港口水工建筑物知识点全

年计）的统计分布规律。⑵可以考虑到波浪对不同建筑物或同一建筑物不同部分作用性质差异。 ㈡、设计波浪的确定方法：一般根据海浪的多年现场实测资料进行统计分析，可求得各种特征波和波浪的要素特征值，由此确定设计波浪要素。一般用平均值作为规则波的计算要素，按规则波理论计算。不规则波的统计特征值有：波列的平均周期，平均波高，累计频率以及1/P大波的平均波高。目前对不规则波的各种波浪变形及波浪作用的处理方法大致可分为以下五种： 单一有效波法，单一最大波法，概率分布法，不规则波试验法，谱分析法 。

3、防波堤轴线布置的主要原则：⑴防波堤轴线布置形成的港内水域应是扩散形的，波浪进入口门内能迅速扩散到较大的波峰线上，使波高降低。⑵防波堤的纵轴线一般应向港内拐折，θ＝120°～180°，尽量避免向港外拐折成凹角β（因为在凹角处会波能集中，波高增大），若必须向外拐，如为保护船舶进出口门时避免受横向波浪影响，在主堤段外端接一辅助翼端，且两段堤轴线的外夹角β角不宜小于150°，且最好用圆弧连接。⑶轴线与波向线要斜交成α＝60°～80°，以减少波浪力，增加安全储备。⑷堤高应沿纵轴线按水深、地质、波浪条件分段设计（堤头、堤身、堤根）。 二 斜坡堤

1．斜坡堤的结构形式：按材料分，大致可分为：⑴抛石防波堤：抗浪能力较差，多用于波浪不大且石料来⑵砌石护面防波堤：材料来源丰富的情况。 ⑶人工块体护面防波堤：抗浪能力较强，多用于波浪较大的情况。特点：⑴ 抛石防波堤：a不分级堤：优点：堤身密实、沉降均匀、施工简单；缺点：块石重量轻，容受波浪冲击破坏、后期维修费用高，因此逐渐被分级堤替代。b分级堤：优点：石料利用合理，定性提高，便于有计划的采石料。缺点：石料的来源和数量不易保证。抛石堤适用条件：水深浅、基软、石料丰富、波浪小。对不分级堤：设计波高小于2～2.5m对分级堤：设计波高小于3～4m ;对分级堤：设计波高小于3～4m 。

（2）砼块体堆筑或护面的斜波堤：①抛填砼方块斜波堤：优点：重量大（最大可达60～80t）稳定性好，抗波能力大。缺点：需要大型起重设备，水泥用量大、费用高。适用范围：波浪较大、缺乏石料，但有大型起重船的情况。

②砼块体护面堤：块体重量轻、效果好，一般使用于波高小于3m的情况 A：栅栏板块体：缺点：支撑棱体承载力要求较高；对斜坡平整度要求高。

B：异形方块：特点：①形状因素比较好，即具有高度的不规则性，有利于块体之间相互结合，增大块体的稳定性；②空隙率大，表面粗糙，有利于波浪在斜坡上破碎，波能消散。缺点：块体形状复杂、制作麻烦、施工和使用中因肢体连接部位较弱易断裂，从而失去块体防护作用，给防波堤带来险情。 护面块体适用于：水深大、波浪大、地质条件软的情况。

2．斜坡与波浪相互作用表现方面：1）斜坡倾斜时对波浪运动形态影响（即波浪的破碎、反射）2）波浪破碎后产生冲击坡面，且部分水体上爬，回流，冲刷坡面。

对坡面的保护范围应根据什么因素确定：作用范围在爬高R—d之间，也就是坡面的保护范围。d为冲刷深度，D为波浪爬高。

波浪进入斜坡范围的运动特征：1、波浪进入斜坡范围后，底部受斜坡阻挠，使其前坡变陡，后坡变坦；2、到db位置时，波峰失去平衡，产生破碎；3、破碎后波浪产生强大的射流，冲击坡面，上下漫开；4、部分水体爬到一定高度，由于动能转化为势能，在重力作用下，沿斜坡面流，冲刷坡面。

4、斜坡断面设计的内容：断面尺寸及构造；稳定性计算（断面稳定性、块石稳定性、胸墙稳定性、地基稳定性等）

护面块体的稳定重量计算：我国的港工防波堤规范推荐采用美国Hudson公式。

5、斜坡堤用圆弧法进行整体稳定性验算时：⑴圆心一般取在堤内侧 ⑵采用设计低水位或极端低水位 ⑶不计波浪作用

有软土夹层等情况时，宜用非圆弧滑动面法计算；当地基整体稳定性不能满足要求时，⑴可修改堤的断面设计如放缓边坡，在两侧设置反压等，⑵可以进行地基加固。

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处理地基稳定性的措施即斜波堤的软基加固方法：⑴当地基为淤泥且厚度较小时可采用抛石挤淤法（h<3m时，可取得较好的效果）；⑵当淤泥厚度<5m时，可采用排水砂垫层或铺设土工布法。进行排水固结，砂垫层厚度可取1-2m,其宽度应大于堤底宽度； ⑶当软土层较厚时，宜采用排水砂井或排水板法； ⑷当淤泥较厚，且采用陆上推进填石的施工方法时，可采用爆炸排淤法；⑸搅拌水泥土法（软土层较厚）

三 直 立 堤

1．影响直立堤堤前波态的主要因素有：波浪要素（如H）、堤前水深（d）、海底坡度（i）、基床轮廓尺寸（d1）。

产生立波、近破波、远破波三种波态的判据和产生条件：立波：当直立墙前水深和基床顶面上的水深大于波浪破碎水深，直立堤的长度大于一个波长以及入射波与墙正交的情况下。近破波：当直立墙前面较远处水深很大，而距建筑物前面半个波长以内或是基床顶面水深不足时；一般发生在中、高基床情况。远破波：当直立墙前面距墙身半个波长或稍远处，其水深小于波浪破碎水深情况下，进行波将在到达建筑物之前破碎， 一般发生在平缓海底，且基床为暗基床或低基床

2. 浅水立波的特征：波浪遇墙后不破碎，产生完全反射，即入射波和反射波的波浪要素完全相同，入射波和反射波迭加后形成立波。其特点是波高增加一倍，波长和周期不变。

5．直立堤消波的途径（1）顶部削角直立堤：在直立堤的上部结构靠海侧做成较缓的斜面，犹如直立墙削掉一个角。堤前波浪在斜面上破碎，削减一部分波能，减少堤前波浪的反射，从而使波浪减少。（2）开孔消浪直立堤：将沉箱开海侧的箱壁上开一系列孔洞 ，部分波浪水体通过孔洞进入海侧箱格的消能室，利用堤前波浪与进入消能室水体的相位差和水体进入效能室后产生的剧烈紊动来消能，以达到减少波浪力目的。（3）开孔半圆形防波堤：半圆形防波堤是由半圆形拱圈和底板组成，堤身内不抛填石料。拱圈上开孔可消耗波能，底板上开孔可减小波浪浮托力。（4）削角空心方块防波堤：结合削角斜面结构和开孔消浪结构两者的优点的一种新型结构。

6．越顶及削角堤设计时，波浪力处理：波浪越顶时：按不越顶计算波浪力，减去越顶部分的波压力，试验证明是偏安全的 。削角堤波浪力：按不同削角堤计算波压力，在斜面上，用相应高程上相同波压力法向作用在斜面上，偏于安全。

7．抛石基床形式、适用条件、与重力式区别、基床顶高（厚度）确定的原则：（1）重力式防波堤的抛石基床有暗基床、明基床和混合基床三种形式。适用条件：暗基床：用于水深浅，易冲刷，表面土质差，在堤前无近破波的情况；明基床：用于水深大，地基承载力高，在堤前无近破波的情况；混合基床：用于水深大，地基差的情况，在堤前无近破波的情况 (3)区别：重力式码头暗基床适用于原地面水深小于码头前设计水深；明基床适用于原水深大于码头前设计水深；混合基床适用于原地面水深大于码头前设计水深且地基表层为软土。（4）基床顶高：①考虑基床对堤前波浪形态的影响（避免在设计低水位时出现近破波），要避免这种情况，要求d1（d2）≥（1.5～2.0）db； ②考虑地基承载能力；③结构总造价。基床厚度：非岩石地基上的抛石基床厚度应由计算确定，但粘性土地基不小于1.5m，砂土地基不小于1.0m。

8、直立堤荷载组合特征是什么？ 设计状况及相应组合:

⑴持久状况（重现期为50年）:

①设计高水位时：波高采用相应的设计波高（重现期为50年。）

②设计低水位时，波高采用以下两种方法：A、当有推算外海设计波浪时，应取设计低水位进行波浪浅水变形分析，求出堤前的设计波高；B、当只有建筑物附近不分水位统计的设计波浪时，可取与设计高水位时相同的设计波高，但不超过低水位时的浅水极限波高。

③设计高水位时，堤前波态为立波，而设计低水位时，已为破碎波，尚应对设计低水位至设计高水位之间可能产生最大波浪力的水位情况进行计算。

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④极端高水位时，波高采用相应的设计波高；极端低水位时，可不考虑波浪力的作用。

⑵短暂状况：应考虑以下组合:对未成型的重力式直立堤进行施工期复核时，水位可采用设计高水位和设计低水位，波高的重现期可采用5～10年。

⑶偶然状况:在进行重力式直立堤地基承载力和整体稳定性计算时， 应考虑地震作用的偶然组合。水位采用设计低水位，不计 波浪与地震作用的组合。

备注：直立堤的稳定性计算，可不考虑堤内侧和堤外侧波浪相组合，即将堤内侧的水面作为静水面。 9．直力堤堤头与堤根的设计特点：

1.堤头⑴ 平面形状和加宽特征： ①形状：方形（矩形和折角形）、圆形和半圆与矩形的组合 ②加宽： 向港内、向港外和向两侧。设计时宜向港内加宽

⑵ 堤头的结构特征： ①适当加宽护底宽度（堤头处水流流速和波浪底流速都较大）。②堤头基床的内外坡度比堤外缓，并要加强基肩部分的保护③堤头顶部三面均要设胸墙，且比堤外胸墙高，以保护堤头设施（如灯塔）④堤头段和堤外段衔接处要设变形缝⑤堤头段长度＝1.5－2倍堤头宽度

2、堤根设计特点：⑴一般采用斜坡式 ⑵当水深较大，且为岩基，堤为直立时，可考虑用直立式堤根，但在堤根部分要抛石，以免波能集中。 四、修造船水工建筑物

1、造船工艺过程：⑴船体构件加工及分段装配⑵船体装配及下水⑶舾装及试车

修船工艺过程： 船—修船码头（撤设备）—上墩（检修水下部分）—下水—修船码头（维修水上设备或安装设备）—试车码头（主机，辅机，试车）—出厂； 上墩下水建筑物：（1）船台滑道：木滑道，涂油滑道，钢珠滑道，机械化滑道（2）干船坞型：土船坞（临时性建筑物）；干船坞；灌水船坞（3）浮船坞型：⑴浮船坞；浮船坞＋船台；母子船坞（4）升降机型：

2、船厂码头：（1）系泊码头：供待修船舶检查，竣工验收，工作船系泊之用；特征：只作系泊用，无起重运轨要求，可停2～4排船（2）材料码头：主要解决工厂材料来源于水路而设的，供运入材料船舶系泊，装卸。特征：应用良好的起重运输条件；平面布置上应靠近工厂仓库、堆场（3）舾装码头（4）试车码头

3、船厂组成部分（1）水工建筑物：防波堤，船台滑道，船坞，码头等2）直接生产车间：船体舾装车间，装配车间，木工 ，轮机等。（3）间接生产车间；（4）辅助设备车间；（5）管理及生活设施。 修造船水工建筑物的布置原则：1）对环境的影响2）对农业的影响3）冲刷和淤积的影响4）水域和口门的控制5）选择有利的水文地质条件，使厂区二面或三面环水，可使厂区布置紧凑，便于管理，减少防波堤长度，减少造价6）风向和风力的影响，布置最好是船轴向与风向平行，为离岸风7）与港口的相对位置，船厂水果建筑物应位于港口作业区以外，以免干扰船下水8）陆域布置：应根据生产流程按系统布置

五、机械化滑道和干船坞

无论是纵向还是横向机械化滑道均由三部分组成：下水滑道区；横移区；船台区 1、纵向机械化滑道的型式：（1）船排滑道（2）双支点滑道（3）摇架式滑道（4）转盘式滑道（5）自摇式滑道（变坡在横移区）（6）斜架车滑道

船排滑道，特点：船体在船排小车上修造，滑道在水上部分即为船台，船体修造处为倾斜状态。船排小车车架高度前后一致。

双支点滑道，特点：只用两台小车支撑船舶；船体可斜转平，修船处于水平状态。 摇架式滑道，特点：滑道顶端设一摇架，使船体从倾斜转为水平。 转盘式滑道，特点：在滑道顶端坡面上设一转盘装置，使船体斜转平。

斜架车滑道无船首压力。此前的几种滑道都是在滑道顶端进行斜转平，而自摇式滑道与其它的不同。

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自摇式滑道（变坡在横移区）特点：船体斜转平在横移区的变坡过渡中进行。 斜架车滑道。特点：船排在双层斜架车上；船体始终处于水平；无船首压力大。

纵向机械化滑道的共同特征：⑴ 下水滑道一般垂直于岸线布置，占用岸线短；但要求滑道长且末端水深较深。船舶手水流影响较大；⑵ 在沿下水滑道上的斜轨移船过程中，由于牵引力与船轴平行，船体不易侧扭，特别是采用整体式下水车时，船体更为稳定。⑶当采用船排小车沿下水滑道向上移船时，在船艏已经出水而船艉仍浮在水上的时刻，船体受弯，对纵向强度低的船只不利。⑷下水滑道总长度和下水滑道区所占面积均比横向滑道小，造价低于横向滑道。⑸滑道末端水深比横向滑道大，末端容易受淤积影响。

横向机械化滑道的型式：（1）横向高低轨（或高低轮）滑道（2）梳式滑道

高低轨（轮）特点：①下水车兼做横移车，斜转平不需换车，转向环节少（此与纵向滑道不同，纵向滑道下水车不兼做横移车）

②上墩下水船体始终处于水平状态（同斜架车滑道）③在下水轨道与横移区轨道衔接处，用曲线高低轨连接（同一半径，不同圆心画圆弧，分别与斜坡轨道和水平轨道相切）。

横向机械化滑道的共同特征：⑴插横向上墩，不便于水上定位；⑵因移船方向与船体纵轴线垂直，船体容易受扭； ⑶因船上墩下水无艉浮现象，船体不受弯，所以适合纵向强度低的船舶。 ⑷下水轨道总长度大于纵向滑道，造价较高⑸占用岸线长，但所需水域宽度小；⑹船舶上墩下水手水流影响小⑺滑道末端水深比纵向滑道小。

2、机械化滑道的设计水位：滑道设计水位是确定船台地面和滑道末端高程的主要因素。1）设计高水位：以保证船厂陆域不被淹没为原则，与港口码头相同。（2）设计低水位：与港口码头不相同，主要是使用要求上的不同。①港口码头：船舶停靠经常，连续时间长，以全年大部分时间能保证通航停靠为目的确定设计低水位（如海港，历时累计频率达到98％的潮位，河港历时保证率92～98％的水位）②机械化滑道：作业10多次/月，间歇不连续，时间短（1～2h/次）以在一定时间内（如一个月内，枯水期或一年内）某水位可能出现的次数（即为生产所需的次数）且每次持续时间1～2小时的水位为设计水位。即：统计多年实测枯水期水位——选择保证率——设计低水位。

3、船台区平面布置的原则：取决于船位数量和每个船位的尺度，原则：①起重机吊杆和平衡回旋时不碰船台绞架；②起重机吊幅至少达到船台中心线； ③起重机轨至船台边≥3～4m，便于布置工艺管道； ④船台长（宽）＝船长（宽）+（1.5～2.5）×2两侧搭设绞架所需的宽度。

4、轨道基础的结构型式（1）轨枕道渣结构：适用：对沉降要求不高，地基较好的情况（用与水下部分要慎重，对当地冲淤情况有充分的论证。）（2）天然地基上的钢筋混凝土梁和板①梁式②板式：荷载大而地基软弱时可用此基础形式。轨道梁和板的适用条件：①轮压力大，地基承载力不足；②移船车对不均匀沉陷要求较高，或轨道结构复杂（如变坡段、曲线过渡段）。（3）人工桩基上的梁。适用：地基软土层厚或天然岸坡陡，而滑道坡度缓需架桥的地段。

5、钢筋混凝土轨道梁构造要求：1）用联系梁固定轨距2）梁下层设砼垫层，以下分别是碎石层、砂层，3）伸缩缝间距30—45m，4）端部局部宜加宽或在接头处垫放铬板以减少不均匀沉降。轮压力确定：工程上常采用平均荷载乘以经验性系数的不均匀系数的方法。原因：车轮压力与船重、车重及其在各车之间，轮重之间的分配有关，而这种分配又与船、车、轨道结构和地基基础相对刚度有关。 荷载不均匀系数：⑴ K—船重在分段式船排小车之间的分布不均匀系数（双支点滑道1.2—1.4，其他1.3—1.8），当船体均匀，基础及车轮弹性好，轨道施工精度高，取小值，反之，取大值。⑵ k—同一车子各轮压的不均匀系数1.1—1.2。船体偏心小，车轮少，轨道少，施工精度高，地基弹性好，取小值，反之，取大值。

6、船排车在滑道入水前后船首压力的变化过程：船排车在滑道入水前后船首压力的变化过程：船排小车载船下滑，船尾浸水后，受到浮力作用，产生尾浮力矩，使船重在各小车之间的分配发生变化，其中船首下的第一台小车受到的压力最大；船舶继续下滑，船艉浮力矩增大，船艏压力随之增大，当船

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舶下滑到某一位置时，船艉开始浮起，船体只与船艏下的第一台小车接触，而与其它小车完全脱离，此时船艏压力达到最大值；船舶再下滑，船艉浮力继续增大，但其作用位置逐渐靠近船舶重心，船艉浮力矩变化不大，船艏压力随之减小，到船体全浮时，船艉浮力矩等于零，船艏压力也就消失。 船首压力：船排小车载船下滑，船尾浸水后，受到浮力作用，产生尾浮力矩，使船重在各小车之间的分配发生变化，其中船首小车受到的压力最大，称此压力为船首压力。 7、天然地基上轨道梁计算方法：

（1）地基反力直线分布法2）理想弹性体假设(3)地基系数法（文克尔假定） 道床系数C（N/cm3）——轨枕下沉1cm时作用于道渣上的压力强度（N/cm3） 轨枕的弹性系数R（N/cm）：使轨枕下沉1cm时钢轨作用在轨枕上的压力（N） 钢轨的轨道系数μ（N/cm2），μ=R/a，其中a——轨枕中心距。 8、坞室结构的分类 ：（1）按坞墙与坞底的连接方式分 ：①整体式—两者为刚性连接 ②分离式—两者不连接，用缝分开而相互独立。③铰接式—两者为铰接。介于整体式和分离式之间。（2）按克服地下水浮托力方式分：重力式：依靠结构自身的质量克服地下水的浮托力； 锚固式：用锚杆或锚桩将底板锚固于低级，依靠锚固力和结构自重来克服地下水浮托力。排水减压式：采用地下排水设施部分或全部消除地下水浮托力。

分离式坞墙的结构型式：重力式：包括实体式、悬臂式和扶臂式，适用于承载力较高的地基；桩基承台式：适用于承载力较低的地基； 衬砌式和混合式：适用于坞墙后全部或部分为岩体的情况；板桩式：适用于承载力较低的地基。

9、设计干船坞时，通过何种措施来减少底板厚度和克服地下水浮托力？

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