所定参数-某重力式码头结构工程设计毕业设计中期答辩

码头结构方案设计一、泊位长度：根据海港总平面设计规范泊位总长度：Lb=L 1+1.5d+L2+1.5dL1=170m，L 2=110m。 d=19m。故，Lb=337m 。二、门机的选定：根据海港工程设计手册（上） ，JTJ211-99 海港总平面设计规范,同时考虑泊位停靠船舶为件杂货船和集装箱船，采用多用途低架门座起重机。则使用船舶装载甲板货时公式验证门机最大工作幅度R=1/2A+a+a+B其中 a=3m,a=0.5 m,B=28m,A=17mR=40m。最终我们选用底架门座起重机。型号日本日立公司生产。工作幅度为 41m，轨距 17m。 ，轮压 32t/wheel。机重 480t。三、码头前沿高程的确定：码头前沿设计高水位为 3.6m，极端高水位为 4.6m。根据海港总平面设计规范：按基本标准计算，并取超高值 1.5m：码头前沿高程=3.6m+1.5m=5.1m；按复核标准计算，并取超高值 0.5m: 码头前沿高程=4.6m+0.5m=5.1m;故在此取较大值 5.1m。四、码头前沿水深根据海港总平面设计规范：一般可用下式计算：D= T+Z1+Z2+Z3+Z4T-设计船型满载吃水Z1-龙骨下最小富裕深度Z2-波浪富裕深度Z3-船舶因配载不均而增加的尾吃水Z4-备淤深度船舶满载吃水 9.7m。海底土壤为淤泥土，故根据规范 Z1 取 0.2。本水域有防波堤掩护，波高小于 1m，故 Z2 取 0m。规范规定杂货船 Z3=0mZ4 一应小于挖泥船挖土的最小厚度，一般不小于 0.4mD=10.3m。五、变形缝的设置根据港工建筑物：混凝土方块码头的变形缝间距：当地基较好，基床厚度小于 2m 并进行夯实时，可采用2030m；不符合上述条件者，宜采用 15-20m。这里选取 17.66m。对于预制安装的扶壁码头，因为每个预制端的长度较小（一般 46m）且安装为上下通缝，在地基产生不均匀沉降时，胸墙内将出现较大的变形应力，所以胸墙变形缝的间距不宜超过 20m。这里也选取 20m。变形缝做成上下通缝、缝宽 30mm。六、胸墙根据海港工程手册 ，当采用现场砌筑结构时，胸墙底面高程一般应高出施工水位 0.3m。胸墙底面高程=1.8+0.3=2.1m。另外，根据海港工程手册 ，胸墙的底宽应根据抗滑、抗倾的稳定性及构造要求确定，顶宽应根据系船柱、门机轨道梁、辅助设施的管沟布设要求综合考虑确定，一般不小于 0.8m。这里，胸墙顶宽定为 2m。胸墙底宽定为 4m。七、空心方块的选取根据海港工程设计手册 ，空心方块的层数一般不超过 7 层。空心块体尺寸按下式确定：在方块构件转角处应设置加强角，其尺寸不宜小于 20cm*20cm。八、卸荷板的选取根据海港工程设计手册 ，对于设置卸荷板的空心方块码头，卸荷板的悬臂长度一般不小于 1.5m，厚度一般不小于 0.8m。这里悬臂长度选取 2m。厚度取为 1.0m。九、基础的选取根据港工建筑物 ，暗基床适用于原地面水深小于码头前沿设计水深。故选用暗基床。十、抛填棱体根据海港工程设计手册（中） ，抛填棱体的断面一般有三角形、梯形、锯齿形三种。为减轻墙后土压力，一般选用梯形断面或锯齿形断面，但锯齿形断面棱体施工程序多，质量不宜得到保证，所以这里选取梯形断面。十一、倒滤层的设置为防止回填土的流失，在抛填棱体的顶面和坡面、胸前变形缝的后面、卸荷板安装缝的顶面及侧面，均应设置倒滤层。铺设 0.6m 厚的级配良好的天然石料作为倒滤层，棱体表面铺设 0.4m 二片石，防止倒滤层材料漏到棱体中去。十二、系船柱的确定根据码头附属设施技术规范 ，两个泊位的设计船长分别为 100m 和 170m，系船柱间距定为 20m 和 30m，数目为 2 和 4。系船柱中心距码头前沿距离定为 1000mm。另根据港口工程荷载规范 ，载重量为 2 万吨级船舶系缆力标准值不小于 500kN，选取单挡檐型，圆底，铸铁，系缆力标准值为 550kN 的系船柱。十三、橡胶护舷的选取根据港口建筑物和 HG/T2886-2003橡胶护舷以及 码头附属设施技术规范 ，初步选定 V 型橡胶护舷（H500*L2000） ，护舷间距：件杂货码头 5m。集装箱船码头 10m。船舶一般都是斜向靠码头，故大多考虑由一个护舷吸收船舶撞击产生的能量。因为码头有防波堤掩护，所以对于集装箱船，查表 ， 。对于10.2/nVms12780t件杂货船（7000t）, ， 。20.1/nVms29t故， ， 。根据橡胶护舷力学性能曲线，01168EkJ028.nEkJ当 V 型橡胶护舷达到设计压缩量时，船舶靠岸时的有效撞击能量小于橡胶护舷的最大吸收能量 180kJ。查曲线得到此时船舶撞击力为 820kN，对应面压值为小于允许面压值（0.3-0.5MPa） 。选型合理。682.9(03751)MPa十、扶壁码头断面选取十四、空心方块码头抗倾抗滑稳定性计算1. 门机荷载所形成的土压力（可变作用）：为了简化计算，本论文对门机荷载进行了一些处理，说明如下：第一，门机空载（自重状态下）情况的取值与使用时期门机荷载相同；第二，门机荷载与均载组合作用时，门机轨道两侧 3M 内及门机前轨至码头前沿应无均载作用，但计算时，由于门机轨距较宽，后腿产生的土压力可以忽略不计。1） 门机后腿重载情况下：参考港口工程荷载规范 （JTS144-1-2010 ）中门机 ，4035hM后腿： 前腿：max280PkNmax80PkN前腿形成重力： /4.1.(/)G8354/Mk2） 门机前腿重载情况下：前腿： 后腿：max20PkNmax80PkN前腿形成重力： 8/4.63.(/)G631908Mk港工建筑物 94 页空心填料碎石。十五.码头面堆存荷载 q=30kPa 产生的土压力标准值（可变作用）主动土压力系数计算同前。土压力强度计算，按（JTS167-2009）规范 2.4.1-3 条计算。qaeK其中， coss01()q所以， ae03.1725.6()kP148e土压力分布见图船舶荷载（可变作用）2. 系缆力1） 船舶受风面积本论文将杂货船和集装箱船都按集装箱船计算，值考虑风向垂直船舶纵轴是，九级风速情况，其中，按港口工程荷载规范 （JTJ144-1-2010 ）附录 H 查表得。2/Vms满载时： 2750xwA半载或压载时： 6xw2） 作用在船舶上得计算风压力，按（JTJ215-98 ）规范（10.2.1-1 ）式计算：-521=73.0xwxwFAV式中： ；2/Vms风压不均匀系数，根据船长 L=170m，查（JTJ144-1-2010）规范表 E.0.3，取10.76；风压高度变化修正系数。查（JTJ144-1-2010）规范表 E.0.4,满载时取 1.0，半2载或压载时取 1.18。满载时： -52=73.6100.7614.5xwFkN半载或压载时： -52. .83.9x3） 系缆力按（JTS144-1-2010）规范 10.2.1 节计算。（1） 系缆力标准值计算： sincoscoyxFKN取 K=1.3，n=4系船缆夹角 、 按（JTS144-1-2010 ）规范表 10.2.3 取值：30,15xwF（水流速度很小，因此而产生的系缆力忽略不计） 0y1.386.9563.24()4sinco1NkN另外按照（JTJ215-98）规范 10.4.5 条规定，DW=20000t 的船舶系缆力标准值不应小于 500kN，取 50k。横向分力： sinco63s151.9()xkN竖向分力： sin65018.23()zk（2）系缆力的横向分力 沿码头高度的分布及其产生的倾覆力矩 ，xN1PRiM计算结果见表。十六、门机荷载计算1） 门机后腿重载情况下：参考港口工程荷载规范 （JTS144-1-2010 ）中门机 ，4035hM后腿： 前腿：max320PkNmax160PkN前腿形成重力：160/.2.95(/)GkNm4108M2） 门机前腿重载情况下：前腿： 后腿：max32Pkmax160Pk前腿形成重力： 0/6.154.90(/)GN524.983Mk十六、贮仓压力十七、沿基床底面抗滑稳定性验算根据前述抗滑稳定计算结果比较，持久组合六为控制情况，以此种组合验算码头沿基床低抗滑。计算公式为： 0 1()()EHPEqHGEVqVd f式中，f 为抛石基床与地基土（粘土）之间的摩擦系数。（1） 基床抛石增加的自重 82176()GkN（2） 墙前被动土压力： 245tan()128.()pe kPa18.0.3.6PEN（折减系数取 0.3）（3） 计算结果见表。十八、卸荷块体后倾稳定验算参考海港工程设计手册中册第三章“重力码头”进行验算。码头的可变作用为均载q=30kPa。计算图式如图 1-1-14.后倾稳定按下式计算： 01GdM其中， 01.,.25,1.dGM0A 点右侧的卸荷块体以上的结构自重力和其上的均载自重力对 A 点的矩。计算得(以单宽计，下23.30.281.42817kN同)；MGA 点左侧的卸荷块体以上的结构自重力对 A 点得矩，21.5.90.30.3281540k 017()MkNm54032.2Gd 满足稳定状况。（二）短暂状况因风浪不大，要求施工工序跟上，计算略。（三）偶然状况因地震基本烈度为 6 度，这里省略计算。十九、基床和地基承载力验算（一） 基床顶面应力计算上述计算结果，基床顶面最大应力标准值 ，根据（JTS167-2-max45.81kPa2009）规范 2.5.2 规定： 0axR其中， 01,6RkP承载力满足要求。（二） 地基承载力验算经计算比较，持久组合六中码头面全部有均载作用时为控制情况，以此组合验算。1 计算数据0maxmin1=492.638kN M16.953577.0RkMkNVB水平力为： 238.91057.66()kHqEkN机床厚度 12dm3. 承载力计算1） 基床底面应力按（JTS167-2-2009 ）规范 2.5.6 条计算：1maxax12536.7.9()BdkPa1minin1257.8043()BdkPa92.1.2()6em18eB 4.65.34212()keVdkN（基床部分增加的重量如图所示）2） 基床厚度范围内的土压力计算（参见设计低水位的土压力计算）：基床顶面的土压力强度为： 130.6854.3.85()ekPa基床底面的土压力强度为： 212069.土压力合力： (.9.)7.()mEkN以 单 宽 计 ）3） 地基承载力计算，按港口工程地基规范 （JTS147-1-2010）第 5.2.3 计算。倾斜率tankHV其中： 296.1074.930.56()kEkN370.5tan162.9受力层的最大深度按（JTS147-1-2010 ）规范（5.3.7-1 ）式计算：0.75max 8ep(tan)siexp()4kZB 1i()42skk取 Z=4.5m则 260.13.97.45k2().CkPa98.1.86k扶壁码头计算一、 土压力计算为简化计算，码头混凝土路面及碎石垫层仅按恒载考虑；土压力计算顶标高为4.6m，总高度为（4.6+10.38 ） =14.98m。 （土压力标准值计算为每延米值） 。土压力标准值的计算，按照重力式码头设计与施工规范 （JTS167-2-2009）2.4.1 条，可近似按公式（2.4.1.2）计算。130kPa 均载所形成的土压力（可变作用）：见图 cosqaneK当 时：0cos1()qK2tan45/(3)0.7qkP故 9.2()ekPa3.81029.8(/)qHEkNm()/0356/)M2.回填料所形成的土压力（永久作用）： i0(+)cosnaneqhK自 .37an1） 设计高水位（2.60m）:见图。4. 门机荷载所形成的土压力（可变作用）：为了简化计算，本论文对门机荷载进行了一些处理，说明如下：第一，门机空载（自重状态下）情况的取值与使用时期门机荷载相同；第二，门机荷载与均载组合作用时，门机轨道两侧 3M 内及门机前轨至码头前沿应无均载作用，但计算时，由于门机轨距较宽，后腿产生的土压力可以忽略不计。3） 门机后腿重载情况下：参考港口工程荷载规范 （JTS144-1-2010 ）中门机 ，4035hM后腿： 前腿：max320PkNmax160PkN前腿形成重力： 16/.547.1(/)G383/)Mk4） 门机前腿重载情况下：前腿： 后腿：max20PkNmax160PkN前腿形成重力： 3/.5914.86(/)G914.2863.47.286(/)GMkNm（三）船舶荷载（可变作用）5. 系缆力4） 船舶受风面积本论文将杂货船和集装箱船都按集装箱船计算，值考虑风向垂直船舶纵轴是，九级风速情况，其中，按港口工程荷载规范 （JTJ144-1-2010 ）附录 H 查表得。2/Vms满载时： 2750xwA半载或压载时： 6xw5） 作用在船舶上得计算风压力，按（JTJ215-98 ）规范（10.2.1-1 ）式计算：-521=73.0xwxwFAV式中： ；2/Vms风压不均匀系数，根据船长 L=170m，查（JTJ144-1-2010）规范表 E.0.3，取10.76；风压高度变化修正系数。查（JTJ144-1-2010）规范表 E.0.4,满载时取 1.0，半2载或压载时取 1.18。满载时： -52=73.6100.7614.5xwFkN半载或压载时： -52. .83.9x6） 系缆力按（JTS144-1-2010）规范 10.2.1 节计算。（2） 系缆力标准值计算：sincoscoyxFKN取 K=1.3，n=4系船缆夹角 、 按（JTS144-1-2010 ）规范表 10.2.3 取值：30,15xwF（水流速度很小，因此而产生的系缆力忽略不计） 0y1.386.9563.24()4sinco1NkN另外按照（JTJ215-98）规范 10.4.5 条规定，DW=20000t 的船舶系缆力标准值不应小于 500kN，取 50k。横向分力： sinco63s151.9()xkN竖向分力： sin65018.23()zk作用在扶壁底上得系缆力按由 3 个扶壁承受，宽度取 10.5m。故每延米上系缆力标准值为： 31.9/0.52.9(/)RHNkNm24863M./.(/)RVk21602Nm4.83.491.63(/)PR kNm（三） 剩余水压力（永久作用）按（JTJ167-2-2009 ）第 2.1.2 条规定。剩余水头取 1/4 平均潮差 /20.5h0.512.5()ekPa/8/WPNm1. 设计高水位（3.6m）：见图。考虑暴雨因素，可能产生的剩余水头取 0.5m。25.1(3.608)71.64(/)NPkNm8742.9W.(.5/).3.98/251.7(/)PMkNm2. 设计低水位（-0.08m）：见图。25.1(0.38)2.7(/)WkNm754.6/P.(./).810.3/285.6(/)WMkNm3. 极端高水位（4.6m）：不计。4. 极端低水位（-0.34m）：见图。25.1(0.3816)45.27(/)WPkNm47.9.(./).8./209.54(/)PWMkNm二、 码头稳定性验算（二）作用效应组合由于有掩护，不进行短暂组合；地震烈度为 6 度，不进行偶然组合，故本算例只对持久组合进行验算。1. 持久组合二：设计高水位（3.6m ） 。自重力+墙后土压力+ 堆载土压力（主导可变作用）+ 系缆力（非主导可变作用）+剩余水压力（非主导可变作用）+门机后腿重载时的作用（非主导可变作用）2. 持久组合四：设计低水位（-0.08m） 。自重力+墙后土压力+ 堆载土压力（主导可变作用）+ 系缆力（非主导可变作用）+剩余水压力（非主导可变作用）+门机后腿重载时的作用（非主导可变作用）3. 持久组合六：极端高水位（4.6m ） 。自重力+墙后土压力+ 堆载土压力（主导可变作用）+ 系缆力（非主导可变作用）+剩余水压力（非主导可变作用）+门机后腿重载时的作用（非主导可变作用）4. 持久组合八：极端低水位（-1.6m） 。自重力+墙后土压力+ 堆载土压力（主导可变作用）+ 系缆力（非主导可变作用）+剩余水压力（非主导可变作用）+门机后腿重载时的作用（非主导可变作用）持久组合一：基床顶面应力计算上述计算结果，基床顶面最大应力标准值 ，根据（JTS167-2-max413.59kPa2009）规范 2.5.2 规定： 0axR其中， 01,6RkP承载力满足要求。三、 扶壁构件的承载能力极限状态的计算扶壁构件的计算，其荷载作用的简化较为复杂，本节计算中，仅取其极端低水位情况进行部分计算。构件计算的作用分项系数按（JTS167-2-2009）表 2.6.1 取值。（一） 立板该扶壁为两肋结构，立板按两边悬臂的简支板计算，跨距 2.06m，两端悬臂各长 0.7m，计算图式见图。 22max.060.714().8586qMq2ax.7.5qmax3.460.1.3Q立板的较危险情况发生在极端低水位（-1.6m）是的立板下端。此时的外荷载作用包括土压力和剩余水压力。30kPa 均载情况下得土压力作用： 分项系数取 1.25。19.2qkPa剩余水压力作用：，作用分项系数取 1.05。25.1qkPa最大填料土压力作用： 30.4.0(637.).360.4kPa作用分项系数取 1.35。123.5.0.598.46qqkPamax894607(/)MNm.1kmax1033(/)Q（二） 内低板内底板计算图式同立板，较危险的位置在底板前端。危险的外荷作用应该是地基反力大，底板上的压力作用小的情况，经比较发生在极端低水位情况。底板自重： ；作用分项系数取 1.2。10.54.725()qkPa填料重： 作用2(6)189.6.514.26()kPa分项系数取 1.2。基床反力为（见持久组合四）： max413.59()kPain870内底板处的基床反力： 1.(.35)(41.987.0)1.732.86()0 kPa基床反力取单延米计算： ；作用分项系数取 1.35。32.6qkPa内底板外荷作用（向上） 312.5.57.8.2514.26130.4()q kPamax02849()MkNm.max13321()Qk（三） 尾板尾板计算图式及计算公式同立板，沿垂直岸线方向取单宽 m 计算。外荷载作用包括尾板自重、填料自重、地面均载的作用和门机荷载作用。极端低水位（-1.6m）时：按（JTS167-2-2009）第 2.6.1 条规定，尾板上的主要作用时尾板自重，填料自重等，故七作用分