《港口水工建筑物》课后思考题习题答案
第一章
一、试叙述码头按不同方式分类的主要形式、工作特点及其适用范围
答：
一、按平面布置分类：
1、顺岸式：可分为满堂式和引桥式。满堂式装卸作业、堆货管理、运输运营由前向后连成一
片，具有快速量多的特点、联系方便；引桥式装卸作业在顺岸码头完成，堆货、运输需通过引桥运载到后方的岸上进行。适用于建设场地有充足的码头岸线。
2、突堤式：可分为窄突堤和宽突堤主要运用于海港前者沿宽度方向是一个整体结构，后
者沿宽度方向的两侧为码头结构，码头结构中通过填料筑成码头面。主要运用于海港。
3、墩式码头：非连续性结构，墩台与岸用引桥链接，墩台之间用人行桥链接、船舶的系
靠由系船墩和靠船墩承担，装卸作业在另设的工作平台上进行。在开敞式码头建设中
应用较多。
二、按断面形式分类：
1、直立式：便于船舶的停靠和机械直接开到码头前沿，有较好的装卸效率。适用于水位变化不
大的港口。
2、斜坡式：斜坡道前方没有泵船作码头使用机械难以靠近码头前沿，装卸效率低。运用于水位
变化大的上、中游河港或海港。
3、半斜坡式：用于枯水期较长而洪水期较短的山区河流
4、半直立式用于高水位时间较
长，而低水位时间较短的水库港
三、按结构形式分类：
1、重力式：分布较广，使用较多，依靠结构本身及其上面填料的重力来保持结构自身的滑移稳
定和倾覆稳定，其自重力大。地基承受的压力大。适用于地基条件较好的地基。
2、板桩式：依靠板桩入土部分的侧向土抗力和安设在码头上部的锚碇结构来维持其整体稳定。
除特别坚硬会哦过于软弱的地基外，一般均可采用。
3、高桩码头：在软弱地基上修建的，工作特点：通过桩台将作用在码头上的荷载经桩基传给地
基
4、透空的重力式结构：混合结构
二、码头由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
答：
一、码头可分为：主体结构、码头附属结构。主体结构包括上部结构、下部结构和基础。
二、各部分作用：
上部结构：1、将上部结构的构件连成整体2、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3、作为设置防冲设施、系船设施、工艺设施和安全设施的基础下部结构和基础：1、支承上部结构，形成直立岸壁2、将作用在上部结构的和本身荷载传给地基。
码头附属设施用于船舶系靠和装卸作业。
三、码头结构上的作用如何分类？其作用代表值如何取值？
答：
A作用分类：
一、按时间的变异分类：
1、永久作用：在设计基准期内，其量值随时间的变化与平均值相比可忽略不计的，其作用代表
取值仅有标准值
2、可变作用：在设计基准期内，其量值随时间变化与平均值相比不可忽略的作用，如堆货荷载、流动荷载，其作用代表取值有标准值、频遇值和准永久值
3、偶然荷载：在设计基准期内不一定出现其量值很大而且持续时间很短的作用其作用代表取值一般根据观测和试验综合分析确定。
二、按空间位置分类：
1、固定作用：在结构上具有固定分布的作用，如结构自重力。
2、自由作用：在结构的的一定范围内可以任意分布的作用，如堆货、流动起重运输机械荷载等。
三、按结构反应分类：
1、静态作用：加载过程中结构产生的加速度可以忽略不计的作用，如自重力。
2、加载过程中产生的不可忽略的加速度的作用如船舶撞击力。
B作用代表值的取值：
一、承载能力极限状态：
1、持久组合：主导可变作用取标准值，非主导可变作用取组合值（标准值乘以组合系数门）
2、短暂组合：对由环境条件引起的可变作用，按有关结构规范的规定确定，其他作用取可能出
现的最大值为标准值。3?偶然组合：均按现行业标准中的有关规定执行。
正常使用极限状态：
1、持久状况：a?短期效应（频遇）组合：取可变作用的频遇值（标准值乘以频遇系数，0.8）；b?
长期效应（准永久）组合：取可变作用的准永久值（标准值乘以准永久值系数，0.6）
2、短暂状况：取标准值。
四、试叙述两种极限状态、三种设计状况与作用组合之间的相互关系
答：
两种极限状态：承载能力极限状态、正常使用极限状态
三种设计状况：持久状况、短暂状况、偶然状况
A、在正常条件下，结构使用过程中的状况为持久状况，按承载能力极限状态的持久组
合
B、结构施工和安装等持续时间较短的状况为短暂状况，对此状态宜对承载能力极限状
态的短暂组合进行设计
C、在结构承受设防地震等持续时间很短的状况为偶然状态，应按承载能力极限状态
的偶然组合进行设计
五、码头地面使用荷载和船舶荷载如何确定？试分析影响上述荷载值确定的主要因素及产生影响的原因
答：
A、码头地面使用荷载：堆货荷载、流动起重运输机械荷载、铁路荷载、人群荷载等。
1、堆货荷载：码头建筑物上的重要使用荷载，有堆货所处的港口码头所属地带来确定其
值。三个地带：码头前沿、前方堆场、后方堆场
主要因素：a、装卸工艺确定堆存情况，装卸机械的不同性能能直接影响货物的堆存的极限高度，因而影响堆货荷载值b、货种及包装方式：在相同的堆存高度条件下由于
货物的重度不同，其荷载不同c、货物的批量和堆存期d、码头结构形式：不同的结
构形式的码头对堆货荷载反应的敏感度有很大的差别e、港口管路营运水平
2、人群荷载：码头的类型、码头的不同地带决定是否考虑人群荷载
3、流动起重运输机械荷载：其荷载值直接与机型有关，机型由装卸工艺决定在确定起重
机械荷载时，根据装卸工艺所选定的机型机器要求的起重量和幅度选取相应的荷载值
4、铁路荷载：主要为铁路列车在重力作用下产生的竖向荷载。因素：实际使用的机车和车辆类
型。
5、汽车荷载：由单辆汽车总质量确定其等级，并由登记确定其技术指标和平面尺寸进而确定其
荷载值，还与港口结构形式有关，其对汽车荷载的敏感程度不同
B、船舶荷载：
1、船舶系缆力：影响因素：风和水流的作用，风压力垂直作用于码头前沿线的横向分
力Fxw和平行于码头前沿线的纵向分力Fxy
2、船舶的挤靠力：由于迎岸的风和水流作用，是船舶直接作用在码头的力。
a、防冲设施连续布置：公式1-4-6
b、防冲设施间断布置：公式1-4-7
影响因素：可能出现的风和水流对船舶作用产生的横向分力总和
3、船舶撞击力：
a对于装设橡胶护舷的靠船建筑物，橡胶护舷吸收的能量Es>>Ej。当Es>=10 Ej时
E>=Es=U
b、Es<10 Ej时，有效撞击能量按护舷和靠船建筑物的刚度进行分配影响因素：横向波浪、弧线
种类及形式
第二章
一、我国常用的重力式码头按强身结构分为哪几种？各有什么特点？
可分为：方块码头、沉箱码头、扶壁码头，大圆筒码头、格型钢板桩码头、干地施工的现浇混凝土和浆砌的码头
方块码头：耐久性好，基本不需要钢材，施工简单，水下工作量大，结构整体性和抗震性差，需石料大
沉箱码头：水下工作量小，结构整体性好，抗震性好，施工快，耐久性较差，需要钢材多，需专门的设备和条件
扶壁码头：优缺点介于方块码头和沉箱码头之间，混凝土和钢材的用量比钢筋混凝土沉箱码
头少，施工较快，耐久性与沉箱码头相同，整体性较差。
大圆筒码头：结构简单，混凝土于钢材用量少，适应性差，可不作抛石基床，造价低，施工速度快
格型钢板桩码头：施工筹备期短，施工速度快，占用场地小干地施工的现浇混凝土和浆砌的码头
：：就地取材，不需要钢材和大型复杂的设备，整体性
好，造价低
二、如何确定重力式码头的基础形式？试述抛石基床的形式和适用条件以及其设计时应考虑的主要问题。
A、确定方式：1、当基石承载力大。一般不需要做基础2、非基石地基，分两种情况a地
基承载力足够时，设置100~200mm厚的钢筋混凝土，以保证墙身的施工质量b、地基承载
力不足时应设基础，采用块石基床，钢筋混凝土基础或基桩等3、采用水下施工预测安装结
构时应设抛石基床
B、抛石基床的形式：
1、暗基床：适用于原地面水深小于码头设计水深的情况。
2、明基床：适用于原地面水深大于码头设计水深，且地基较好的情况。
3、混合基床：适用于原地面水深大于码头设计水深，且地基较差的情况。
C、抛石基床的设计包括：选择基床形式、确定基床的厚度及宽度，确定基槽的底宽和边坡宽度，规定石块重量和质量要求，确定基床顶面的预留坡度和预留沉降量等
三、如何确定胸墙的底部高程、顶宽、底宽和提高其耐久性
1为了确定胸墙的良好的整体性和足够的刚度，胸墙的高度越高越好。
2、对于现浇或者现砌的胸墙，底部高程不应低于施工水位
3、胸墙的底宽由构造确定
4、底宽由抗滑和抗倾稳定性计算
提高耐久性措施：1?按规定要求选定混凝土强度等级。2适当增大钢筋混凝土构件厚度和保护
层厚度，不得低于规定标准。3?对于受冰冻作用的码头，水位变动区的临水面还可考虑采用
抗蚀性强、抗磨性高、抗冻性好的新材料。4对于构成墙身构件的折角处宜设置加强角，其
尺寸一般采用150?200mm。此外，在设计中要注意避免结构断面过于复杂，构件凹角处的构造措施不利、伸缩缝设置不当、混凝土表面排水不畅等情况。
四、抛石基床棱体和倒虑的作用是什么？墙后抛石棱体有哪几种？
抛石基床棱体：防止工料流失并减小墙后土压力
到滤层的作用：防止回填土流失，在抛填棱体顶面、坡面，胸墙变形缝和卸荷板顶面接缝处
应设到滤层
抛石棱体的断面形式分为三角断面与梯形和锯齿断面，三角形的主要为防止回填土流失，梯形和锯齿形主要目的为减压
五、重力式码头的土压力、地面使用荷载、船舶荷载如何确定？试述地面使用荷载的布置
形式及其相应的验算项目。
1、土压力：库伦理论朗肯理论和所科洛夫斯基理论
地面使用荷载：堆货荷载门机荷载铁路荷载
船舶荷载：对于墙后有填土的重力式码头，一般不考虑船舶的撞击力和挤靠力，而必须考
虑系揽力
1、码头地面使用荷载为活荷载，必须根据不同的计算项目。按最不利情况进行布置。
布置形式：
a、作用在码头上的垂直力和水平力都最大，用于验算基床和地基的承载力及计算建筑物的沉降
和夯体滑动稳定性
b、作用在码头的水平力最大，垂直力最小，用于验算建筑物的滑动和倾覆稳定性
c、垂直力最大，水平力最小用于验算基底面后踵的应力
六、重力式码头的一般计算项目有哪些？对应采用的极限状态和效应组合，说明为什么。
1 ）对墙底面和墙身各水平缝及齿缝计算面前趾的扛倾稳定性
采用承载能力极限状态效应组合为持久组合。实际工程中1）沿胸墙底面进行抗滑稳定性验
算时，系缆力可能主导可变作用2）暗基床底面抗滑稳定性验算时，可考虑抛石基床垂直面
上的被动土压力3）考虑波浪作用时，波浪力可能成为主导可变作用。
2）沿墙地面，墙身各水平缝合基床地面的抗滑稳定性
采用承载力极限状态和持久组合公式（2-3-10 ）
一般按平面问题取单宽计算，不考虑波浪作用，且由可变作用产生的土压力为主导作用时，
按公式计算。
3）基床和地基承载力
利用承载能力极限状态和持久组合
基床承载力按公式（2-3-12）计算，设计值一般取600Kpa。对于受波浪力作用的墩式建筑物
或地基承载力较高时，酌情适当提高取值，但不应大于800Kpa。
地基承载力验算按公式（2-3-15 ）
4）整体稳定性
按承载力极限状态和持久组合
对于建筑物与地基整体滑动的抗滑稳定性一般按圆弧滑动法验算，地基浅层有软弱夹层时，尚应验算非圆弧滑动面的抗滑稳定性。
5）墙底面合力作用总位置：承载能力极限状态，持久组合
6）码头施工期稳定性和构件承载力：承载能力极限状态，短暂效应组合
7）地基沉降：正常使用极限状态，长期效应组合
包括均匀沉降和不均匀沉降，均匀沉降不会引起建筑物的破坏，沉降量过大将影响建筑物使用。不均匀沉降发生在建筑物横断面方向和沿码头长度方向。
八、方块码头、沉箱码头有几种结构形式？各自优缺点？除重力式码头一般计算外，尚应进行哪些特殊计算？
方块码头按其墙身结构分实心方块、空心方块、异形方块
实心方块码头的坚固耐久性最好，施工维修简便。
空心块体节省混凝土用量，分为有底板和无底板两种。无底板空心块体码头与构件接触的基底局部压力大，且由于填料仅部分参加扛倾工作，扛倾能力小，故多用于小码头。
异形块体空腔内不填满块石，以减小作用在墙上的土压力，从而使码头结构轻，材料省和造价低。计算除重力式码头基本计算，还包括卸荷板的稳定性和承载力验算，无底板空心方块码头的
稳定性和构件计算。
沉箱码头按平面形式分为矩形和圆形
圆形沉箱受力情况较好，一般按构造配筋，用钢筋少，箱内可不设内隔壁，既省混凝土又大大减轻沉箱重量，箱壁对水流阻力小。缺点是模板复杂，一般适用于墩式栈桥码头。
矩形沉箱制作较简单，浮游稳定性好，施工经验成熟，适用于岸壁式码头，可分为对称式和非对称式。对称式构造简单，便于预制浮运和安放，非对称式节省混凝土，但制作麻烦。
计算：除进行重力式码头基本计算，还包括沉箱的吃水，干舷高度，浮游稳定性，构件承载力和裂缝宽度。
第三章
一、板桩码头有几种结构形式？使用条件分别是？
1）按材料分：
木板桩码头，由于强度低，耐久性差，耗木量大，很少使用。
钢筋混凝土板桩码头：钢混结构强度有限，除地下连续墙外，为防止在板桩上产生过大弯矩或应力，只适用于水深不大的中小型码头
钢板桩码头：强度高，锁口紧密，止水性好并且沉桩又容易，因而适用于水深较大的海港码头。
2）按锚碇系统分：
无锚板桩码头：类似于悬臂梁结构，当自由高度上升将使其固端弯矩急剧增加，因而适用于墙较矮，地面荷载不大的情况。
有锚板桩码头：1?单锚板桩，适用于中小型矛头
2?双锚板桩，两根拉杆难以按理论设计的情况相互配合，施工又较为困难，因而使用较少。
3?斜拉板桩，施工工序较少，土方量少，便于施工机械化施工，适用于施工场地狭小，不便
埋设拉杆和锚碇结构的场合。但斜桩需承受大部分水平力，且其承受能力有限，因而也只适
用于中小型码头。
3）按板桩墙结构分：
普通板桩墙：由于各桩相同，便于施工因而运用广泛，但其对地基土条件有一定要求，适用于地基较良好的情况。
长短板桩结合：长短结合，提升了整体稳定性，可用于地基条件较差时。
主桩板桩结合：在普通板桩或长短板桩的基础之上为使长板桩作用得以充分发挥而采用的形式。
主桩挡板或套板；：由于该结构受很大的力，因而适用于水深不太大的情况。
地下墙式：由于墙体连续性好，有效防渗和止水，可用于大型深水码头。由于需要干地施工，并且抗冻性较差，因而在无干地施工条件或地处寒冷地区港口不适用。
二、单锚板桩墙几种工作状态？其土压力分布特点？（图P89,3-3-1）
第一种工作状态，板桩入土不深，底端水平位移大，板桩内只有一个方向的弯矩且值最大。
土压力分布呈线性，且在地面位置与板桩底部分别有主动和被动土应力最大值。
第二种：板桩入土稍深，底端截面只有转角而无位移，桩内弯矩同第一种状态。土压力仍成
线性分布，在地面位置与地面下某位置处有主动土应力最大值。
第三种：板桩入土段比较长，向前入土段位移甚小，板底端形成嵌固支承，并且后侧有少量
位移，入土段出现反弯矩。土压力呈“R”形分布，底部出现方向相反的被动土压力。
第四种：入土深度更大，固端弯矩大于跨中弯矩，土压力呈“R”形分布，板桩为柔性墙结构，土压力分布与第三种相似。
三、单锚板桩墙计算方法？为什么要进行“踢脚”稳定性验算？试述罗迈尔法和自由支承
法
计算方法有：弹性线法、竖向弹性地基梁法和自由支承法
板桩墙入土深度是根据板桩墙底端线变位和角变位都等于零的假定来确定的，但从板桩墙的
工作可靠性考虑，还要求板桩墙有足够的稳定性，因此也提出板桩墙入土深度要满足“踢脚” 稳定的要求。
罗迈尔法：
1.墙前主动土压力和被动土压力按古典土压力理论计算
公式（3-3-1）~（3-3-4）
2.1）假定板桩墙底端嵌固，拉杆锚碇点的位移和板桩墙在底端Ep'作用点的线变位和角变位
都为0.
2）由》H=0和工M=0分别求出未知数Ra'（拉杆拉力）和Ep'（墙后被动土压力合力）
3）采用图解试算法，先假定入土深度，通过计算确定符合条件的to值。
3. 考虑跨中最大弯矩会发生折减，分别乘相应系数得设计弯矩值和设计拉杆值（3-3-5 ）（3-3-6 ）
为保证板桩墙有足够的稳定性，对于to进行踢脚稳定性验算公式3-3-7 ）
自由支承法
1. 由踢脚稳定性验算确定入土深度to，且其为最小入土深度。
2. 在to=tmin 情况下，由工H=0, S M=0平衡方程求Mmax和Ra
四、如何验算锚碇墙（板）的稳定性和确定锚碇墙（板）到板桩墙的距离？为什么要计算锚碇墙
（板）的位移？
稳定性验算：锚碇墙（板）在拉杆拉力RA和墙（板）后主动土压力的作用下依靠墙（板）
前的被动土压力Epx来维持稳定。图（3-3-6 ）公式（3-3-14 ）
注意：验算稳定性只需要按设计低水位和设计高水位两种情况验算，并取相应Rax值。
锚碇墙（板）到板桩墙的距离：若计算最佳距离即板桩墙后土体的主动破裂面和锚碇墙
（板）
前面土体被动破裂面交于地面。公式（3-3-15 ）
计算锚碇墙（板）的水平位移是为采用竖向弹性地基梁法计算板桩墙提高参数。
五、拉杆、帽梁、导梁的作用？如何计算？
拉杆作用：起到在板桩墙和锚碇结构之间传导力的作用。
拉杆拉力标准值计算：公式（3-3-22 ）
帽梁作用：使板桩能够共同工作和码头前沿线整齐，主要承受由于各板桩不均匀沉降产生的
变形应力和船舶荷载的作用。
计算：1）有专门承受系船力的锚碇结构时，帽梁所受内力很小，按其构造确定尺寸和配筋。
2）当帽梁与系船柱块体浇筑成整体而不设专门承受系船力的锚碇结构时，帽梁应按强度配
筋，并验算裂缝宽度。帽梁在水平力的作用下，可视为以板桩顶为弹性支承的连续梁，其内力按文克尔地基上的弹性地基梁计算。基床系数K公式（3-3-24）
导梁作用：使每根板桩都能被拉杆拉住
按刚性支承连续梁计算其内力，拉杆拉力标准值产生的导梁和导梁悬臂段最大弯矩按公式
（3-3-25）（3-3-26）
六、试说明板桩码头的整体稳定性验算方法
采用圆弧滑动法，一般只考虑滑动面通过板桩桩尖的情况，若桩尖以上或以下附近有软弱土
层时，应验算滑动面通过软弱土层的情况，以防土体沿软弱土层发生整体滑动。
注意：当滑动面通过桩尖以上附近软土层时，不计桩力的有效作用，当滑动面在锚碇结构前
通过时，可不计拉杆力对稳定性的影响
第四章
二、.试述高桩码头结构形式及其特点适用范围？
1?按桩台宽度和接岸结构可分为满堂式和引桥式
满堂式码头分为窄桩台和宽桩台?前者设有较高的挡土结构，后者无当土结构或设有较矮的挡
土墙?
窄桩台码头：码头岸坡主要靠挡土结构来维持稳定，相对码头宽度较窄?在地基较好，土方回填较小或回填料较便宜的地区，采用此法比较经济
宽桩台码头：在软弱地基上修建满堂式码头时，采用岸坡自然稳定的码头形式为宜，他岸回填土方量少，对岸坡稳定有利?设计通常用纵向变形缝将宽桩台划分为前桩台和后桩台
2按上部结构分为：
A梁板式码头：各个构件受理明确合理，由于能采用预应力结构，提高了构建的抗裂性能，横向排架间距大，桩的承载力能充分发挥，比较节省材料，此外装配程度高，结构高度比桁架小，是施工迅速，造价较低，一般适用与水位差不大，荷载较大，且较复杂的大型码头
B桁架式码头：码头整体性好，刚度大，由于上部结构高度大，当水位差较大时采用两层或多层系览，但施工麻烦，材料用量多，造价较高，目前在水位差较大需多层系览的内河港口有应用
C无板梁式：结构简单，施工造价低，面板为双向受力构件，采用双预应力有困难，面板位置高使