北仑港多用途码头工程施工设计.doc

北仑港多用途码头工程施工设计第一章 前言本设计是按照大连海洋大学土木工程学院2013年毕业设计要求编写的毕业设计。题目为“北仑港多用途码头工程”。内容包括：码头平面布置及码头结构设计、根据资料初步设计码头结构断面尺度、结构计算、设计说明书、计算书，施工图、配筋图等图纸的绘制。计算书中多运用规范规定的两种极限状态、三种设计状况和相应的作用组合，计算内容比完整的工程设计计算书有所节略，设计内容主要包括水文资料分析、总平面设计、码头断面设计、码头结构计算、各构件的配筋及整体的稳定性验算。根据所给资料，计算设计水位，确定码头前沿高程，绘制码头断面图。根距所给船舶资料进行船舶荷载的计算，确定护舷类型。面板的设计包括面板的单双向确定，施工期和使用期分别按简支板、连续板计算，板的吊运计算。纵梁按五跨连续梁计算，主要荷载来自门机，利用影响线的方法，将门机荷载的作用情况组合在一起，确定最不利的情况，进行配筋及验算。横梁的计算是设计的重点及难点，利用五弯矩方程对不同工况下的荷载作用情况做计算，用最不利情况下的荷载值进行配筋计算。桩的计算主要包括预应力配筋及验算，。整体稳定性的验算，最终计算各项都符合结构的安全性要求。此次设计是在老师悉心指导下完成的，在此向您表示衷心的感谢！结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正，鉴于学生水平有限，计算书中还存在不少缺点甚至错误，敬请老师批评和指正。118第二章 设计背景2.1工程概述 工程名称：北仑港多用途码头工程 工程地址：本工程位于浙江宁波北仑港 工程规模：拟建一个5000吨级多用途杂货泊位。预计年吞吐量为矿建材料80万吨，泊位利用率60%。2.2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。2.3设计依据 设计任务书、相关规范标准、现有港区形势图、港口与航道工程规范汇编、港口规划与平面布置、港工建筑物、港口工程钢筋混凝土结构设计等。2.4设计任务 主要计算平面布置的基本尺寸、结构的基本尺寸和主要构件的内力计算。1） 码头平面布置及码头结构设计；2） 根据资料初步设计码头结构断面尺度；3） 结构计算；4） 完成设计说明书，计算书；5）完成施工图6) 完成配筋图等图纸的绘制。料 第三章 设计资料3.1安全等级 码头机构安全等级为级。3.2地形条件 北仑区位处浙江省陆地最东端，地理坐标介于北纬2944至3000，东经1213845至1211023之间。区廓呈长方形，由西北向东南倾斜，东西长52公里（两端最长处），南北宽29公里（两端最宽处），海岸线全长约171.2公里（含大榭岛环岛海岸线21公里）。3.3水文条件设计水位表2-1 设计水位设计高水位（m）3.50设计低水位（m）0.67极端高水位（m）4.95极端低水位（m）-0.08波浪要素表2-2 码头前沿（五十年一遇）波浪要素表设计水位（m）波 要 素（m）（m）（s）极端高水位设计高水位设计低水位极端低水位潮流条件设计流速，流向与码头岸线平行（即=0）,落潮时流向主要集中出现在120130左右，涨潮时流向主要集中出现在300310左右。3.4气象条件3.4.1气温表3-3 气温年平均气温（）17.2极端最高气温（）40.5极端最低气温（）-降水 多年平均降水量为1341.3mm；多年平均大于等于50mm的降雨日数2.7天；多年平均大于等于25mm的降雨日数12.5天；多年平均大于等于10mm的降雨日数 37.8天。3.4.3雾况 每年冬春季节早晨多发雾，一般上午10点前消散。年平均雾日38.1天，年最少雾日20天，年最多雾日49天。3.4.4风况查港口工程荷载规范(JTJ215-98)。表3-4 各向风速（平均风速、最大风速）及各向风频率统计列表风向NNNENEENEEESESESSEC最大风速 （m/s)2415191420201613平均风速 （m/s)4.54.1频率（）84536796风向SSSWSWWSWWWNWNWNNW最大风速（m/s）12109919192219平均风速（m/s）86.9频率（）974136874根据 （2-1）式中，表示港口附近的空旷平坦地面，离地10m高，30年一遇的10min平均最大风速。为基本风压，查表得，m/s。3.5地质条件根据钻孔揭露地基土层的成因时代、岩性特征、物理力学性质及埋藏深度等，将勘探深度内的岩土体划分为8个工程地质层组，13个工程地质层。2层：淤泥质粉质粘土（mQ43）褐灰、灰色，流塑，厚层状构造，土质不均一，顶部土质稀软，干强度中等，韧性中等，切面稍有光泽，无摇震反应。本层物理力学性质差，具高压缩性，场地内均有分布，顶板标高-20.65-0.92m，厚度5.007.70m。层：淤泥质粉质粘土（mQ42）灰色，流塑，薄层状或鳞片状，土质不均一，在10号孔局部粉粒含量较高，相变为粘质粉土，干强度中等，韧性中等，切面稍有光泽，无摇震反应。本层物理力学性质差，具高压缩性，场地内均有分布，顶板标高-26.15-6.87m，厚度4.5019.90m。1层：粉质粘土（mQ41）灰色，软塑，局部流塑，鳞片状，土质较均一，干强度中等，韧性中等，切面稍有光泽，无摇振反应。本层物理力学性质差，具高压缩性，分布较广，但厚度变化大，顶板标高-35.19-24.29m，厚度1.5014.00m。2层：粘土（mQ41）灰色，软塑，局部流塑，鳞片状，土质较均一，干强度高，韧性高，切面稍有光泽，无摇振反应，该层局部为粉质粘土。本层物理力学性质差，具高压缩性，场地内大部有分布，顶板标高-39.41-21.50m，厚度2.8016.20m。1层：粉质粘土（al-lQ32）黄绿色，可塑，厚层状，土质不均一，含少量砾砂，干强度中等，韧性中等，切面有光泽，无摇振反应。本层物理力学性质较好，具中等压缩性，场地中部3、8、10号孔有分布，顶板标高-42.07-36.57m，厚度1.102.40m。2层：粉质粘土（mQ32）灰色，软塑，薄层状，沿层面含少量粉砂薄层，土质较均一，干强度中等，韧性中等，切面有光泽，无摇振反应。本层物理力学性质较差，具中等偏高压缩性，场地内均有分布，顶板标高-50.65-32.80m，厚度7.5018.90m。层：含粘性土砾砂、中砂（alQ32）褐灰、黄褐色，中密，饱和，厚层状，土质不均一，分选性差，砾石多呈次棱角状，粒径一般0.52cm，砾含量约1530%，另含少量碎石，粘性土含量1015%，1号孔为含性粘土碎石。本层物理力学性质好，具中等偏低压缩性，该层主要分布在场地东部，西部基本上缺失，顶板标高-63.55-45.00m，厚度0.5012.00m。1a层：含粘性土砾砂（al-lQ31）褐灰色、中密，饱和，厚层状，分选性差，砾石呈次棱角状，粒径一般0.52cm，含量约25%，另含少量碎石，粘性土含量1015%。本层物理力学性质好，具中等偏低压缩性，呈透镜体状零星分布，顶板标高-71.45-62.370m，厚度0.503.20m。1层：粉质粘土（al-lQ31）灰绿色，灰兰色，可塑，局部硬塑，厚层状构造，土质不均一，韧性中等，干强度中等，无摇振反应。本层物理力学性质较好，具中等压缩性，场地内广泛分布，仅中部8、9号孔基岩隆起区缺失，顶板标高-68.58-54.70m，厚度13.5022.30m。2层：含粘性土中砂（alQ31）褐灰色，灰绿色，可塑，中密，厚层状，土质不均一，含较多砾砂，该层7号孔为含碎石粉质粘土，碎石风化呈砂状。本层物理力学性质较好，具中压缩性，场地内仅中部6、7号孔有分布，顶板标高-83.45-80.20m ，厚度大于4m以上。层：含粘性土碎石（dl-plQ22）灰绿色，饱和，中密，厚层状，分选性差，碎石呈次棱角状，粒径一般0.54cm，大者达10cm以上，含量约4580%，余为粘性土，另含少量砂、砾。本层物理力学性质较好，具中等偏低压缩性，场地内仅8、9号孔有分布，顶板标高-62.07-52.09m，厚度0.304.00m。1层：强风化熔结凝灰岩（J3）灰绿色，岩性主要为熔结凝灰岩，岩石风化强烈，原岩结构大部被破坏，岩芯呈碎块、碎石状，局部呈砂状。节理裂隙很发育，岩体基本质量等级属IV级。本层物理力学性质好，场地内仅8号孔有揭露，顶板标高-66.07m，揭示厚度0.40m。2层：中风化熔结凝灰岩（J3）灰紫、灰绿色，岩性主要为熔结凝灰岩、凝灰质结构，块状构造，节理裂隙较发育，裂面见铁锰质渲染，岩石致密坚硬，属硬质岩类，力学性质好，岩体基本质量等级属III级。 本工程采用高桩码头设计。3.6泥沙条件 深水贴岸、港域受控于落潮流且掩护条件好、近岸水体含沙量高。3.7地震条件 根据我国中国地震动参数区划图（GB18306-2001）及浙江省地震分布图的说明，划定本地区地震烈度为6度，按“水运工程抗震设计规范”（JTJ-225-98）的规定，对于小于等于6度的建筑物可不进行抗震设计。3.8荷载条件（1）码头面均布荷载 码头前沿均布荷载标准值为20kPa，前方堆场均布荷载标准值为40kPa。（2）门机荷载 轨距基距：10.5m10.5m ；每腿轮数：6个/腿；轮距：0.8m；最大轮压：250KN。垂直、平行于轨道的水平力按轮压的10%考虑。（3）码头流动机械荷载(a) 120KN牵引100KN平板车，重载行驶。 3.9施工条件 本工程现场水域开阔，后方沿岸的公路畅通，水陆交通条件较好，本工程施工所需各种材料、构件、机具等可由水陆结合运至现场。所在地区目前已建有十分完善的水工混凝土构件预制基地、海上施工供应基地等设施，可以为本工程施工提供必要的服务。 本地区驻有大批的专业化海上工程施工队伍，具有丰富的施工经验和较完善的施工设备，对本工程的施工环境、条件等比较熟悉，为工程的施工提供了可靠的保证。大连海洋大学本科毕业设计 第四章 设计成果第四章 设计成果4.1总体设计成果 该工程为北仑港多用途件杂货码头设计5000DWT散杂货船。4.2结构方案成果 简要说明自己所设计的港口码头的结构方案（结构型式、结构构造及尺度）、结构安全度、主要作用（荷载）等。4.3施工图设计成果 介绍主要构件的计算图式、主要技术参数（强度、刚度等）、内力计算方法、计算成果（稳定性、强度验算、抗裂验算）、施工图。4.4关键性技术要求 在工程的施工顺序、施工计划安排及重要工序的施工方法、技术要求和质量控制等都需要参照有关施工规范进行施工。一些细部结构如变形缝和纵、横梁接缝处的施工一定要严格按照规范要求施工，在沉桩时要严格控制桩的竖向偏差，要符合设计要求（不大于1%）。4.1总平面设计 总平面设计主要包括，工程规模的确定，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。 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）。4.2布置原则 1）平面布置应以港口发展规划为基础，合理利用自然条件、远近结合和合理分区，并应留有综合开发的余地。各类码头的布置既应避免相互于扰，也应相对集中，以便于综合利用港口设施和集疏运系统。 2）新建港区的布置应与原有港区相协调，并有利于原有港区的攻造，同时应减少建设过程中对原有港区生产的于扰。 3）港口平面布置，应力求各组成部分之间的协调配合，有利于安全生产和方便船舶及物流运转。 4）平面设计应考虑方便施工，并根据建设条件，注意施工场地的安排。 5）港口建设应考虑港口水域交通管理的必要设施，并应留有口岸检查和检验设施布置的适当位置。4.3设计船型设计船型为5000吨级件杂货船。船长：L=112m；型宽：B=17m；型深：H=9.2m；满载吃水：T=7.0m。4.4作业条件 一般5000吨级海港码头要求：允许波高h%40.8m（顺浪），h%40.6m（横浪）允许风力6级，平均10mm的降雨日数37.8天，年平均雾日3.1天。 按上述作业标准，扣除重叠因素，确定码头作业天数为289天，堆场作业天数365天，作业班制为三班制。4.5装卸工艺4.5.1装卸工艺设计原则1） 装卸工艺方案除应满足物料吞吐量的要求外，还要考虑到装卸工艺的先进性，合理性及环保要求；2） 装卸设备选型以国内技术性能先进，设备省，通用性强，操作安全可靠及维修方便的机型，同时要考虑发展需要，统筹兼顾。3） 装卸工艺流程应流畅实用，减少操作环节及劳动强度保障装卸作业安全，先进，合理，行之有效。操作环节尽量减少的工艺流程； 4.5.2装卸工艺选型 装卸设备的选型主要是依据年吞吐量，装卸货种及设计船型等因数进行，本项目建一个5000吨级多用途杂货泊位，码头设计年吞吐量为矿建材料80万吨。 泊位前沿装备俩台门座起重机进行件杂货的装卸作业，轨距10.5m，最大幅度25m，最大起重量10t，支腿纵距10.5m，自重145t，门座起重机的起升高度，满足最大到港最大散货船舶空载设计水位和满载设计低水位时全部散货的装卸作业，并且都能满足其他各方面的设计最低要求。 件杂货水平作业流动机械采用牵引车、平板车，堆场库场采用叉车轮式起重机等起重机械进行作业。4.5.3装卸工艺流程件杂货：船门式起重机（临时堆场轮胎起重机或叉车）牵引平板车轮 胎吊或叉车堆场 堆场轮胎吊（叉车）汽车货主4.5.4泊位年通过能力 1件杂货泊位： 式中 T 年日历天数，取365; G 一一设计船型的实际载货量( t) ;取。 一一装卸一艘设计船型所需的时间(h) ;取。 一一 昼夜小时数，取24h; 一一昼夜非生产时间之和(h)，包括工间休息、吃饭及交接班时间，应根据各港实际情况确定，取4h。 一一泊位利用率;取60%。 一一船舶的装卸辅助作业、技术作业时间以及船舶靠离舶时间之和(h)，取4h。 计算得：由上可知：泊位通过能力为90.62万吨，吞吐量为：80万吨，4.5.5堆场，仓库面积 件杂货堆场面积： A一一堆场总面积（）; E一一仓库或堆场所需容量(t) ； 一一堆场总面积利用率，取75%； q一一单位有效面积的货物的堆存量，取 一一年货运量(t) ; 一一仓库或堆场不平衡系数；取1.45； 一一 货物最大人仓库或堆场百分比(%) ，取100%； 一一仓库或堆场年营运天(d) ，取360d； 一一货物在仓库或堆场的平均堆存期(d)，取12天； 一一 堆场容积利用系数，对件杂货取1. 0。计算得：； 。4.6水域及码头尺度根据历史资料和地形、水深、地质地貌、水文气象测验资料分析，北仑港建港条件良好，全年不冻，平均风速不大，常风向和暴风向为西北和东北，波浪以风浪为主，只在台风时涌浪较大，但由于受岛屿和地形影响，平时港内风浪不大，根据资料确定港外不设防波提，但在风浪大时船舶老离开码头。4.6.1码头泊位长度码头泊位长度应满足船舶安全靠离岸作业和系缆的要求，其单个泊位长度按下式确定： =L+2d式中一一码头泊位长度(m);L 设计船长(m);d一一富裕长度(m)富裕长度d根据船长L=112m，按规定取1215m，所以单个泊位长度为：124m127m取码头长度为127m。4.6.2码头前沿高程1）设计水深： 式中D一一码头前沿设计水深（m） T 设计船型满载吃水，取7.0m ； 龙骨下最小富裕深度(m) ，取0.3m； 一一波浪富裕深度（m），当计算结果为负值时，取； K 系数，取0.3; H4% 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； Z3一一船舶因配载不均匀而增加的船尾吃水值(m) ，杂货船可不计； Z4一一备淤富裕深度，取0.4m；计算得：D=7.0+0+0+0.4=7.4（m）2） 码头顶高程码头顶高程由码头设计高水位加超高确定，码头设计高水位为3.5m，超高值一般取1.01.5m因此：码头顶高程=3.5+（1.01.5）=4.55.0m综合其他因素取定5.00m 3） 码头前沿底高程码头前沿底高程由设计低水位加设计水深确定，设计低水位为0.67m，因此：码头前沿底高程=0.67-7.4=-6.73m4.6.3码头前沿停泊水域尺度码头前沿停泊水域宽度取2倍设计船型宽度 码头前沿停泊水域深度为设计水深，底高程取码头前沿底高程。4.6.4码头前沿回旋水域尺度船舶回旋水域宜布置在码头附近，且应有足够的水深和水域面积。回旋水域长直径取：回旋水域短直径取：4.6.5进港航道尺度码头为顺岸式布置且靠近主航道，布置在回旋水域后，无需单独设立进港航道。4.7陆域总平面布置陆域总宽度200m，纵深300m，俩条主干路线，主干道宽20m，港口各主要路线交叉口设置18m的转弯半径，综合理论计算和实际场地情况实地设置件杂货堆场库场共（28650），其中堆场（21600），库场（7050），另根据需要设置流动机械库、工具发放库、加油站、停车场所、配电所、供水调节站、食堂及锅炉房等。大连海洋大学本科毕业设计 第五章 结构选型第五章 结构选型5.1结构型式本工算例用钢筋混凝土高桩梁板式结构形式（见图5.1.1），码头结构由前桩台、后桩台和接岸结构组成，码头总长127m总宽设置为40.75m，前方承台宽13.75m，后方承台宽27m，前方承台的板、梁为预应力钢筋混凝土连续结构，后方承台为预应力钢筋混凝土简支梁板结构，桩基为的预应力钢筋混凝土空心桩，排架间距为7m。承台式高桩码头的上部结构主要由水平承台、胸墙和靠船构件组成，承台上面回填砂、石料。但由于其自重大，桩多而密；现浇混凝土工作量大，故该码头不宜采用。对于无梁板式高桩码头其上部结构主要由面板、桩帽和靠船构件组成。其面板系点支撑，受力情况不明确；面板为双向板，实现双向预应力较难，只能采用非预应力；跨度不宜太大，桩的承载力往往不能充分的发挥；由于面板位置较高，使靠船构件的悬臂长度增长；桩的自由长度增大，对结构整体刚度和桩的耐久性不利。由于该码头的竖向荷载较大，故不宜采用此结构。梁板式高桩码头上部结构主要由面板、纵梁、横梁、桩帽和靠船构件组成。码头承台上的堆货荷载和流动机械荷载通过面板传递给纵梁和横梁，各构件受力明确；横向排架跨度大，桩的承载力能够充分发挥；装配程度高，施工速度快；适用于荷载较大且复杂的大型码头。 图结构布置参考教材港口水工建筑物“4.3高桩码头建筑物的结构布置”。码头结构主要包括面层、面板、纵梁、横梁、桩帽、基桩、靠船构件、系船设备等。5.2.1码头结构的宽度该码头为宽桩台高桩码头，宽桩台码头的上部结构总宽度度主要取决于码头前沿线和码头后方挡土结构的位置与码头前水深、岸坡的稳定性、码头的使用和施工要求有关。考虑到结构总宽度内作用的荷载性质和大小的不同，用纵缝将结构分为前后两部分前方桩台和后方桩台。前方桩台的宽度一般采用码头前沿地带的宽度，该码头取13.75m；后方桩台宽度取27m。5.2.2结构沿码头长度方向的分段为了避免在结构中产生过大的变形应力，应沿码头长度方向进行分段，设置变形缝。变形缝的宽度一般采用2030mm。变形缝内采用泡沫塑料等柔性材料填充，以保证结构自由伸缩。根据要求该码头的变形缝采用悬臂梁式，悬臂长2.0m；每个泊位沿长度方向分为2段，每段长64m；其中横向排架间距7m，每段码头9根横向排架。 5.2.3横向排架中桩的布置横向排架中桩的数目和布置决定于桩台的宽度和码头荷载。该码头的桩属于摩擦桩，为了充分发挥单桩的承载力，桩台桩与桩的中心距取5.25m；考虑到有船舶荷载撞击力的作用，在横向排架布置一组叉桩，在海侧门机轨道梁下布置双直桩，陆侧门机轨道梁下布置叉桩；海侧轨道梁距码头前沿2.0m。前后方桩台接缝处横梁悬臂1.25m；后方桩台悬臂1.28m。叉桩坡度为31；横向排架中的斜桩在设计施工时应在平面内扭转15。5.2.4横向排架的间距和桩的纵向布置横向排架间距的选择与码头上的荷载和基桩的承载能力有很大关系。为了发挥桩基的承载能力，综合分析比较前、后方桩台的排架间距取7.0m；沿码头长度方向上没有布置纵向叉桩和半叉桩。5.2.5靠船构件的布置靠船构件主要承受船舶的水平撞击力。在每一个横向排架正前方都布置一个靠船构件，避免船舶直接作用在码头结构物上而破坏码头前沿的辅助设施。5.3构造尺度5.3.1桩桩选用预应力混凝土空心方桩650mm650mm，空心直径300mm。桩长28m，沿长度方向分为三部分：桩头段、桩腰段和桩尖段。桩头段和桩尖段受打桩震动影响较大，箍筋应适当加密。为防止桩头被打碎，桩顶应加设35层钢筋网。为了便于打入桩尖应做成楔形，桩尖差长度取900mm5.3.2桩帽桩帽采用现浇钢筋混凝土，平面形状为方形。双桩桩帽取2600mm1500mm，单桩桩帽取1350mm1350mm。5.3.3横梁横梁是梁板式高桩码头的主要受力构件，作用在码头上的几乎所有荷载都是通过它传给桩基，受力比较复杂。前方桩台横梁采用连续梁，后方桩台横梁采用简支梁。结构形式为叠合梁下部分为预制梁、上部分为现浇梁。5.3.4纵梁考虑到码头的整体稳定性，纵梁采用连续梁。结构形式为叠合梁，下部分为预制梁、上部分为现浇梁。其布置在装斜桥轨道下面。5.3.5面板面板采用预制实心面板，板厚500mm。如图5.3.5 图.6靠船构件为固定缓冲设备（护木或橡胶护舷）而设置的，选择悬臂板式。由悬臂板、胸墙板和水平纵梁三部分组成。5.4作用分析参考设计任务书、高桩码头设计与施工规范（JTJ 291-98）“3.1”和“3.2”、港口工程荷载规范（JTJ215-98）。地震作用参考水运工程抗震设计规范（JTJ225-98）。计算所有作用在结构上的荷载作用标准值，一般包括自重、土压、水压、波浪、水流、地震以及使用荷载（船舶荷载、机械荷载）等。尤其注意：为了搞清标准值、组合值、准永久值、作用、作用效应、效应组合等概念，建议详细看明白港口工程荷载规范（JTJ215-98）的“3 作用的分类及组合”。量值随时间的变化与平均值相比可以忽略的作用。如结构自重力、预加应力、土重力及由永久作用引起的土压力、固定设备重力、固定水位的静水压力及浮托力等。高桩码头各部位混凝土强度等级参考高桩码头设计与施工规范（JTJ 291-98）“3.1.9”。土压力标准值的计算参考重力式码头设计与施工规范（JTJ290-98）“3.5”。量值随时间的变化与平均值相比不可忽略的作用。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。本设计主要考虑以下几项：5.4.1面板门及机荷载1）堆货均布荷载 前方桩台： 后方桩台：2）门座起重机：见图5.4.1两机最小间距1.5m。 10t门座起重机：轨距：10.5m；基距10.5m；轮压：海侧轨250kN/轮；陆侧轨250kN/轮。俩台门机吊臂位置均垂直码头前沿线时，俩门机支腿中心线间最短距离4m，按港口工程荷载规范规定，门机荷载不考虑冲击次数，在门机荷载计算中，考虑一台门机单独作业和俩台门机共同作业俩种情况。 图5.4.1流动机械荷：12t牵引车牵引10t平板车，如图5.4.2所示牵引车前轴重11.0KN，前轮胎接地面积（长宽）；牵引车后轴重26.0KN，后轮胎接地面积（长宽）；平板车满载轮压11.7KN/轮，轮胎接地面积（长宽）。 12t牵引车 10t平板车 图.2船舶作用荷载主要包括与船舶有关的系缆力、挤靠力和撞击力。依据港口工程荷载规范(JTJ215-98)中有关规定进行计算。注意：水平集中力（如系缆力和撞击力）的横向分力在各排架中要进行分配，分配系数参考高桩码头设计与施工规范（JTJ 291-98）“附录A”。1）风荷载：作用于船舶上的计算风压力的垂直于码头前沿线的横向分力和平行于码头前沿线的纵向分力，计算公式：式中 分别为作用在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（）； 分别为设计风速的横向和纵向分量（m/s），船舶在超过6级风（最大风速 V=12.3m/s）时停止作业，取； 风压不均匀折减系数。船舶水面以上受风面积A根据设计船型和船舶的装载情况可按下列公式计算 满载时 算的： 船舶在水面以上的最大轮廓尺寸：B=17m，L=112m查表10.2.3 内插得： 2）水流力：对于开敞式海港透空式系船、靠船结构，当水流与船舶纵轴平行或流向时，水流对船舶作作用产生的水流力垂直于结构前沿线的横向分力和平行于结构前沿线的纵向分力按下式计算。水流力对船舶作用产生的水流力船首横向分力和船尾横向分力按下式计算： 式中 ； 由相对水深 查表E.0.3得： 又 水流力对船舶作用产生的水流力纵向分力按下式计算：式中： ； 水的运动粘性系数，按表E.0.8选用，取水温，故由表E.0.9得b=0.004则 3）系缆力：系缆力标准值N及其垂直于码头前沿线的横向分力，平行于码头前沿线的纵向分力和垂直于码头面的竖向分力按下列公式计算 式中：系船柱受力分布不均匀系数，实际受力的系船柱数目 计算船舶同时受力的系船柱数目，5000t级海轮取4个； 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“港口工程荷载规范”10.4.5条规定：5000吨级船舶计算系缆力小于300KN时，按300KN设计，故取系缆力标准值为300KN 。垂直码头前沿线的水平分力平行于码头前沿线纵向分力垂直码头前沿线的竖向分力4）撞击力：撞击力取船舶靠岸时产生的撞击力和停泊时波浪引起的撞击力之大值。船舶靠离岸时的撞击能量 满载排水量： 又 选用V型橡胶护舷材，从性能表中查得反力5） 挤靠力：船舶受风面积 则 式中（对于船长大于50m的船，计算风压乘以0.64） 船舶直线段长度 护舷间距10.5m，与船舶接触的护舷数目 各接触点挤靠力分部不均匀系数，按港口工程荷载规范10.5.3条规定，一个排架上的挤靠力 5.5结构稳定分析需要验算结构整体稳定性。参考教材港口水工建筑物“4.7 高桩码头建筑物整体稳定性的验算”、港口工程地基规范（JTJ250-98）。大连海洋大学本科毕业设计 第六章 结构设计第六章 结构设计一般来说，高桩码头是一个空间整体结构体系，应该按照空间问题计算，但由于实际设计中多将其视为平面问题进行处理，即仅取一个排架作为计算单元，这种简化的前提是：（1）码头分段的长度远大于码头宽度，使得纵向刚度较小，横向刚度相对较大，各横向排架近似于独立工作；（2）码头分段内横向排架的间距、结构、荷载条件、承载能力基本相同。由于排架中设有叉桩，使得排架整体的水平位移较小，水平荷载产生的内力也较小，因此假定排架主要受到竖向荷载的影响，水平荷载完全由叉桩承担；由于横梁抗弯刚度远大于桩的抗弯刚度，且横梁跨度小于桩长，使得横梁的线刚度远大于桩的线刚度，当横梁与桩交接处受到弯矩作用时，桩端分配的弯矩很小，在计算中往往可以忽略，因此可假定桩与横梁之间为铰接，在竖向荷载作用下桩只受到轴向力而不受弯。6.1面板设计根据结构平面布置，该码头选用钢筋混凝土实心预制板，前后板为单向板，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6.1.1 图 6.1.1a 图 6.1.1b6.1.1计算原则施工期：预制面板安装在横梁上，按简支板计算；使用期：面板与纵、横梁整体连接，为连续板，板的内力计算，首先按四边简支板查建筑结构静力计算实用手册计算出两个方向的跨中弯矩Mx、My，连续板的跨中弯矩取0.525Mx和0.525 My，支座弯矩取0.75Mx、0.75 My。6.1.2计算跨度1） 简支板排架间跨度7m，板的搁置长度0.18m。弯矩计算： 不大于 取 2） 连续板长边方向： 短边方向： 6.1.3作用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： 预制板吊运：预制板尺寸： 预制板为四点吊，吊点位置见图6.1.3预制板吊运时动力系数取图6.1.3 （2） 持久状况可变作用均布荷载： 流动机械荷载6.1.4作用效应分析荷载标准值作用下的内力计算1）短暂状况（施工期）： 按简支板计算永久作用： 面板自重： 弯矩计算： 可变作用：施工荷载q=3kpa弯矩计算： 预制板吊运按四点支撑板查建筑结构静力计算手册（第二版）查表计算双向弯矩。 查表得计算系数系数： 根据公式： 弯矩=表中系数 （），q=12kpa计算结果： 跨中弯矩： 支座弯矩： 2） 持久状况（使用期）：按四边简支计算：根据板与支座的连接方式确定为连续板或四边简支板（1）永久作用： 板自重：同短暂状况 面层荷载： 即 由（第二版）查表计算得：连续板的跨中弯矩 连续板的支座弯矩 （2）可变作用：堆货均布荷载、运输机械荷载等引起的内力，注意，通常情况下堆货均布荷载、多台运输机械不可能同时作用在一块面板上，因此只需计算出不同可变荷载作用下的内力，取最大的作为控制内力即可。流动机械为12.00KN牵引10KN的平板车单轮接地面积0.150.15作用图示如图（）所示 图非对称于板中心的集中荷载所产生的弯矩标准值，可近似地按迭加原理求得，根据附录B计算荷载作用在非对称轴上（图）平板拖挂车荷载经面层传递后，集中荷载沿La、Lb方向的传递宽度如下： 图对于情况一（图）由表B.0.1查得： 同理可求得其余集中力，迭加后得：对于情况二：（图）由表B.0.1查得： 同理可求得其余集中力，迭加后得： 图比较情况一和情况二得出：连续板在流动机械荷载作用下产生的弯矩：均布荷载产生的弯矩：根据（第二版）按照弹性薄板小挠度理论计算，假定三边简支一边固定。由下表可查得弯矩计算系数跨中弯矩：支座弯矩：计算结果总汇：表6-1 计算结果总汇（KN.m）作用短跨跨中My长跨跨中Mx短跨支座My0长跨支座Mx0永久作用面板自重50.92面层自重10.235.7614.618.23可变作用短暂状况施工荷载14.23吊运内力56.3141.3380.4459.05可变作用持久状况堆货荷载16.3233.51-81.88-77.32机械荷载4.045.02-5.77-作用效应组合1）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：参考高桩码头设计与施工规范（JTJ 291-98）“3.2.8”。 式中：结构重要性系数，取1.0； 永久作用标准值； 永久作用效应系数（为永久作用效应，当有多个永久作用时，应对其作用效应进行叠加）； 永久作用分项系数，取1.2；主导可变作用标准值；主导可变作用效应系数（为主导可变作用效应，取值应大于其他任何一个可变作用的效应）；主导可变作用分项系数，取1.5；可变作用组合系数，取0.7；第i个非主导可变作用的标准值；第i个非主导可变作用效应系数（为第i个非主导可变作用效应）；第i个非主导可变作用分项系数。 长跨跨中： 短跨跨中： 长跨支座： 短跨支座：（2）短暂状况作用效应的短暂组合：参考高桩码头设计与施工规范（JTJ 291-98）“3.2.8”。 永久作用分项系数，取1.2；第i个非主导可变作用分项系数，在此短暂组合中，其取值应按持久组合中相应的可变作用分项系数减去0.1。在短暂组合中，不考虑非主导可变作用的组合系数。组合一：组合二：板吊运时，取 2）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：参考高桩码头设计与施工规范（JTJ 291-98）“3.2.12”。 式中：作用效应组合值； 可变作用频遇值系数，取0.8； 第个可变作用频遇值。 其他符号意义同前。长跨跨中：短跨跨中：长跨支座：短跨支座：（2）持久状况作用的长期效应组合：参考高桩码头设计与施工规范（JTJ 291-98）“3.2.12”。 式中：作用效应的长期组合值； 可变作用的准永久值系数，取0.6； 第个可变作用的准永久值。长跨跨中：短跨跨中：长跨支座：短跨支座：经比较均布荷载起控制作用6.1.6受冲切承载力设计值参考港口工程混凝土结构设计规范（JTJ 267-98）。抗弯、抗剪、抗扭、抗压、抗冲切（对于板而言，主要是流动作业机械的局部轮压，双向板抗冲切承载力参考高桩码头设计与施工规范JTJ 291-98“4.1.10”），根据各构件的规定分别计算。 图6.1.6局部荷载设计值： 受冲切承载力设计值： 式中： ；（混凝土） 有效高度： 冲切椎体的周长：将上述数带入式可得： 满足受冲切承载力（图6.1.6）6.1.7板的配筋计算面板弯矩组合值（KN.m）承载力极限状态（持久组合）承载力极限状态（短暂组合）正常使用极限状态（短期组合）正常使用极限状态（短期组合）长跨跨中118.284.6783.4976.79短跨跨中49.9412.3623.3020.11长跨支座-125.86-6.66-70.18-54.62短跨支座-140.35-16.99-80.11-63.47根据持久状况作用效应的持久组合值进行配筋计算跨中最大正弯矩：；支座最大负弯矩：；选用混凝土 计算高度：受力钢筋选用钢筋面板宽度取1m进行，用公式计算，（此时设） 板