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港口工程结构荷载

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最后更新 2024-12-03
浏览 206
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港口工程结构设计所应考虑的各种可能出现的荷载的统称。包括永久荷载和可变荷载。

英文名称
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所属学科
土木工程

包括自重力、预加应力、由土自重和永久荷载引起的土压力、固定水位的静水压力和浮托力等。

包括堆货荷载、起重运输机械荷载、铁路列车荷载、汽车荷载、载货缆车荷载、人群荷载、可变荷载引起的土压力、船舶荷载、风荷载、冰荷载、水流力、波浪力和施工荷载等。

根据堆存货种和装卸工艺确定的堆存情况,结合码头结构型式、地基条件、结构计算项目等对堆货荷载进行综合分析确定。海港和河港各类码头在一般装卸工艺条件下,码头上的堆货荷载按码头前沿、前方堆场和后方堆场3个区域分别确定。

由起重、运输机械的自重及其工作和行驶的作用,施加于码头结构上的荷载。荷载标准值应根据装卸工艺选定的机型和实际使用的起重量、幅度和设计风速等确定。

河港中作用于轨道上的载货缆车荷载应根据缆车自重、载重量、轮数、载货类别及影响轮压的各种因素确定。

船舶直接或间接施加于港口工程结构上的各种作用,包括系缆力、挤靠力、船舶撞击力。对于风、浪和水流比较复杂的开敞式码头,船舶荷载应通过数学模型计算或物理模型试验确定。一般包括下列内容:①船舶系缆力,指船舶停泊或靠离码头时,通过系缆缆绳对码头结构所产生的拉力,系缆力与系泊船舶的船型、实际吃水、风速与风向、水流流速与流向、波浪(波高、波向、周期)、缆绳材质与数量及系缆方式、码头水深等有关。②船舶挤靠力,指船舶在码头停泊时,风、水流和波浪共同作用下船舶对码头结构所产生的挤压力。③船舶撞击力,指船舶靠岸时或系泊船舶在波浪作用下的动能对港口工程结构所产生的撞击力。船舶靠岸时的撞击力根据船舶有效撞击能量、护舷性能和靠船结构的刚度确定,船舶靠岸时有效撞击能量与船舶质量和船舶靠岸法向速度有关。

冰对水工构筑物的作用。一般包括:①冰排运动中被结构物连续挤碎或滞留在结构前时产生的挤压力。②孤立流冰块产生的撞击力。③并排在斜坡结构物和锥体上因弯曲破坏和碎冰堆积所产生的冰力。④与结构冻结在一起的冰因水位升降产生的竖向力。⑤冻结在结构内、外的冰因温度变化而产生的膨胀力。冰荷载与冰的温度、冰层厚度、构筑物形状等有关。

水流动能对水工构筑物产生的作用力,其大小与水流流速、流向和水工构筑物形状等有关。水流力按下式计算:

式中为水流阻力系数;为水密度(吨/米3),淡水取1.0,海水取1.025;为水流设计流速(米/秒);为计算构件在与流向垂直平面上的投影面积(米2)。

波浪对水工构筑物产生的作用,包括5种情况:①波浪对直墙式构筑物的作用。在确定作用力时,首先要区分墙前的波浪形态,可分为立波、远破波和近破波3种,再根据波浪形态分析波浪力,如波峰作用下在墙面产生的压力,墙底面产生方向向上的浮托力;波谷作用下对墙面产生的吸力,对墙底面产生方向向下的波浪力。波浪力与波高、周期和水深等有关。②波浪对斜坡式建筑物的作用。包括对斜坡护面的作用和斜坡堤顶上胸墙的作用。波浪作用下斜坡式构筑物护面块体的稳定标准宜以容许失稳率表示;波浪对斜坡堤顶上胸墙墙面产生压力,墙底面产生方向向上的浮托力。③波浪对桩基和墩柱的作用。对小尺度桩柱(直径/波长0.2)一般利用小振幅波理论计算速度分力和惯性分力。对较大水深情况下,作用于大尺度墩柱体上的波浪力通常采用绕射理论得出的公式计算。波浪力与水深、波浪波高及周期、墩柱尺度及形状有关。桩柱构筑物有附着生物时,相应区段上的波浪力应乘增大系数。④波浪和水流对桩基和墩柱的作用。⑤高桩码头面板底部浮托力。应计算最大总浮托力和对应的均布压强、最大冲击压强和对应的冲击总力。浮托力与波浪波高及周期、水位和面板底部高程有关。

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