第二章 重力式码头

二、主要组成部分
1、墙身（下部结构）和 胸墙（上部结构） 构成直立墙面 挡住墙后回填料承受外力，传给基础及地基 连成整体 2、基础 将力扩散到较大范围的地基，减小地基应力和沉降 保护地基，整平地基 3、墙后回填料 形成码头地面，减小墙后土压力 4、码头设备
三、结构型式
按墙身结构 分类 方块码头 沉箱码头 扶壁码头 大圆筒码头和格型钢板桩码头
2、胸墙设计
结构型式 现场浇注砼胸墙 采用最多 浆砌石 预制砼块体
高程和尺寸 胸墙底部高程不得低于施工水位 胸墙底宽按计算确定，顶宽一般≮0.8m 胸墙顶面高程宜预留沉降量
悬臂式 简支式
3、卸荷板
锚固式
4、墙身
（1）方块的型式及尺寸要求； （2）沉箱箱壁、底板和隔墙的布置及尺寸； （3）扶壁立板、肋板、底板尺寸及其整体连接情况； （4）圆筒筒壁和防漏土的构造措施； （5）格形墙体和上部结构的布置和尺寸。
（四） 大直径圆筒码头
结构简单，平面尺寸大；
壁薄，一般不作底板和内隔墙，可不做抛石基床；
砼与钢材用量少（与圆筒直径无关），造价低，施工速度 快。
座床式（放在抛石基床上）：当地基下不深处有较硬土层而 直接放置圆筒其承载力又不足时采用。
沉入式：当地基表面以下有较厚的软土层，可以 将圆筒穿过软土层插入到下卧持力层。
5、地面使用荷载
门机和铁路荷载 实际工程中常采用等代均布荷载（30～40kN/m2） 的方式处理。
活载最不利布置（堆载） ①垂直力和水平力都最大，验算基床和地基的承载力及计算建
筑物的沉降和验算整体滑动稳定性（图a）；
②水平力最大,垂直力最小，验算建筑物的滑动和倾覆稳定性 （图b）；
③垂直力最大,水平力最小，验算基底面后踵的应力（图c）。
整体性好，造价低。
衡重式断面
梯形断面
§2-2 重力式码头的构造或断面设计
一、基础 1、分类 对于岩石地基： 直接做在岩面上（现场灌注） 整平：≮0.3m （预制安装） 岩石顺岸向倾斜时采用阶梯形断
面
对于非岩石地基： 现场灌筑： 采用100-200mm原贫砼垫层（地基承载力足够） 采用块石基床、铪板、基桩（地基承载力不足）
按墙身的施工方法分类 干地现场浇注（或砌筑） 水下安装的预制结构
（一）方块码头
1、按断面形式分类 （1）阶梯式断面 断面底宽大； 方块数量多，整体性差； 基底应力不均匀。
（2）衡重式 底层方块削角、倒梯形、弯月形
（3）卸荷板式 墙背土压力减小； 基底应力较均匀； 断面底宽小。
三、重力式码头的一般计算
（一）码头稳定性验算 1、抗滑稳定性（沿墙底面、墙身各水平缝和基床底面的 抗滑稳定）
不考虑波浪作用，且由可变作用产生的土压力为主导 可变作用：
0 (
E EH
E EqH

pw Pw

PR PRH )

1
d
( GG
E EV

E Eqv )
f
预制安装：采用抛石基床
2、抛石基床设计 着重介绍型式、厚度、底宽
抛石基床型式 原地面水深小于码头设计水深 时采用。
原地面水深大于码头设计水深时采用
原地面水深大于码头设计水深，但地基表层 为软土，需挖除。
抛石基床厚度
基床起扩散应力的作用时，厚度由计算确定，满足地基允许 承载力，且≮1m。
基床顶面应力不大于地基容许承载，基床只起整平，防止地 基土被淘刷的作用，厚度不小于0.5m。
第二章 重力式码头
§2-1 重力式码头的结构型式与特点
一、工作原理及适用条件、结构特点 靠结构本身及其上填料重量抵抗建筑物的滑动和倾覆，要
求地其具有一定强度，故适用于较好的地基。 优点 ：（1）耐久性好，抗冻、抗水性能好；
（2）对地面超载和装卸工艺变化适应性强； （3）施工简单，设计、施工经验成熟； （4）用钢材少，造价较低。 缺点： （1）波浪反射严重，泊稳条件差； （2）地基要求一定承载力，需较多的砂石料。
（三）扶壁码头
由立板、底板和肋板互相整体连接而成的钢筋混凝土结构。
立板：挡土并构成码头直立墙壁 趾板：增加抗倾稳定性，使基底反力分布均匀 内底板：所受外力传至基床 尾板：减小基床宽度，基底反力均匀 肋板：将立板和底板连成整体并支撑立板和
底板，扶壁顶端宜嵌入胸墙10cm；
扶壁码头结构图
扶壁码头优、缺点：介于块体结构和沉箱结构两者之间， 主要缺点是结构整体性差。
三、墙后回填
1、抛填棱体 作用：（1）减小主动土压力；（2）与倒滤层一起可防细粒
土流失。 材料：量大、价廉、坚固、质轻，内摩擦角大的当地材料
2、倒滤层 作用：防止回填土流失 分类：碎石倒滤层 、土工织物倒滤层
抛填棱体断面形式
三角形：主要为防止回填土流失设置，抛填材料最少 梯 形：以减压为目的 锯齿形：以减压为目的，用料少，施工程序多（不宜多于两级）
方块码头优缺点：
优点：耐久性好，基本不需要钢材，施工简单，不需复杂的施 工设备；
缺点：水下工作量大，结构整体性和抗震性能差，需要石料量 大。
一般适用于地基较好，当地有大量石料，缺少钢材和冰况 严重的情况。
（二） 沉箱码头
1、矩形沉箱
制作简单，浮游稳定性好，施工经验成熟
对称式
非对称式
前壁
侧壁
后壁
二、重力式码头上的作用
1、建筑物自重力 （1）容重宜通过试验确定，无实测资料时， 按规范取值。
（2）对于无粘性材料（砂、石），剩余水位以上采用天然高 度，剩余水位以下采用浮重度。
（3）对于粘性土还应考虑饱和区，饱和区的土采用饱和重度， 饱和区以上和以下部分分别采用天然重度和浮重度。
2、剩余水压力
GR W0 AR Z
抗滑稳定性仍可采用一般计算的公式，但此时墙底与基 床之间的摩擦力计算采用综合摩擦系数，其值可取0.65。
二、沉箱码头的计算
1．沉箱吃水和干舷高度的
验算
为了保证沉箱在溜放或漂 浮、拖运时水不没顶，沉 箱应有足够的干舷高度
F H T B0 tan 2h s
抛石基床底宽
基床底宽决定于对地基应力扩散范围的要求 基床底宽≮建筑物底宽+两倍基床厚度 B+2d
二、墙身和胸墙
1、变形缝设置 地基不均匀沉降和温度变化→沉降缝和温度缝→一般合二为 一（一缝两用）→变形缝，缝宽20mm-50mm，间距10m-30m
一般在下列位置应设置变形缝： 新旧建筑物衔接处 码头水深或结构形式改变处 地基土质差别较大处 基床厚度突变处 沉箱接缝处
( GM G
EM EV
E M Eqv )
其他情况下的验算表达式类似抗滑稳定性验算。
(二)承载力验算
1．基床承载力验算
0 max
max
m in
VK B
(1
6e ) B
1/3
当 1/3 时
max

2VK
3
， min 0
2、地基承载力验算
2）箱壁计算图式 底板以上1.5L：三边固定、一边简支的单孔板 1.5L以上区段 多于两跨：两端固定连续板 等或少于两跨 :框架或两端固定单跨板
三角形
锯齿形
梯形
扶壁码头中设置的倒滤井
沉箱码头中可设置倒滤空腔
§2-3 重力式码头的一般计算
1、三种设计状况及两种极限状态的关系 持久状况：（使用期）按承载能力和正常使用极限状态设
计； 短暂状况：（施工期）按承载能力极限状态设计，必要时
按正常使用极限状态设计； 偶然状况：（遭受地震作用）仅按承载能力极限状态设计。
计算内容
序号
计算和验算内容
采用的极限状态
采用的效应组合
1
对墙底面和墙身各水平缝及齿缝计算面前趾的抗倾稳 承载能力极限状态
定性
2
沿墙底面、墙身各水平缝和基床底面的抗滑稳定性
承载能力极限状态
持久组合 持久组合
3
基床和地基承载力
承载能力极限状态
持久组合
4
整体稳定性
承载能力极限状态
持久组合
5
墙底面合力作用点位置
§2-4 方块、沉箱码头计算
一、方块码头的计算 1、卸荷板强度和稳定性计算
（悬臂式） （1）倾倒稳定性
绕A点向后倾
（2）强度、裂缝宽度按悬臂板 计算 以A’为固定点
2、无底板空心方块水平滑动和倾覆稳定性验算 填料有一部分直接作用到基床上，而另一部分则通过块体
壁传到基床上，腔内填料起抗倾作用的竖向力标准值应按 下式计算：
前趾 纵隔墙
沉箱的组成
后趾 横隔墙
南沙港集装箱码头 沉箱结构
开孔矩形沉箱
秦皇岛港煤码头
2、园形（外海引桥墩一般采用） 环形箱壁对水流的阻力小，受力情况好，配筋量 小，可不设内隔墙，但模板较复杂。
沉箱码头优缺点： 优点：施工速度快，水下工作量少，结构整体性好； 缺点：耐久性不如块体码头，需钢材多，需专门的施工设备 和合适的施工条件。
承载能力极限状态
持久组合
6
构件(卸荷板、沉箱、扶壁、空心块体和大圆筒)的承
承载能力极限状态
载力
持久组合
7
码头施工期稳定性和构件承载力验算
承载能力极限状态
短暂效应组合
8
构件(卸荷板、沉箱、扶壁、空心块体和大圆筒)裂缝
正常使用极限状态
长期效应
宽度验算
(准永久)组合
9
地基沉降验算
正常使用极限状态
长期效应 (准永久)组合
（五） 格形钢板桩码头
用打入地基中的平板型（直腹式）钢板桩组成大直径的圆圈， 相邻圆圈之间两圆弧连接，此圆弧也由打入地基中的平板型钢 板桩组成。圆圈和圆弧内用砂、土或石料填充。