港航专业镇江件杂货码头工程设计.doc

港航专业镇江件杂货码头工程设计1 码头工程设计资料1.1 营运资料1、货种：煤炭，本工程设计年吞吐量为100万吨（出口70万吨，进口30万吨）。2、设计船型：根据吞吐量预测分析，拟建码头规模为10000吨级杂货船，同时兼靠2000吨驳船。船型主要尺度为：表1-1 船型尺度 项目船型总长（m）型宽（m）型深（m）满载吃水（m）10000吨级1502011.08.02000吨级80133.52.83、机型：新建码头所需增加的各种装卸、运输机械，均可向国内各港机厂订货。1.2 自然条件1、水文1）、水位特征值 (黄海高程):该港位于长江下游，水位变化受入海口潮汐和长江枯水的影响，但以潮汐影响为主，潮型为不规则半日潮，跟据对实测潮位的统计分析，其特征水位如下：最高潮位：6.78米（高程以吴凇零点计，下同）最低潮位：0.12米平均高潮位：4.52米平均低潮位：1.06米3）、波浪和水流：据调查，波高一般较小（H0.7米）可不考虑；洪水期最大流速约1.01.5米/秒，枯水期流速小于0.5米/秒。2、地形港区陆域平坦，已建少量库场，后方土地充裕。地面高程一般在6.56.6米左右。港区江面极为开阔，自建港以来，港址处微冲不淤，水下地形变化状况较小。近期水下实测地形图详见图一。3、地质资料本区属冲积平原。根据对港区的钻孔堪测，土层变化基本一致，各分层如下：I.淤泥质亚粘土：灰黄色灰褐色，局部夹薄层、粉砂、云母和腐植质等，土质自上而下由流态至极软状态，呈饱和高压缩性状。II.粉砂：青灰色灰色，夹薄层亚粘土和贝壳碎片等，土质呈稍密中密状。III.亚粘土：灰色，夹薄层粉细砂，但以亚粘土为主，土质呈软塑状。IV.粉细砂：灰色，夹少量零碎壮贝壳、云母碎片等，局部夹少量亚粘土，土质呈中密紧密状。V.亚粘土夹粉细砂：灰色灰褐色，夹薄层粉细砂，但以亚粘土为主，水平与垂直向岩相变化较大，土质呈软塑可塑状。各土层的物理力学指标（平均值）如下图所示：表1-2 土层物理力学指标土层名称天然容重压缩系数液性指数B塑性指数%天然孔隙比天然含水量%N63.5天然坡角固结快剪顶标高（度）C（）淤泥质亚粘土17.260.631.3612.621.236241.91.140.0111.30粉砂18.980.0290.8622029.331.4327-10.00亚粘土18.30.0430.8512.570.978834.37210.01-15.60粉细砂19.210.0180.807283529.6131-26.20亚粘土夹粉细砂18.460.0380.7912.96972103333.84240.008-39.951.3 施工条件及材料供应情况1、施工条件码头施工现场“三通一平”（水、电、道路通、场地平整）条件好，把洼地填筑起来可做现场预制场和砂石料堆存场地。在现场预制普通钢筋混凝土构件的工程量和所能提供劳动力的数量不受限制。施工单位实力强，机具设备齐全，尤其对装配式码头结构的施工经验丰富。具备陆上、水上沉桩的打桩船，可预制预应力钢筋混凝土梁和桩，能预制空心构件（板和桩）。2、材料供应钢材、木材、水泥均能保证供应；石料可用驳船从外地运来本港，其他材料供应，也主要依靠驳船运来工地。2 总平面布置2.1 码头泊位数的确定 根据河港工程总体设计规范4.10：1）一个泊位的年通过能力（t）；年日历天数天数（d），T=365天；设计船型的实际载货量（t），=10000t；装卸一艘设计船型所需的时间（h），50h；设计船时效率（t台/h），取200t台/h；昼夜小时数（h），=24h；昼夜非生产时间之和（h），=5h；泊位利用率，查表取=0.70；该类型船舶装卸辅助与技术作业时间之和（h），取=3h。2）码头年作业量，此处为=1000000t；单个泊位的年通过能力。 根据规范公式代入，此码头，则：；即镇江件杂货码头泊位数取2个。2.2 码头整体布置2.2.1 标高及尺度 1）码头前沿高程由于码头前沿高程需大于极端高水位，而镇江此地极端高水位达到6.78m，则取码头前沿高程为6.80m。 2）码头前沿设计水深根据河港工程总体设计规范3.4.4，码头前沿设计水深（m）；船舶吃水（m），取=8m；龙骨下最小富裕深度（m），取=0.5m；其他富裕深度（m），取=0.3m。则，即码头前沿设计水深取8.8m。 3）泊位尺度 根据河港工程总体设计规范3.3.2.1，取泊位富裕长度为，单个泊位长度可按下式确定： 式中，端部码头泊位长度（m）； 中间泊位长度（m）； 设计船型长度（m）； 富裕长度（m）。则，该码头只有两个泊位，则两个泊位长度均为180m，码头泊位总长为360m。 4）航道尺度考虑该码头为有海船通过的进港航道，取航速为6kn。根据海港总平面设计规范4.8.7及4.8.8条，航道通航水深式中，航道通航水深（m）； 设计船型满载吃水（m），； 船舶航行时船体下沉值（m），取； 航行时龙骨下最小富裕深度（m），； 波浪富裕深度（m），； 船舶装载纵倾富裕深度（m），杂货船不计； 航道设计水深（m）； 备淤富裕深度（m），。由上述取值，得，即该码头通航水深为8.6m，航道设计水深为9.0m。航道宽度按横流计算，根据规范海港总平面设计规范表4.8.7-1得，考虑此码头为双向航道。式中，航道有效宽度（m）； 航迹带宽度（m）； 船舶漂移倍数； 风、流压偏角； 船舶间富裕宽度（m），取设计船宽； 船舶与航道底边间的富裕宽度（m），由表4.8.7-2取。则 ，取航道宽度为170m。2.2.2 陆域货物分区和码头平面布置 1）库场面积根据河港工程总体设计规范JTJ212-2006中第4.11.1条， 式中仓库或堆场所需容量（t）；年货运量（t），；仓库或堆场不均衡系数，；月最大货物堆存吨天（td）；月平均货物堆存吨天（td）；货物最大入仓库或堆场百分比（%），取；仓库或堆场年营运天（d），取；堆场容积利用系数，对件杂货取1.0；货物在仓库或堆场的平均堆存期（d），根据规范取。 件杂货库场总面积A可由以下公式求得： 式中，仓库或堆场的总面积（）； 单位或有效面积的货物堆存量（）；根据规范表4.11.5，取； 仓库或堆场总面积利用率，为有效面积占总面积的百分比（%），取则； 每个泊位的库场面积取为. 2）码头平面布置考虑到码头的地质条件、对河势的影响、泥沙淤积问题以及尽量减少工程量、节约投资的原则，综合考虑几种常见的码头形式的优缺点，码头平面布置形式采用顺岸式高桩梁板式码头。2.2.3 水域布置 1）码头前停泊水域根据河港工程总体设计规范JTJ212-2006中第3.2.1条，由于此码头为顺岸式码头，在装卸作业的需求下，要考虑船舶在码头前并排停靠的可能性，则码头前水域宽度。 2）回旋水域 根据港口规划与布置（第三版）（郭子坚主编，人民交通出版社）第221页，回旋水域沿垂直水流方向的宽度取1.5倍设计船长；回旋水域沿水流方向的长度取2.5倍设计船长。即；。 3）锚地根据港口规划与布置（第三版）（郭子坚主编，人民交通出版社）第221页，锚位沿水流方向长度，为锚泊船舶长度；锚位宽度，为锚泊船舶宽度。2.2.4 码头装卸工艺流程本码头设计前方堆场宽度；装卸船机械采用轨距，起重量，最大工作幅度的门座起重机，荷载代号为（港口工程荷载规范（JTJ 215-98）附录C）；水平搬运机械采用6台叉车，5辆牵引车，轮胎吊4台，汽车4辆，20台平板车。门座起重机靠海测轨道中心线距码头前沿，靠陆侧轨道中心线距离前沿堆场。具体布置见总平面布置图中的件杂货码头装卸工艺布置图。3 荷载计算荷载按照港口工程荷载规范（JTJ 215-98）中的有关规定进行计算。3.1 永久作用码头结构自重力：根据第4.0.2及4.0.3条，自重力的标准值，可按结构的设计尺寸和材料的平均重度或固定设备的质量计算确定。常用材料的平均重度应经实测确定，因无实测资料，则按附录A采用。查表A.1得，材料的平均重度按下列值取用：混凝土： ；钢筋混凝土： 3.2 可变作用 （1）堆货荷载根据第5.1.1条、5.1.2条及表5.1.1-2，确定河港直立式件杂货码头的堆货荷载布置图式及标准值如下：图3-1 堆货荷载布置图式表3-1 河港件杂货码头堆货荷载标准值前沿前方堆场分布范围（m）构建计算整体计算20403014.510.5（2）门机荷载根据附录C，查表C.1得：起重量为5吨的国产门机荷载标准值如下：表3-2 5t国产门座起重机荷载标准值荷载代号代表的门座起重机性能荷载P两机荷载图式最小距离（m）最大起重量（t）最大幅度（m）自重（t）轨距（m）支腿纵距（m）53011510.510.52501.5当不考虑钢铁码头上的门机协调作业，即只考虑一台门机作用时，门机支腿荷载计算图式如下：图3-2 一台门机作用支腿荷载计算图式（单位：m）当考虑钢铁码头上的门机协调作业，即考虑两台门机同时作用时，门机支腿荷载计算图式如下：图3-3 两台门机作用支腿荷载计算图式 （单位：m）根据附录C，查表C.2得：国产门座起重机在工作状态下的支腿竖向荷载标准值如下：表3-3 国产门座起重机在工作状态下的支腿竖向荷载标准值荷载代号吊臂位置123支腿编号ABCDABCDABCD支腿竖向荷载440440160160500300100300440160160440注：1.表中数值已考虑了0.4kPa的风压； 2.两机荷载图式间的最小距离按表6-2选用时，支腿竖向荷载可按吊臂位置1采用。（3）流动运输机械荷载叉式装卸车荷载，根据附录C，查表C.8得，叉式装卸车荷载标准值如下：表3-5 叉式装卸车荷载标准值额定起重量（t）自重（t）轮距（mm）轴距（mm）轮胎个数（个）满载时单轮胎接地面积（）轴荷载前轮后轮前轮后轮前轮后轮前轴后轴前轴后轴5.08.2149015202200424729241.340.7119.013.0（4）船舶荷载 一般规定根据第10.1.1条，作用在系船、靠船结构上的船舶荷载可包括如下内容：a 由风和水流产生的系缆力；b 由风和水流产生的挤靠力；c 船舶靠岸时产生的撞击力；d 系泊船舶在波浪作用下产生的撞击力。 作用于船舶上的风荷载根据第10.2节有：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宜按下列公式计算： ； 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（）；，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（），取最大风速；风压不均匀折减系数。船舶水面以上受风面积A可根据设计船型和船舶的装载情况确定，货船的受风面积按下列公式计算：满载时： 半载或压载时： 式中：，分别为相应装载情况下船体水面以上横向和纵向受风面积（）；船舶载重量（），为。风压不均匀折减系数按表10.2.3选用：因为的件杂货船水面以上横向、纵向的最大水平尺寸分别为：，则查表得：；采用直线内差法求得：。综上得：满载时： 半载或压载时： 从上可得，船舶半载或压载时的、值分别大于满载时的、值，所以采用半载或压载时的、值作为风荷载的标准值，即：； 作用于船舶上的水流力根据附录E有：对于河港透空式系船、靠船结构，水流方向与船舶纵轴平行或流向角和时，水流对船舶作用产生的水流力的船首横向分力、船尾横向分力及纵向分力可分别按下列公式计算： 式中：，分别为水流对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（）；，分别为水流力船首横向分力系数和船尾横向分力系数；水流力纵向力分力系数；水的密度（），对河水；水流速度（），取 ；船舶吃水线以下的横向投影面积（）；船舶吃水线以下的表面积（）。水流力船首横向分力系数和船尾横向分力系数按附录E表E.0.16-1确定。系靠船结构前沿水深,与船舶计算装载度相对应的平均吃水,则；件杂货设计船型的船长与船宽之比为，则查表E.0.16-1并采用直线内差法得： ；。船舶吃水线以下的横向投影面积按下式计算： 式中各符号意义均同前。水流力纵向分力系数可按下式确定：式中：水流对船舶作用的雷诺数；系数。水流对船舶作用的雷诺数可按下式计算：式中：船舶吃水线长度（），近似取为船长，即；水的运动粘性系数（），按表E.0.8选用。设计水温拟取，故查表得 。系数按表E.0.16-2选用，因为前面已经算得和，则查表并采用直线内差法得：。船舶吃水线以下的表面积可按下式确定： 式中：船长（），为；船舶吃水（），为； 船宽（），为； 船舶方形系数，河船取0.625。综上得： 故水流对船舶作用产生的水流力的船首横向分力，船尾横向分力，纵向分力。 系缆力根据第10.4节有：当码头前沿水流较大时，系缆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。系缆力标准值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可按下列公式计算：式中：，分别为系缆力标准值及其横向、纵向和竖向分力（）；，分别为可能同时出现的风和水流对船舶产生的横向分力总和及纵向分力总和（）；系船柱受力分布不均匀系数，当实际受力的系船柱数目时，取1.2 ，时，取1.3；计算船舶同时受力的系船柱数目，根据表10.4.2，当船舶总长时，取3；系船缆的水平投影与码头前沿线所成的夹角（），根据表10.4.3，对于河船码头，；系船缆与水平面之间的夹角（），根据表10.4.3，对于河船码头，。综上得：情况1： m/s；。 情况2：； m/s。 根据第10.4.4条，系缆力标准值不应大于缆绳的破断力。对于聚丙烯尼龙缆绳，其破断力可按下式计算： 式中：聚丙烯尼龙缆绳的破断力（）；缆绳直径（），拟取50。综上得：（）因，所以系缆力未大于缆绳的破断力。根据第10.4.5条和表10.4.5-2，对于载重量为的内河船舶，作用于系船柱上的计算系缆力标准值不应小于，小于时，按选用。综上，系缆力标准值取用。则系缆力标准值的横向、纵向和竖向分力分别为： 挤靠力本次设计橡胶护舷采用间断布置的形式。根据第10.5节有：船舶挤靠力应考虑风和水流对计算船舶作用产生的横向分力总和。当橡胶护舷间断布置时，挤靠力标准值可按下式计算：式中：橡胶护舷间断布置时，作用于一组或一个橡胶护舷上的挤靠力标准值（）；挤靠力不均匀系数，取1.3；与船舶接触的橡胶护舷的组数或个数。橡胶护舷等间距布置，间距拟取6m，船舶直线段长度为，则综上得： 撞击力a. 船舶靠岸时引起的撞击力根据第10.6节有：船舶靠岸时的撞击力标准值应根据船舶有效撞击能量和橡胶护舷性能曲线及靠船结构的刚度确定。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（）；有效动能系数,取0.70.8，拟取0.7；船舶质量（），按满载排水量计算；船舶靠岸法向速度（）。 件杂货船的满载排水量可根据港口规划与布置（郭子坚主编，人民交通出版社）第48页的表2-21计算，即：货船。河船法向靠岸速度可按表10.6.4-2选用。但因为船舶满载排水量，则可按表10.6.4-1中开敞式采用。查表得 ，取 。综上得：根据中华人民共和国行业标准橡胶护舷（）表 5，选用型橡胶护舷，设计压缩,反力，吸能。b. 波浪引起的撞击力因码头前沿波浪作用较小，一般情况下小于船舶靠岸时的撞击能量，所以波浪引起的船舶撞击力可不进行计算。（5）其他荷载 因为本次设计时，码头平台采用透空式结构，所以作用在码头平台结构上的风荷载可忽略不计。 因水流流向大致与码头前沿线平行，而码头平台的岸线较长，纵向整体刚度较大，所以水流对码头平台结构作用产生的水流力也可忽略不计。3.3 偶然作用 作用于码头结构上的偶然作用主要为地震力，镇江港区的地震基本烈度为，码头及陆域建筑物设计时均应按此烈度设防。由于本次设计时间有限，所以未进行地震力的计算。4 结构设计4.1 板梁式高桩码头的结构布置设计4.1.1 设计原则（1）码头结构尺度的确定原则码头结构长度、码头前沿高程和码头前沿水底高程的确定已在第2章总平面布置时阐述，这里不再重复。 上部结构宽度对于满堂顺岸式码头，码头上部结构总宽度取决于码头平台的宽度； 岸坡与分级拟建港址处已建有防洪堤，不进行岸坡布置。 结构沿码头长度方向的分段为了避免码头结构产生过大的变形应力，需设置变形缝，将码头建筑物沿码头长度方向进行分段。变形缝包括：a. 为避免温度改变引起过大应力而设置的伸缩缝；b. 为避免产生过大沉降应力而设置的沉降缝。伸缩缝和沉降缝宜合二为一设置成变形缝，变形缝的间距应根据拟建港区的温度差、上部结构的刚度、桩的自由长度和刚度等因素综合考虑，当上部结构为装配式结构时取6070m，上部结构为整体浇注时宜取35m左右。变形缝的间距即为码头的纵向分段长度。分段处变形缝一般采用悬臂式结构或简支结构，缝宽可取2030mm。为防止码头相邻两段水平位移不一致而影响有轨装卸机械行驶，分段处在平面上宜做成凹凸缝，凹凸缝的齿高可取200400mm。 上部结构的底部高程a. 桩台的底部高程取决于码头前沿高程和桩台的高度，应考虑使用要求、施工水位、波浪对结构的影响和检修的可能性。b. 靠船构件底部高程的确定应考虑船舶停靠安全等因素，保证船舶在设计低水位时也能顺利进行靠泊。（2）桩基的布置原则 高桩码头的桩基布置原则是：a. 应能充分发挥桩基承载力，且使同一桩台下的各桩受力尽量均匀，使码头的沉降和不均匀沉降较小；b. 应使整个码头工程的建设比较经济；c. 应考虑桩基施工的可能与方便。 横向排架中桩的布置承受水平力较大的码头宜布置叉桩，桩基的布置与码头面上的荷载有关，并应结合纵梁的布置一起考虑，原则上桩应尽量布置在纵梁下面，靠前沿的门机梁下可布置双直桩，叉桩一般布置在后门机梁下，门机下不布置铁路时，一般在双直桩和叉桩之间设一根或两根直桩。桩距一般采用35m。对于摩擦桩，桩与桩之间的中距尽量不小于桩径（或桩宽）的6倍，以减小土中应力重叠的影响，充分发挥桩的承载力。桩数应根据桩距和码头荷载的大小确定。桩基的布置还要考虑打桩的可能与分级。同一桩台下桩的断面尺寸和斜桩的倾斜度应尽量一致，斜桩最大倾斜度不应超过。为便于打桩时安放替打，组成叉桩的两根桩在桩顶处的净距一般不小于30cm。 桩基的纵向布置桩基的纵向布置与横向排架间距有关。横向排架间距主要取决于作用在码头上的荷载和基桩的承载力，为了发挥桩基的承载力，常采用长桩大跨。目前前方承台的横向排架间距一般采用57m；后方承台上的堆货荷载较大，横向排架间距一般采用35m。为了减少构件的种类，沿整个码头长度，排架间距（除设有变形缝的跨）应尽量一致。 桩基的平面布置桩基在进行平面布置时，应安排好斜桩的倾斜方向，要避免桩与桩在泥面以下相碰。考虑到打桩偏差，两根桩交叉时的净距不宜小于50cm。 桩长支承桩的桩长根据岩层（或其他硬土层）的标高确定。摩擦桩的桩长一般根据所需要的承载力确定。为了减少码头的沉降和提高桩的承载力，应考虑将基桩桩尖打入良好持力层的一定深度（对粘性土和粉土不宜小于2倍桩径，密实砂土和碎石类不宜小于1倍桩径）。如不能达到良好持力层时，也应使同一桩台下的桩打至同一土层，且桩尖标高不宜相差太大。桩长不宜超过打桩船能打的高度。（3）上部结构的布置 在设计码头上部结构时，进行构件布置和选择构件形式时应遵守以下原则：a. 结构系统简单，受力明确、合理；b. 结构整体性好并有足够的刚度；c. 有条件时，尽量采用预制和预应力构件；d. 构件类型应尽量少，以便于预制和安装，现浇混凝土工作量也应尽量小。 梁格布置在梁板式高桩码头中，面板和横梁是必不可少的上部结构受力构件。纵梁的设置则主要决定于码头面上的荷载，还与码头对整体性的要求有关。宽桩台码头中的后方承台一般不布置纵梁。前方承台的情况则不同，当荷载较为复杂、设有有轨起重机时，一般均设置纵梁，设门机的码头至少设两根纵梁。 梁板选型按受力情况分，梁型有简支梁、连续梁和悬臂梁；板型有单向板和双向板。单向板分为简支板、连续板和悬臂板，双向板在码头中常见的有四边简支板、三边简支一边自由板、四边固定板和三边固定一边自由板。单向板便于采用预应力结构，在预制和安装时也较为简单，但单向板承受集中荷载的能力较差，一般适用于集中荷载较小的情况；双向板是双向承受荷载，内力比单向板小，双向板需双向配受力钢筋，一般不能采用预应力结构，当要求结构有良好的整体性或作用的集中荷载较大时，宜采用双向板。前方承台的荷载较为复杂，对上部结构的整体性和刚度都有较高的要求，横梁、纵梁均应采用连续结构，面板视整体性要求和施工方法而定。后方承台的荷载较为简单，对上部结构的整体性和刚度要求不高，从受力和施工条件来看，采用简支梁板较为有利，且利于采用预应力结构。（4）其它 系靠船设施高桩码头的系靠船设施可采用系靠船结构，或单独设置浮式系靠船设施。对于大水位差码头，可采用前沿设置34层系靠船结构的桁架式或板梁式，也可采用单独设置浮式系靠船设施的板梁式。前沿设置34层系靠船结构的板梁式码头，宜采用钢管桩桩基；单独设置浮式系靠船设施的板梁式码头，可采用后张法预应力混凝土大直径管桩或钢管桩全直桩桩基。船舶撞击力可通过钢浮体传给导向传力桩再传给横梁，作用在横向排架上的撞击力，应考虑浮式系靠船设施各部位吸能的影响。船舶系缆力由浮式系靠船设施单独承受。横向排架内力可按柔性桩台计算。 接岸结构引桥与陆域之间宜采用挡土墙作为接岸结构。接岸结构宜独立承受土压力。接岸结构与引桥之间宜采用简支结构连接，以减少不均匀沉降对结构的影响。为防止挡土墙沉降过大，必要时应对基础进行处理。在确定挡土墙顶面高程时，可适当预留沉降量。 护轮坎护轮坎断面可采用内坡形断面。4.1.2 板梁式高桩码头结构尺寸初步拟定（1）根据以上设计原则，初步拟定板梁式高桩码头结构尺寸如下： 码头平台宽度为25m，则码头上部结构总宽度为25m，其中前方承台宽14.5m，后方平台宽为m； 前方承台横向排架间距取6m，后方平台横向排架间距取5m； 变形缝采用简支结构，简支跨跨度与前方承台横向排架间距相等，即为6m。 前方承台横向排架中桩距取5.25m，靠前沿门机梁下布置双直桩，两桩净距取500mm，后门机梁下设置叉桩，两桩在桩顶处的净距取300mm，叉桩倾斜度取，叉桩平面偏角拟取；后方承台横向排架中桩距取4.25m，与前方承台相邻部分悬臂长取1.0m，则另一侧悬臂长也为1.0m。（2）横梁、纵梁、面板及桩的尺寸拟定 前方承台尺寸拟定如表4-1所示： 表4-1 前方承台的结构构造 mm构件名称材料施工方法截面型式及尺寸横梁C30预应力钢筋砼预制和现浇叠合梁预制部分花篮形：底宽600，顶宽1000，高1200现浇部分矩形：宽600，高450门机梁C30钢筋砼预制和现浇叠合梁矩形断面预制部分：宽600，高1200现浇部分：宽540，高450普通纵梁C30钢筋砼预制和现浇叠合梁矩形断面预制部分：宽500，高1200现浇部分：宽440，高450边纵梁C30钢筋砼预制矩形断面宽500，高1050面板C30钢筋砼预制厚度450面层C30砼现浇厚度200桩C60预应力钢筋砼预制后张法预应力混凝土大直径管桩外径800，内径600单桩桩帽C30钢筋砼现浇平面尺寸12001200，高度800双直桩桩帽C30钢筋砼现浇平面尺寸25001200，高度800叉桩桩帽C30钢筋砼现浇平面尺寸25001200，高度800 后方承台尺寸拟定如表4-2所示： 表4-2 后方承台的结构构造 mm构件名称材料施工方法截面型式及尺寸横梁C30预应力钢筋砼预制和现浇叠合梁预制部分花篮形：底宽600，顶宽1000，高1200现浇部分矩形：宽600，高450面板C30钢筋砼预制厚度450面层C30砼现浇厚度200桩C40预应力钢筋砼预制预应力钢筋混凝土空心方桩600600，空心直径为350桩帽C30钢筋砼现浇平面尺寸10001000，高度800浮式系靠船设施导向传力桩采用钢管桩桩基，外径为1000mm，管壁厚20mm；导向传力桩采用单桩，桩距取两个横向排架长度，为12m；钢浮桥高度取2m，宽度取2m。4.2 板梁式高桩码头的结构尺寸估算估算结构尺寸时，可按下式进行：式中：构件的截面抗弯模量（），对矩形截面，应按下式计算： 矩形截面的宽度（m）；矩形截面的高度（m）；构件截面抵抗矩的塑性系数，查港口工程混凝土结构设计规范（JTJ26798）附录G，对矩形截面取；混凝土抗拉强度设计值（），对砼， ；构件的弯矩（），构件的最不利内力按下式估算：如果式不成立，则需加大构件截面尺寸或采用预应力构件。预应力构件应按下式估算结构构件尺寸：式中：混凝土结构构件的预压应力，采用C30混凝土，取；其余符号意义均同前。4.2.1 前方承台结构尺寸估算（1）面板尺寸估算面板直接搁置在横梁上，为两边搁置两边自由的简支板；面层为四边搁置的板，门机梁外侧:,是单向板；门机梁内侧：，是双向板。在进行面板尺寸估算时，弯矩计算宽度取单位宽度。现仅以门机梁内侧的面板进行估算： 永久作用结构自重： a. 面板自重：（） 弯矩计算：（）面板自重产生的弯矩图如图4-1所示：图4-1 面板自重产生的弯矩图 b. 面层自重：（）弯矩计算：因为面层为双向板，所以弯矩按水工钢筋混凝土结构学（河海大学、大连理工大学等合编，1996）附录十的有关规定进行计算，因，查附录十的弯矩系数表并采用直线内差法得长跨方向的弯矩系数为，则：（）（） 可变作用：面板上的可变作用有堆货荷载和电瓶车荷载，以上两者不会同时出现，经分析比较，堆货荷载起控制作用。堆货荷载：弯矩计算：过程与面层自重弯矩计算相同。（）综上得： （）（）从以上的计算结果可看出，面板尺寸满足要求。（2）门机梁尺寸估算门机梁截面初拟尺寸如图4-2所示： 图4-2 门机梁截面图（单位：mm）在初拟门机梁尺寸时，下部预制部分的梁宽为600mm，上部现浇部分的梁宽为540mm，为了简化计算，在尺寸估算时上、下取等宽为600mm。门机梁弯矩按简支梁法进行估算。 永久作用a. 门机梁自重：弯矩计算：门机梁梁长为：（m）（）b. 预制面板为单向板，自重由横梁承担；门机梁内现浇面层为双向板，向门机梁传递自重的荷载图式如图4-3所示：图4-3 面层传递荷载图式1） 门机梁内侧面层自重向门机梁传递： 转化为作用在门机梁上的均布荷载：荷载转化图式如图4-4所示：图4-4 梯形荷载等效为均布荷载图式2）门机梁外侧面层自重向门机梁传递：因为门机梁外侧面层为单向板，所以按简支梁法可知，门机梁和边纵梁各承受一半的面层自重。则面层自重向门机梁传递的荷载为：面层自重在门机梁上产生的弯矩计算：（）则： （） 可变作用作用在门机梁上的可变作用主要有堆货荷载和门机荷载。a. 堆货荷载堆货荷载：堆货荷载在门机梁上产生的弯矩计算：过程与面层自重在门机梁上产生的弯矩计算相同。1）门机梁内侧堆货荷载向门机梁传递： 转化为作用在门机梁上的均布荷载：2）门机梁外侧堆货荷载向门机梁传递：因为门机梁外侧面层为单向板，所以按简支梁法可知，门机梁和边纵梁各承受一半的堆货荷载。则堆货荷载向门机梁传递的荷载为： 堆货荷载在门机梁上产生的弯矩计算：（）b. 门机荷载两台门机共同作用时，相邻的两支腿位于跨中时将产生最大的跨中弯矩，此时门机荷载图式如图4-5所示： 图4-5 产生跨中弯矩最大的门机荷载图式（间距单位：m）门机荷载轮压：两机荷载图式间的最小距离为1.5m时，支腿竖向荷载可按吊臂位置1 采用，此时门机荷载轮压为（）。门机荷载作用产生的支座反力：根据图6.11，列力的平衡方程有：， ，联解以上两式得： （） （）门机荷载作用产生的跨中最大弯矩计算： （）则：（）综上得：（）（）从以上的计算结果可看出，门机梁尺寸满足要求。（3）普通纵梁尺寸估算普通纵梁截面初拟尺寸如图4-6所示：图4-6 普通纵梁截面图（单位：mm）在初拟普通纵梁尺寸时，下部预制部分的梁宽为500mm，上部现浇部分的梁宽为440mm，为了简化计算，在尺寸估算时上、下取等宽为500mm。普通纵梁弯矩按简支梁法进行估算。 永久作用a. 普通纵梁自重：弯矩计算：普通纵梁梁长为：（）b. 预制面板为单向板，自重由横梁承担；普通纵梁两侧现浇面层为双向板，自重由横梁和纵梁共同承担。普通纵梁两侧面层自重向普通纵梁传递： 转化为作用在普通纵梁上的均布荷载：荷载转化图式如图4-7所示：图4-7 梯形荷载等效为均布荷载图式面层自重在普通纵梁上产生的弯矩计算：（）则： （） 可变作用作用在普通纵梁上的可变作用有堆货荷载和电瓶车荷载，以上两者不会同时出现，经分析比较，堆货荷载起控制作用。堆货荷载：堆货荷载在普通纵梁上产生的弯矩计算：过程与面层自重在普通纵梁上产生的弯矩计算相同。普通纵梁两侧堆货荷载向普通纵梁传递：转化为作用在普通纵梁上的均布荷载： 堆货荷载在普通纵梁上产生的弯矩计算：（）则： （）综上得：（）（）从以上的计算结果可看出，普通纵梁尺寸满足要求。（4）边纵梁尺寸估算边纵梁截面初拟尺寸如图4-8所示： 图4-8 边纵梁截面图 （单位：mm）边纵梁弯矩按简支梁法进行估算。 永久作用a. 边纵梁自重：b. 护轮坎自重：弯矩计算：边纵梁梁长为：（）c. 预制面板为单向板，自重由横梁承担；边纵梁内侧面层为单向板，按简支梁法可知，边纵梁和门机梁各承受一半的面层自重。则面层自重向边纵梁传递的荷载为： 面层自重在边纵梁上产生的弯矩计算：（）则： （） 可变作用作用在边纵梁上的可变作用主要为堆货荷载。堆货荷载：堆货荷载在边纵梁上产生的弯矩计算：过程与面层自重在边纵梁上产生的弯矩计算相同。边纵梁内侧堆货荷载向边纵梁传递： 堆货荷载在边纵梁上产生的弯矩计算：（） 则： （）综上得：（）（）从以上的计算结果可看出，边纵梁尺寸满足要求。（5）横梁尺寸估算横梁截面初拟尺寸如图4-9所示：图4-9 横梁截面图（单位：mm）在初拟横梁尺寸时，预制部分的梁宽下部为600mm，上部为1000mm；现浇部分的梁宽为600mm。为了简化计算，在尺寸估算时，将横梁截面近似转化为等面积的矩形，矩形的尺寸为。横梁弯矩按简支梁法进行估算。 永久作用a. 横梁自重： 弯矩计算：横梁梁长取一跨的长度：（）b. 预制面板为两边搁置两边自由的板，自重全部由横梁承担，按单向板计算。面板自重： 弯矩计算： （）c. 横梁两侧现浇面层为双向板，自重由横梁和纵梁共同承担。面层自重：横梁两侧面层自重向横梁传递： 转化为作用在横梁上的均布荷载：荷载转化图式如图4-10所示：图4-10 三角形荷载等效为均布荷载图式 面层自重在横梁上产生的弯矩计算：（）则： （） 可变作用：横梁上的可变作用有堆货荷载和电瓶车荷载，以上两者不会同时出现，经分析比较，堆货荷载起控制作用。堆货荷载：弯矩计算：过程与面层自重在横梁上产生的弯矩计算相同。横梁两侧堆货荷载向横梁传递： 转化为作用在横梁上的均布荷载： 堆货荷载在横梁上产生的弯矩计算：（） 则： （）综上得：（）（）从以上的计算结果可看出，横梁尺寸满足要求。（6）桩力估算作用在横向排架上的竖向荷载经桩帽传给桩基，水平荷载由叉桩承受。竖向荷载主要有：上部结构自重，门机荷载，堆货荷载，电瓶车荷载。水平荷载主要有：船舶荷载。 永久作用a. 护轮坎自重护轮坎采用内坡形，截面初拟尺寸如图4-11所示： 图4-11 护轮坎截面图（单位：mm）护轮坎自重： 向双直桩桩基简化：集中力： （）弯矩： （）（逆时针）（）（逆时针）（）（逆时针）b. 面层自重两边悬臂侧的面层为单向板，面层自重力经边纵梁和门机梁传给桩基；门机梁内侧面层为双向板，面层自重力中也有一部分经门机梁和普通纵梁传给桩基。以上两部分的面层自重力将在计算各纵梁向桩基传递集中荷载时考虑，这里仅计算门机梁内侧面层向横梁传递的自重力。面层自重： 转化为作用在横梁上的均布荷载： 分布长度：门机梁之间10.5m范围。c. 面板自重预制面板为两边搁置两边自由的板，自重全部由横梁承担，按单向板计算。1）边悬臂部分： 分布长度： 向双直桩桩基简化：集中力： （）弯矩： （）（逆时针）向叉桩桩基简化的荷载：与向双直桩桩基简化的荷载是对称的值。2）中间跨部分： 分布长度（每跨）： 总分布长度（两跨）： 面板自重近似分布在门机梁之间10.5m范围内，则近似分布力为： d. 门机梁向桩基传递的恒载1）门机梁自重： 2）面层自重： 靠内侧： 靠外侧： 门机梁上的均布恒载为： 支座反力： 考虑到横向排架两侧门机梁的共同作用，在门机梁上恒载作用下双直桩（或叉桩）的支座反力为：e. 普通纵梁向桩基传递的恒载1）普通纵梁自重： 2）面层自重： 普通纵梁上的均布恒载为： 支座反力： 考虑横向排架两侧普通纵梁共同作用，在普通纵梁恒载作用下单直桩支座反力为：f 边纵梁向桩基传递的恒载1）边纵梁自重： 2）护轮坎自重： 在a.已计算3）面层自重： 边纵梁上的均布恒载为： 支座反力： 考虑到横向排架两侧边纵梁的共同作用，在边纵梁上恒载作用下双直桩（或叉桩）的支座反力为：向双直桩桩基简化：集中力： （）弯矩： （）（逆时针）向叉桩桩基简化的荷载：与向双直桩桩基简化的荷载是对称的值。g. 横梁1）横梁自重： 2）横梁上部现浇宽度范围内面层自重： 横梁上自重产生的均布恒载为： 门机梁外侧悬臂部分自重简化到双直桩（或叉桩）上的荷载为：向双直桩桩基简化：集中力： （）弯矩： （）（逆时针）向叉桩桩基简化的荷载：与向双直桩桩基简化的荷载是对称的值。h. 桩帽自重1）L形桩台部分L形桩台截面初拟尺寸如图4-12所示：（a） 横断面 （b） 纵断面图4-12 L形桩台截面图（单位：mm）L形桩台自重向双直桩桩基简化：（）（逆时针）（）（逆时针）L形桩台自重产生集中力总和： （）L形桩台自重产生弯矩总和：（）（逆时针）2）双直桩（叉桩）桩帽双直桩（叉桩）桩帽截面初拟尺寸如图4-13所示：（a） 横断面 （b） 纵断面图4-13 双直桩（叉桩）桩帽截面图（单位：mm）双直桩（叉桩）桩帽自重：3）单直桩桩帽单直桩桩帽截面初拟尺寸如图4-14所示： （a） 横断面 （b） 纵断面图4-14 单直桩桩帽截面图（单位：mm）单直桩桩帽自重：叠加永久作用，得横向排架在使用期永久荷载作用下的受力简图如图4-15所示：图4-15 横向排架在使用期永久荷载作用下的受力简图 可变作用a. 门机荷载考虑两台门机同时作用时，门机荷载产生最大支座反力的最不利荷载位置图式如图4-16所示： 图4-16 门机荷载产生最大支座反力的最不利荷载位置图式（单位：mm）按简支梁法估算支座2的反力：1-2跨：列力的平衡方程有： 解之得： 2-3跨：列力的平衡方程有： 解之得： 则： 根据表3-3得，两机荷载图式间的最小距离按表3-2选用时，门机支腿竖向荷载可按吊臂位置1采用，此时有： 或 则： 或 门机荷载在横向排架上产生的作用图式如图4-17所示：（a） 门机荷载作用图式1（b）门机荷载作用图式2图4-17 门机荷载在横向排架上产生的作用图式b. 堆货荷载、电瓶车荷载经分析比较，堆货荷载起控制作用。门机梁外侧堆货荷载以单向板形式向门机梁和边纵梁转化；门机梁内侧堆货荷载以双向板形式向纵梁和横梁转化。1）门机梁外侧堆货荷载向门机梁和边纵梁转化堆货荷载标准值： 边纵梁支座反力： 考虑到横向排架两侧边纵梁的共