港湾构造物设计基准修订.ppt
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1、港灣構造物設計基準修訂,簡報資料,交通部運輸研究所,榕聲工程顧問有限公司 中山大學海洋環境及工程學系 中華民國九十三年十二月,簡報目錄,一、前言 二、鄰近地區港灣構造物設計基準之發展現況及內容分析 三、港灣構造物設計基準編排方式通盤檢討 四、港灣構造物設計之發展趨勢分析 五、本次修訂工作之主要內容 六、本次修訂對國內港灣工程設計之可能影響 七、耐震設計規範之修訂建議 八、結論與建議,一、前言,計畫背景說明,交通部於民國八十五及八十六年分別頒佈港灣構造物設計基準防波堤及碼頭設計基準及說明,九二一地震後,雖曾進行耐震設計修訂之研究工作及部份修訂,惟隨著時空環境之改變,此一設計基準之內容及編排方式實
2、有必要進行檢討。 本計畫將針對防波堤及碼頭設計基準及說明之內容進行修訂及補充,期使我國港灣設計基準能符合當前世界潮流及國內規劃設計所需,促進港灣建設之發展。,研究內容與項目,鄰近地區港灣設計基準之發展現況及內容分析 國內港灣構造物設計最近之發展趨勢分析 港灣構造物設計基準編排方式之通盤檢討 防波堤及碼頭設計基準之修訂 防波堤及碼頭設計基準之補充 座談會,研究流程,二、鄰近地區港灣構造物設計基準 之發展現況及內容分析,台 灣,名稱,港灣構造物設計基準-防波堤設計基準及說明 港灣構造物設計基準-碼頭設計基準及說明,出版年,八十五年-防波堤設計基準及說明 八十六年-碼頭設計基準及說明,沿革,章節,防
3、 波 堤 第一章 總論 第二章 設計之基本原則 第三章 基本設計 第四章 細部設計 第五章 防波堤與漂沙對策設施 第六章 防波堤之管理與維修,碼 頭 第一篇 通則 第二篇 設計條件 第三篇 工程材料 第四篇 基礎 第五篇 碼頭工程 第六篇 專門碼頭,中國工程師手冊水利篇之港灣工程 七十年頒布之港灣構造物設計標準上下冊,日 本,名稱,港灣施設技術上基準同解說 /社團法人日本港灣協會,出版年,1999,沿革,1979、1989分別進行修訂,章節,美 國,名稱,海岸工程手冊(Coastal Engineering Manual)/ 美國陸軍工兵團(Army Corp of Engineer, USA
4、CE),出版年,2002,沿革,1973年發行海岸保護手冊(Shore Protection Manual),歷經1975、1977及1984之改版,章節,香 港,名稱,海港工程設計手冊/ 香港政府土木工程處,出版年,2002年,沿革,1992出版海港工程手冊設計、建造及維修,1996年再版修正,章節,中 國 大 陸,大陸天津一航勘察院/1994年起陸續出版三大冊之海港工程設計手冊。,1997年起修訂頒布一系列港灣構造物之相關規範,包括:,綜合整理(一),綜合整理(二),三、港灣構造物設計基準 編排方式通盤檢討,各國編排及編纂方式綜整,港灣構造物設計基準之編排方式調整,將原本單獨發行之碼頭及防
5、波堤設計基準合併為一冊 原設計基準之編排方式進行調整,將基準與基準說明加以合併以增加使用者查閱時之方便性及一致性,依據兩次座談會專家學者之綜合意見,設計基準之編排方式調整如下:,四、港灣構造物設計之 發展趨勢分析,功能性設計之考量,一般防波堤設計波浪之迴歸期大都介於25-50年;碼頭之設計使用年限大多採30-50年,惟地震力則採475年迴歸期。 日本港灣技術基準(1999年版)一般碼頭設計時所採用地震之迴歸期為75年,特定或維生碼頭之迴歸期則視實際需要加以調整。 從經濟層面考量,日本維生碼頭之概念值得作為國內設計基準修訂之參考。,危險度之考量,危險度之考量為基於構造物在使用年限內遭遇設計外力之
6、機率,依日本1999年版港灣構造物技術基準,遭遇機率之計算公式如下: 11-(1-1/ )L1 外廓防波堤如採用50年之設計年限,在其設計年限內與50及100年迴歸期颱風波浪作用下之遭遇機率為63.6%及39.5%。 港灣構造物在50年之耐用期限內,遭遇475年迴歸期地震侵襲之機率為10% 。,RC構造物設計方法之考量,目前國內建築物鋼筋混凝土之設計方法包括工作應力法及強度設計法。 港灣構造物採用強度設計法設計時,須對材料承受反覆作用下產生疲勞破壞的極限狀態加以考量。 國內目前尚未建立港灣構造物之載重係數、強度折減因素及極限狀態檢核等相關基準及定義,直接套用建築技術規則之相關標準可能與現況並不
7、相符,未來須另行訂定相關參數以符合實際需求 。,結構設計方法/九二一後相關規範之考量,工作應力法及強度設計法皆可應用於港灣構造物設計。 港灣構造物之地震力係以475年迴歸期之地震作為作用外力,921地震後,建築物耐震設計規範將工址之水平加速度係數予以提高,造成設計上及工程造價大幅提昇之困擾。 耐震設計之考量中應對功能性設計、遭遇機率及耐震設計作一整合性考量。,生態景觀上之考量,以往外廓堤防設計時之主要考量重點為堤防在波浪作用下之安全性,未來應在可能之範圍內朝向降低對漁類及海岸生態之影響。 碼頭本體本身之景觀考量有限,惟碼頭之附屬設施如客運設施、通棧、貯槽等,在景觀設計上則可配合現地加以調整及規
8、劃,香港之海港工程設計手冊對碼頭景觀美學特別以專節加以說明可供參考。,五、本次修訂工作之主要內容,工作流程摘要說明,修訂作業說明,1. 內容之修訂及增加主要係參考日本港灣構造物技術基準(1999)、建築技術規則及橋樑耐震設計等 。 建議在下一階段之工作中將原有僅限碼頭及防波堤之範圍加以擴充,建議增加之項目如下: 新生地之規劃設計及地盤改良 外海專用碼頭 港埠設施之規劃工作,修訂作業說明,國內港灣構造物設計基準與日本之技術基準在耐震設計部份有相當大之不同,主要之差異在於: 碼頭設計時地震迴歸期不同 國內港灣構造物之耐震設計係參考建築技術規則及 橋樑耐震規範訂定,而日本基準僅作為原則性之說 明,設
9、計者在設計時須針對使用目的進行耐震分析 由於建築技術規則目前亦處於修訂狀態尚未公布正式之修訂版本,故本次耐震設計修訂之工作係以2002年修訂之建築物耐震設計規範及解說修訂草案為準,內容上有大幅度之修訂。,重大修訂部份,1. 將原先之基準及基準說明合併,以方便查閱。 2. 將港灣構造物設計基準碼頭部份與防波堤部份合併,不再各印單行本,防波堤部份列為第七篇 。 3. 增加第四篇預鑄混凝土構件及第六篇水域設施,其他章節順延,將原分散於第六篇碼頭工程及第七篇防波堤工程之相關內容加以調整 。 將設計基準內所使用之單位改為SI制,以便與國際工程界接軌。 耐震設計部份依新版建築物耐震設計規範及解說修訂草案之
10、規定予以大幅修訂。,第二篇 設計條件,第一篇 通則,新增SI單位之說明及其與現有單位之換算表,各篇章修訂內容說明,設計因素考量新增遭遇機率之說明 (1.2節) 修正船型參考尺寸表、DWT和GT之關係式、船舶排水噸與DWT之關係式及作用於繫泊船舶之風力公式等項 (CH2) 第四章波浪內容大幅擴充 新增第五章波力,原防波堤篇相關內容加以調整 新增潮位基準換算 (6.5節) 新增水流對披覆材料之安定分析 (7.3節) 第十章耐震設計,依新版建築物耐震設計規範及解說修訂草案之規定有大幅修訂,新舊版內容比較說明詳附錄三。,第四篇 預鑄混凝土構件,第三篇 工程材料,新增篇幅,將原有分散於碼頭及防波堤之相關
11、內容綜整於本篇 沉箱設計外力考量載重組合及載重係數(1.4.2節) 沉箱完成後之外力依不同使用場合修正 (1.4.7節),防蝕電流密度值依不同環境修正 (2.4.4節) 新增容許應力之增減 (2.3.7節) 新增極限強度設計之說明(3.2節),各篇章修訂內容說明,第五篇 基礎,二層土壤之基礎承載力修正為多層土壤 (2.4節) 推定單樁行為之分析方式第4項張有麟方法修正 (4.4.4節) 斜組樁橫向承載力增加樁頭彈簧係數及相關公式 (4.4.6節),各篇章修訂內容說明,第六篇 水域設施,新增篇幅 。,第七篇 防波堤工程,將原先單行本之防波堤設計基準內容加以調整後併入修訂之基準,部份內容移至第二章
12、設計條件及第四章預鑄混凝土構件中,其餘配合原有基準之格式加以調整及修訂。,第九篇 專門碼頭,貨櫃碼頭修訂貨櫃碼頭長度及水深參考表 (1.2.1節),各篇章修訂內容說明,第八篇 碼頭工程,設計流程之調整 (1.1節) 增加考量地震時之動水壓 鋼板樁圓筒碼頭設計流程及分析過程大幅修正,由重力式構造物調整為考量土壤力量之結構體 (6.1.3節),六、本次修訂對國內港灣 工程設計之可能影響,修訂工作對未來港灣工程設計之可能影響,本次港灣構造物設計基準之修訂工作對未來港灣工程設計之可能影響,依以下項目加以探討: 基準在港灣構造物設計過程中所扮演之角色 SI制之引進 設計觀念之調整 土壤及結構之互制行為
13、耐震設計之調整 提供未來增訂及相關研究之方向 本次修訂對工程造價之可能影響,修訂工作對未來港灣工程設計之可能影響,基準在港灣構造物設計過程中所扮演之角色 國內外供設計者依循或參考之相關資料 設計規範(Code, Specification) 設計手冊(Manual) 設計指引(Guideline) 設計基準或技術基準(Standard) 對港灣工程沒有涉獵之設計者,應先修習或閱讀其他港灣工程之基本教材,再參閱本設計基準,對入門者,本基準可作為研讀相關設計資料之指引,對有經驗之設計者,本基準可作為設計之參考,對設計審核者,本基準則可作為審核之依據 SI制之引進 SI制較適合動力分析時之狀況,隨著
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