降量
构
造
墙后回填
回填方式 抛填棱体 倒滤层
回填土
河海大学 港口海岸与近海工程学院 2
重力式码头的计算
设计状态
港口水工建筑物知识点全
港⼝⽔⼯建筑物知识点全第⼀章码头结构型式和荷载1、码头由哪些部分组成？各部分主要作⽤是什么？码头由主体结构和码头设备两部分组成。
主体结构包括上部结构、下部结构和基础。
上部结构作⽤：a.直接承受船舶荷载和地⾯使⽤荷载，并将这些荷载传给地基；b.作为设置防冲设施、系船设施、⼯艺设施和安全设施的基础；c.将下部结构的构件连成整体。
下部结构作⽤：a.⽀承上部结构，形成直⽴岸壁；b.将作⽤在上部结构和本⾝上的荷载传给地基。
基础作⽤：承接码头上部、下部结构荷载；扩散应⼒；防⽌冲刷。
码头设备作⽤：⽤于船舶系靠和装卸作业。
2、码头按结构型式分类有那些型式、优缺点，按断⾯型式分、最佳适⽤条件？按结构型式分：重⼒式码头、板桩码头、⾼桩码头、混合式码头重⼒式码头的⼯作原理：依靠结构本⾝和其上部结构的重量维持⾃⾝的稳定性。
重⼒式码头的优点是：耐久性好，能抵抗⼤船、漂浮物的撞击，对超载、⼯艺变化适应能⼒最强。
缺点是：⾃重⼤，波浪反射严重，泊稳条件差，地基应⼒⼤，⼀般须作抛⽯基床。
适⽤条件：地质条件较好的地基板桩码头⼯作原理：依靠板桩⼊⼟部分的侧向⼟抗⼒和安设在板桩上部的锚碇结构来维持稳定。
板桩码头的优点：耐久性好（相对），结构简单，材料⽤量少，便于预制，施⼯⽅便，可以先打桩，后挖墙前港池，能⼤量减少⼟⽅量。
缺点是：耐久性差，波浪反射严重，泊稳条件差，对钢板桩需采取防锈措施，增加费⽤，对开挖超深反应敏感（应预留0.5m）。
适⽤条件：能打板桩的地基，万吨级以下的泊位，适⽤于有掩护的海港。
⾼桩码头⼯作原理：通过桩台将作⽤在码头上的荷载经桩基传给地基。
⾼桩码头的优点：波浪反射⼩，泊稳条件好；砂、⽯⽤量少；对挖泥超深适应能⼒强。
缺点是：耐久性差，码头构件易损坏，损坏后修理⽐较⿇烦；对地⾯超载、⼯艺变化的适应能⼒差；⽔平承载能⼒低，须设叉桩（⼤直径管柱例外）。
码头按断⾯型式分：直⽴式：⽔位变化不⼤的港⼝；斜坡式：试⽤于⽔位变化较⼤的情况；半直⽴式：⾼⽔位时间较长⽽低⽔位时间较短；半斜坡式：枯⽔位时间较长⽽⾼⽔位时间较短。
港口水工建筑物--第一章1
2020/5/1
港口水工建筑物
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正常使用极限状态： ➢ 指建筑物的整体结构或构件达到正常使用和
耐久性的各项规定限制时的状态 ➢ 混凝土裂缝开展宽度、梁的挠度、外观的变
形量，它们的限值应满足使用要求 ➢ 由于港工建筑物在施工、使用、维修时环境
条件不同，应针对不同工况进行设计。
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港口水工建筑物
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港口水工建筑物
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永久作用的代表值仅为标准值 可变作用的代表值有标准值、频遇值、准永
久值，设计水位确定是关键。 偶然作用的代表值一般根据观测和试验资料
或工程经验综合分析确定。
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港口水工建筑物
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二、港工建筑物的极限状态和设计状况
1.极限状态的意义：特定的状态与结构的功 能下相对应 2. 极限状态的种类： 承载力极限状态：指建筑物的整体结构或 构件达到最大承载力或产生不适于继续承载 的变形。
按码头建筑物结构形式分类：重力式码头、 板桩码头、高桩码头、混合式码头
2020/5/1
港口水工建筑物
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➢ 重力式码头：耐久性较好，稳定性易满足要求， 但是对地基承载力要求较高。
➢ 板桩码头：板桩墙属于薄壁结构，且承受较大 的土压力，适用于墙身高度不太大的中、小型 码头。
➢ 高桩码头：软土地基采用，耐久性较差。
伸距为25m～30m，L2常为18m～23m。荷载标准值为 q2。 后方堆场，指上述两个区域以外的堆场。一般不影响码
头建筑物的稳定性，q3主要用于堆场地坪设计 L3通行道的宽度，L4为装船机轨距。
请课后复习影响线概念、活载最不利位置确定 方法
2020/5/1
港口水工建筑物
港口水工建筑物港工概论1
随着商业和航运业的发展，天然港口已不能满足经济发展的需要， 须兴建具有码头、防波堤和装卸机具设备的人工港口，这是港口 工程建设的开端。
19世纪初出现了以蒸汽机为动力的船舶，于是船舶的吨位、尺 度和吃水日益增大，为建造人工深水港池和进港航道需要采用 挖泥机具以后，现代港口工程建设才发展起来。陆上交通尤其 是铁路运输将大量货物运抵和运离港口，大大促进了港口建设 的发展。
港口是铁、公、水、管道等的汇集点；港口建设 推动以港口为中心的水陆运输联接点地区性综合 开发，并对区域性经济发展有着深远影响。它将 会促进外贸业、临海工业和旅游业的发展，特别 对其所在城镇的发展起着重要的作用。
世界著名的港口城市，如香港、新加坡、纽约、 上海
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二、港口组成
港口工程
港口水域
设计工作阶段 (1)初步设计
（一般为二阶段设计） 拟定方案，结构计算，比较、推荐方案，编制初步设计说明书 (2)施工图设计 构件强度计算、绘施工图
建设准备阶段
包括征地拆迁，场地准备（三通一平），物资准备，招投标及报 批开工日期等。
建设实施阶段
概括为按合同条款、开工日期、设计要求、各项技术标准、规范 、施工组织设计及控制目标要求等，使工程达到竣工标准。
目录
绪论 码头概论 重力式码头 板桩码头
高桩码头
课程简介
专业必修课 完整体系：基本概念、工程技术、
项目管理、法律法规
解决的问题：港航专业的知识体系？ 已学的课程？今后专业课程？
第一章 绪论
第一节 港口与港航工程的基本概念
建设工程：指为人类生活、生产提 供物质技术基础的各类建筑物和 工程设施的统称。
码第头二。次建港高潮，步入高速发展阶段。“六五”期间共建成54个
港口水工建筑物
港口水工建筑物
河海大学 港口海岸与近海工程学院
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码头结构上的作用及组合
承载能力极限状态
Sd Rd
定义：
是指建筑物的整体结构或其构件达到最大的承载能力或产生不适于继续承载 的变形，或是由于结构构件因塑性变形导致几何形状发生显著改变而不能使 用，这是与建筑物安全性有关的最大承载能力状态，超过这一状态建筑物就 不安全。
变
间变化与平均值相比不可忽略
取组合值，即将标准值乘以组合 系数。
异
划
偶然作用
分 在设计基准期内，不一定
出现，但一旦出现其量值
根据观测和试验资料或工 程经验综合分析确定
很大且持续时间很短
港口水工建筑物
河海大学 港口海岸与近海工程学院
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极限状态设计表达式
承载能力极限状态
Sd Rd
Sd 作用效应设计值，如法 向应力、剪力和弯矩等 的设计值；
根
据
固定作用
结构自重力
空
在结构上具有固定分
间
布的作用
固定设备自重力
位
置
的
自由作用
堆货荷载
变
在结构的一定范围内
化
可以任意分布的作用 流动起重运输机械荷载
划
分
港口水工建筑物
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码头结构上的作用及组合
作用分类
根
静态作用
加载过程中结构产生
据
的加速度可以忽略不
结
计的作用
构
的
反
应
N y N cos cos
持久组合
Sd
0 GCGGk
Q1CQ1Q1k
(
n i2
港口水工建筑物--绪论
2017/4/28
港口水工建筑物
9
三、本课程教学内容和学习方法
本课程主要教学内容：码头，防波堤的 设计方法。分三个阶段：工程可行性研 究、初步设计、施工图设计。
2017/4/28 港口水工建筑物 13
一个合理的设计应该是这样： 原始资料可靠且取值合理； 建筑物结构形式先进，适合当地的自然使用和 施工条件； 建筑物稳定足够又不过分安全； 采用的计算图式接近工程实际情况； 计算方法正确，满足工程精度要求； 构件尺寸和配筋合理；具有先进合理的构造措 施； 使用方便可靠； 施工简单方便； 造价和维修费用低。
2
主要特点是:(与民用建筑比较)
1 、作用荷载复杂（包括各种自然力，使用荷 载和施工荷载）
荷载强度大且具有较多动态性质，吊机荷载的作用，波浪撞击 建筑物表面其时，荷载强度达到1000kN／m2，波浪、冰、船舶 推力产生较大水平荷载，作用于建筑物上部，引起建筑物位移。 系缆船舶的碰撞和冲击，深水码头为降低船舶系缆力采用昂贵 的防冲设备。 侵蚀性介质的作用，使建筑物的耐久性降低； 水下结构的恢复和修理是一项最难以完成和费用昂贵的工 作。
2017/4/28
港口水工建筑物
6
1979年以后为快速发展阶段。在改革大潮的洗 礼和推动下，港口迎来了快速发展的新时期。 ２０年来，沿海和内河共新建改建泊位1523个， 其中深水泊位360个，拥有万吨级泊位的港口 增加到45个，新增码头长度14.2万米，净增各 类装卸机械1.6万台，新增吞吐能力6.2亿吨。 港口建设规模和发展速度远远高于前３０年。 1999年．我国共有港口1200多个，码头泊位 3.3万个，主要港口泊位数比1979年增长了11 倍多，其中深水泊位增长了３倍多。
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56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于