港口水工建筑物讲义重力式码头计算
重力式码头
时的土压力计算
图2－3－2
二. 重力式码头上的作用
4 船舶荷载
船舶撞击力和挤靠力：验算稳定性时一般不考虑。 系缆力：平行码头线、垂直地面、垂直码头线 (要考虑)
分布：图2－3－3
5 地面使用荷载 一般只考虑堆货荷载、门机荷载和铁路
荷载 按最不利情况进行布置 6 波浪力
三 重力式码头的一般计算
2 剩余水压力 剩余水头：墙前计算低水位与墙后地下水位 的水位差。 剩余水压力：由剩余水头产生的水压力。 根据码头排水条件和填料透水性 能确定。
二 重力式码头上的作用
3 土压力 计算理论: 库仑理论、郎肯理论和索科洛夫斯基理论
1)码头墙后主动土压力 (1)无粘性填料的（ 150 '）墙背主动土压力 ' ：为第二破裂角
（图2－1－9）
适用码头：岸壁式码头
岸壁式码头缺点
解决办法－－开孔 开孔方法
三. 扶壁码头
扶壁结构是由立板、底 板和肋板互相整体连接 而成的钢筋混凝土结构
按肋板数分为单肋、双 肋和多肋
四. 大直径圆筒码头
主要有预制的大直径 薄壁钢筋混凝土无底 圆筒组成。
可沉入地基中，也可 放在抛石基床上。
优点 ：结构简单、混 凝土和钢材用量少、 适应性强，可不作抛 石基床，造价低，施 工速度快。
(1)土源丰富,运距近,取填方便； (2)回填易于密实,沉降量小，有足够的承载力； (3)产生的土压力小，通常用砂、块石、炉渣。
第三节 重力式码头的计算
一 重力式码头设计状况和计算内容 1.三种设计状况
(1)持久状况 (2)短暂状况 (3)偶然状况
一 重力式码头设计状态和计算内容
2.计算内容 表2－3－1
重力式码头
二 墙身和胸墙
5. 卸荷板 一般采用预制钢筋混凝土结构 图2－2－5
卸荷板悬臂长和厚度：由稳定性和强度要求决定 一般 长1.5~3.0m 厚度0.8~1.2m
作用 : (1) 从构造上减少主动土压力; (2)利用一部分上部填土的重量，增加抗倾力矩， 从而增加主体结构的稳定性。
二 墙身和胸墙
6. 码头端部的处理 (1)码头端部在顺岸方向做成斜坡 适用码头有接长要求的情况 (2)码头端部设置翼墙 适用码头不再接长的情况 图2－2－6
三. 扶壁码头
扶壁结构是由立板、底 板和肋板互相整体连接 而成的钢筋混凝土结构
按肋板数分为单肋、双 肋和多肋
四. 大直径圆筒码头
主要有预制的大直径 薄壁钢筋混凝土无底 圆筒组成。
可沉入地基中，也可 放在抛石基床上。
优点 ：结构简单、混 凝土和钢材用量少、 适应性强，可不作抛 石基床，造价低，施 工速度快。
1.方块码头的断面形式
阶梯形(图2－1－1) 衡重式(图2－1－2) 卸荷板式(图2－1－3)(属衡重式)
2.方块码头的结构型式（按墙身（块体）结构）
实心方块(图2－1－1，图2－1－2) 空心方块（有底板：图2－1－3和图2－1－6；无底板：图2－1－4 ） 异形块体（图2－1－7 ）
二 沉箱码头
平整作用，不宜小于 0.5m
一 基础
3.基床肩宽（特别是外肩）
对夯实基床，不宜小于2m; 对不夯实基床，不应小于1m; 对有冲刷情况，适当加宽
4.基槽底宽及边坡坡度 底宽 不宜小于码头墙底宽度加 两倍基床厚度 坡度 根据土质由经验决定
一 基础
5. 基床夯实 使抛石基床紧密，减少建筑物在施工和使
用时的沉降。一般用重锤夯实。 6. 对抛石基床块石质量和品质要求
港口水工建筑物课程教案
港口水工建筑物课程教案1.课程目的熟练掌握港口水工建筑物常用结构型式、构造处理、荷载确定及结构稳定性、内力计算，了解新型码头结构型式及计算理论的发展；巩固、加深和综合应用已经学过的基础课、专业基础课知识，培养学生分析问题、解决问题的能力；掌握港口水工建筑物的设计程序、内容、设计所需资料及取得的途径、方法。
2.课程性质专业课，必修课，本期总学时54,学分3。
3.教学对象港口航道与海岸工程专业的本科学生。
4.授课方式课堂讲授、多媒体教学、课堂讨论等。
5.考核方式闭卷笔试、考查；总成绩评定中，辅以平时课堂表现及作业完成情况结合考核。
6.相关课程先修课程有《理论力学》、《材料力学》、《结构力学》、《水力学》、《土力学》、《钢筋混凝土结构学》、《工程水文》、《海岸动力学》、《港口规划与布置》等，后续实践教学环节有“港口水工建筑物课程设计”、“毕业设计”。
7.课程总学时54个学时，具体分配详见教案实施。
8.选用教材韩理安主编，《港口水工建筑物》，人民交通出版社，2008年9、主要参考书[1]韩理安主编，《港口水工建筑物》（I）,人民交通出版社，2001年[2]王云球主编，《港口水工建筑物》（II）,人民交通出版社，2001年[3]邱驹主编，《港工建筑物》，天津大学出版社，2003年[4]陈佳琴、杨光荣编著：《斜坡码头和浮码头》，人民交通出版社，1984[5]交通部第三航务设计院：《码头结构新型式》，人民交通出版社，1999[6]交通部第一航务设计院：《海港工程设计手册》，人民交通出版社，1994[7]港口工程技术规范，人民交通出版社港口水工建筑物教案实施港口水工建筑物教案实施港口水工建筑物教案实施港口水工建筑物教案实施港口水工建筑物教案实施港口水工建筑物教案实施港口水工建筑物教案实施港口水工建筑物教案实施港口水工建筑物教案实施港口水工建筑物教案实施港口水工建筑物教案实施港口水工建筑物教案实施港口水工建筑物教案实施港口水工建筑物教案实施港口水工建筑物教案实施港口水工建筑物教案实施港口水工建筑物教案实施港口水工建筑物教案实施港口水工建筑物教案实施港口水工建筑物教案实施港口水工建筑物教案实施。
港口水工建筑物沉箱重力式码头课程设计
（0.4，0.45，0.5，0.55m）
3、箱内隔墙布置 ——宜对称布置，间距3～5m，内隔墙上部挖洞时，孔洞
下边缘至箱底的距离不宜小于隔墙间距的1.5倍 4、隔墙厚度 ——隔墙间距的1/25～1/20，厚度≮200mm。
加强角宽度150-200mm，以减少应力集中。 5、沉箱重量（是否大于预制场预制能力），干舷、浮游
基床厚度较薄或墙前土层软弱 时可不考虑这部分被动土 压力
另需注意：
①各种作用换算成单位长度（m）断面上的作用值。 系缆力，门机、铁路都要换算。
②为达到倾覆力矩或水平力最大，堆货荷载应布设在计算 面之后。
③土压力计算，胸墙可采用朗金理论，不计向下分力（除 非采用梯形胸墙，码头稳定应用库仑理论，朗金理论 得出的稳定力矩偏大。）
（2）可变作用：
堆货荷载 （码头前沿和前方堆场的均布荷载）；起重 机械荷载；铁路荷载；可变作用引起的土压力； 波浪力；（本次设计波高≤1m，不考虑） 系缆力等。
（3）偶然作用：地震荷载等（本次不考虑）
组合原则： 最不利组合：稳定力最小＋不稳定力最大。
对抗滑、抗倾稳定性：最大水平力＋最小竖向力 对基床和地基承载力：最大水平力＋最大竖向力
3、水流力（有掩护码头，本设计可忽略） 4、系缆力标准值
Nx= FxwK/n
n—同时受力的系船柱数目，与船长度有关，可查《荷载规范》表 K—系船柱受力分布不均匀系数，n=2时，K=1.2；n＞2时，K=1.3 α—系船缆的水平投影与码头前沿线的夹角（30°） β—系船缆与水平面的夹角（15°） 系缆力标准值，不得小于《荷载规范》的规定值，对载重量10000t的 船舶，系缆力标准值不得小于400kN。
长沙理工港口水工建筑物
2011年硕士研究生入学考试复试科目《港口水工建筑物》考试大纲[日期：2011-03-22] 来源：撰稿人：[字体：大中小] 一、目的和要求通过考试，了解考生对本专业的主要专业课知识的掌握情况、理解能力、分析能力、基础理论和专业知识的综合运用能力以及考生从事专业技术研究工作的基本素质。
二、考试范围1、码头的基本组成及其作用；码头型式和作用在码头结构上的作用及其分类；作用代表值的确定以及作用效应组合等；2、重力式码头：结构型式、特点及其适用条件、一般构造、一般计算内容、地基处理方法；3、板桩码头：码头构造、单锚板桩墙计算的基本内容、计算方法和计算步骤；4、高桩码头：码头型式与构造，一般计算：板的内力计算、桩台特点及刚性桩台与柔性桩台的计算方法和计算步骤；5、防波堤：防波堤的作用、型式及其适用范围、设计波浪的确定、斜坡堤设计、直立堤前波浪形态和波压力计算与直立堤的设计计算主要内容；6、修造船水工建筑物：类型及其各自的型式、船坞坞室的结构型式等内容。
三、考试内容1、码头的分类及其使用范围与码头的基本组成及其作用；2、可靠度的含义；结构的正常功能；3、作用的分类、作用代表值的确定、作用效应组合及其原则；4、重力式码头的特点、一般适用范围以及重力式码头的常用结构型式、主要组成及其作用；5、重力式码头的设计状况、一般计算内容及对应采用的极限状态和作用效应组合；6、重力式码头断面设计的主要内容及其基本要求；7、减少作用于重力式码头上的永久土压力的有效措施；8、板桩码头的基本组成、主要的结构型式、构造和特点；9、拉杆失事的原因及防治措施；10、板桩码头的锚碇类型及其受力特点与适用条件；11、板桩码头的计算内容有那些？其常用得计算方法及其适用范围；12、高桩码头的特点及适用条件、组成及上部结构的主要型式；13、高桩码头结构中桩基布置原则；14、进行高桩码头桩力计算时如何考虑上部结构刚度的影响；15、在板梁式码头中，对于由叉桩和直桩支承的板梁式码头的横梁计算，可如何简化？16、全部由直桩支撑的梁板式码头的横梁排架按弹性支承刚架计算时，可如何简化？17、防波堤的作用、结构的类型及其适用条件；18、防波堤的布置内容与布置原则；19、船坞坞室断面结构型式类型、工作原理及其适用条件；20、纵向滑道和横向滑道的一般特点。
第2章 重力式码头
三. 扶壁码头
扶壁结构是由立板、底 板和肋板互相整体连接 而成的钢筋混凝土结构 按肋板数分为单肋、双 肋和多肋
四. 大直径圆筒码头
主要有预制的大直径 薄壁钢筋混凝土无底 圆筒组成。
可沉入地基中，也可 放在抛石基床上。 优点 ：结构简单、混 凝土和钢材用量少、 适应性强，可不作抛 石基床，造价低，施 工速度快。
1.三种设计状况
(1)持久状况
(2)短暂状况
(3)偶然状况
一 重力式码头设计状态和计算内容
2.计算内容
表2－3－1
二 重力式码头上的作用
作用分三类 1.永久作用：建筑物自重、固定机械设 备自重力、墙后填料产生的土压力、剩余 水压力等； 2.可变作用：堆货荷载、流动机械荷载、 码头面可变作用产生的土压力、船舶荷载、 冰荷载和波浪力等；
水平分力标准值：
3 土压力
(2) 粘性土的墙后主动土压力计算
当地面水平时，在铅垂墙背或计算垂 面上按下式计算土压力强度（郎肯公式）： 永久作用部分：
eaH hKa 2c K a
eaqH qKa
可变作用部分：
3 土压力
2) 码头墙前被动土压力
当地面水平时，被动土压力
强度按下式计算（郎肯公式） ：
图2-1-1
图2-1-2
图2-1-3
图2-1-4
图2-1-5
图2-1-6
图2-1-7
工形 空 T形
图2-1-8
深层水泥拌合
图2-1-9
图2-1-10
图2-1-11
图2-1-12
图2-1-13
图2-1-14
图2-1-15
图2-1-16
图2-2-1
图2-2-2
一级建造师港口与航道工程(重力式码头)
为什么对 基床块石 有要求？
2015-7-18
重量要求：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 。 所 以 采 用 10 ～ 100kg的混合料。 质量要求：要求块石不被夯碎，遇水不软化、不 破碎。
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1E412011 掌握基床施工
二、 基床抛石
（二） 抛石施工艺及组织 1、抛石工艺：陆上机具或水上机具。 2、抛石方法：人力抛填或抛石船抛填。 3、抛石精度：要设立导标。
(如何控制抛石精度？)
4、当基床抛石需作密实处理且基床较厚时， 基床需分层抛填分层密实。
(何种情况下需分层抛填？)
2015-7-18 20
1E412011 掌握基床施工 一、 基槽开挖 (一)开挖施工工艺及选择 根据地质条件选择水下基槽开挖方式。
土 质
岩 基 非岩基 注：
开挖施工工艺
水下爆破→ 抓斗式挖泥船清渣；
砂质及淤泥质土 绞吸式挖泥船 黏土、松散岩石 链斗式、抓扬式、铲斗式挖泥船
外海
已有建筑物附近
选择抗风浪能力强的挖泥船
小型抓扬式挖泥船
上部结构施工 胸墙浇筑
浇筑封顶混凝土 浇筑封顶混凝土 //沉箱盖板安装 沉箱盖板安装
1E412011 掌握基床施工
补充：抛石基床的一般施工程序
测量 定标
施工 放样
基槽 开挖
基床 抛石
基床 密实
基床 平整
1、 测量定标 2、上线开挖
挖泥船移船方向
挖泥船
泥驳
挖泥船定位示意图
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非岩基
(1)基槽开挖尺寸不小于设计尺寸 (2)允许偏差符合规范 • 超深0.3~0.8m • 超长、超宽1.0~2.0m
重力式码头(港口工程)
头断面设计。
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沉箱码头
港口工程
土木工程学院 12
沉箱码头
港口工程
土木工程学院 13
沉箱码头
断面形式
港口工程
圆形沉箱（多用于墩式码头） 1）受力条件好 2）按构造配筋，用钢量少 3）腔体内不设隔板，砼用量减少 4）环形箱壁对水流的阻力小
矩形沉箱 制作简单，浮游稳定性好，施工经验丰富， 多用于岸壁式码头。 1）对称式：最常用；2）非对称式：节省 钢筋砼，但制作麻烦，浮游稳定性差；3） 开孔式：对无掩护的港口，消能效果较好。
土木工程学院 14
扶壁码头
优点：结构简单，施工 速度快，节省材料，造 价低 。
缺点：整体性差，耐久 性差。
适用：有起重运输设备， 有预制能力的情况或有 干地施工条件。
港口工程 土木工程学院 15
扶壁码头
组成
立板：挡土,并构成码 头直立岸壁。
底板：将上部荷载传 给基床。
肋板：将立板和底板 连成整体，并
组成：上部结构（即胸 墙）、格形墙体和墙后回 填组成。格形墙体由直腹 式钢板桩形成的主格仓、 副格仓以及格仓内的填料 组成。
格仓形式：圆格形、平格 形、四分格形、偏圆格形
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格形钢板桩码头
港口工程
土木工程学院 23
小结
❖ 主要内容 重力式码头的结构形式 方块码头、沉箱码头、扶壁码头、大圆筒码头特征
受并传递外力、构成整体，
便于安装码头设备。
胸墙
基础：（1）扩散、减小 地基应力，降低码头沉降； （2）有利于保护地基不 受冲刷；（3）便于整平 地基，安装墙身。
港口水工建筑物讲义重力式码头计算
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港口工程
重力式码头的计算
设计状态
重 力 持久状况
式
码
头 的 短暂状况
设
计
状
况
偶然状况
正常条件下，结构使用过程中的状况。 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。
结构施工和安装等持续时间较短的状况。 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。
组合三：考虑波浪力作用，波浪力为主导可变作用
组合四：考虑波浪力作用，堆载土压力为主导可变作用
此为一种水位情况，若将水位作为一个组合条件，则可得十几种组合 情况。
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港口工程
重力式码头的一般计算
抗倾稳定性验算（以岸壁式码头为例）
计算时候按平面问题取单宽计算。
组合一：不考虑波浪力作用，可变作用产生的土压力为主导可变作用 ：
短暂效应组合 长期效应
(准永久)组合 长期效应
(准永久)组合
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港口工程
重力式码头的计算—码头上的作用
永久作用
结构自重力
在设计基准期内， 固定设备自重力
根 据 时
其量值随时间的变 化与平均值相比可 忽略不计
墙后填料土压力 剩余水压力
间 的
可变作用
堆货荷载
在设计基准期内， 其量值随时间变化
力 墙后为中砂或细于 潮差
的 确 定
中砂的填料（包括 粘性土）
河港：取决于排水措施和墙前、墙后 地下水位情况
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港口工程
重力式码头的计算—码头上的作用
港口专业码头毕业设计计算书重力式
总平面布置上海港改建码头是河口港码头，平面布置与工艺设计按《海港总平面设计规范》和《河港总平面设计规范》的有关规定确定。
根据水文、地质、地形、货种、装卸工艺及施工条件等因素综合分析，采用高桩码头结构型式（上层土为淤泥）。
码头前沿大致平行于黄浦江主流向，由于码头前江面宽约500米，水域面积不大，为了不使水流结构发生变化选用顺岸式。
码头前沿布置在规划前沿线，考虑到当地陆域面积紧张，采用满堂式，1#和2#码头连片布置，拆掉原有的防洪墙，将后桩台至陆地之间的短距离水域用当地廉价的砂石料抛填，当汛期来临时，码头停止作业，采用堆沙包的方法来防汛。
由资料得到的水位值：设计高水位：高潮位累积频率曲线的10%处————3.75 m设计低水位：高潮位累积频率曲线的90%处————1.22 m极端高水位：高潮位累积频率曲线的2%处————4.63m极端低水位：高潮位累积频率曲线的98%处————0.60 m1．1一号码头总平面布置1．1．1停靠方式停靠方式采用两点系泊（如图），受力系船柱数目根据船长查得为n=2，系船柱间距最大为20m，最少系船柱个数为6个。
1．1．2一号码头主要尺度的拟定1．1．2．1 泊位长度单个泊位长度：L=L+2dbL————单个泊位长度（m）bL————设计船长（m）,L=82.6m;d————富裕长度（m）,按《海港总平面设计规范》查表取值为8～10mL=82.6+2×(8～10)=98.6～102.6m,取码头长度为118m, 已b有岸线满足要求.1．1．2．2泊位宽度为了不占用主航道，泊位宽度：B=2bb————设计船宽（m）,b=13.6mB=2×13.6=27.2m，取28m1．1．2．3 码头前沿顶高程（按有掩护港口的码头计算）基本标准：E=HWL + 超高值(1.0～1.5)复核标准：E=极端高水位+超高值(0～0.5)E————码头面高程（m）HWL————设计高水位（m）基本标准：E=3.75+(1.0～1.5)=4.75～5.25 m复核标准：E=4.63+(0～0.5)=4.63～5.13 m 由资料知，当地万吨级泊位的码头面标高一般为+4.8m，所以取E=4.8m1．1．2．4码头前沿设计水深D=T+Z1+Z2+Z3+Z4Z2 =KH- Z14%D————码头前沿设计水深（m）T————设计船型满载吃水（m）,T=4.47m；Z1————龙骨下最小富裕深度（m），查得Z1=0.2mZ2————波浪富裕深度（m）,K————系数，顺浪取0.3，横浪取0.5H————码头前的允许波高（m）4%由于地处黄浦江中，码头前江面宽度只有500米，波浪主要为顺浪，查《港口规划与布置》得3000吨级的杂货船的允许波高为H=0.8m，%4所以：Z2 =0.3 0.8-0.2=0.04 mZ3————船舶因配载不均而增加的船尾吃水值（m）,杂货船可不计，Z3=0 m；Z4————备淤富裕深度（m）,Z4=0.5mD=4.47+0.2+0.04+0+0.5=5.21m,所以码头前沿水底高程=设计最低水位-码头前沿设计水深=1.22-5.21=-3.99m,由于码头前沿布置在规划前沿线处，且规划挖至-9.0 m，所以水深条件肯定满足。
重力式码头2jky
扩散线遇竖缝截止,然后从缝底端向下继续扩散。 对于分段长度内为一个整体结构的码头(如沉箱码 头、现浇 混凝土和浆砌石码头等),验算沿墙底的稳定性时, 系缆力的分布长度等于一个分段的长度。
5.地面使用荷载
设计重力式码头时,地面使用荷载 一般只考虑堆货荷载、门机荷载 和铁路荷载。对于重件码头,当地 面设置重形固定起重机和大形平 板车运行时,还应考虑这些设备产 生的集中荷载和局部均布荷载。
干舷高度验算
• 为了保证沉箱在溜放、漂浮、拖 运时水不没顶，沉箱应有足够的 干舷高度
B0 2h F H T tg S 2 3
浮游稳定性验算
沉箱靠自身浮游稳定时,必须计算其以定倾高度表示的浮游稳 定性。定倾高度应按下式计算:
m=ρ-α
式中:m—定倾高度(m),应符合表2-3-8的规定; ρ —定倾半径(m),按《重力式码头设计与施工规范》附录D计算; α —沉箱重心到浮心的距离(m)。
② ③
6.波浪力 ⑴当墙前进行波波高小于1 m时,一般不考虑波浪力。 ⑵对于墙后有填土的码头,如需考虑波力,也只考虑墙前 波谷的情况（波吸力）,墙后按静水位考虑。
7.地震荷载
见《抗震设计规范》。
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、抗滑稳定性验算(沿墙底面、墙身各水平缝和基床底面的抗滑稳 定性) ① 可不考虑波浪力作用，由可变作用产生的土压力为主导可变作用:
2.地基承载力验算
• 基床顶面应力通过基床向下扩散。扩散宽度 为B1+2d1,并按直线分布。 • 基床底面最大、最小应力标准值和合力作用 点的偏心距按下式计算:
•地基承载力能否满足要求，按《港口工程地 基规范》验算。
(三)整体滑动稳定性及地基沉降计算
重力式码头
混凝土与钢筋用量比沉箱结构少，施工速
度比块体结构快。
其主要缺点是结构的整体性不好，对地基
的不均匀沉降适应性差。
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港口水工建筑
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大圆筒是预制的大直径薄壁钢筋混凝土无底
圆筒。大圆筒直径一般为5～14m。
预制好的大圆筒吊运到现场，一个挨一个地 安放，待安装完毕后，筒内充填块石和砂， 圆筒之间采取堵缝措施。
型施工设备、施工简单、工期短、造价低、 整体性好。
和水下安装结构的预制结构。
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港口水工建筑
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按墙身结构可分为：
块体结构
沉箱结构
扶壁结构
大圆筒结构 格形钢板桩结构
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三、重力式码头的施工工序
预制墙身的构件； 开挖基槽，抛填块石基床，对基床进行夯 实和整平； 在整平好的基床上安装墙身的预制件，浇 注胸墙；
抛填墙后块石棱体，和铺设倒滤层，墙后 回填；
铺筑路面和安装码头设备等。
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第二节 重力式码头构造
在码头设计中，首先要根据当地自然条件、施
工条件及建筑物的使用要求，
拟定各种构造措施，即进行构造设计，
然后才是进行强度和稳定性验算。
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一、基础
纵横墙隔成若干格仓。 沉箱一般在专门的水泥预制场预制，制好后在滑 道上用台车溜放下水。 将下水的沉箱用拖轮拖运至现场，定好位置，用 灌水加压载的方法将沉箱放在整平好的抛石基床 上，
重庆高校港口水工建筑物之重力式码头讲义
• 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。
•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。
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。
• 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：
0 (
E EH
PW
PW
EEqH
pRPRH
)
1 d
( GG
EEV
EPqV
)
f
组合二：不考虑波浪力作用，沿胸墙底面的抗滑稳定性，
系缆力为主导可变作用
0 (
E
EH
PW
PW
港口与水工建筑物课程设计方块码头设计计算书
港口与水工建筑物课程设计方块码头设计计算书班级：A13姓名：学号：目录第一篇设计任务书 (3)1设计资料 (3)1.1 码头设计用途及等级 (3)1.1.1 潮位 (3)1.1.2地形地质条件 (3)1.1.3波浪 (4)1.1.4 气象条件 (4)1.1.5地震资料 (4)1.2材料指标 (4)1.3 使用荷载 (4)1.3.1堆货荷载 (4)1.3.2 门机、铁路荷载 (4)1.3.3 船舶系缆力 (4)1.3.4汽车荷载及其它起重设备机械 (5)1.4船型 (5)第二篇设计计算书 (6)1尺寸的确定 (7)1.1 泊位长度 (7)1.2泊位宽度 (7)1.3码头顶高程 (7)1.4 码头前沿水底高程 (7)1.5码头立面方块宽度 (7)1.6尺缝宽度 (7)1.7 系船柱间隔 (7)1.8 变形缝间距 (7)2作用的分类及计算 (8)2.1 结构自重力 (8)2.1.1 极端高水位情况 (9)2.1.2设计高水位情况 (11)2.1.3设计低水位情况 (13)2.2 土压力标准值计算 (15)2.2.1 墙后块石棱体产生的土压力标准值(永久作用) (19)2.2.2码头面堆货荷载 (21)2.2.3门机和铁路荷载产生的土压力 (23)2.3船舶荷载(可变作用) (24)2.3.1系缆力 (25)2.3.2撞击力、挤靠力 (26)3.0波浪力 (27)3.1码头稳定性验算 (34)3.1 持久状况 (36)3.1.1作用效应组合 (37)3.1.2承载能力极限状态设计表达式 (42)3.2短暂状况 (46)3.3偶然状况 (48)4基床和地基承载力验算 (49)4.1 基床顶面应力计算 (50)4.1.1 持久状况 (50)4.1.2 短暂状况 (50)4.1.3 偶然状况 (50)4.1.4 结果 (50)4.2 地基承载力验算 (50)4.2.1 计算数据 (50)4.2.2 承载力计算 (50)5卸荷块体承载力计算 (52)5.1 作用的标准值计算（以单宽M计） (53)5.2 作用效应 (54)5.3参考文献55港口水工建筑物课程设计任务书——方块式码头一、设计条件在某海岸拟建一座万吨级的商品汽车滚装码头，有关设计条件和资料如下：（一）设计船型设计船型的船舶资料见表1。
某重力式码头设计方案及结构计算
某重力式码头设计方案及结构计算摘要：重力式码头具有整体性好、结构坚固耐久、对较大集中荷载的适应性强、设计和施工较为简单等优点，在港口工程中被广泛应用。
本文以某重力式煤码头为例，详细阐述了码头结构设计方案，并根据自然条件、船舶及工艺荷载进行结构计算，验证了码头结构的安全可靠性，可为类似工程实践提供参考。
关键字：重力式；煤码头；沉箱；结构设计一、项目概况某工程拟建1个7万吨级煤码头泊位（结构按10万吨级散货船设计预留），码头长366.2m，顶高程8.5m（以当地理论最低潮面为基准），前沿底高程-15.6m。
水工建筑物的结构安全等级为Ⅱ级。
二、主要设计参数（1）设计水位200年重现期高潮位：4.58m100年重现期高潮位：3.96m设计高水位：1.81m（高潮累计频率10%）设计低水位：0.08m（低潮累计频率90%）极端高水位：3.62m（50年一遇高潮位）极端低水位：-0.40m（50年一遇低潮位）（2）设计流速水流流速按1.05m/s计算。
（3）设计风速按瞬时9级风设计，设计风速为22m/s，大于9级风时船舶离开码头避风。
（3）工程地质工程场地陆域多为低山丘陵地貌，勘察区海岸地貌为岩质海岸，未发现不良地质作用的影响。
根据钻探揭示地层情况，拟建码头上覆土层为第四系全新统海相或海陆交互相形成的淤泥类土以及砂类土，下伏燕山期花岗岩的风化残积层、全风化岩、强风化岩、中风化岩等。
根据工程勘查报告提供的各岩、土层的主要涉及参数及物理力学性质指标、各土（岩）层的容许承载力建议值，确定码头持力层为强风化或局部全风化岩。
（4）工艺荷载1）码头面均布荷载：20kPa；2）桥式抓斗卸船机：基距16m，每腿8轮，轮距1.0m；工作状态和非工作状态最大轮压分别为500kN/轮和550kN/轮，卸船机轨道采用QU120。
两台卸船机之间最小距离为2m。
三、码头结构选型码头结构型式一般根据当地自然条件、使用要求、投资最优、施工工艺和外部协作条件等因素综合决定。
重力式码头算例
1、某重力式方块码头，初步拟定的断面尺寸见图，设计计算资料如下 （1）回填1层，水上γ=18KN/m3，水下γ=9KN/m3，φ=30°； 回填2层，水上γ=19KN/m3，水下γ=11KN/m3，φ=45°。
（2）计算水位：5.0m ；不考虑剩余水压力。
朗金主动土压力公式：20=tan 452n an K φ⎛⎫- ⎪⎝⎭， 库伦主动土压力公式22cos =cos nan K φ⎡⎢⎢⎣绘制土压力分布图，计算土压力强度、总土压力及土压力产生的倾覆力矩。
答1、土压力计算q=20kpa5.002、土压力计算（1）土压力系数计算回填一层按朗金公式计算土压力：n 0δ=，02020301=tan 45=tan 45=223n an K φ⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭回填二层按库伦公式计算土压力：0n 15δ=，22cos ==0.194nan K φ⎡⎢⎢⎣（2）土压力强度计算：11183183H a e KP =⨯⨯=0211 1.50.194tan15 3.09H a e KP =⨯⨯⨯=03(18311 1.511 2.12)0.194tan1517.58H a e KP =⨯+⨯+⨯⨯⨯=04(18311 1.511 2.1211 1.38)0.194tan1520.43H a e KP =⨯+⨯+⨯+⨯⨯⨯=5120 6.673H a e KP =⨯=06200.194tan15 3.75H a e KP =⨯⨯=（3）水平土压力分块合力及对前趾的倾覆力矩 永久作用：11183272aH E KN =⨯⨯= 1186108EH M KN m =⨯=∙ 213.09 1.5 2.322aH E KN =⨯⨯= 2 2.3249.28EH M KN m =⨯=∙ 3 3.09 2.12 6.55aH E KN =⨯= 3 6.55 2.4415.98EH M KN m =⨯=∙412.12(17.583.09)15.362aH E KN=⨯⨯-=4115.36( 2.12 1.38)32.053EH M KN m =⨯⨯+=∙517.58 1.3824.26aH E KN =⨯= 5124.26 1.3816.742EH M KN m =⨯⨯=∙611.38(20.4317.58) 1.972aH E KN=⨯⨯-=611.97 1.380.903EH M KN m =⨯⨯=∙77.46Hn E KN ∑= 182.95EHn M KN m ∑=∙可变作用：7 6.67320aH E KN =⨯= 720 6.513EH M KN m =⨯=∙813.75 2.12 3.982aH E KN=⨯⨯=813.98(1.38 2.12)8.303EH M KN m =⨯+⨯=∙9 3.75 1.38 5.18aH E KN =⨯= 915.18 1.38 3.572EH M KN m =⨯⨯=∙29.16Hn E KN ∑= 24.87EHn M KN m ∑=∙（4）竖向土压力合力及其对后趾的稳定力矩 永久作用：01()tan (77.4627)tan1513.52Vn Hn aH E E E KN δ∑=∑-⨯=-⨯=3.713.52 3.750.03E V n v nM EK N m ∑=∑⨯=⨯=∙可变作用：07()tan (29.1620)tan15 2.45qVn Hn aH E E E KN δ∑=∑-⨯=-⨯=3.7 2.45 3.79.07qEVn qvn M E KN m ∑=∑⨯=⨯=∙2、某重力式方块码头，初步拟定的断面尺寸见图，设计计算资料如下 （1）重度：混凝土，水上γ=24KN/m3，水下γ=14KN/m3； （2）堆货：q=20KN/m 2。
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地基沉降验算
采用的极限状态
承载能力极限状态 承载能力极限状态 承载能力极限状态 承载能力极限状态 承载能力极限状态 承载能力极限状态 承载能力极限状态 正常使用极限状态
正常使用极限状态
采用的效应组合
持久组合
持久组合
持久组合
持久组合
持久组合
持久组合
港口工程I
--港口水工建筑物
陈 达 2012.04 港口海岸与近海工程学院
前情提要
港口工程
重
基础
力
基床形式 、厚度
基槽底宽、边坡坡度、肩宽、夯实 块石质量要求、预留沉降量、倒坡
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
材料重度：水上采用天然容重，水下采用浮容重。
无粘性填料重度：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。
粘性填料重度：应考虑饱和区 。
对于河港，饱和区范围应根据当
地地下水位变化情况、填料性质，
根据经验或经勘
探确定 。对于海港，
根据潮位确定：
设计低水位
剩余水头
湿重度
设计高水位
饱和重度
hi、hn —分别为第i层和第n层填料厚度标准值（m）
Kq —地面荷载系数
n —第n层填料与墙背的摩擦角
K an —第n层填料的主动土压力系数
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港口工程
重力式码头的计算—码头上的作用
墙后主动土压力
粘性土的墙背
粘性土的土压力可按图解法确定；当有经验时，也可采用等代内摩擦 角，按无粘性填料考虑。
墙后地下水位
浮重度
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港口工程
重力式码头的计算—码头上的作用
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
压
潮汐港：剩余水头取1/5～1/3的平均
结构承受设防地震等持续时间很短的状况。 在使用期遭受偶然荷载时仅按承载能力极限状 态设计。
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港口工程
重力式码头的计算
设计状态
序号
1 2 3 4 5 6 7 8
计算和验算内容
对墙底面和墙身各水平缝及齿缝计算面前趾的抗倾稳定性 沿墙底面、墙身各水平缝和基床底面的抗滑稳定性 基床和地基承载力 整体稳定性 墙底面合力作用点位置 构件(卸荷板、沉箱、扶壁、空心块体和大圆筒)的承载力 码头施工期稳定性和构件承载力验算
流动起重运输机械荷载
变
与平均值相比不可 船舶荷载、水流波浪力
异 忽略
可变作用引起的土压力
划
偶然作用
分
在设计基准期内， 不一定出现，但一
地震荷载等
旦出现其量值很大
且持续时间很短
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港口工程
重力式码头的计算—码头上的作用
建筑物自重
包括构件本身的重力及其上的填料重力，按体积乘重度计算。重度的 标准值宜通过试验确定，无实测资料时， 按规范取值。
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港口工程
重力式码头的计算
设计状态
重 力 持久状况
式
码
头 的 短暂状况
设
计
状
况
偶然状况
正常条件下，结构使用过程中的状况。 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。
结构施工和安装等持续时间较短的状况。 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。
当地面水平，在铅直 墙背或计算垂面上可 按下式计算：
永久作用 可变作用
eaH hKa 2c Ka 0
eaqH qKa
eaH , eaqH —土压力强度（kPa） Ka —主动土压力系数 c —土的粘聚力标准值（kPa）
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重力式码头的计算—码头上的作用
计算较复杂，工程中用的较少。
（1）朗肯和库仑土理论都是由墙后填土处于极限平衡状态的条件得到的 。但朗肯理论求的是墙背各点土压力强度分布，而库仑理论求得的是墙背 上的总土压力。
（2）朗肯理论在其推导过程中忽视了墙背与填土之间的摩擦力，计算的 主动土压力误差偏大，被动土压力误差偏小；而库仑理论考虑了这一点， 其主动土压力接近于实际值，但被动土压力因为假定滑动面是平面误差较 大，因此，一般不用库仑理论计算被动土压力。
i1
EqHn qKq Kanhn cos(a n )
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）
（3）朗肯理论适用于填土表面水平的无粘性土或粘性土，而库仑理论适 用于填土表面为水平或倾斜的无粘性土。
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港口工程
重力式码头的计算—码头上的作用
墙后主动土压力
无粘性填料的墙背 15o
永久作用 可变作用
EHn 0.5 2 n1 ihi nhn hnKan cos(a n )
力 墙后为中砂或细于 潮差
的 确 定
中砂的填料（包括 粘性土）
河港：取决于排水措施和墙前、墙后 地下水位情况
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港口工程
重力式码头的计算—码头上的作用
土压力
计 库仑理论 算 理 朗肯理论 论 索科洛夫斯基
考虑墙背倾斜、地面倾斜和土与墙背摩擦力 ；假定土是均质和无粘性。 考虑土的粘性、地面均布荷载、土体水平分 层；假定墙背垂直、地面水平和墙背光滑。
码头前被动土压力（地面水平）
无粘性填料
ep (qp h)K p
粘性土
ep (qp h)K p 2c K p
短暂效应组合 长期效应
(准永久)组合 长期效应
(准永久)组合
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港口工程
重力式码头的计算—码头上的作用
永久作用
结构自重力
在设计基准期内， 固定设备自重力
根 据 时
其量值随时间的变 化与平均值相比可 忽略不计
墙后填料土压力 剩余水压力
间 的
可变作用
堆货荷载
在设计基准期内， 其量值随时间变化