土木工程概论第7章-港口工程.ppt

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1、第7章 港口工程,港口的作用和定义：港口是综合运输系统中水陆联运的重要枢纽，货物和旅客集散并变换运输方式的场地，它有一定面积的水域和陆域供船舶出入和停泊，可以为船舶提供安全停靠、作业的设施以及提供补给、修理等技术服务和生活服务。,连云港港口,古代港口工程,港口的出现源于古代渔捞的开始。7000年中国河姆渡人前善使舟楫，依山傍水停舟成为港口原型，形成独特的百越文化。,断发纹身，善舟楫，铸铜器，洗骨葬,商周至春秋战国时期，起步和形成时期，风帆木板桥秦汉时期，风帆改进和船尾舵的出现秦始皇视察黄、腄、成山、芝罘和琅琊等港口徐福东渡唐朝鉴真东渡日本,宋元，指南针在船上的应用，福建泉州港成为当时世界上最大

2、的国际贸易海港（公元10世纪-1368年）明朝，陈友谅战船、郑和下西洋,国外海港和海运的发展以地中海为中心公元前332年，埃及亚历山大大帝建造了亚利山大港（公元前2世纪-公元10世纪为全球最大港）1368-1484年，威尼斯成为第一大港口，近代海运的发祥地。,1100年，灯塔遭强烈地震的洗劫，仅残存下面第一部分，灯塔失去往日的作用，成了一座瞭望台，在台上修建了一座清真寺。1301年和1435年两次地震，塔全毁。,1484-1588年西班牙的巴塞罗那成为第一大港，工商业和文化中心，造船中心，开始殖民扩张,近代港口工程,水力学创始人之一阿基米德1870年，弗汝德进行船舶模型试验，提出弗汝德定律18

3、85年，雷诺用潮汐水流模型研究水流运动1936年，荷兰建造波浪水槽进行波浪爬高和越顶试验1952年中国试制第一台冲击式生波机1869年和1914年苏伊士运河和巴拿马运河相继完工18世纪伦敦港成为世界最大港口(1588-1894年)1894年，美国超英、德，工业产值第一，纽约港成为世界最大港（1894-1962年），二次世界，各大港口衰落，纽约港依旧繁华。清光绪二十四年，自行开放秦皇岛港，是目前世界最大煤炭输出港,现代港口工程,1、建材，理论研究（计算机，模型试验）、施工技术（工业化和大规模现代化）发展带动港口工程发展2、日本科教兴国，贸易立国，迅速崛起，横滨港成为世界第一大港（1962-198

4、6）,3、欧洲的长足发展使鹿特丹港成为世界最大港，年吞吐量达3亿吨（1986-2005年),4、2005年后，上海凭借中国经济龙头的优势，一举成为世界第一大港口，宁波-舟山，广州港，天津港也已迈入世界前十大港口,Famous Harbors in the World,荷兰鹿特丹港口位于荷兰的鹿特丹港口是世界第一大港，二战时也未曾遭破坏，很是繁荣。鹿特丹港占全欧集装箱市场份额:19%.,港口全景,Famous Harbors in the World,New York Harbor,作为美国象征的自由女神像矗立在纽约港入口处。纽约港也叫新泽西港，是世界上最大的天然深水港之 一，位于纽约州东南的赫

5、德森河口，濒临大西洋。港区面积有3800平方千米，有水深9-146米的深水泊位400多个，集装箱码头37个，,是世界上港区面积最大的港口。整个港区有140多条货、客运输线通往世 界各地，外贸进出口年货运量达6000万吨。美国纽约干船坞码 头纽约港港口宽深，天然掩护条件 好潮差小，冬季不冻，自然条件非常优越。,Statue of Liberty,比利时的安特卫普港,该港是欧洲第二大港口，是比利时的最大港口，它横跨斯盖尔特河两岸，距北海68公里。它不仅是优良的内陆运输港，还是重要的海上转运站，其影响面呈辐射状，号称“360度港口”。,其他世界港口,德国汉堡港 是欧洲经济自由区的典型,被称为“通往世

6、界的门户”。2004年,汉堡港凭借总转运量1.15亿吨、集装箱700万TEU的吞吐量,跻身于世界最大的港口行列。,新加坡的新加坡港,法国的马赛港,英国的伦敦港,日本的神户港和横滨港,我国目前航运现状,目前为止我国从事国际航运的船舶公司已达231家，总运力达到2210多万载重吨，居世界第九位。我国国际班轮每月已达926个航班，遍布我国29个港口，遍及世界各国和地区的105条航线。现在国内主要港口有：上海港，香港，大连港，秦皇岛港，天津港，青岛港，黄埔港，连云港，烟台港，南通港，宁波港，温州港，北海港，海口港等。,香港 已 成为华南地区的转口港。香港鄰 珠江三角 洲，得天得厚，拥 有风浪 静的水港

7、，是靠泊船 隻的天然避風港。经 经过多年发展，香港已蜕变为一个世界一流的货柜港,香港,洋山深水港工程,洋山深水港工程是建设上海国际航运中心的核心，是第一个海岛港，是离上海港最近的深水港，而东海大桥作为洋山港区连接上海陆地的唯一通道，如同上海国际航运中心的一大“动脉”，在洋山港一期工程启动时，东海大桥的贯通，2005年12月，一期工程竣工。,船王包玉刚,年，包玉刚以亿新加坡币夺得英资集团会德丰股权，成为继李嘉诚入主和记黄埔之后，夺得英资四大洋行的第二个香港人。年，包玉刚又一举收购香港另一个发钞银行渣打银行的股份，成为该行最大的个人股东。船王“弃舟登陆”创造了又一个奇迹！,船王包玉刚,尽管这样，他

8、却是一个朴实无华的人，一个勤俭节约的人，他从来不允许自己和亲属的生活过分奢侈。他每年只准许家属在夏威夷度假天，他的女儿们一次只能买一双鞋，他从不让孩子参加香港“富翁环球游览团”他一直遵循着父亲的教诲：“脚踏实地地工作，平易近人地待人，身体力行地做事。”,港口工程建设,港口分类,按所在位置分,海港,河港,湖港,按用途分,商港,军港,渔港,工业港,避风港,按成因分,天然港,人工港,港口分类,4、按水域冻港、不冻港。5、按潮汐闭口港、开口港。6、按对进口的外国货物是否 办理报关手续报关港、自由港。,一、港口规划与布置,1、港口组成,水域：供船舶航行、运转、锚泊和停泊装卸之用，要求有适当的深度和面积，

9、水流平缓，水面稳静。(港口水域可分为港外水域和港内水域。港内水域包括港内航道、转头水域、港内锚地和码头前水域或港池。在内河港口，为便于控制，船舶逆流靠离岸。当船舶从上游驶向顺岸码头时，先调头，再靠岸；当船舶离开码头驶往下游时，要逆流离岸，然后再调头行驶。为此，要求顺岸码头前水域有足够宽度。)陆域：供旅客上下船、货物装卸、货物堆存和转载之用，要求有适当的高程、岸线长度和纵深。岸边建有码头，岸上设港口仓库、堆场、港区铁路和道路，并配有装卸和运输机械，以及其它各种辅助设施和生活设施。,3、港口陆域则由码头、港口仓库及货场、铁路及道路、装卸及运输机械、港口辅助生产设备等组成。,河港中船舶靠离码头的方法

10、,内河港口,港口的组成,港口的特征参数,1、港口深度：大型油轮码头10-20m2、码头泊位数：装卸货物和上下旅客泊位以及辅助船舶和修船码头泊位3、码头线长度：泊位数和每个泊位长度，安全间距4、港口陆域高程：根据设计高水位加超高值确定，要求在高水位时不淹没港区。,港口规划,一、港口规划一般分为两个阶段：1、选址可行性研究2、工程可行性研究二、可行性研究可行性研究是确定工程项目是建设还是放弃（或暂缓）的重要科学依据，也是限定工程项目规模大小、建设周期、资金筹措等重要问题的主要依据，是工程项目前期工作的核心。,港口布置,一、港口布置必须遵循的原则：1、统筹安排2、合理布局3、远近结合4、分期建设,开

11、敞式海岸上的港口平面略图,2、港口布置基本类型,自然地形的布置，可称为天然港；适用于疏浚费用不太高的情况。挖入内陆的布置，为合理利用土地提供了可能性；在泥沙质海岸，当有大片不能耕种的土地时，宜采用这种建港型式。填筑式的布置，如果港口岸线已充分利用，泊位长度已无法延伸，但仍未能满足增加泊位数的要求时可采用。,突出式,挖入式,Y形挖入式航道,平行挖入式航道,老港口增加人工港岛,天然港的建设,天然离岸岛的建设,河口港的建设,港口水工建筑物是港口的重要组成部分,一般包括：码头(Quay)防波堤(Seawall)护岸(Retaining Wall)船台滑道(Slipway&Slideway)船坞(Doc

12、k)等,三 港口水工建筑物,1、码头：供船舶系靠、装卸货物或上下旅客的建筑物的总称。,码头的分类,1.按用途分类 货运码头 客运码头 工作船用码头 渔码头 军用码头等.,2、按平面布置分类,顺岸式。突堤式：窄突堤、宽突堤。（主要用于海港）墩 式：常用于外海开敞式码头。前沿结构不连续，由靠船墩、系船墩、工作平台、连接桥、引桥等组成的码头。岛 式：不设引桥的墩式码头，主要用于装卸液体货物。,墩式码头,岛式码头,3、按断面形式分类,直立式：多用于水位变幅不大的港口，如海岸港、河口港。斜坡式：多用于水位变幅较大的港口，如上、中游河港或水库港。半斜坡式：适用于枯水期较长而洪水期较短的山区河港。半直立式：

13、适用于高水位时间较长，而低水位时间较短的情况，水库港。4、按地理位置分类海港，河港，水库港，河口港等,对水位差8m以下的货运的货运码头，宜建直立式；对水位差817m的件杂货码头，主要采用直立式，对散货码头主要采用斜坡式；对水位差17m以上，以建斜坡式为主，也可因地制宜建一些其它形式。,港口工程规范,4、按结构型式分类 实体式（重力式，板桩式），透空式，混合式。,重力式工作原理：是依靠结构本身及其上面填料的重量来维持稳定。优点：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：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。,板桩式,工

14、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。优点：耐久性好（相对），结构简单，材料用量少，便于预制，可以先打桩，后开挖港池。缺点：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。,透空式,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。优点：波浪反射小，泊稳条件好，砂石用量少，对开挖超深适应能力强。缺点：对地面超载、工艺变化的适应能力差，水平承载能力低，耐久性差，须设叉桩（大直径管柱例外）。适用条件：软土地基。,寸滩集装箱码头结构图,架空斜坡式,

15、长江万州红花地码头,混合式,根据当地的地质、水文、材料、施工条件和码头的使用要求，也可采用各种不同型式的混合结构。如：前板桩高桩码头，后板桩高桩码头，透空重力式结构等。,码头的组成部分,、上部结构的作用 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、将下部结构的构件连成整体、设置码头设施，如防冲设施、系船设施等。、下部结构的作用 支承上部结构，形成直立岸壁、将作用在上部结构和本身上的荷载传给地基。、码头设备 用于船舶的系靠和装卸作业等。,2、防波堤,防波堤：为港口提供掩护条件，阻止波浪和漂沙进入港内，保持港内水面的平稳和所需的水深，同时，兼有防沙、防冰的作用，堤的内侧可兼作码头，或

16、安放系锚设备，供船舶停靠，节省投资。,防波堤的型式按平面形式分 突堤：一端与岸连接,另一端伸向海中，组成港口的口门。岛堤：两端均不与岸相连，位于离岸一定距离的水域中，设有堤根，只有堤头和堤身。,防波堤的平面布置单突堤双突堤岛堤组合堤,防波堤布置形式,按断面结构分类 斜坡式：由堤心石，护面，护底组成（一般）。优点、消浪功能好，波浪大部分不反射；、对地基承载要求不高，损坏后易修复；、施工容易，一般不需大型起重设备，便于就地取材；缺点、护面块石易被波浪冲走，需经常维修，增加后期费用；、堤两侧不能直接作系靠船舶的码头之用。适用范围 适用于水深不大（1012），当地基料价格便宜或地基较软的情况。,直立式

17、 一般由墙身，上部结构，基础组成。在临海，临港两侧均为直立墙，底部基础多采用抛石基床，水下墙身一般采用砼方块或砼沉箱结构，上部多采用现浇石结构（由平台和防波堤组成）,优点、与斜坡式相比，材料用量少；、不需要经常维修；、堤内侧可兼作码头，适用方便。缺点、波浪反射大，消浪效果差，可能影响港内水域平静；、堤前水深或基肩上水深小于波浪的破碎水深时，波浪将破碎，对堤前产生很大的动水压力，需加大堤身宽度和需要护底措施，增大造价；、地基应力大，对不均匀沉降敏感。、一旦破坏，修复困难。适用范围、水深较大（大于破碎水深，使波浪不破碎）；、地基坚实，承载能力大。,混合式（即高基床直立堤）适用范围水深较大（2028

18、），地基承载能力有限的情况。若作直立式：地基承载力不够；若作斜坡式：材料用量太大（斜坡堤材料用量大致与水深的平方成正比。缺点、确定斜坡顶标高，要经济，技术比较、论证方案稳定性，需作模型试验，增加设计费用，延长设计时间。,特殊形式的防波堤 理论和试验研究表明，波浪能量大部分集中在水体表面，在表层23倍波高范围内集中在水体表面，在表面23倍波高范围内集中9098的能量，因此产生了适应波能这一特殊形式的防波堤。透空防波堤 优点：比较经济，施工也容易 缺点：不能阻止泥沙进入，不能减少水流对港内水域的干扰。适用条件：水深较大，波浪小，无防砂要求的水库港，湖泊港等。,浮式防波堤 由有一定吃水的浮涵或浮排和

19、锚系组成。A、优点 不受水深，地质条件限制；易拆除，易修建，较经济。B、缺点 锚链设备复杂，可靠性差，易走锚，不能阻止泥沙进入港内，不能减少水流对港内水域的影响。C、适用条件 波陡大，水位变幅大的渔港或作临时防护。,喷气式，喷水式防波堤 原理：使波长变短，波陡变大，直到波浪破碎，消耗波能。优点：施工简单，基建投资少，安装，拆迁方便。缺点：动力消耗大，运输费用高。适用：围堰施工，打捞沉船及临时的装卸作业。,防波堤的类型,斜坡式,直立式,混合式,透空式,浮式,喷气消波设备,喷水消波设备,营口港鲅鱼圈滚装码头护岸工程,1996年竣工的珠海电厂5万t码头防波堤，堤长1,400m为抛石斜波堤四脚空心块护

20、面结构。,3、护岸建筑,护岸方法,一类是直接护岸，即利用护坡和护岸墙等加固天然岸边，抵抗侵蚀。一类是间接护岸，即利用在沿岸建筑的丁坝或潜堤，促使岸滩前发生淤积，以形成稳定的新岸坡。,直接护岸建筑：,斜面式护坡、直立式护岸墙、混合式,护岸墙断面图,护坡和护岸墙的混合结构,间接护岸建筑,潜堤：利用潜堤促淤就是将潜堤布置在波浪的破碎水深以内而临近于破碎水深之处，大致与岸线平行，堤顶高程应在平均水位以下，并将堤的顶面作成斜坡状，这样可以减小波浪对堤的冲击和波浪反射，而越过堤顶的水量较多。,丁坝：自岸边向外伸出，对斜向朝着岸坡行进的波浪和与岸平行的沿岸流都具有阻碍作用，同时也阻碍了泥沙的沿岸运动，使泥沙

21、落淤在丁坝之间，使滩地增高，原有岸地就更为稳固。,港口工程与人类生存的关系,港口工程与资源：岸线是一种有限的资源港口工程与环境：疏浚，建筑物，船舶排出物、货物泄露、滨海工业，灰尘港口工程与灾害：地震灾害和风暴潮灾害。,展望,深水化和大型化多样化：港口作业的物流化，港口布局的网络化以及港城一体化管理信息化,港口、水运工程设计规范一览表,1 JTJ200-95 水运工程建设标准编写规定2 JTJ/T204-96 航道工程基本术语标准3 JTJ206-96 港口工程制图标准4 JTJ211-99 海港总平面设计规范5 JTJ213-98 海港水文规范6 JTJ214-98 港口工程荷载规范7 JTJ

22、220-98 渠化工程枢纽总体布置设计规范8 JTJ221-98 港口工程质量检验评定标准,9 JTJ332-98 干船坞工程质量检验评定标准10 JTJ225-98 水运工程抗震设计规范11 JTJ226-97 港口建设项目环境影响评价规范12 JTJ231-94 港口工程环境保护设计规范13 JTJ202-87 水运工程设计节能规范14 JTJ237-99 装卸油品码头防火设计规范15 JTJ232-98 内河航道与港口水流泥沙模拟技术规程16 JTJ233-98 海崖与河口潮流泥沙模拟技术规程17 JTJ301-88 波浪模型试验规程（试行）,27 JTJ/T258-98 爆炸法处理水下地基和基础技术规程28 JTJ/T260-97 港口工程粉煤灰填筑技术规程29 JTJ/T261-97 港口工程预应力混凝土大直径管桩设 计与工规程 30 JTJ267-98 港口工程混凝土结构设计规范,