设计说明书(曹真).doc

上海海事大学本科生毕业设计摘 要根据仪征化纤公司十一五发展规划，公司原煤用量发展需求量的增加，需要对仪征化纤现有设计能力为120万吨的长江港区码头卸煤泊位及输媒廊道进行扩容改造，以满足仪征化纤生产安置安全、稳定运行及发展的需要。本设计根据发展要求的需要，进行码头平面布置，并确定横梁、纵梁、面板等构件的截面形状、尺寸。分析码头荷载，利用GDL轨道梁计算系统、PJJS横向排架计算系统，计算梁、排架在最不利载荷作用下的弯矩、剪力。进行轨道梁配筋，作出配筋图。并对轨道粱进行验算。关键词：高桩码头，荷载，船舶，轨道梁，起重机轨道，面板，桩AbstractAccording to fifteen development plan of the Yizheng chemical fiber company, raw coal amount of development demand of the company was increasing.It needs to be one point second million ton Yangtze River port area wharf which unloads the coal berth to the Yizheng chemical fiber existing designed capacity and loses the intermediary corridor to carry on expands allows to transform by satisfies the Yizheng chemical fiber production placement security, the stable movement and the need to develop. This design ,according to develops the request need, carries on the wharf plane arrangement, and component and so on determination crossbeam, carline, kneading board section shape, size. Analyzes the wharf load, uses GDL the crane girde rcomputing system, the PJJS crosswise shelving computing system, calculates Liang, the shelving under the most disadvantageous load function bending moment, the shearing force. makes matches the muscle to crane girder ,makes matches the muscle chart. And carries on the checking calculation to crane girde. Key words: stangingpilewharf,load,vessel,crane girder,crae track,deck,pile一、 设计基本条件和依据第一节 设计基础资料整理分析1.1 地形、地质交通部第三航务工程局设计院勘探队1980年6月“江苏石油化纤总厂码头技术设计阶段工程地质报告”对勘探区各层土工程地质特点描述如下：地层分布表 表1-1层 数土层性质标 高(m)厚 度(m)1灰色淤泥质亚粘土及亚粘土-106.002灰色亚砂土-10.00-12.003133灰绿色亚粘土6.00-20.000.68.004褐黄色亚粘土-14.00-21.001.509.005褐黄色砂土-19.5-23.500.501.506含泥卵砾石层-20.00-25.001.308.007残积红土层-22.00-27.001.002.008基岩粉砂岩-27.00以下1.2 气象（1）气温绝对最高气温 40.7绝对最低气温 -15.1最热月（7月）平均气温 28.1最冷月（1月）平均气温 1.8年平均气温 15.1（2）风10分钟内最大风速 25.2m/s最大瞬时风速 40 m/s夏季平均风速 3.1 m/s冬季平均风速 3.5 m/s夏季主导风向 SE 冬季主导风向 NE基本风压值（离地面10米）高度在30米以下的建（构）筑物 0.35KPa高度在30米以上的建（构）筑物 0.40KPa（3）降水年平均降雨量 1028mm24小时最大降雨量 260mm1小时最大降雨量 70mm最大积雪深度 140mm基本雪载 0.4KPa1.3 水文潮位（1）潮型仪征水道位于长江下游感潮河段，受中等潮汐影响，潮位程非正规半日型，即为日两涨两落，涨潮历时3小时多，落潮历时9小时多；水平比降潮时小，落潮时大，枯水期尤为显著。（2）潮位特征值参考南京及镇江两站长时段实测潮位特征，沙漫州潮位特征值（黄海零点，单位m）见表1-2。潮位特征值汇总表 表1-2项 目特征值发生日期潮位最高（m）7.051954.8.17最低（m）-0.521956.1.17潮差最大（m）2.01插补最小（m）01954.8.17多年平均潮位（m）3.09插补（3）设计水位设计高水位 6.83m（黄海零点） 设计低水位 0.33m（黄海零点）校核高水位 7.02m（黄海零点） 校核低水位 -0.52m（黄海零点）（4）河床演变 码头项目位于仪征水道左岸，胥浦河口向上游至港监码头。长江水利委员会长江下游水文水资源勘测局对该河段的河势进行的分析结果。1）横断面变化：该河段深槽左岸 ，河床变化主要在深槽右侧。-15m线以上1985年以后基本稳定。2）岸坡：本河段-15m线以上河床岸坡较陡，多在1：1.5，下游河床的临界值-15-20m的边坡比较缓，一般在1：2.41：3.2。本工程仅局部加桩及码头面凿小孔，对河床稳定性不起影响。目前，原码头段河床稳定，能满足改造后的传播使用要求。工程地貌与泥沙港区位于长江下游冲积平原的河漫滩上，地区性防洪大堤外侧。滩地平均标高在4.5m左右。1.4 船型、营运条件（1）货运2003年，仪征化纤原煤采购量约为118万吨，码头卸煤量118.95万吨。原煤主要来自于徐州矿务集团、淮南矿业集团、国投新集煤矿、安徽皖北煤矿和中国石化一级资源市场，通过1000-3000吨的煤驳船运输到仪征化纤长江港区码头。徐州矿务集团原煤供应量约为35万吨，通常采用1500吨煤驳经运河运输。淮南矿业集团原煤供应量约为24万吨，国投新集煤矿原煤供应量约为15万吨，安徽皖北煤矿原煤供应量约为15万吨，其余原煤由中国石化一级资源市场统一采购供应，上述原煤通过铁路就近运送到南京、芜湖等地的港口码头，然后装卸倒驳至1000-3000吨的煤驳船，再运送到仪征化纤的长江港区码头。（2）船型船型参数汇总表 表1-3长江煤驳1000t1500t3000t型长（m）707590型宽（m）1213.514型深（m）3.23.53.8满载吃水（m）2.22.53.2所以，考虑港口日后的发展，取设计船型为3000t。1.5 码头作用施加在结构上的集中力和均布力以及引起结构外加变形和约束变形的原因，总称为结构上的作用，分为直接作用和间接作用两种。按时间的变异可将作用分为永久作用、可变作用和偶然作用三种。按结构预期使用寿命规定的时间参数为设计基准期，港口工程结构可靠度设计统一标准规定港口工程钢筋混凝土结构的设计基准期为50年。（1）永久作用 在设计基准期内，其量值随时间的变化与平均值相比可忽略不计的作用称为永久作用，如自重力、预加应力、土重力及由永久作用引起的土压力等。本规划着重考虑码头结构自重力：钢筋混凝土：； 混凝土： 。（2）可变作用 在设计基准期内，其量值随时间的变化与平均值相比不可忽略的作用称为可变作用，如堆货荷载、流动起重运输机械荷载、可变作用引起的土压力、船舶荷载、波浪力等。 本规划设计考虑的可变作用有： 堆货荷载 堆货荷载是码头建筑物上的主要使用荷载。根据港口码头实际的运行情况和多年使用经验，港口工程荷载规范（JTJ215-98）将码头划分为三个地带：码头前沿地带、前方堆场和后方堆场。不同的地带采用不同的堆货荷载值。结合实际，本码头前沿地带宽14m，不设前方堆场。查港口工程荷载规范（JTJ215-98）可知，码头前沿地带（014m）：=20kPa后方堆场（56156m）：=50kPa 8t卸煤机 轨距：10.5m；基距：9m；每只腿5个轮子。 轮压：海侧轮260kN/轮，陆侧轮260kN/轮。 作用图式见图1-1。图 1-1 卸煤机荷载作用图式 船舶荷载1）船舶系缆力凡通过系船缆而作用在码头系船柱（或系船环）上的力称为系缆力，分为纵、横向系缆力两种，由风和流等作用产生。查相关规范，计算得到： 风对船舶作用的荷载 作用在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： 水流对船舶作用的荷载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：水流对船舶作用产生的水流力纵向分力： 系缆力考虑情况一（=25.5 m/s，=0 m/s）和情况二（=0 m/s，=25.5 m/s），计算得到：；则系缆力标准值系缆力标准值的横向投影，纵向投影和竖向投影：； ；。 作用图式见计算书图4-1。2）船舶挤靠力 船舶停靠码头时，由于风和水流的作用，使船舶直接作用在码头建筑物上的力称为挤靠力。船舶挤靠力应考虑风与水流对计算船舶共同作用所产生的横向分力总和和纵向分力总和。查相关规范，当橡胶护舷间断布置，挤靠力标准值：作用图式见计算书图4-2。3）船舶撞击力 船舶靠岸或在波浪作用下撞击码头时产生的力称为撞击力。根据产生的原因不同，分为船舶靠岸时对码头产生的撞击力和在系泊中船舶受横向波浪作用对码头产生的撞击力。查相关规范，计算得到： 船舶靠岸时的撞击力 满载排水量： 可得 =4151t； 船舶靠岸时的有效撞击能量：。选用V型（）橡胶护舷，查橡胶护舷的力学性能曲线： 反力。 波浪引起的船舶撞击力 因本码头为河港，码头前波浪较小，经实测资料，可忽略该部分能量。作用图式见计算书图4-3。 （4）偶然作用 在设计基准期内，不一定出现，但一旦出现其量值很大且持续时间很短的作业称为偶然作用，如地震作用。 本规划考虑的偶然作用：地震基本烈度为7度，地震设计烈度取基本烈度。第二节 设计依据1.河港工程设计与规范（GB50192-93）北京 人民交通出版社2.港口工程桩基规范(JTJ 254-98)，北京：人民交通出版社 3.港口工程荷载规范(JTJ215-98)，北京：人民交通出版社 4.港口工程地基规范(JTJ 250-98)，北京：人民交通出版社5.高桩码头设计与施工规范(JTJ291-98)，北京：人民交通出版社6.港口工程混凝土结构设计规范(JTJ267-98)，北京：人民交通出版社7.港口工程环境保护设计规范(JTJ231-98)，北京：人民交通出版社8.港口工程质量检验评定标准，（JT221-98）人民交通出版社9.港口规划与布置，人民交通出版社10. 陈万佳 港口水工建筑物（、册），人民交通出版社11.水工钢筋混凝土结构学，水利水电出版社12.港口工程结构设计算例，人民交通出版社13. 江苏石油化纤总厂码头初步设计文件及工程竣工图纸14.码头附属设计技术规范（JTJ297-2001）人民交通出版社二、总体设计成果第一节 港口总平面布置1.1 港口总体布置的初步确定分析原始资料，可知该港的主要货源是原煤，主要船型有1000t3000t的煤驳。本规划为了降低成本费用，减少设计难度，初步决定设计一个专业化煤炭泊位，设计船型为3000t煤驳。此外，为了适应本港口的主要货源煤炭的特性等，本规划初步采取离岸式布置，将码头布在离岸较远的深水区，开敞式，不设防波堤，遇大风浪天气，泊位停止作业，船舶暂时离开码头。码头通过引桥与岸连接。1.2 港口规模港口规模包括码头、库场、航道、锚地及装卸线等部分的数量。接下来，将着重介绍码头泊位和库场面积。1.3 码头泊位(1) 泊位数量一个港口可同时系泊以进行装卸作业的船舶数，称为该港口的泊位数，是港口规模的重要指标，是港口规划、设计要解决的重要问题之一。本规划只涉及一个泊位的计算。(2) 泊位尺度泊位是指一艘设计船型停靠码头时所占用的空间，即所占用的码头岸线长度（泊位长度）、码头前水域宽度（泊位宽度）和相应的水深（泊位水深）。 1) 泊位长度为了衔接原港口布置，本规划决定采用离岸式布置，考虑到本规划只是扩建一个泊位，所以泊位的布置是单独设置单个泊位型。查相关规范，计算得到：泊位的长度Lb=L+2d=90+2*13=116m。 2) 泊位宽度泊位宽度，即保持码头前水深不变的宽度，确定此宽度要考虑到船舶系泊时可能产生的漂移量，一般取为2倍船宽，即泊位宽度=2B=28m。 3) 泊位水深（即为码头前沿水深） 参考下一小节关于港口水域布置中的码头前沿水深的计算 ，泊位水深=4.1m。1.4 库场面积查相关规范，结合原始资料，考虑到本港口的主要货物是原煤，假设原煤全部入场，计算得到： 库（场）不平衡系数：库（场）所需容量：那么，堆场总面积： 1.5 水域及外堤布置港口水域包括进去港的航道、转头水域、制动水域、过驳水转水作业和停泊的水域及港池、码头前水域等。外堤是防波堤、防沙堤、导流堤以及海岸堤防的总称。（1）港口水深港口水深是港口主要技术特征之一，它应保证船舶安全行驶和停泊。1）码头前沿水深查相关规范，计算得到：码头前沿水深： =3.2+0.3+0+0.15+0+0.45 =4.1m。2）港口航道水深查相关规范，计算得到：港口航道水深：=3.2+0.22+0.3+0+0.15+0+0.45 =4.32m。3）航道通航水深航道通航水深：=港口航道水深=4.320.45=3.87m 符合要求。 4）设计河底高程设计河底高程：设计河底高程=设计低水位设计水深富裕值= =-4m。 （2）航道1）航道宽度 航道宽度是指航槽断面设计水深处两底边线之间的宽度。分析船舶航行密度等因素，本规划决定采用单向航道，假设船舶航速，查相关规范，航道宽度计算得到：航道宽度：=3.5B+20.75B=5B=70m。2）航行水位即航道通航水深，取值3.87m。3）航行边坡 查相关资料，可塑粘土，密实砂土的边坡坡度应为1：5。（3）防波堤防波堤的主要功能为阻止波浪和漂沙进入港内，保持港内水面的平稳和所需要的水深。防波堤的平面布置形式，因地形、风浪的自然条件及建港规模要求等而异，一般可分为单突堤、双突堤、岛堤和混合堤。综合考虑风、浪的作用以及该港所处的水域受风、浪的影响较小，结合考虑施工方便以及工程预算，本码头不布置防波堤，当风超过9级风时，船舶到锚地避风，码头停止作业。 （4）锚地设计在水域中指定地点专供船舶停泊及供船舶进行水上装卸作业的水域称为锚地。锚地按功能分为港外锚地和港内锚地。港外锚地供船舶候潮、待泊、联运及避风使用；港内锚地供待泊或水上装卸作业使用。1）锚地水深查相关规范，有港外锚地水深不应小于船舶满载吃水的1.2倍，当波高超过2m时，尚应增加波浪富裕深度；港内锚地水深一般可与码头前沿水深一样。则 港外锚地水深1.2*3.2=3.83，取4.1m；港内锚地水深=码头前沿水深=4.1m。2）锚位数量查相关规范，计算得到：按远景货物吞吐量并考虑一船经过锚地进出各一次，锚位数量：=5.36个。但在河港中锚地分为进港、离港和装卸锚地，故船只需经过相同锚地一次，所以本港口锚地数量3个。3）系泊方式的确定因考虑到港内水域面积有限，而且水流动性较大，所以本规划决定采用双浮筒系泊。简图见计算书图2-2。采用的双浮筒系泊所占用的水域是一矩形：长：=90+2（25+2.01）=144m；宽：4B=4*14=56m。4）锚位面积查相关规范，计算得到：在河港锚地中，当船舶分布在一条或几条线上，锚地面积： =10080 。 另外，纵向方向，每隔34条船留出2.5，即450m宽的通道供拖船进出船队之用。5）回旋水域 回旋水域系供船舶调头、转向之水域，应设置在方便船舶靠离码头或进出港口的地点，其水域可以和航行水域并用。本港口利用拖船协助回转时，一般需要直径为2L的水域，即2L=180m。6）码头前及港池水域港池为码头前船舶碇泊、系缆及解缆离泊操作之水域。港池尺度主要取决于船舶在码头前靠、离岸的操作方式（是否用拖船协助）以及当地的风、潮流等自然条件。港口水域布置示意图如图2-4。图2-4 码头前水域布置1.6 港口陆域设施港口陆域通常是指码头线以内用于港口生产及辅助生产的用地，其组成包括码头前沿作业地带、库场、铁路、道路及辅助生产设施等部分。（1）码头泊位尺度的确定1） 码头长度因为本次规划只涉及一个泊位，码头长度即泊位长度，为116m。2）码头宽度本规划中，该码头宽度包括三部分： 码头前沿作业地带 考虑到装卸工艺，选用的机械轨距10.5m，两边分别加上2m，1.5m的富裕宽度。所以，码头前沿作业地带宽度=10.5+2+1.5=14m。 引桥部分 初步决定引桥长22m。 后方堆场（陆上）考虑到库场使用面积，后方堆场131 m125m；其中，131m 25m作为预留发展用地备用。3）码头前沿高程港口码头前沿地面的高程不能被水淹没，并方便船舶系、靠、装卸作业及陆上运输工具的正常工作。查相关规范，内河港口码头高程一般根据码头被淹对货场及装卸设备等造成的损失和影响设计，一般是设计高水位加上0.10.5m的超高值，即6.83+0.27=7.1m。 此外，港口陆域地面坡度应根据地形条件、考虑地面排水、车辆和搬运机具通行要求，结合考虑设计确定。联系实际，本规划中的地面排水坡度为5，堆场地面坡度加大为10。（2）库场平面布置结合实际，本泊位主要针对原煤的进口，为设计方便，本规划只设计堆场，料堆成长条形平行于码头岸线布置。具体布置见附图（二）码头平面布置图。 （3）其他港口生产辅助设施 具体布置见附图（二）码头平面布置图。 第二节 装卸工艺设计2.1 装卸工艺组成及设备选型煤炭进口装卸工艺主要由煤炭卸船作业、堆场作业、装车（驳）作业三个环节组成。1）卸船工艺卸船机械是一种根据船型、货种及卸船特点而设计、由各工作机构组合而成的专用机械。按其作业原理，有连续作业和周期作业两种。 综合考虑煤炭特性，设计船型等因素，本码头中决定选用桥式抓斗卸船机（门架上装有漏斗及平移式胶带输送机），桥式卸船机外伸桥架伸出码头并支承在门架上，抓斗抓取散货后将散货卸入漏斗，再经过胶带输送机输入货场，以实现卸船作业，具有结构简单、制造方便、安全可靠等优点，广泛适用于中小水位落差的散货进口直立式连片式码头。最后，选用5R03型桥式桥式抓斗卸船机，主要参数见计算书表3-1，作用示意图见计算书图1-1。2）堆场工艺 综合考虑后，本规划决定采用由堆料机、取料机和斗轮堆取料机与地面皮带机输送系统构成的地面堆场作业工艺系统，其工艺方式采用堆取合一工艺形式，即堆料和取料由堆取料机完成。结合实际，堆取系统选用DQ3025型斗轮堆取料机，主要参数如见计算书表3-2。3）清舱工艺 不论用抓斗还是用链斗式卸船机还是斗轮式卸船机，都不可能将舱内物料卸清。因此必须用清舱机械配合作业。清舱机的作用是清除物料和提高抓斗的卸船效率。 本泊位决定选用推扒机协助完成卸船作业。因为清舱机的生产率远低于卸船机械，为保证卸船机的生产率，卸船作业和清舱作业要有序地进行。4）输送系统 码头前沿作业地带与货场之间的货物运输，主要是通过皮带运输机连接。本泊位决定选用通用带式输运机，带宽1m，带速2.5m/s。2.2 工艺流程 煤炭进港装卸工艺流程图如下图3-1：卸船机水平固定式皮带机驳船斗轮堆取料机（垂直固定式）堆场皮带机堆场图3-1 煤炭进港装卸工艺流程图2.3 煤炭的防治煤炭在装卸输运时会产生大量的粉尘，造成对周围的环境的污染，并影响装卸工人的身体健康，因此要求港口的装卸系统中设置有防尘装置。研究证明，当煤炭的含水率大于6%时，扬尘性可大为减少。本泊位采用喷水防尘的方法，即在堆场每隔30m50m安装喷水装置，用活动喷水嘴向四周配洒水。堆场流出的污水通过地面的排水沟集中到煤炭污水处理池（占地3500mm2），加以沉淀、过滤等处理，最后循环利用。三、码头结构方案设计成果第一节 结构方案 重力式、板桩式及高桩式是码头结构的主要型式。重力式码头的结构型式主要决定于墙身结构，一般适用于较好的地基；板桩码头主要靠板桩沉入地基来维持工作，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，一般使用于万吨级以下的码头；高桩码头是应用广泛的主要码头结构型式，适用于可以沉桩的各种地基，特别适用于软土地基，对于表层由软土组成，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型式。根据当地地质条件的特点，码头采用高桩式结构型式。根据当地的水位差和荷载条件，码头前沿采用高桩梁板式结构型式。 考虑到码头前沿将受到系缆力、撞击力等水平力，码头基桩中至少需设置一对叉桩，但具体考虑到作用在每榀排架的系缆力（），挤靠力（），撞击力（），标准值都不大，而且考虑到叉桩的施工难度与施工费用，本码头采用“单叉桩”方案。另外考虑到门机的荷载，决定加大海侧轨道梁下的桩径。第二节 方案设计2.1 结构总尺度的确定 （1）上部结构宽度 码头结构总宽度主要决定于岸坡的稳定性和挡土结构的位置，与码头前沿水深、岸坡的稳定性、码头的使用和施工的要求有关，需综合考虑。结合实际资料，码头前沿作业区宽14m，主要用于装卸桥的布置；引桥宽22m，主要起连接作用。（2）结构沿码头长度方向的分段 考虑到上部结构为装配式结构，以及在平面布置中已确定3000t煤驳泊位长度为116m，本码头决定结构沿码头长度方向分为2段，每段长58m，每个结构段的两端做成悬臂式上部结构。（3）上部结构的底部高程在平面布置中已确定的码头面高程以及各构件高度，桩顶高程为4.45m。2.2 码头构造（1）桩和桩帽结合材料，本码头采用预应力混凝土空心方桩。结合具体的受力情况，本设计选用三种桩径的预应力混凝土方桩：海侧轨道梁 的空心方桩，空心直径；路侧轨道梁为空心直径的空心方桩叉桩前沿码头 的空心方桩，空心直径；引桥部分 的空心方桩，空心直径。（2）横梁与纵梁 横梁是板梁式高桩码头的主要受力构件。考虑到纵横梁高度相差不多，本设计决定选用矩形断面，断面及尺寸请看横梁设计部分。横梁之间通常设置纵梁。本设计决定选用花篮形断面，断面及尺寸请看轨道梁设计部分。（3）面板与面层 本码头前沿作用部分选用叠合板，既能充分发挥预制板的预应力作用，板的整体性较好，切避免面层出现脱皮的现象。引桥部分选用空心大板，自重轻，抗弯、抗裂能力高，刚度大。 在承重的面板上还需设置面层，一方面是铺平码头，另一方面作为磨耗层。 另外，为了防止气温变化时面层混凝土由于膨胀和收缩产生裂缝，应在面层设间距娃儿35m的伸缩缝，缝宽0.51.0cm，缝深11.5cm。码头面还应设排水坡和泄水孔，排水坡一般采用0.5%1.0%。（4）防冲设备因考虑到本码头的水位差有7.16m，决定在码头前沿设置双层系靠船平台，具体布置请见附图（三）码头平立面图。橡胶护舷选用V型护舷，弹性好，吸能高，固定牢固、方便，橡胶用量少价钱便宜。（5）构件的连接与搁置 为保证构件安装的平稳，支座顶面应铺垫砂浆，其厚度一般为1cm，构件的搁置长度应根据相关规范选取。（6） 码头结构的构造要求见表3-1和表3-2。 前方桩台的结构构造 表3-1构件名称材料施工方法断面型式及尺寸桩钢筋混凝土预制海侧12001200空心方桩，空心直径5000；路侧为750750空心方桩，空心直径350，之间为850850空心方桩，空心直径400单桩桩帽钢筋混凝土现浇平面尺寸15001500，高度800叉桩桩帽钢筋混凝土现浇平面尺寸25001500，高度800轨道梁钢筋混凝土叠合梁花篮形断面。预制部分为T形断面，顶宽1100，底宽860，高度1150；现浇部分为矩形断面，宽度860，高度550一般纵梁钢筋混凝土叠合梁花篮形断面。预制部分为T形断面，顶宽850，底宽610，高度1150；现浇部分为矩形断面，宽度610，高度550横梁钢筋混凝土叠合梁矩形断面。预制部分为矩形断面，宽度650，高度1000；现浇部分也为矩形断面，宽度650，高度550面板钢筋混凝土叠合板厚度550，在横梁上搁置宽度150，在纵梁上搁置宽度80面层混凝土现浇厚度150 引桥的结构构造 表3-2构件名称材料施工方法断面型式及尺寸桩钢筋混凝土预制750750空心方桩，空心直径350桩帽钢筋混凝土现浇平面尺寸15001500，高度800横梁钢筋混凝土预制矩形断面，宽度620，高度1550空心板钢筋混凝土预制圆形形式，厚度550，搁置宽度150面层混凝土现浇厚度150*注：单位：mm2.3 结构布置码头的前方桩台受荷复杂且荷载大，且承受标准值不是很大的水平船舶荷载，所以，基桩中布置一较粗的单直桩，位于卸煤机陆侧轨道梁下面，每榀排架8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、横梁采用叠合梁，他们分别支承于桩帽上，前、后边板为单向板，其余面板为与纵、横梁相连的双向板。此外，码头结构中布置中两个轨道梁，海侧轨道梁下布置一根较粗的单直桩，陆侧轨道梁下布置一对叉桩，之间居中布置一根较细的单直桩。后方桩台仅受到竖向荷载的作用，所以，基桩中全部布置直桩，每榀排架8根桩，排架间距7m；上部结构仅有横梁和空心大板，且为简支结构。四、施工图设计成果第一节 面板设计经计算，本码头前方桩台中，前、后边板为单向板，计算较为简单，在此仅设计四边与纵、横梁相连的双向板，计算图示如图4-1。图4-1 面板断面图 1.1 面板内力计算（1）计算依据 施工期预制面板主要安装在横梁上，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，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。（2）计算跨度1） 简支板： 排架间距7m，板的搁置长度0.15m 查相关规范，取计算跨度=6.5m。2） 连续板： 查相关规范， 取计算跨度=7m；（3）作用 1） 永久作用 结构自重：现浇面层：24kN/m3；h = 0.15m。预制面板：25kN/m3； h = 0.55m。 2） 可变作用短暂状况可变作用：施工荷载 q5kPa；持续状况可变作用：主要是均布荷载，码头前沿地带（014m）：=20kPa后方堆场（56156m）：=50kPa（4）作用效应分析计算结果汇总成表4-1。 承载力控制情况下的面板弯矩标准值汇总表 表4-1作用长跨跨中弯矩短跨跨中弯矩长跨支座弯矩短跨支座弯矩永久作用面板自重72.62面层自重1.933.17-2.75-4.53可变作用短暂状况施工荷载15.84持久状况均布荷载10.7117.62-15.3-25.17*注：单位：kN.m （5）作用效应组合港口水工建筑物结构的设计状况分为持久状况、短暂状况和偶然状况。正常条件下，结构使用过程中的状况为持久状况，按承载能力极限状态的持久组合和正常使用极限状态的长期组合或短期组合进行设计。 1） 承载能力极限状态 持久状况作用效应的持久组合 长跨跨中：； 短跨跨中：； 长跨跨支：； 短跨跨支：。 短暂状况作用效应的短暂组合 。 2）正常使用极限状态 持久状况作用的短期效应组合长跨跨中：； 短跨跨中：； 长跨跨支：； 短跨跨支：。 持久状况作用的长期效应组合 长跨跨中：；短跨跨中：；长跨跨支：； 短跨跨支：。1.2 面板配筋计算 （1）双向板的截面设计与构造 求得双向板跨中和支座的最大弯矩设计值后，可按一般受弯构件选择板的厚度和计算钢筋用量。双向板跨中两个方向的钢筋是纵横交叉布置，两个方向的截面高度不同。短边方向的弯矩较大，钢筋排在下层，长跨方向的弯矩较大，钢筋排在上层。 按弹性方法计算出的板跨中最大弯矩是板中点板带的弯矩，故所求出的钢筋用量是中间板带单位宽度内所需要的钢筋用量。考虑到施工方便，可按图6-3处理，即将板在两个方向各划分三个板带，边缘板带的宽度均为较小跨度的1/4，其余为中间板带。在中间板带，按最大弯矩值配筋。在边缘板带，单位宽度内钢筋用量则为其相应中间板带钢筋用量的一半。由支座最大弯矩求得的支座钢筋数量，沿板边均匀配置，不得分带减少。在连续双向板中，承担支座负弯矩的钢筋，可由相邻两跨跨中钢筋各弯起1/21/3来承担，不足部分另加直钢筋；由于边缘板带内跨中钢筋较少，而且弯起也较困难，可在支座上面另设附加钢筋。图4-2 双向板配筋板带分区图 （2）配筋计算1）材料强度等级 考虑到结构的安全性和耐久性，本设计中的面板构件采用C35混凝土，级钢筋及级箍筋。查相关规范，混凝土强度设计值，纵筋强度设计值，箍筋强度设计值，对于级港口水工建筑物结构重要性系数。2）弯矩设计值（承载能力极限状态下的持久效应组合） 长跨跨中：； 短跨跨中：； 长跨跨支：； 短跨跨支：。3） 面板钢筋用量 中间板带配筋计算 取短跨跨中为例。 截面尺寸验算板为叠合板，取1m板宽进行计算。由于弯矩较小（），初步决定布置单排钢筋，取，则 ， 所以，明显地，截面尺寸满足抗剪要求。 纵向钢筋计算，按单筋矩形截面进行配筋计算。， 按最小配筋率进行配筋，则， 查相关表格，每米板宽选用512和48 (=766 mm735mm)。 支座： kNm，按单筋矩形截面进行配筋计算。， 按最小配筋率进行配筋， 则， 查相关表格，每米板宽选用512和48 (=766 mm735mm)。4）y方向（沿码头长度方向）跨中：同样由计算结果可知，按单筋矩形截面进行配筋计算。， 按最小配筋率进行配筋， 则， 查相关表格，每米板宽选用512和48 (=766 mm735mm)。5）支座：，按单筋矩形截面进行配筋计算。， 按最小配筋率进行配筋，则， 查相关表格，每米板宽选用512和48 (=766 mm735mm)。第二节 纵梁设计 纵梁包括海侧轨道梁、陆侧轨道梁、一般纵梁，各梁断面及受力情况均不相同，本设计仅以陆侧轨道梁为例。该梁为钢筋混凝土叠合梁，面板以下部分为预制钢筋混凝土花篮形梁，其上部与面板连接部分为纵梁的现浇叠合部分。轨道梁断面及具体尺寸如图4-3。 图4-3 轨道断面设计 图4-4 一般纵梁断面设计2.1 轨道梁2.1.1 内力计算 （1）计算原则 施工期：预制部分安装在桩帽上，按简支梁计算，作用在梁上的荷载为预制梁自重及现浇接头混凝土重量，此时梁的有效断面为预制断面。使用期：纵梁按刚性支承连续梁计算，作用在梁上的荷载为码头结构自重及使用期可变作用，此时梁的有效断面为叠合断面，轨道梁具体的内力计算采用丰海的GDL软件对轨道梁进行计算。为了计算方便，本设计只考虑轨道梁使用期的情况。 （2）计算跨度（使用期） 预制梁长6.25m，搁置长度0.375m，连续梁支撑宽度1.5m，净跨5.5m，横向排架间距7m，如图4-4。图4-5 轨道梁断面设计查相关规范，弯矩计算跨度；剪力计算跨度。（3）作用1）永久作用 结构自重 由断面尺寸，可计算截面积，均布荷载，作用在058m。 面板及面层引起的支座反力 ， 双向板的面板将其上的荷载按图6-7（梯形分布）传给轨道梁， 其中，峰值，成梯形分布作用在058m。图4-6 双向板上均布荷载在纵、横梁上的分配2）可变作用 前方堆载 由上可知， 同样地，面板将其成梯形分布传给轨道梁， 其中，峰值， 卸煤机荷载 轨距：10.5m；基距：9m；每只腿5个轮子。 轮压：海侧轮260kN/轮，陆侧轮260kN/轮。 作用图示见图1-1。（4） 荷载组合 本设计轨道梁计算就承载能力极限状态和正常使用极限状态进行组合：组合1：永久荷载；组合2：永久荷载+卸煤机荷载+前方堆载1；组合3：永久荷载+卸煤机荷载+前方堆载2；2.1.2 配筋计算：根据易工软件的计算结果可知，轨道梁承载正向弯矩最大值为，负向弯矩最大值为，因此采用双筋截面，钢筋布置为双排。（1）承受正向弯矩的钢筋配筋计算轨道梁混凝土等级取为C35，=17.5N/mm2 ，受力钢筋取为级钢筋 N/mm2。，取a=70 mm，则：，满足要求。 ， 满足最小配筋率。选配728(实际43104114 mm2 )，放置2排，下排4根，上排3根，布置简图如下。（2）承受负向弯矩的钢筋配筋计算钢筋也安排为两层，受力钢筋取为级钢筋， N/mm2。，取a=70 mm，则：，满足要求。 ， 满足最小配筋率。选配820 (实际25132294.88 mm2 )，放置2排，每排4根，布置简图如下。（3）抗剪腹筋配筋计算：根据易工软件的计算结果可知，轨道梁支座边缘截面最大剪力设计值V1175.16KN，轨道梁的截面尺寸为：b860mm，h1700mm，混凝土采用C35，17.5 N/mm2，箍筋采用一级构造钢筋，=,=210 N/mm2。取a=50mm，则，截面尺寸复核：1650mm 所以，因此满足抗剪条件。2.1.3 验算是否需要按承载力计算确定腹筋：应由计算确定腹筋用量初步设定选用双肢箍筋，根据书中P44，表4-1可知：梁高h=17001200，则箍筋的最大间距不得超过300mm，本设计选取箍筋间距200mm。故选用12150，226mm2 满足最小配筋率。Vsv=1.25fyvASVSh0=1.252102261501650=652.58KNVcs=Vc+Vsv=+652.58=1903.34，满足斜截面受剪承载力要求，不用再弯起钢筋。（1）轨道梁的裂缝宽度验算 则最大裂缝宽度 ，裂缝宽度满足要求。（2）变形验算：1）计算轨道梁的短期刚度：2）计算轨道梁的长期刚度：=2-0.4=2-0.425134310=1.77；（3）验算梁的挠度：；，挠度满足要求。2.2 一般纵梁2.2.1 内力计算根据易工软件的计算结果可知，轨道梁承载正向弯矩最大值为，负向弯矩最大值为，因此采用双筋截面，钢筋布置为双排。（1）承受正向弯矩的钢筋配筋计算轨道梁混凝土等级取为C35，=17.5N/mm2 ，受力钢筋取为级钢筋 N/mm2。，取a=70 mm，则：，满足要求。 ， ， 满足最小配筋率。选配922(实际34213165.35 mm2 )，放置2排，上排4根，下排5根，布置简图如下。（2）承受负向弯矩的钢筋配筋计算钢筋也安排为两层，受力钢筋取为级钢筋， N/mm2。，取a=70 mm，则：，满足要求。 ， 按最小配筋率进行配筋，则，查相关表格，每米板宽选用622 (=2281 mm2102.7mm)，放置2排，上排4根，下排2根，布置简图如下。（3）抗剪腹筋配筋计算：根据易工软件的计算结果可知，轨道梁支座边缘截面最大剪力设计值V909.03KN，轨道梁的截面尺寸为：b860mm，h1700mm，混凝土采用C35，17.5 N/mm2，箍筋采用一级构造钢筋，=,=210 N/mm2。取a=50mm，则，截面尺寸复核：1650mm 所以，因此满足抗剪条件。2.2.2 验算是否需要按承载力计算确定腹筋：应由计算确定腹筋用量初步设定选用双肢箍筋，根据书中P44，表4-1可知：梁高h=17001200，则箍筋的最大间距不得超过300mm，本设计选取箍筋间距1