天津港集装箱码头结构设计与项目施工设计方案

PAGEword文档可自由复制编辑word文档可自由复制编辑学号06260209毕业设计说明书东疆港区集装箱码头2号泊位设计梁板式高桩码头结构学生姓名高杰专业名称港口航道与海岸工程专业班级06级港口工程2班指导教师吕美君高级工程师土木工程系2010年东疆港区集装箱码头2号泊位工程设计梁板式高桩码头结构DongjiangBeamPiling摘要本次设计的港址是位于天津港东疆港区。码头类型为集装箱码头。根据设计工艺要求，码头总长度为660米，码头前沿停泊水域宽70米，最大可安全地停靠第三代集装箱船。仓库和堆场面积及分布根据货物量决定。码头前沿设计水深13.11米。码头分为10段，每段长63m。前方桩台长30m，后方桩台长38m。该码头为整体装配梁板式高桩码头。面板采用预制板，搭接在纵梁上。纵梁分为装卸桥轨道梁、一般纵梁和边纵梁，纵梁搭在桩帽上。纵梁按刚性支撑连续梁计算。横向排架间距为7米，横梁采用钢筋混凝土叠合梁。重点部分是横向排架计算，采用桩两端为铰接柔性桩台的计算方法。对横梁、面板进行内力、配筋计算和抗裂验算。桩采用的是预制预应力空心方桩，对桩的承载力进行验算。关键词：集装箱；高桩码头；结构布置；横向排架ABSTRACTThedesignoftheportsiteislocatedinTianjinDongjiangPort.Thetypeofpieriscontainerterminal.Accordingtothedesignprocessrequirements,thepieris660metersinlength,thewaterfrontparkofthepieris70meters,callingatmaximumsecuritytothethirdgenerationofcontainerships.Warehouseandyardareaandvolumeofdistributionofthedecisionofthegoods.Thefrontdesigndepthofthepieris13.11meters,butjust12.5misrequired,sonotdiggingit.Thepierassemblyasawholebeampilingwharf.Panelisprefabricatedpanels,overlappinginthelongitudinalbeam.Stringerintocranebeam,thegenerallongitudinalandsiderails,railsrestingonpilecap.Duetotimeconstraintsofthedesignonlytogooutandcantilevercranetrackthespecificpartsandgenerallongitudinalcalculation.Longitudinalsupportbeambyrigidcalculation.Transversedistanceof7metersofreinforcedconcretebeamsusingcompositebeam.PersonalkeypartofTransverseusingpilehingedatbothendsofthecalculationmethodforthespecificcalculations,seelater.Pilewiththeprecasthollow,becausethedesignoftherelativelylongpile,thepileofreinforcedconcreteneedtodofurtherresearch,sodonotgointodetailhere,pilesofReinforcement.KEYWORDS：Container;piledwharf;PlaneLayout;lateralrowframe目录MACROBUTTONInsertCrossReference第1章设计背景 11.1工程概述 11.2设计原则 11.3设计依据 11.4设计任务 1第2章设计资料 32.1地形条件 32.2气象条件 32.3水文条件 32.4泥沙条件 62.5地质条件 62.6地震条件 72.7荷载条件 72.8施工条件 7第3章设计成果 83.1总体设计成果 83.2结构方案成果 83.3施工图设计成果 83.4关键性技术要求 83.5设计成果评价 9第4章总平面设计 104.1工程规模 104.2布置原则 104.3设计船型 104.4作业条件 104.5总体尺度 114.5.1码头泊位长度 114.5.2码头前沿高程 114.5.3码头前沿停泊水域尺度 124.5.4码头前船舶回旋水域尺度 124.5.5陆域设计高程 124.5.6航道设计尺度 124.6平面方案比选 124.7装卸工艺设计 13第5章结构选型 145.1结构型式 145.2结构布置 145.3构造尺度 145.4作用分析 155.4.1永久作用 155.4.2可变作用 155.4.3偶然作用 19第6章结构设计 206.1面板设计 206.1.1计算原则 206.1.2计算参数 216.1.3作用分析 216.1.4作用效应计算 226.1.5作用效应组合 246.1.6验算及配筋 256.1.7抗裂验算 276.2纵梁设计 276.2.1计算原则 286.2.2计算参数 286.2.3作用分析 296.3横向排架 306.3.1计算原则 306.3.2计算参数 306.3.3作用分析 326.3.4作用效应计算 326.3.5作用效应组合 446.3.6验算及配筋 466.3.7抗裂验算 486.4基桩设计 496.4.1计算原则 496.4.2计算参数 496.4.3作用效应计算 496.4.4作用效应组合 516.4.5桩身强度验算 51致谢 52参考资料及设计规范 53外文资料及译文 55毕业设计任务书 66设计进度计划表 73word文档可自由复制编辑设计背景工程概述规划建设中的天津港东疆港区位于天津港东北部，北临永定新河口，南临天津港主航道，西临规划反“F”航道，东临渤海湾海域，为浅海滩涂人工造陆形成的三面环海半岛式港区。港区南北长约10公里，东西宽3公里，总面积约30平方公里。它是天津港的重要组成部分，也是东疆保税港区的坐落地，是天津市建设中国北方国际航运中心和国际物流中心、发展港口经济和海洋经济的重要载体，也是推进天津滨海新区开发开放和改革试验的重点区域。设计原则总体设计符合国家、地方经济发展规划和总体部署，遵循国家和行业有关工程建设法规、政策和规定。结合国情，采用成熟的技术、设备和材料，使工程设计安全可靠、使用方便、工程量少、总造价低、施工进度快，获得较好的经济效益和社会效益。注重工程区域生态环境保护，不占用土地，方便管理，节省投资。设计依据主要遵循交通部《高桩码头设计与施工规范》、《海港总平面设计规范》、《港口工程荷载规范》、《港口工程混凝土结构设计规范》、《港口工程桩基规范》、《港工建筑物》、《海港工程设计手册》、《建筑结构静力计算手册》、《港口规划与布置》等。设计任务设计内容码头平面布置及码头结构设计；根据资料初步设计的码头结构断面；结构计算；完成设计说明书，计算书；完成施工图完成配筋图等图纸的绘制。提交成果设计说明书和计算书，毕业设计摘要（汉译英），约300～600字左右（限一页）；码头结构设计图纸，断面图，平面图投影正确；外文翻译，翻译与本专业毕业设计（论文）相关的外文资料，不少于2000汉字，并附原文。质量要求研究报告内容完整，表述清晰，公式、图表齐全，必须按学校统一格式和要求装订。用绘制结构设计图纸，图纸要符合工程绘图规范要求，尺度齐全，布局合理，信息充足。毕业设计、论文要规范化。。设计资料地形条件天津港位于渤海湾沿岸海河入海口，地形地势平坦开阔，为港口设备、建筑及城市规划提供了广大的陆域空间气象条件（1）气温年平均气温12.3℃年平均最高气温16.2℃年平均最低气温9.1℃极端最高气温39.9℃（1955年7月24日）极端最低气温-18.3℃（1953年1月17日）（2）降水年平均降水量586.0mm年最大降水量1083.5mm（1964年）年最小降水量278.4mm（1968年）一日最大降水量191.5mm（1975年7月30日）（3）风本区常风向为E向，出现频率为11.71%；次常风向为S向，频率为10.34%；强风向为E向，该向≥6级风的频率为1.96%，全年各向≥6级风所出现的频率为3.65%。（4）雷暴年平均雷暴日数为27.5天，多发生在6～7月份。（5）雾能见度＜1km的大雾多年平均为16.5个雾日，雾多发生在秋冬季节，日出后很快消散。根据资料统计，能见度＜1km的大雾实际出现天数为5.0天。（6）相对湿度平均相对湿度65%最大相对湿度100%最小相对湿度3%水文条件（1）潮位本区潮汐类型为不规则半日潮型，其（HO1+HK1）/HM2=0.53。①基准面关系天津港理论最低潮面与大沽零点及当地平均海平面的关系如下：当地平均海面大沽零点2.56m1.00m天津港理论最低潮面②潮位特征值根据塘沽海洋站1963年～1999年资料统计，（以天津港理论最低潮面起算，下同）：历年最高高潮位5.81m（1992年历年最低低潮位-1.03m（1968年（注：1957年12月历年平均高潮位3.7历年平均低潮位1.历年平均海平面2.56m历年最大潮差4.37m（1980年10月）历年平均潮差2.40m③设计水位设计高水位4.30m设计低水位0.50m极端高水位5.88m极端低水位-1.29m④乘潮水位全年乘潮水位见表2-3-1表2-1全年乘潮水位表频率（%）延时潮位（m）808590乘潮一小时3.363.263.14乘潮二小时3.263.163.04乘潮三小时3.123.012.89乘潮四小时2.932.822.71考虑到我国北方海区潮位季节变化，冬三月（12月、1月、2月）乘潮水位见表2-3-2。表2-2全年乘潮水位表频率（%）延时潮位（m）808590乘潮一小时3.193.052.91乘潮二小时3.082.942.81乘潮三小时2.942.822.68乘潮四小时2.762.632.50(2)波浪①波浪概况塘沽海洋站曾在外海进行过波浪观测，测点的地理坐标为117°49′E、38°34′N，85年以后就终止了观测。根据实测资料统计，本区常浪向ENE和E，频率分别为9.68%和9.53%，强浪向ENE，该向H4%＞1.5m的波高频率为1.35%，EQ\x\to(T)≥7.0s的频率仅为0.33%，各方向H4%≥1.6m的波高频率为5.06%，H4%≥2.0m的波高频率为2.24%。表2-3塘沽海洋站波高（H4%）频率统计表波高波向频率（%）0.1-0.7（m）0.8-1.2（m）1.3-1.5（m）1.6-1.9（m）≥2.0（m）合计N2.821.130.580.430.155.12NNE2.851.040.370.250.184.69NE4.531.650.670.250.617.72ENE4.722.211.410.740.619.68E5.702.510.740.250.349.53ESE8.000.830.150.129.10SE6.000.280.156.43SSE3.980.374.35S3.370.063.43SSW7.541.418.95SW6.740.980.150.037.90WSW3.650.370.034.04W1.260.181.44WNW1.930.310.060.032.33NW1.930.490.180.120.182.91NNW3.161.070.610.520.315.67C6.716.71合计74.8814.895.182.822.24100②设计波浪要素计算本工程在天津港南北防波堤的掩护之内，经推算50年一遇设计波要素如表2-3-4。表2-4码头前沿50年一遇波要素重现期极端高水位设计高水位设计低水位H1%（m）H13%（m）T（s）H1%（m）H13%（m）T（s）H1%（m）H13%（m）T（s）50年一遇1.91.34.21.91.34.21.91.34.2（3）海冰本港区海域每年有不同程度的海冰出现，初冰日在12月下旬，终冰日在2月下旬，总冰期约60天，多年资料统计，严重冰期年平均为10天，正常年份海冰对港口营运及船舶航行无影响。泥沙条件天津港自建港以来，港口的泥沙回淤一直深受世人瞩目。通过几十年的研究和采取工程措施，取得了良好的减淤效果。天津港年挖泥量与年吞吐量的比值（方/吞吐吨）90年代下降至0.08～0.09，低于荷兰鹿特丹港80年代0.115的比值。最新的研究成果表明，天津港已属轻淤港，泥沙回淤已经不再是港口发展的制约因素，相反每年数百万方的回淤土已成为港内造陆的重要资源。可以预料，今后随着港口泥沙环境的进一步改善与有效治理措施的实施，港口泥沙淤积情况将进一步好转。地质条件表2-5各土层地基容许承载力及桩基参数土层编号土层名称IL标准贯入击数N（击）土层厚度土层深度桩侧极限摩擦力标准值qf(kpa)①淤泥土>14.34.804.807②1淤泥质粘土0.6<14.959.7533②2淤泥>1<16.2015.9514②3淤泥质粘土0.62.33.719.6544②4粘性土混碎贝壳0.84.11.220.8537③1粘土0.661.4522.3047③2粉质粘土0.49.21.9324.2372③3粉质粘土0.423.23.0027.2395④粉细沙密实45.13.5030.73120地震条件根据国家地震局、建设部颁发的《中国地震烈度区划图（1990年）》和《中国地震烈度区划图（1990）使用规定》的文件精神[震发办（1992）160号]，天津市城乡建设委员会（1992）建抗566号文件确定塘沽区的地震基本烈度为七度，设计基本地震加速度值为0.15g。荷载条件针对工程使用要求，分析确定作用于水工建筑物上的主要荷载，并给出相应标准值。施工条件施工条件：施工单位具备码头施工所需要的的各种机具和钢筋混凝土构件的预制厂，施工单位的技术力量雄厚，施工经验丰富。工程施工现场的“三通一平”条件好，即供水供电有保障，道路畅通，施工场地平整，为工程施工带来了方便。材料供应：当地石料丰富，水泥，砂，钢材和木材可由水路或铁路运入。。设计成果总体设计成果本工程为45000吨级的集装箱码头，共有2个泊位。集装箱泊位长度267米，码头总岸线长为660米。码头前沿停泊水域宽度为70米，码头前沿回旋水域半径为540米，设计航道为双向航道，宽度为236.6米，航道水深为14.258米，码头顶高程6.0，码头前沿水底高程为-13.11。集装箱泊位的年通过能力为35万结构方案成果本码头的结构形式为梁板式高桩码头，上部结构主要由板、纵梁，横梁、桩帽和靠船构件组成，下部结构主要有桩。板为预制钢筋混凝土板，梁为叠合梁，桩采用预应力混凝土方桩。结构安全等级为二级。作用在水工建筑物上的主要荷载有堆货荷载、装卸桥荷载、正面吊、拖挂车以及船舶荷载。施工图设计成果施工期：板简支板计算；梁的计算分两种情况，一种按简支梁计算，一种按连续梁计算。试用期：板按双向连续板计算；梁按连续梁计算。主要技术参数有桩的轴向刚性系数、纵向刚性系数、混凝土轴心抗拉强度、抗压强度、钢筋抗拉及抗压强等。横向排架计算方法时采用结构力学的力法得出五弯矩方程求解梁的内力。经计算和验算，码头的稳定性、结构强度以及抗裂都满足。主要施工图有横梁配筋图、板的配筋图、桩的配筋图等。关键性技术要求工程施工主要分为桩基施工和上部结构施工。桩基施工主要工作有桩的预制和运输、设置打桩定位基线及测量平台、定位沉桩、装的临时固定和处理。上部结构施工的主要工作及顺序是：现浇桩帽、安装预制梁、安装靠船构件、板的安装、现浇混凝土、现浇面层等。沉桩用的是锤击法沉桩，沉桩时要考虑以下几方面：要考虑到所有的桩位都能施打；考虑到水位、水深和风、浪、流的影响；考虑到工程分段；考虑到土壤变形的影响；尽量减少沉桩对岸坡稳定的影响；尽量减少打桩船的移架、改架、移锚的次数；要考虑水域锚缆的布置。桩打好后，应满足设计承载力的要求，要控制沉桩桩尖标高的同时，控制打桩的最后贯入度。基桩沉好后，桩顶高于或低于设计标高，需截桩或接桩。梁板的安装要控制好安装位置线，预留施工缝和变形缝。设计成果评价整个毕业设计过程，我都始终保持着严谨的科学态度，实事求是和严肃负责的工作作风，并且不断同知道老师一起发现问题，分析并解决问题，同时加深了对基础理论的理解，扩大了专业知识面，锻炼了自己的理论计算和设计绘图等能力。设计成果包含正确的设计思想，演算过程严谨正确，严格遵守各项设计与施工规范。毕业设计工作安排井然有序，脉络清晰，主次分明，重点突出，望指导老师能进一步加强与学生的交流。总平面设计总平面设计主要包括工程规模确定、主要水工建筑物的总体尺度、生产作业工艺设计、平面布置方案比选。不同的工程其具体的设计内容也不同。港口工程：水域布置及尺度（港外水域，如进港航道、港外锚地；港内水域，如港内航道、船舶转头水域、港内锚地、船舶制动水域、船舶回旋水域、港池、码头前水域；导航助航标志；防波堤），码头布置及尺度（码头水工建筑物、前方作业地带、仓库、堆场和连接通道），陆域布置及尺度（仓储、集疏运、生产生活辅助设施等），装卸作业工艺设计（选择装卸作业机械化系统→确定合理的工艺流程→配备装卸作业系统基本要素，如操作人员、库场以及各种附属设施）等；航道整治工程：一般包括整治水位确定、整治线的布置、各种整治建筑物的尺度及其布置等；渠化工程：一般包括渠化梯级的确定、各种过船建筑物的主要尺度及其布置等；围垦与海塘工程：一般包括围垦方案的确定、围垦后各部分的利用规划以及平面布置等。工程规模天津港东疆港区位于天津港东北部，北临永定新河口，南临天津港主航道，西临规划反“F”航道，东临渤海湾海域，为浅海滩涂人工造陆形成的三面环海半岛式港区。港区南北长约10公里，东西宽3公里，总面积约30平方公里。本工程为东疆港区集装箱码头2号泊位。布置原则总平面布置应满足本区域岸线规划的要求，满足港口整体发展的需要，充分与已建工程和将来预留发展工程相协调。总平面布置与当地的自然条件相适应，结合岸线资源使用现状，远近结合并留有发展余地。充分利用已有的设施和依托条件，尽量减少工程数量，节省建设投资。码头及航道布置合理，满足码头、船舶安全作业要求。符合国家环保、安全、卫生等有关规定。设计船型本设计的主要船型是第三代集装箱船（45000吨）。尺寸：L=270，B=33，H=21.2，T=12.5。作业条件波浪：集装箱船装卸作业的允许标高为1.2。45000万吨级码头要求：风：≤6级；雨：降水强度≤中雨；雾：能见度≥lkm；雷暴：无雷暴。港口年营运天数：345天港口生产不平衡系数：1.6昼夜两班作业纯工作时间：18小时平均船时效率：84.79吨/小时总体尺度该码头有2个泊位，码头岸线总长为660米码头泊位长度码头泊位长度，应满足船舶安全靠离作业和系缆的要求。对有掩护港口的码头，其单个泊位长度可按下式确定：式中表4-1富裕长度dL(m)<4041~8586~150151~200201~230>230d(m)58~1012~1518~2022~2530拟建码头是多泊位连续布置中首先建设的码头，其长度按单泊位计算。富裕长度d根据船长L=270m，按规定取30m，所以泊位长度为330m。码头前沿高程码头顶高程：本码头有防波堤防御，按规范规定顶高程要高于设计标高水位1.0~1.5m，并且在极端高水位时码头不被淹没，所以取码头面高程为6.0m。码头前沿水底高程：码头前沿设计水深D按下式确定：式中：T为设计船型满载吃水取12.5;为龙骨下最小富裕深度,本码头为淤泥土地基，取0.2m；为波浪富裕深度，=（K为系数，顺浪取0.3）；为船舶因配载不均匀而增加的尾吃水，杂货船可不计；为港池备淤深度，考虑一年进行一次维护挖泥，取0.6m。由以上各值求得。所以码头前沿水底高程=设计低水位-D=，取13.80m。码头前沿停泊水域尺度码头前沿停泊水域宽度应不小于2倍的船宽，取70m。码头前船舶回旋水域尺度本码头为有掩护码头，其回旋水域的回旋圆直径为2.0L（L为船长）。集装箱泊位的回旋半径为。回旋水域的水深与航道水深一致。陆域设计高程本码头有防波堤掩护，按规范规定，顶高程要高于设计高水位1.0~1.5米，并且在极端高水位时码头不被淹没。本工程设计高水位为4.30m，取6.0。航道设计尺度航道设计宽度：航道取双向航道：。其中，n为船舶漂移倍数取1.59；r为风流压偏角为；b为船舶间富裕宽度，取设计船宽B=31m；C为船舶与航道底边间的富裕宽度（航速为6kn），取0.5B=0.5m。即。则，即航道宽度为291.5m。航道设计水深：设计水深：，。其中T为设计船型满载吃水11.5m；为船舶航行时船体下沉值，查表得取0.24；为航行时龙骨下最小富裕深度，取0.4；为波浪富裕深度，取0.444.3=1.9m；为船舶装载纵倾富裕深度，散货取0.15m；为备淤富裕深度，取0.6。则m，即航道设计水深为14.79m。平面方案比选方案一：顺岸式，码头前沿线大体上与自然岸线平行，优点可利用原有水流形态，不占用河道宽度，但需占用较长自然岸线，布置没有突堤式紧凑。方案二：突堤式，码头前沿线与自然岸线成较大角度布置，优点占用自然岸线较少，布置紧凑，但其破坏了原有水流形态，易于引起冲淤，且过多占用河道宽度，影响通航。方案三：挖入式，码头、港池水域在向岸的陆地内侧开挖而成布置，优点可充分利用当地的集疏运条件，因地制宜，施工方便。结合前述设计条件，经比选采用方案一——挖入式最为合理。因为可供设计的自然岸线较短，码头地理位置处于回淤较严重，不适宜建成突堤式，故采用挖入式设计。装卸工艺设计集装箱装卸工艺：装卸船采用集装箱起重机，即装卸桥，水平运输采用拖车，堆场作业采用龙门吊堆拆工艺。装卸桥额定效率20，取t=18h，N=345d，每台装卸桥每年装卸10万TEU以上。设计吞吐能力为35万TEU，应配置3台装卸桥。结构选型结构型式重力式、板桩式及高桩码头是码头结构的主要形式。重力式一般适用于较好的地基；板桩式适用于所有板桩可沉入的地基，但板桩是薄壁结构，抗弯能力有限，一般适用于万吨级一下的码头；高桩式一般适用于软土地基，对于表层由近代沉积土组成，硬土层位置较低的地基，目前高桩码头几乎是唯一可行的结构形式。根据当地地质条件的特点，码头采用高桩式结构形式。根据的当地的水位差和荷载条件码头上部采用梁板式结构形式。因设计船型为450000吨级集装箱船，系揽力标准值为620KN，撞击力标准值为825KN，码头受到的水平力大，码头桩基中至少需设置一对叉桩（若基桩采用钢筋混凝土方桩）。结构布置码头的前方桩台受荷载复杂且荷载较大，所以，桩基中布置两对叉桩，它们分别位于24m装卸桥轨道梁下面，每组排架16根桩，排架间距7m；上部结构采用连续的梁板结构，以增强码头的整体性，纵、横梁相连的双向板。构造尺度结构尺度结构总尺度的确定。①结构宽度：码头结构总宽度主要取决于岸坡的稳定性和挡土结构位置。假定开挖岸坡坡度为1:4，挡土结构采用重力式挡土墙，再结合平面布置中确定的码头前沿底高程-13.11m，和码头面高程+6.0m，在地形的横断面图中可确定码头结构的总宽度为68。其中，前方桩台宽30m，主要用于装卸桥的布置；后方桩台宽35m，主要起连接作用。②结构沿码头长度方向的分段：为避免在结构中产生过大的湿度应力和沉降应力，沿码头长度方向隔一定距离应设置变形缝。从地质纵剖面图可知，地基的土层分布较均匀，故结构沿码头长度可分为10段，每段长63m表5-1前方桩台的结构构造（单位：mm）构件名称材料施工方法断面形式及尺寸桩预应力钢筋混凝土预制600×600空心方桩空心直径300单桩桩帽钢筋混凝土现浇平面尺寸1500×1500高度800叉桩桩帽钢筋混凝土现浇平面尺寸2500×1500高度800横梁预应力钢筋混凝土叠合梁花篮形断面。预制部分为T形断面，顶宽1020，底宽600，高度1200；现浇部分为矩形断面，宽度600，高度80024m跨装卸桥路侧轨道梁预应力钢筋混凝土叠合梁预制部分为矩形断面，宽度800，高度1200；现浇部分也为矩形断面，宽度740，高度500连系梁预应力钢筋混凝土叠合梁预制部分为矩形断面，宽度600，高度1200；现浇部分也为矩形断面，宽度540，高度500面板预应力钢筋混凝土装配式整体板厚度500，在横梁上搁置宽度为180，在纵梁上搁置宽度为30面层混凝土现浇厚度150作用分析永久作用码头结构自重力计算时，钢筋混凝土容重：，混凝土：。可变作用包括堆货、起重和运输机械荷载、汽车、铁路、缆车、人群、船舶、风、浪、水流、施工荷载、可变作用引起的土压力。根据《港口工程荷载规范》，毕业设计主要考虑以下几项：（一）堆货均布荷载前方承台：30KPa后方承台：60KPa（二）流动机械荷集装箱装卸桥：两机最小间距3m。40t装卸桥：轨距：30m；每支腿8个轮子。外伸距：38m。轮压：海侧轨，路侧轨。集装箱正面吊：满载时：前轴轴压：880KN后轴轴压：180KN轮压接地面积：单前轮（长×宽）单后轮（长×宽）集装箱拖挂车：满载时荷载分配：拖头：前轴40KN后轴200KN挂车320KN单轮接地面积：（长×宽）双轮接地面积：（长×宽）（三）船舶作用荷载①作用于船舶上的风荷载作用在船舶上的计算风压力：（5-1）式中：—分别为船体水面以上横向和纵向的受风面积，3万吨级集装箱船半载或压载时：（5-2）（5-3）—分别为设计风速的横向和纵向分量，船舶在超过九级风（最大风速V=22）时离码头到锚地避风，所以控制风速船舶在水面以上的最大轮廓尺寸：B=33m，L=270m。查表=0.6②作用于船舶上的水流力1）水流对船舶作用产生的水流力船首横向分力和船尾横向分力：（5-4）式中：；。,查表E.0.3：，。则2）水流对船舶作用产生的水流力纵向分力：（5-5）（5-6）（5-7）式中：v—水的运动粘性系数，按表E.0.8选用，取水温10，故由表E.0.9得b=0.008则3）系缆力（5-8）式中：K—系船柱受力分布不均匀系数，实际受力的系船柱数目时k取3；n—计算船舶同时受力的系船柱数目；—系船缆的水平投影与码头前沿形成的夹角，取30；—系船缆与水平面之间的夹角，取15。—分别为可能同时出现的风和水流对船舶作用产生的横向分力总和及纵向分力总和。情况一：，。情况二：；。根据“荷载规范”10.4.5条规定：45000吨级船舶计算系缆力小于620KN时，按620KN选用，故取系缆力标准值为620KN。系缆力标准值N的横向投影，纵向投影，竖向投影：4）挤靠力本算例橡胶护舷间断布置，护弦间距7m，与船舶接触的橡胶护舷共38组。（5-9）5)撞击力船舶靠岸时的撞击力：船舶靠岸时的有效撞击能量：（5-10）式中：—有效动能系数，取0.7–0.78，，取0.75；—船舶靠岸法向速度，查《港口工程荷载规范》中表10.6.4-1；—船舶质量。满载排水量：选用DA800×1500标准型橡胶护舷：E=278KJ,反力R=825KN.偶然作用基本烈度为7度，地震设计烈度取基本烈度。根据《水运工程抗震规范》，应该做抗震验算。（略）结构设计面板设计本设计中，前、后边板为单向板，计算较为简单，在此仅计算四边与纵、横梁相连的双向板，计算图示如图6-1：a)横断图b)纵断图图6-1计算原则（1）施工期：预制面板安装在横梁上，按简支板计算（2）使用期：面板与纵、横梁整体连接，为连续板，板的内力计算，首先按四边简支板计算出两个方向的跨中弯矩和，连续板的跨中弯矩取和；支座弯矩取和高桩码头设计施工规范（JTJ291—98）中4.1.9条，集中荷载作用下的冲切承载力按JTJ291—98中4.1.10条计算计算参数（1）简支板排架间距7m，板的搁置长度0.18m弯矩计算：取（2）连续板短边方向：长边方向：为梁的上翼缘宽度；为梁的中心距离；为计算跨度；为净跨；为板厚；为搁置长度。作用分析（1）永久作用：结构自重：现浇面层：；。预制面板：；。（2）可变作用：1）短暂状况可变作用：施工荷载3KPa。预制板吊运：预制板尺寸预制板吊运时取动力系数2）持久状况可变作用：①均布荷载60KPa。②集装箱箱角荷载。③集装箱拖挂车荷载。④集装箱正面吊荷载。作用效应计算(1)短暂状况（施工期）：按简支板计算永久作用：板自重弯矩计算可变作用：施工荷载：弯矩计算(2)持久状况（使用期）：按四边简支板计算。1）永久作用：①板自重：同短暂状况②面层荷载：即查表得图6-2连续板的跨中弯矩连续板的支座弯矩可变作用由于均布荷载，集装箱箱角荷载，正面吊荷载和集装箱拖挂车荷载只能有一种荷载作用在同一块面板上，不会出资按两种或两种以上荷载同时作用在同一块面板上。经分析比较，正面吊其控制作用。正面吊经面层扩散后的传递宽度正面吊前轮轮压图6-3计算结果：连续板在正面吊荷载作用下产生的跨中弯矩及支座弯矩：表6-1计算结果汇总作用短跨跨中长跨跨中短跨支座长跨支座永久荷载面板自重59.29面层自重5.041.96-3.78-1.47可变荷载短暂状况施工荷载14.23持久状况正面吊39.2721.95-56.10-31.35注：表中单位为作用效应组合计算出各种组合状况下板的长短跨跨中和支座处弯矩。一．承载力极限状态的作用效应组合：（1）持久状况作用效应的持久组合：（6-1）式中：；。长跨跨中：短跨跨中：长跨跨支：短跨跨支：（2）短暂状况作用效应的短暂组合：（6-2）式中：；。二．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：（6-3）式中：。长跨跨中：短跨跨中：长跨跨支：短跨跨支：（2）持久状况作用的长期效应组合：（6-4）式中：长跨跨中：短跨跨中：长跨跨支：短跨跨支：验算及配筋（1）受冲切承载力计算正面吊作用：局部荷载设计值：受冲切承载力设计值：（6-5）式中：；；（混凝土）满足受冲切承载力。（2）板的配筋1）长跨最大正弯矩为：满足要求。选取416（804）配筋率=0.182％％满足配筋率要求。2）长跨最大负弯矩为：满足要求。选取412（452）配筋率：=0.10％％取0.15%，则选取416（804）3）短跨最大正弯矩为：满足要求。选取414（616）配筋率：=0.14％％取0.15%，则选取416（804）4）短跨最大负弯矩为：满足要求。选取416（804）配筋率：=0.19％％满足配筋率要求。（3）吊环尺寸单个吊环钢筋截面面积计算公式：（6-6）式中：—构件的总重力设计值（N）；—I级钢筋的抗拉强度设计值（KPa）；—吊环数，设有四个吊环时，按三个受力计算。则选36（）,锚固长度1000mm。抗裂验算面板最大抗裂宽度可按下列公式计算：（6-7）（6-8）式中：－最大裂缝宽度；—构件受力特征系数，受弯构件取1.0；—考虑钢筋表面形状的影响系数，光面钢筋取1.4；—考虑荷载长期效应组合或重复荷载影响的系数，取1.5；—最外排纵向受拉钢筋的保护层厚度，取50mm；—纵向受拉钢筋的有效配筋率，当时，取0.01；当时，取0.1；—有效受拉混凝土截面面积，对受弯构件，取为；—受拉区纵向钢筋截面面积，取受拉较大一侧的钢筋截面面积；—按荷载长期效应组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力，按公式计算。取0.01纵梁设计纵梁包括海侧装卸桥轨道梁、24m路侧装卸桥轨道梁、连系梁及后边梁，各梁断面及受力情况均不同。断面及断面特征值如下：面积：面积矩：轴心位置：（距梁底边）惯性矩：混凝土弹性模量。计算原则（1）施工期：预制轨道梁安装在桩帽上，按简支梁计算，作用在梁上的荷载为预制梁及现浇接头混凝土自重，此时梁的有效断面为预制断面。图6-4（2）使用期：纵梁按连续梁计算，作用在梁上的荷载为码头面板、面层自重及使用期的可变荷载作用。此时梁的有效断面为叠合断面。纵梁的内力计算参考高桩码头设计与施工规范（JTJ291-98）“4.计算参数预制梁长6.0m，搁置长度0.25m，连续梁支承宽度1.5m，净跨（1）简支梁弯矩计算跨度，但不大于剪力计算式中：为计算跨度；为净跨；为搁置长度（2）连续梁弯矩计算跨度，取中到中剪力计算图6-5作用分析面板上的永久作用和可变作用（包括短暂状况和持久状况）。（1）永久作用：1）预制纵梁及现浇接头自重：2）面层自重：（2）可变作用：1）24m跨装卸桥单机作业，每台装卸桥4组轮子，轮；2）24m跨装卸桥双机作业，每台机最外侧轮间最小间距3m；3）前方堆货荷载：q=30KPa，其范围从码头前沿到34m；4）集装箱正面吊：满载时，前轴轴压880KN，后轴轴压180KN。轮胎接地面积，前轮（个数长宽）：，后轮：；5）集装箱拖挂车：前轴40KN，中轴200KN，后轴320KN；6）集装箱堆载：距装卸桥支腿2m以外临时堆放集装箱2层，集装箱尺寸：长宽=6.096m2.438m，箱角荷载P=120KN。集装箱尺寸：长宽=12.192m2.438m，箱角荷载P=152.5KN。该荷载可以与装卸桥同时存在。横向排架高桩码头建筑物的横向排架是高桩码头建筑物的基本结构系统，它是由横向布置的基桩和将它们连成整体的上部结构构件（亦称桩台）组成。不同的上部结构，其构件是不同的：梁板式为横梁；无梁板式为横向板带；承台式为水平承台；桁架式为桁架等。高桩码头建筑物；沿码头长度方向分成10段，每一个分段是一空间整体结构。严格的说，高桩码头的机构计算，应该取一个结构分段，按空间结构进行计算，但只这样计算比较复杂。除了重要的码头建筑物按空间结构用电子计算机进行计算外，一般均把它简化为平面问题进行计算。在柔性桩台的横向排架中，如布置有叉桩，考虑到作用于桩台上的水平了绝大部分由叉桩承受，，桩台水平位移较小，为简化计算，可假定桩与桩台为铰接。但是，当桩台的线性刚度与桩的线性刚度之比（分别为桩台和桩的刚度；l，L分别为桩台的计算跨度和桩的计算长度）时，桩对桩台变形的约束作用不可忽略，计算时桩与桩台应按固接考虑。进行高桩码头横向排架计算的目的是求解连接基桩的上部结构和基桩的内力。横梁为预应力混凝土叠合梁。面板以下部分为预制预应力混凝土T型梁，其上部与面板连接部分为横梁的现浇叠合部分。横梁内力计算分别施工期和使用期两个阶段计算。计算原则（一）施工期：分为四个施工阶段，需要分别计算其内力。（1）安装横梁，横梁搁置在桩帽上，按简支梁计算内力。（2）安装靠船构件，安好后现浇纵横梁接头。（3）安装面板及现浇面板接头混凝土，此时横梁按弹性支承连续梁计算。（4）施工期梁的有效断面为预制断面，作用在梁上的荷载为永久作用。（二）使用期使用期按弹性支承连续梁计算，作用在梁上的荷载为码头面层混凝土和各种使用荷载，使用期梁的有效断面为叠合断面。横向排架的内力计算参考高桩码头设计与施工规范（JTJ291-98）“4.计算参数施工期，横梁按简支梁计算时：弯矩计算跨度：=4.8+0.2=5.0，但不大于1.05=5.04剪力计算跨度：=4.8式中：—计算跨度m；—净跨m；e—搁置长度m。使用期及浇完街头混凝土后，横梁按弹性支撑连续梁进行计算，横向排架的计算跨度据《高桩码头设计与施工规范》第4.2.2条规定均取6m。结构断面特性：表6-2结构断面特性阶段截面图截面积中和轴惯性矩I（计入10%钢筋面积）混凝土弹性模量E（计入10%钢筋面积）EI（计入10%钢筋面积）预制安装阶段0.8250.660.1183使用阶段1.1550.8860.2875作用分析面板上的永久作用和可变作用（包括短暂状况和持久状况）。1）永久作用：（1）横梁自重：；（2）面板传给横梁自重：；（3）现浇面层自重：；（4）纵梁自重：；2）可变作用：（1）堆货荷载：30KPa（2）装卸桥荷载：每台装卸桥4组轮子，每组8个，海侧轮，路侧轮。（3）船舶荷载：①系缆力：按9级风计算，。②撞击力：船舶靠岸速度作用效应计算（1）使用期：按弹性支承连续梁计算。轴向刚性系数：（6-9）式中—桩自由长度段（m）；—桩材料的弹性模量（KPa）；取；—桩断面的面积，0.6×0.6=0.36。(桩入土段的刚性系数，R单桩垂直极限承载力)（6-10）（6-11）根据地质资料得：+1.4547+1.9372+3.0095+3.50120=1403.06则由上式（1.1.4.2）得，取根据图6-6，由几何知识求得每根桩的自由长度为：图6-6由公式6-9得出每根桩的轴向刚性系数分别为：由支座刚性系数公式：（单桩支座）（6-12）（叉桩支座）（6-13）得每个支座的刚性系数分别为：简化计算的基本假定：桩两端为铰接；作用在横向排架上的水平力完全由叉桩承受；横向排架中的横梁，只承受垂直力和弯矩作用，按弹性支承连续梁工作，然后便可采用五弯矩方程式进行计算，计算的基本体系见图，图6-7列出五弯矩方程：（6-14）。（6-15）（6-16）（6-17）（6-18）（6-19）（6-20）（6-21）（6-22）（6-23）（6-25）（6-25）（6-26）（6-27）（6-28）（6-29）—外荷载作用下，基本体系（简支梁）第n跨左支承和右支承的虚反力，查表6-3；表6-3荷载简图ABABABAB—外力作用下，基本体系中第n支座的反力将支座刚性系数带入（6-15）~（6-28）得：将横向排架上的荷载分成以下情况由（6-29）求如下：横梁和面板自重（固定荷载）如图6-8图6-8跨中弯矩（2）面层自重（固定荷载）如图6-9图6-9跨中弯矩堆货荷载（可变荷载）如图6-10图6-10跨中弯矩纵梁和悬臂重（固定荷载）如图6-11图6-11海侧路侧跨中弯矩装卸桥重（可变荷载）如图6-12图6-12海侧路侧跨中弯矩连系梁重（固定荷载）如图6-13图6-13跨中弯矩靠船构件及悬臂造成的弯矩（固定荷载）如图6-14图6-14海侧路侧跨中弯矩（8）系缆力（可变荷载）如图6-15图6-15跨中弯矩①解得②解得③解得④解得⑤解得⑥解得⑦解得⑧解得将自重相加，得（2）施工期：施工期连续梁只考虑横梁面板自重以及靠船构件的作用，算法也按五跨连续梁计算。因施工期主要是固定荷载，故可求得：靠船构件：面板自重：装卸桥：各项系数分别为：求得支座弯矩为：作用效应组合计算出各种组合状况下纵梁的跨中和支座处的弯矩、剪力、支座反力。一．承载力极限状态的作用效应组合：（1）持久状况作用效应的持久组合：根据持久效应的持久组合公式（6-30）求出可能的最不利情况的跨中弯矩、支座弯矩、支座反力以及各支座的剪力，结果见下表：根据公式得横向排架跨中弯矩简化为：（6-31）根据公式得各支座的简化反力为：（6-32）表6-4支座弯矩结果汇总表（单位：）①自重-1083.9-342.86-344.95-328.14-299.78-1066.6②堆货08.40-68.03-84.16-37.770③装卸桥0-1114.78-373.9-266.65-860.900④撞击力-323.3394.9932.12-0.94-3.890效应组合1.2×①+1.4×④1.2×①＋1.5×③1.2×①+1.5×③+0.7×1.4×②1.2×①+1.5×③+0.7×1.4×②+0.7×1.4×④1.2×①+1.5×③+0.7×1.4×②+0.7×1.4×④1.2×①组合值-1753.34-2083.60-1041.46-877.14-1691.91-1279.92表6-5跨中弯矩汇总表（单位：）398.49-419.58398.49-85.41398.4914.03398.4931.72398.49-324.90103.6880.88103.6837.80103.6813.41103.6821.15103.6868.340-557.390-744.350-320.280-563.780-430.45-161.67-275.84063.56015.590-2.420-1.951.2×①+1.4×②1.2×①+1.4×④+0.7×1.4×②1.2×①+1.4×④+0.7×1.4×②1.2×①+1.4×②1.2×①+1.4×②-390.2652.1958.8367.67-294.20表6-6支座反力结果汇总表（单位：）1463.21391.8611.5682.58837.4841.34837.4839.81615.19671.741317.721255.286.488.15172.8155.13172.8185.36172.8185.82172.817186.478.5334403207.750386.60-132.010-146.140303.1602780.6589.13108.92-89.13-122.0206.2106.2701.430-0.811.2×①+1.5×③+0.7×1.4×（②+④）1.2×①+1.5×③+0.7×1.4×②1.2×①+1.4×②+0.7×1.4×④1.2×①+1.4×②+0.7×1.4×④1.2×①+1.5×③+0.7×1.4×（②+④）1.2×①+1.5×③+0.7×1.4×②6674.991551.021275.201274.061429.85754.2表6-7剪力结果汇总表（单位：）486.46-177.69331.64-332.51335.58-328.57337.99-326.16172.33-491.8288.15-84.6570.48-102.3283.04-89.7696.06-76.7494.26-78.54-232.25-232.25154.35154.3522.3422.34-123.8-123.8179.36179.3600000000001.2×①+1.4×②1.2×①+1.5×③+0.7×1.4×②1.2×①+1.5×③+0.7×1.4×②1.2×①+1.4×②1.2×①+1.4×②+0.7×1.5×③1.2×①+1.4×②1.2×①+1.4×②1.2×①+1.5×③+0.7×1.4×②1.2×①+1.5×③+0.7×1.4×②1.2×①+1.4×②707.16-644.56698.56-542.26542.41-519.95540.07-652.30568.21-700.14(2)短暂状况的短暂效应组合：其作用效应组合的设计值按下式确定：（6-33）因施工期主要考虑永久作用，施工荷载相对永久作用忽略不计。故验算及配筋（1）横梁配筋1）使用期支座最大负弯矩，上边受拉估计将配置双排筋，取，满足要求查钢筋表取632（4826）配筋率=0.50%0.15%2）使用期跨中最大正弯矩，下边受拉取，满足要求配筋率=0.29%0.15%查钢筋表取428（2464）3）施工期支座负弯矩，上边受拉取，满足要求查钢筋表取416（603）配筋率=0.088%0.15%取0.15%则查钢筋表取420（1257）4）施工期跨中最大正弯矩，下边受拉取，满足要求查钢筋表取420（1257）配筋率=0.184%0.15%（2）箍筋的配置最大剪力故截面尺寸满足抗剪条件故按最小配筋率配置箍筋%配置双肢箍16@500抗裂验算允许的最大裂缝宽度为0.3mm。横梁最大抗裂宽度可按下列公式计算：（6-34）（6-35）式中：－最大裂缝宽度；—构件受力特征系数，受弯构件取1.0；—考虑钢筋表面形状的影响系数，光面钢筋取1.4；—考虑荷载长期效应组合或重复荷载影响的系数，取1.5；—最外排纵向受拉钢筋的保护层厚度，取50mm；—纵向受拉钢筋的有效配筋率，当时，取0.01；当时，取0.1；—有效受拉混凝土截面面积，对受弯构件，取为；—受拉区纵向钢筋截面面积，取受拉较大一侧的钢筋截面面积；—按荷载长期效应组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力，按公式计算。取0.01=0.81>0.3，不满足要求，应采用预应力钢筋。基桩设计主要参考《港口工程桩基规范》JTJ254-98和《港口工程桩基规范》JTJ254-98(局部修订)。局部修订主要针对的是水平承载力验算。只考虑承载能力极限状态下持久状况作用效应的持久组合，内容包括垂向承载力、桩身内力计算、桩身强度验算。计算原则桩身内力计算采用假想嵌固点法，按平面刚架计算。仅计算持久状况，短暂状况与持久状况相比，内力较小，不起控制作用，故可不作计算。计算参数桩顶高程：3.35m；桩尖高程：－直桩桩长：L=3.35－(－43.34)=46.69m叉桩桩长：叉桩比为1:3。作用效应计算桩的轴向力计算由表6-6支座反力汇总表的各种情况各支座的支座反力并由支座反力算出各个桩的轴向力如下：（其中叉桩轴向力计算公式为单桩：，叉桩），）。自重产生的支座反力及桩轴向力：堆货荷载产生的支座反力及轴向力：装卸桥产生的支座反力及轴向力：撞击力产生的支座反力及轴向力：桩的吊运内力计算水平吊运吊立综上取M=329.65KN·m根据预应力混凝土方桩的主要技术指标表配8Φ32作用效应组合持久状况作用效应的持久组合表6-8轴向力汇总表（单位：）①自重742.32742.32682.58841.34839.81671.74669.48669.48②堆货47.0147.01155.13185.36185.8217141.8841.88③装卸桥1710.81710.8386.6-132.01-146.14303.161483.011483.01④撞击力508.14-391.96-122.026.216.271.43449.62-450.48效应组合①×1.2+1.5×③+0.7×1.4×②+0.7×1.4×④①×1.2+1.5×③+0.7×1.4×②①×1.2+1.5×③+0.7×1.4×②①×1.2+1.4×②+0.7×1.4×④①×1.2+1.4×②+0.7×1.4×④①×1.2+1.5×③+0.7×1.4×②+0.7×1.4×④①×1.2+1.5×③+0.7×1.4×②+0.7×1.4×④①×1.2+1.5×③+0.7×1.4×②组合值4001.033503.051550.571275.201274.061429.813509.563068.93桩身强度验算由表6-4-5-1故承载力满足要求。致谢经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，通过此次毕业设计，弥补了以前学习过程当中很多的不足。作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有吕美君老师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。其次，还要感谢大学四年来教过我的所有老师，是他们帮我打下专业知识的基础。同时还要感谢我所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至此次毕业设计的顺利完成。再次，感谢天津城市建设学院为我提供了良好的学习条件，以及四年来对我的大力栽培。最后向我的父亲、母亲致谢，感谢他们的养育之恩，感谢他们对我的理解与支持。参考资料及设计规范中华人民共和国行业标准.海港总平面设计规范(JTJ211-99)[S].北京：人民交通出版社.中华人民共和国行业标准.港口工程荷载规范(JTJ215-98)[S].北京：人民交通出版社.中华人民共和国行业标准.海港水文规范（JTJ213-98）[S].北京：人民交通出版社.中华人民共和国行业标准.重力式码头设计与施工规范(JTJ290-98)[S].北京：人民交通出版社.中华人民共和国行业标准.高桩码头设计与施工规范(JTJ291-98)[S].北京：人民交通出版社.中华人民共和国行业标准.防波堤设计与施工规范(JTJ298-98)[S].北京：人民交通出版社.中华人民共和国行业标准.港口及航道护岸工程设计与施工规范(JTJ300-2000)[S].北京：人民交通出版社.中华人民共和国行业标准.板