重力式码头

二、 重力式码头上的作用
• 重力式码头上的作用按时间变异可分为以下三类： • 永久作用：自重（建筑物，固定机械设备），填土产生 的土压力。 • 可变作用：地面使用荷载产生的土压力，船舶荷载，施 工荷载，冰荷载，波浪力等。 • 偶然作用：地震作用。
• １、建筑物的自重：G=γV
（γ的选取）
• 材料重度：水上采用天然容重，水下采用浮容重。 • 填料重度：无粘性土，以墙后地下水位为界，地下水位 以上采用天然容重，以下采用浮容重。粘性土：根据当 地经验选用，（应考虑饱和区）
㈡、抛石棱体构造
• １、断面形式 • ⑴、三角形：以防止回填土流失为 主，减压效果较差，抛填料量最少。 • ⑵、梯形、锯齿形：以减压为主， 兼防止回填土流失。 • 锯齿形与梯形相比在减压效果相同 的情况下，节约抛石量，但施工工 序多，影响工期，质量不易保证。 因此，对锯齿形一般不多于二级最 多可采用三级。 • ２、构造 • 棱体顶面应高出预置安装的墙身比 不小于0.3米
• ②、河港：取决于排水措施和墙前、后地下水位情况。
３、地面使用荷载
• ⑴、门机和火车 • ①、门机和火车分开考虑 • 门机： • a 沿码头长度方向将轮压力转化成线荷载， • Pm=∑Pi/(2l1+2l0) • b 将线荷载Pm分布到门机轨道基础宽度上，并以局 部均布荷载形式作用在码头面上。 • 火车：a 查表的火车荷载的等代线荷载Pt 。 • b 将Pt分布到轨枕长度上，以局部均布荷载 形式作用在码头面上。
•２、基床厚度：
• 主要由地基承载能力确定，基床底应力应小于地基允 许承载能力。 • ⑴ 地基较好：基床顶应力<地基承载能力时， d≮50cm，主要起整平地面和防止地基土被冲刷的作用。 • ⑵ 地基较差：基床顶应力>地基承载能力时， d≮100cm，具体取值，应根据稳定计算确定 。
•３、基槽的宽度和坡度 • ⑴、顺岸式结构 • ⑵、突堤式结构 • 基槽的边坡坡度，根据土 质由经验确定，但应满足 稳定性要求。 • ４、基床肩宽（明基床） • 对于夯实基床，≮2m； • 对于不夯实基床， ≮1m。
㈢、倒滤层构造 • １、位置：抛石棱体顶面，坡面，胸墙变形缝及
卸荷板顶面及侧面接缝处。 • ２、形式 • ⑴、碎石倒滤层：①可分层；②不分层：采用级配较 好的天然石料（或粒径5~8mm的碎石）一次合成，厚度 ≮60cm。 • ⑵、土工织物倒滤层：直接设置在墙身接缝处的土工 织物宜双层布置，抛石棱体后可单层布置。土工织物 的技术要求参见现行行业标准《水运工程土工织物应 用技术规程》。
㈣、码头端部的处理
• 顺岸式码头端部一般采用两种处 理方式： • １、在端部设置翼墙：端部可用 来停靠小船，节省岸线长度。适 用于码头不再接长的情况。在使 用过程中，易造成不均匀沉降， 使结构出现裂缝。当翼墙长度超 过10m，应设置变形缝。 • ２、在端部做顺岸式斜坡台阶 • 适用于码头有扩建，接长要求的 情况，不会发生较大的不均匀沉 降，但要求码头端部有富裕地形。
２、按施工方法分类：
干地现浇或砌筑的结构
水下安装预制结构
Ⅱ、重力式码头的构造
• 在码头设计中，首先要根据当地的自然条件，施工条 件，建筑物的使用要求等，拟定各种构造措施（基本 轮廓尺度），既进行构造设计，然后再进行强度和稳 定性验算。 • 一、 基础 • (一)基础的形式 ⑴扩散、减小地基应力，降低码头沉降； • ⑵有利于保护地基不受冲刷；
㈤、增强结构耐久性的措施：
• 适当提高材料的强度标号；适当增大构件厚度和钢筋 的砼保护层厚度；采用耐侵蚀性强，抗磨性高和抗冻 性能好的新材料；采用花岗石或预制钢筋砼板镶面。
三、 墙后回填
• ㈠、墙后回填的形式 • １、抛石棱体加倒滤层：减少 土压力，防止水土流失。减压 后墙身端面减小，节省砼用量， 经济效果显著，故在实心方块 码头中多采用。 • ２、直接回填细粒土，只在墙 身构件间的拼装缝处设倒滤设 施，防止土料流失。多用于沉 箱、护壁、空心块体码头。
• ⑶便于整平地基，安装墙身。
㈡、基础的形式 • １、岩基：
• ⑴、现浇砼和浆砌石结构 可不作基础整平，可把岩 基面凿成阶梯形断面最低 一层台阶宽度≮1m，1:10 倒坡。
• ⑵、对预制结构（易倾 斜），须用二片石和碎石 整平，厚度≮0.3m
• ２、非岩基：
• 水下安装预制结构， 须作抛石基床；
第三章 重力式码头
• 重力式码头的结构型式及其特点 • 重力式码头的构造 • 重力式码头的一般计算
• 方块码头
• 沉箱码头 • 护壁码头 • 大直径圆筒码头
Ⅰ、重力式码头的结构型式及其特点
一、 重力式码头的一般特点
• 工作原理 • 优点
• 缺点
• 适用条件
二、重力式码头的主要组成部分及其作用
• １、胸墙和墙身：是重 力式码头的主体结构， 挡土、承受并传递外力、 构成整体、便于安装码 头设备。 • ２、基础：⑴扩散、减 小地基应力，降低码头 沉降；⑵有利于保护地 基不受冲刷；⑶便于整 平地基，安装墙身。
• ３、软土地区：地基
处理，加载预压加固淤 泥质软基，深层水泥搅 拌(CDM)加固软基(插 图)。详见《地基处理 手册》
㈢、抛石基床
• １、基床形式 • ⑴、暗基床：用于原地面水深小 于码头设计水深。 • ⑵、明基床：用于原地面水深大 于码头设计水深，且地基条件较 好。 • ⑶、混合基床：用于原地面水深 大于码头设计水深，但地基条件 较差(如有2~3m淤泥层)，挖除后 抛石或换砂，成混合基床。
４、船舶荷载
• ⑴、计算稳定时，不考虑撞击力、挤靠力。 • ⑵、系缆力：Ny－对码头影响不大，不考虑。 Nz－数值较小，计算墙身稳定性时不考虑， 而在计算系船块体和胸墙稳定性时应考虑。 • Nz－按各分层沿码头长度方向的分布长度考 虑。 • ①、对于阶梯形方块码头：沿墙以45°向下 扩散，遇竖缝中止，然后再从缝底端向下继 续扩散。 • ②、对于护壁码头：沿墙以45°向下扩散， 遇竖缝中止。 • ③、对于现浇砼和浆砌石码头、沉箱码头， 在验算沿墙底稳定是，以分段长度作为船舶 荷载的分布长度。因为此类码头在分段长度 内为一整体。
• ㈣、回填土 • 就地取材，取土方便，运距近，易密实，有一定承
载力，产生土压力小。
Ⅲ、重力式码头的一般计算
• 一. 重力式码头的设计状态 • 重力式码头的设计应考虑三种设计状况。
• １、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。 • ２、短暂状况：施工期或使用期可能临时承受某种特殊 荷载时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。 • ３、偶然状况：在使用期遭受偶然荷载时仅按承载能力 极限状态设计。
•
３、墙后回填：（主 要指抛石棱体，倒滤 层）减小土压力，减 小水土流失。 ４、码头设施：供船 舶系靠，装卸作业。
•
三、 重力式码头的结构型式
• 重力式码头的结构型式主要取决 于墙身结构 • １、按墙身结构型式分：方块码 头，沉箱码头，护壁码头，大直 径圆筒码头，格形钢板桩码头， 干地施工的现浇砼和浆砌石码头 等。
• 干地现浇砼和浆 砌石结构： • ⑴、地基承载力 不足时，要设置 基础，如块石基 础，钢筋砼基础 或桩基等；
• ⑵、如地基承载力Байду номын сангаас够，可不作基础， 但应满足构造要求。 • 构造要求：
• ①、在墙下铺10~20cm厚的贫质砼垫层， 以保证墙身施工质量。 • ②、垫层的埋置深度≮0.5m，考虑挖泥 超深。 • ③、若码头前有冲刷，则基础埋深>冲 刷深度，或采用护底措施。
( E P E P ) 1 ( G E P ) f 0 E H PW W E qH pR RH G E V E qV d
6、抛石的重量和质量
• ⑴、重量：块石的重量既要满足在波浪和水流作用下 的稳定性，又要考虑便于开采，运输。一般采用 10~100kg的混合料。 • ⑵、质量：要求块石块石不被夯碎，遇水不软化、不 破碎，未风化。 • 对于打夯的基床：≮50MPa（水中饱和状态下的抗压强 度）；
• 对于不打夯的基床：≮30MPa。
２、剩余水压力
• 概念：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。 • 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。 • ⑴、墙后为抛石棱体或粗于中砂的填料，可不考虑剩 余水压力。 • ⑵、墙后为中砂或细于中砂的填料（包括粘性土）时： • ①、潮汐港：剩余水头取1/5~1/3的平均潮差；
7、基床顶面的预留沉降量
⑴、夯实基床：只考虑地基沉 降的预留量（参见《土力学》 教材）。 • ⑵、不夯实基床：除考虑地 基沉降外，还应考虑基床本 身的压缩沉降量: • △=αkσd • 预留倒坡0%~1.5%，以防止 外倾。对于岩基，带卸荷板 的衡重式码头，可不留倒坡。
二、 墙身和胸墙的构造
㈠、码头临水面轮廓要求
⑵、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，以堆货为例。 • ①、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。 • ②、垂直力最小，水平力最大用于 计算抗倾、抗滑稳定性。 • ③、垂直力最大，水平力最小：用 于验算基底后踵的应力。
㈢、胸墙构造
• １ 胸墙的型式
• ⑴、现浇砼胸墙：结构牢固，整体性好，是采用最多 的 一种型式。
• ⑵、浆砌石胸墙：可节约模板，就地取材，但断面不 宜过小，并要注意砌筑质量，保证有良好的整体性。 • ⑶、预制砼块体胸墙：预制块体之间应采取良好的整 体联系措施。 • ２、顶宽：一般≮0.8m，对于停靠小型内河船舶的码 头≮0.5m。 • ３、底宽：按抗滑、抗倾稳定性计算确定。
• ４、底高程：原则上应尽量放低， 以增加胸墙的整体性和足够的刚度， 但对现浇或现砌的胸墙，底高程不 得低于施工水位。 • 施工水位：为了现浇若干节点（胸 墙，桩帽等），低于该节点底面的 水位在水位过程线上出现的时间为h， 施工队伍根据机具及组织能力，在 该时段内能保证完成该节点的现浇 施工任务，则该水位即为施工水位。 • ５、胸墙顶的预留沉降量（不包括 现浇胸墙前的沉降量）按砌筑胸墙 后的沉降，即后期沉降预留。
• ５ 波浪力
• ⑴、波高<1m时：不考虑波浪力。
• ⑵、波高≥1m时：即使要考虑，也只考虑墙前为 波谷情况，即波吸力，墙后按静水位考虑。
• ６、地震荷载
• 见《抗震设计规范》。
• ７、土压力：（略）
三、 重力式码头的一般计算
㈠、码头稳定性验算（以岸壁式码头为例）
１、验算内容包括沿墙底面、墙身各水平缝和基床底 面的抗滑稳定性 组合一：不考虑波浪力作用，由可变作用产生的土压力为 主导可变作用时，抗滑稳定性应满足下式：
②、门机和火车一起考虑
• a、计算Pm ， Pt 。 • b、将Pm ， Pt通过轨枕、道渣等沿码头横向传布， 达到一定深度成均布荷载，并移至地面上。 • q=(Pm`+Pt`+Pt``+Pm``)/B，B=B0+b1+b0``
• 式中： B0 －门机轨距，10.5m； • b1 －门机轨枕宽度1.25m； • b2 －火车轨枕宽度2.5m； • b0`` －两线火车轨道净距2m。
5、基床夯实
• 基床夯实的方法一般有预压法、 重锤夯实法和爆炸夯实法。
• 重锤夯实的作用①破坏块石棱角， 使块石互相挤紧；②使与地基接 触的一层块石嵌入地基土内。 • 当地基为松散砂基或采用换砂处 理时，对于夯实的抛石基床底层 应设置约0.3m厚的二片石垫层， 以防止基床块石大夯震动时陷入 砂层内。
• 针对设置前趾且高出基床 面的码头，为了防止船底 碰撞码头前趾，应保证前 趾与船舶舭龙骨之间的最 小净距不应小于0.3m。
㈡
变形缝的设置
• 码头结构中一般将沉降缝和伸缩缝合二为一，成为变 形缝，即一缝两用。 • １、位置：⑴新、旧结构衔接处；⑵水深或结构型式 变化处；⑶地基土质变化较大处；⑷基床厚度变化处； ⑸沉箱接缝处等。 • ２、缝宽：2~5mm，垂直通缝。 • ３、间距：在考虑上述因素外，一般10~30m不等。