营口市船舶修造基地（二期）五万吨级舾装码头工程毕业设计.doc

大连理工大学毕业设计营口市船舶修造基地（二期）五万吨级舾装码头工程目录第0章 摘要4第一章 前期资料6第二节 波高玫瑰图绘制：8第二章 平面布置设计：9第一节 码头前沿顶高程：9第二节 码头前沿设计水深：9第三节 码头前沿底高程：10第四节 码头泊位长度：10第三章 平面图及断面图：11第四章 荷载计算：11第一节 舾装码头面荷载11第二节 船舶荷载：111.作用于船舶上的风荷载：112.系缆力：123.挤靠力：144.撞击力：14第三节 水平地震惯性力：15第五章 面板计算：17第一节 设计条件：18第二节 计算（叠合板）：19（一）施工期预制板的内力计算19（二）使用期计算20（三）板的吊运：23第三节 荷载组合24第四节 配筋计算25第六章 纵梁计算：26第一节 设计条件：26第二节 内力计算：261.施工期：262.使用期：28第三节 荷载组合32第四节 配筋计算33第五节 裂缝验算34第七章 横梁计算36第一节 设计条件36第二节 内力计算361.施工期362.使用期37第三节 荷载组合55第四节 配筋计算59第五节 裂缝验算61第七章 桩的计算62第一节 设计条件：62第二节 配筋计算62第三节 裂缝验算：63第八章 整体稳定性验算：64第0章 摘要摘要本次设计的港址位于营口鲅鱼圈区北部，田家崴子西海岸。码头为舾装码头，采用高桩码头形式，窄桩台。单个泊位，泊位长度273米，码头前沿顶高程5.2米，底高程-6.66米，码头前沿水深6.9米。高桩码头采用梁板结构。面板采用叠合板。预制部分厚度0.4米，现浇部分0.15米。面板施工期间按简支板计算，预制板配筋是应考虑吊装时板的变形和裂缝开展。使用期间板的计算按连续板计算，根据板的长边和短边的比，确定板为单向板。配筋是按短边的弯矩进行配筋。纵梁采用叠合梁。施工期间，按简支梁进行计算。吊装时还需验算吊装时梁的变形和裂缝是否符合要求。使用期，按连续梁进行计算。连续梁计算时，需考虑均布荷载最不利位置，以求出特定跨中最大正弯矩，以及支座最大剪力和负弯矩。门机荷载需要利用影响线的原理，查出门机在梁上移动时每个特定点的弯矩和剪力，以找出最不利位置时梁的最大弯矩和剪力。然后，根据最不利组合，确定设计弯矩和剪力。配筋完毕后还得进行抗裂验算。横梁采用叠合梁。在安装预制横梁时，按简支梁进行计算；在面板浇筑时，梁按弹性支撑连续梁进行计算。使用期，梁按弹性支撑连续梁进行计算。弹性支撑连续梁计算时采用三弯矩方程，计算出各支座的反力和弯矩，跨中弯矩采用简支梁的算法求出。配筋及抗裂验算与纵梁相同。桩的设计荷载采用打桩时的产生拉应力作为控制荷载，配筋和验算都采用这一荷载。靠船构件按悬臂梁进行计算，配筋完毕需进行抗裂验算。按圆弧滑动法验算土坡稳定性，验算时不考虑上部结构自重及作用在其上的荷载，不计截桩力。本设计的重点是梁、板、桩的设计。SummaryThe design of the port site is located north of Yingkou District, Tian Wei sub-west coast. Outfitting pier to pier, using high-pile wharf form, narrow pile units. Single berth, berth length of 273 meters, quay top elevation of 5.2 m, the bottom elevation -6.66 meters quay depth 6.9 m.Slab structure using high-pile wharf.Panel with laminate. Prefabricated section thickness 0.4 m, 0.15 m cast part. Panel construction period calculated by simply supported plate, panels, should consider when lifting reinforcement plate deformation and crack development. During use is calculated using the continuous sheet plate calculated based board long side and the short side ratio of one-way plate specifying plate. Reinforcement is based on the short side of the bending moment reinforcement.Stringer using composite beam. During construction, according to Charpy calculated. Checking needed when lifting when lifting beam deformation and fracture compliance. Of use, according to the continuous beam calculation. Continuous beam calculation, consider the most unfavorable position uniformly distributed load, in order to span a specific maximum positive moment and shear and bearing maximum negative moment. Door influence line load need to use the principles found in the beam gantry crane moves each specific point bending moment and shear force to identify the most unfavorable position of maximum bending moment and shear beam. Then, according to the most unfavorable combination, determine the design bending moment and shear force. After the crack had to be reinforced checking.Beam using a composite beam. When installing prefabricated beams, calculated according to Charpy; pouring in the panel, the beam by elastic support continuous beam calculation. Use of the beam by the elastic support continuous beam calculation. Elastic support continuous beam calculations using three-moment equations to calculate the bearing reaction forces and moments, moments span simply supported beam algorithm derived. Checking and stringer reinforcement and crack the same.Piling pile design load when using tensile stress as the control loads, reinforcement and checking are using this load. By boat component is calculated according to the cantilever, the need for crack resistance reinforcement is completed.Checking on circular slip France slope stability checking does not consider the upper structure weight and the loads acting on, excluding cut pile force.This design is focused beams, plates, pile design.Keywords: wharf, laminated beams, laminated boards, piles.第一章 前期资料第一节 修船吨位的预测：根据提供的数据近10年修船吨位统计表年份修船吨位（万吨）199812.0199913.5200015.0200117.2200219.0200320.5200424.0200526.8200629.0200730.0我们可以推求出2015年的修船吨位数。散点图：由散点图可见，函数关系符合线性关系，因此我们可以采用时间序列法推求2015年的修船吨位数。设：年份自变量为x，修船吨位数为y。则：y=a+bx式中： 序号年份修船吨位（万吨）1199812.02199913.53200015.04200117.25200219.06200320.57200424.08200526.89200629.010200730.0求得：a=8.99 b=2.13故：y=8.99+2.13x ，进而推求出2015年的修船吨位数为： y=8.99+2.1318=47.33万吨。第二节 波高玫瑰图绘制：鲅鱼圈19901994年波高频率统计表波向频率波高0.6（m）0.71.0（m）1.11.5（m）1.6（m）合计N3.891.250.530.125.77NNE5.283.061.240.209.79NE5.001.680.510.047.23ENE0.370.020.39E0.120.12ESE0.060.06SE1.150.021.17SSE3.420.183.60S7.140.707.84SSW6.781.410.248.44SW10.522.110.490.0613.18WSW4.980.670.040.025.71W2.620.180.020.022.85WNW1.210.280.021.52NW3.460.730.264.46NNW2.660.750.360.023.81C24.01合计82.6713.043.750.49100绘制波高玫瑰图：第二章 平面布置设计：设计水位：设计高水位4.00m设计低水位0.24m极端高水位5.14m极端低水位-1.69m第一节 码头前沿顶高程： 根据海港总平面设计规范TJT211-99：4.3.3有掩护港口的码头前沿高程为计算水位和超高值之和，应按表4.3.3中的基本标准和复核标准分别计算，并取大值。E=4.0+1.2=5.2米（基本标准）E=5.14+0=5.14米（复核标准）故：码头前沿顶高程取E=5.2米。第二节 码头前沿设计水深： 根据海港总平面设计规范TJT211-99： （4.3.5-1） （4.3.5-2）式中 码头前沿设计水深（m）； 设计船型满载吃水（m）； 龙骨下最小富裕深度（m），采用表4.3.5中的数值； 波浪富裕深度（m），当计算结果为负值时，取=0； 船舶应配载不均而增加的艉吃水值（m），杂货船可不计，散货船和油船取0.15m； 备淤深度（m），根据回淤强度、维护挖泥间隔期及挖泥设备的性能确定，不小于0.4m； 系数，顺浪取0.3，横浪取0.5； 码头前允许停泊的波高（m），波列累积频率为4%的波高，根据当地波浪和港口条件确定。查表4.3.5：；不考虑港内波浪时；故：。第三节 码头前沿底高程：E=LWL-D式中 E码头前沿底高程； LWL设计低水位； D码头前沿水深。故 E=0.24-6.9=-6.66m。第四节 码头泊位长度： 根据海港总平面设计规范TJT211-99：4.3.6码头泊位长度，应满足船舶安全靠离作业和系缆的要求。对有掩护港口的通用码头，其泊位长度可按下式确定：式中 码头泊位长度； L设计船长； d富裕长度（m），采用表4.3.6中的数值。根据表4.3.6 取d=23m则 。第三章 平面图及断面图： （见附图）第四章 荷载计算：第一节 舾装码头面荷载 1、均布荷载： 2、集中荷载：门机第二节 船舶荷载： 根据港口工程荷载规范TJT215-981.作用于船舶上的风荷载： 10.2.1作用于船舶上的计算风压力的垂直于码头前沿的横向分力和平行于码头前沿线的纵向分力宜按下列公式计算： 式中 分别为作用于船舶上的计算风压力的横向和纵向分 力（KN） 分别为船体水面以上横向和纵向受风面积（m2） 分别为设计风速的横向和纵向分量（） 风压不均匀折减系数。 当船舶半载或压载时受风面积最大，故按半载或压载时计算，半载或压载时：式中 DW船舶载重量（t）。 得 查表10.2.3得 船舶在超过九级风（最大风速V=22m/s）时离开码头到锚地避风，所以去。 不考虑作用于船舶上的水流力。2.系缆力：根据港口工程荷载规范TJT215-98式中 。情况一， 则 情况二， 根据10.4.5条规定，作用于系船柱上的系缆力标准值不应小于表10.4.5-1和表10.4.5-2所列的数值。5万吨级系缆力的标准值为650KN，故取系缆力的标准值取650KN。故3.挤靠力：根据港口工程荷载规范TJT215-98护舷间距应保证在靠泊时船不会撞到相邻护舷之间的岸壁上，间距值可按下式计算： 式中 L护舷间距； R船侧舷压缩后最小曲率半径； h护舷压缩后的高度，根据护舷设计的压缩量。确定间距值为15m。护舷等间隔布置，则： 其中，故 4.撞击力：根据港口工程荷载规范TJT215-9810.6.2船舶靠岸时的有效撞击能量可按下式计算： 式中 船舶靠岸时的有效撞击能量（KJ） 有效动能系数，取0.7-0.8； M船舶质量（t），按满载排水量计算； 船舶靠岸法向速度（m/s）。 ，查表10.6.4-1得：。满载排水量： 选择SA-A1000*750*1000低反力型RI橡胶护舷， 第三节 水平地震惯性力：根据水运工程抗震设计规范JTJ225-985.2.1板梁式、无梁面板式、桁架式和实体墩式高桩码头，可按单质点考虑，其水平向地震惯性力标准值宜按下列公式计算： 式中 作用在上部结构重心的水平向地震惯性力标准值（KN）； C综合影响系数，取0.30，对于接岸的窄桩台码头，视岸坡适当提高，但不超过0.50； 水平向地震系数，按5.1.4采用； 动力放大系数，按相应计算方向的建筑物自振周期和场地类别查设计反应谱（见图5.1.4）求得，建筑物自振周期按附录A确定； W换算质点总重力标准值（KN）； 建筑物的梁板、桁架、盖板、桥跨等固定设备重力标准值（KN）； 建筑物上的荷载重力标准值（KN）； 嵌固点以上的桩身重力标准值，嵌固点位置按有关规定确定（KN）； 桩身重力折减系数，当桩顶和上部结构为固接时取0.37；铰接时取0.24。横梁自重：纵梁自重：面板自重：嵌固点的确定：根据港口工程桩基规范JTJ 254-98 4.3.3条规定： 式中 t受弯嵌固点距泥面的深度（m）； 系数，取1.8-2.2。桩顶铰接或桩的自由长度较大时取较 小值，桩顶嵌固或桩的自由长度较小时取较大值； T桩的相对刚度系数（m），按附录C确定。 式中 m桩侧地基土的水平抗力系数随深度增长的比例系数； 桩材料的弹性模量； 桩截面的惯性矩； 桩的换算宽度，d为桩受力面的桩宽或桩径。其中 得：T=2.43m。则 桩宽为0.6m，圆形空心，直径为0.3m。则，桩的面积为：0.0774m2.故桩的重量： 而 第五章 面板计算：选择一块中板进行计算。第一节 设计条件：1、 作用：1） 永久作用：面板自重2） 可变作用：（1）堆货:30KN/m2 （2）集中荷载：汽车10t （3）施工荷载：2.5KN汽车荷载标准值和平面尺寸一辆车总重力（KN）前轴重力标准值（KN）后轴重力标准值（KN）轴距（m）轮距（m）10030704.01.8前轮着地宽度和长度（m）后轮着地宽度和长度（m）车辆外形尺寸（长宽）-0.250.200.500.2072.5-2、材料指标：钢筋混凝土25KN/m3 。第二节 计算（叠合板）：（一）施工期预制板的内力计算此时按简支板计算。1、 计算跨度确定。根据高桩码头设计与施工规范JTJ 291-98 4.1.3.1条规定：（1） 弯矩计算跨度： 式中 h为板厚，e为搁置长度。 故 （2） 剪力计算跨度： 2、 内力计算。永久作用产生的内力：面板自重： 跨中弯矩： 支座最大剪力： 施工荷载产生的内力：（2.5KN/m2）跨中最大弯矩： 支座最大剪力： （二）使用期计算使用期叠合板可变作用内力计算：此时上层现浇混凝土已经达到设计强度，按单向连续板计算。1.计算跨度：弯矩计算跨度： 故 取 式中 l梁的中心距离（m）； 梁的上翼缘宽度（m）。剪力计算跨度： 2.内力计算：堆货荷载：30kpa。跨中最大弯矩： 支座最大剪力： （1） 汽车荷载：（移动集中荷载）平行于板跨时，后轮在板跨中间位置时，弯矩最大。垂直于板跨时，后轮靠近支座时，剪力最大。 垂直于板跨时 平行于板跨时根据高桩码头设计与施工规范JTJ 291-98 4.1.5.1和4.1.5.2条规定： 单个集中荷载平行于板跨方向的传递宽度： 单个集中荷载垂直于板跨方向的传递宽度： 4.1.6.1条规定：平行于板跨方向的弯矩计算宽度： 垂直于板跨方向的弯矩计算宽度：（1） 中置荷载 其中 故 取 汽车荷载： 跨中弯矩： 当垂直于板跨时，后轮贴近支座附近时，支座产生最大剪力：偏置荷载的计算宽度按JTJ 291-98 4.1.7.2的规定： 式中 荷载位于板的自由边附近时，垂直于板跨方向的剪力计 算宽度； 垂直于板跨方向荷载的传递宽度； 板的有效高度； x荷载接触面积中心至支座边缘的距离。 （三）板的吊运：板的预制长度：6.5m，宽度：3.2m。查表：故 面板内力计算结果表作用跨中弯矩（）支座剪力(KN)永久作用自重17.1521.39可变作用短暂状况施工2.913.63吊运6.06-持久状况堆货38.1643.5汽车22.4231.44第三节 荷载组合承载力极限状态的作用效应组合：（1） 持久状况作用的持久组合：根据JTJ 291-98 3.2.8条规定 其中 故 （2） 短暂状况作用的短暂组合：根据JTJ 291-98 3.2.10条规定： 正常使用极限状态的作用效应组合：（1） 持久状况作用的短期效应组合： （2） 持久状况作用的长期效应组合： （3） 短暂状况作用效应组合： 第四节 配筋计算混凝土指标：，。钢筋：HRB335，保护层：50mm。单宽板条，。 选择：，实际面积=。第六章 纵梁计算：第一节 设计条件： 叠合梁。第二节 内力计算：永久作用情况按简支梁计算。可变作用情况按连续梁计算。1.施工期：按简支梁计算。预制纵梁部分：纵梁的受力宽度3.5m。板的自重：计算公式自重面层3.36现浇层13.13预制板3551.49梁的自重：施工荷载：内力计算：计算跨度：根据JTJ 291-98 4.2.1.1条：弯矩计算跨度： 故 剪力计算跨度： 自重作用下的跨中最大弯矩： 支座最大剪力： 施工荷载作用下的跨中最大弯矩： 施工荷载作用下的支座最大剪力： 预制纵梁的吊运：采用两点吊，吊点距两端0.5m。动力系数取1.2.梁的实际预制长度：5.8+0.4=6.2m。支座反力： 跨中弯矩： 支座负弯矩： 2.使用期：按刚性支撑连续梁计算。永久作用：自重：78.49KN/m。可变作用：堆货荷载：集中荷载：门机计算跨度确定：根据高桩码头设计与施工规范 JTJ 291-98中4.2.1.2规定：弯矩计算中： 剪力计算中： 永久作用下的跨中弯矩： 永久作用下的支座负弯矩： 永久作用下的支座最大剪力： 可变作用：堆货荷载产生的内力：（均布）跨中最大弯矩：荷载布置： 支座最大负弯矩及最大剪力：荷载布置： 门机荷载产生的内力：（集中）门机单机作业，型号为，按吊臂位置2计算。根据水工钢筋混凝土结构学附录八：弯矩计算：（跨中最大正弯矩）当荷载如图布置时，第一跨弯矩最大： 支座最大负弯矩：如图荷载布置时，支座产生最大负弯矩： 当荷载移动到如图所示位置时，支座剪力最大： 纵梁内力计算成果表工况跨中弯矩（KN-m）支座弯矩（KN-m）剪力（KN）施工期施工39.38-25.38吊装70.3-3.3883.7使用期自重227.35-305.66-275.88可变作用门机1474.65-753.751194.73堆货389.43-463.42-377.58第三节 荷载组合承载力极限状态的作用效应组合：（1）持久状况作用的持久组合：根据JTJ 291-98 3.2.8条规定 其中 故 负弯矩 （2）短暂状况作用的短暂组合：根据JTJ 291-98 3.2.10条规定： 正常使用极限状态的作用效应组合：（1）持久状况作用的短期效应组合： （2）持久状况作用的长期效应组合： （3）短暂状况作用效应组合： 第四节 配筋计算混凝土指标：，。钢筋：HRB335，保护层：50mm。钢筋单筋双层布置，截面跨中支座KM2981.76-1796.9040.1190.0860.1270.090.4680.46862064402配筋实际面积64344826由于梁较高，所以配4根腰筋。箍筋计算： 故， 截面尺寸满足抗剪要求。 由计算确定腹筋。 箍筋HRB335，不宜太细，选择，双肢箍，即。 所以取 故选择双肢箍，第五节 裂缝验算 根据水工钢筋混凝土结构学中的8-29式： 式中 考虑构件受力特征和荷载长期作用的综合影响系数，对于受弯构件 取2.1 最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区边缘的距离，mm，当c65mm时， 取65mm。 钢筋的直径。 纵向受拉钢筋的有效配筋率，当时，取0.03. 有效受拉混凝土截面面积，对于受弯构件，a为 重心至截面受拉边缘的距离，b为截面宽度。 受拉区纵向钢筋截面面积，。 按荷载标准值计算的构件纵向受拉钢筋的应力。 故， 裂缝宽度满足要求。 第七章 横梁计算第一节 设计条件 在横梁安装施工时，按简支梁进行内力计算；当纵梁和面板浇筑时横梁按弹性支撑连续梁进行内力计算。使用期横向排架按弹性支撑连续梁进行计算。第二节 内力计算1.施工期（1）计算跨度： 弯矩计算跨度： 故 剪力计算跨度： 自重作用下的跨中最大弯矩： 支座最大剪力： 施工荷载作用下的跨中最大弯矩： 施工荷载作用下的支座最大剪力： 预制横梁的吊运：采用两点吊，吊点距两端0.5m。动力系数取1.2.梁的实际预制长度：2.9+0.4=3.3m。支座反力： 跨中弯矩： 支座负弯矩： 2.使用期一、计算图示及方程：方程：式中 外荷载作用下，简支梁第n跨左右支座的虚反力，向 上为正，向下为负； E,I横梁的弹性模量和断面的惯性矩； 各支座的竖向变位。二、各桩的反力系数1.桩的特性系数计算：构件 项目E(弹性模量)F（截面积）L0C=（115145）QdK（反力系数）桩1492500000.297.941223964.3251.09498E-06桩2492500000.295.34618455.65941.99081E-06桩3492500000.293.01629760.12391.79865E-06桩4492500000.291.22665269.66921.58857E-06桩5492500000.290.41678409.90141.50274E-062.计算桩的压缩系数1）竖向压缩系数单桩：桩1: 桩2： 桩3： 叉桩： 水平压缩系数： 三、荷载计算结果：1.门机荷载：最大轮压：向对应的：2.堆货荷载：30kpa3.面板自重：4.纵梁自重：5.挤靠力6.撞击力：7.系缆力： 四、计算单位力作用下各支座内力单位竖向力P=1时作用：（1）根据法方程： 其中 ，外荷载在中间支座不引起虚反力，所以及为0。对支座2和3列法方程： 对法方程进行化简得： 由 其中 各跨连续梁作用在简支梁时，外荷载产生的支座反力。得： 又 其中 K桩的柔性系数。故 将以上四式代入法方程整理得： 解方程得： 故 各桩的轴力： （2）对2和3支座列出三弯矩方程： 整理后： 各支座反力： 根据 得支座的沉降： 将以上四式代入三弯矩方程： 解得： 各支座反力： 各桩的轴力： （3）此时，所以，而叉桩的轴力： （4）对2和3支座列出三弯矩方程： 此荷载作用下的支座反力： 则支座沉降： 以上四式代入法方程： 解得： 因此 所以各桩的轴力： （5）对2和3支座列出三弯矩方程： 此荷载作用下的支座反力： 则支座沉降： 以上四式代入法方程： 解得： 因此 所以各桩的轴力： （6）对2和3支座列出三弯矩方程： 整理后： 各支座反力： 根据 得支座的沉降： 将以上四式代入三弯矩方程： 解得： 各支座反力： 各桩的轴力： （7）对2和3支座列出三弯矩方程： 整理后： 各支座反力： 根据 得支座的沉降： 将以上四式代入三弯矩方程： 解得： 各支座反力： 各桩的轴力： （8）根据法方程： 其中 ， 外荷载在中间支座不引起虚反力，所以及为0。对支座2和3列法方程： 对法方程进行化简得： 由 其中 各跨连续梁作用在简支梁时，外荷载产生的支座反力。得： 又 其中 K桩的柔性系数。故 将以上四式代入法方程整理得： 解方程得： 故 各桩的轴力： 单位力产生的内力荷载情况简图内力10-0.491-0.3080.860.1930.0357-0.046-0.04620-0.407-0.238-0.1160.1650.01970.4910.49130000000.833-0.8334-1-0.445-0.1050.159-0.061-0.067-0.0160.0165-1-0.424- 0.0921.165-0.070-0.069-0.014-0.01460-2.23-2.07-0.6371.6830.546-0.312-0.312700.201.220.058-0.6910.3610.1840.1848-9.261.82-2.114.571.8575.2261.5801.580将以上的工况命名为1、2、3、4、5、6、7、8工况。以上各工况的跨中弯矩:工况M0支座弯矩跨中弯矩M1M2M3M4中1中2中3100-0.491-0.3080-0.246-0.400-0.154200-0.407-0.2380-0.204-0.323-0.1193000000.0000.0000.00040-1-0.445-0.1050-0.723-0.275-0.05350-1-0.424-0.0920-0.712-0.258-0.046600-2.23-2.070-1.115-2.150-1.0357000.2031.2200.1020.7120.61081.531-9.261.82-2.111.711-2.1891.386-0.380作用在横向排架上的作用作用M1M2M3R12R3R4横梁自重-333.3665.52-75.96164.5266.86188.13107.90纵梁总和0.00-489.65-233.6927.50225.75161.04100.63面板总和0.00-1057.02-504.4859.37487.34347.64217.24堆货0.00-2149.88-1026.06120.75991.20707.07441.84系缆力x0.000.000.000.000.000.00496.32系缆力z168.2371.3315.48-195.9211.7311.544.42挤靠力0.000.000.000.000.000.00158.70撞击力0.000.000.000.000.000.001296.42门机0-919-563.5987.4286364.142959.42857589实际的作用产生的跨中弯矩荷载M0M1M2M3M4中1中2中3横梁自重55.116-333.3665.52-75.96-61.596-78.80449.896-13.662纵梁00-489.645-233.690-244.823-361.668-116.845面板00-1057.02-504.480-528.511-780.751-252.24堆货00-2149.88-1026.060-1074.94-1587.97-513.03系缆力x00000000系缆力z0168.2371.3295215.477160119.779843.403