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港口水工构筑物-《土木工程概论》精要

时间:2023-10-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:港口水工构筑物是港口的重要组成部分,包括码头、防波堤、护岸、船台、滑道、船坞等。但不能防止其下的水流及泥沙运动。一般说来,浮式防波堤较适合于波浪较陡和水位变化幅度较大的场合,可以用作临时工程的防浪措施。但喷气消波设备在使用时,空气压缩机等所需动力较大,运输费用较高。

港口水工构筑物-《土木工程概论》精要

港口水工构筑物是港口的重要组成部分,包括码头、防波堤、护岸、船台、滑道、船坞等。

1.码头

1)码头的布置形式

码头的布置有顺岸式、突堤式和挖入式。

(1)顺岸式:码头前沿线与自然岸线大体平行,优点是陆域宽阔、疏运方便、工程量小,如图7-18(a)、(b)所示。

(2)突堤式:码头前沿线与自然岸线间有较大角度,优点是在一定水域范围内有较多泊位,缺点是宽度有限、库场面积较小,作业不方便,如图7-18(c)所示。

(3)挖入式:港池由人工开挖形成,在大型河港及河口港中较常见。

2)码头的断面形式

码头的形式按其前沿的横断面外形有直立式、斜坡式、半直立式和半斜坡式,如图7-19所示。

(1)直立式码头岸边有较大的水深,便于大船停泊和作业,因此广泛地应用于海港以及水位差不太大的河港。

(2)斜坡式适用于水位变化较大的情况,如天然河流的上游和中游港口。

(3)半直立式适用于高水时间较长而低水时间较短的情况,如水库港。

(4)半斜坡式适用于低水时间较长而高水时间较短的情况,如天然河流上游的港口。

图7-18 码头的布置

图7-19 码头断面形式

3)码头的结构形式

码头的结构可分为重力式、板桩式、高桩式和混合式,如图7-20所示。

(1)重力式码头是靠自重(包括结构重量和结构范围内的填料重量)来抵抗滑动和倾覆的。

(2)板桩式码头是靠打入土中的板桩来挡土的。由于板桩是一较薄的构件,又承受较大的土压力,目前只用于墙高不大的情况,一般在10m以下。

(3)高桩式码头主要由上部结构和桩基两部分组成。上部结构构成码头地面,并把桩基连成整体,直接承受作用在码头上的水平力和竖向力,并把它们传给桩基,桩基再把这些力传给地基。高桩式码头一般适用于软土地基。

(4)混合式码头主要根据当地的地质水文、材料、施工条件和码头的使用要求,可采用各种不同类型的混合结构。如:前板桩高桩码头,后板桩高桩码头等。

2.防波堤

防波堤(见图7-21)的主要功能是为港口提供掩护条件,阻止波浪和漂沙进入港内对港口水域产生侵袭,保持港内水面的平稳和所需要的水深,使船舶在港口安全停泊和进行装卸作业,同时,兼有防沙、防冰的作用。(www.xing528.com)

图7-20 码头的结构形式

图7-21 防波堤

防波堤形式的选用,应根据当地情况,如海底土质、水深大小、波浪状况、建筑材料、施工条件,以及使用上的不同要求等,经方案比较决定。

1)防波堤的类型

防波堤的类型如(图7-22)所示,一般有以下几种。

图7-22 防波堤类型

(1)斜坡式防波堤。对地基承载力的要求较低,施工比较简单,较易修复,消波性能良好。但需要的材料数量大,斜坡上的护面石块或人工块体受波浪作用易滚落缺失,需要经常修补,堤的内侧不能用作靠船码头。一般适用于地基土壤较差、水深较小及当地盛产石料的情况。在我国使用最广泛。

(2)直立式防波堤,也称为直墙式。当水深较大时,它所需的材料比斜坡式节省,其内侧可兼供靠船之用。但消波的效果较差,影响港内水面平静,对地基要求高,较难修复。一般较适用于海底土质坚实、地基承载能力较好和水深大于波浪破碎水深的情况。

(3)混合式防波堤。它是直立式上部结构和斜坡式堤基的合并。增加直立式堤的基床厚度即形成混合式防波堤。它可减少直立墙高度和地基压力,斜坡式堤基断面也不必过大,比较经济合理。适用于水深较大的情况。

(4)透空式防波堤。在材料使用上和经济上都较为合理,特别适用于水深较大、波浪较小的情况。但透空式堤不能阻止泥沙入港,也不能减小水流对港内水域的干扰。

(5)浮式防波堤。不受地基基础的影响,可随水位的变化而上下,能削减波浪,修建迅速,拆迁容易。但不能防止其下的水流及泥沙运动。一般说来,浮式防波堤较适合于波浪较陡和水位变化幅度较大的场合,可以用作临时工程的防浪措施。

(6)喷气消波设备。它是利用水下管中喷出的空气与水掺和所形成的空气帘幕来削减波浪的。当喷气管安设在足够的水深时,船舶可以越经其上驶入港内,畅通无阻。喷气消波设备的初期投资小,造价与水深无关,施工简单,拆迁方便。但喷气消波设备在使用时,空气压缩机等所需动力较大,运输费用较高。

(7)新式防波设备。有塑料帘幕和浮毯等形式。帘幕破坏波浪水质点的轨道运动,浮毯利用浮体运动和波浪运动的相位差以迫使波浪衰减。但用作帘幕或浮毯的尼龙袋或其他材料费用较高,锚系问题也还存在困难。

2)防波堤的布置

防波堤的布置因地形、风浪等自然条件及建港规模而异,一般有单突堤式、双突堤式、岛堤式、组合式。

单突堤式:在离海岸适当地点筑一条堤伸入海中,使堤端到达适当深水处。

双突堤式:自海岸两边适当地点各筑一突堤伸入海中到达深水线,两堤末端形成一突出深水的口门,围成较大水域,保持港内航港水深。

岛堤式:在海中筑堤,形同海岛,专拦波浪与漂沙,堤身可为直线、折线或曲线。

组合堤式:突堤与岛堤结合。

3.护岸

护岸的作用就是使港口或水域的岸边在波浪、冰流的作用下不破坏,从而保护岸上的建筑物、设备和农田等。护岸方法可分为两大类: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;另一类是间接护岸,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。

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