自摇式机械化滑道课程设计

自摇式机械化滑道课程设计计算说明书班级学生设计开始日期设计完成时间指导教师

目录第一章 设计资料 3第二章 设计内容 6（一）确定船台数和设计低水位 6（二）确定滑道区、横移区和船台区的平面立面尺度 7第三章 荷载计算 9（一）船排小车的数量和分布 9（二）下水轨道荷载计算 10第四章 轨道基础结构的设计 12（一）轨道基础结构选型 121. 轨道基础布置 122. 确定轨道梁断面尺寸 123. 起重浮吊能力验算 134. 轨枕的长度及选用 135. 轨枕间距及数量 13（二）轨枕道渣基础设计 131. 结构选型 132. 钢轨应力验算 14（三）轨枕设计 151. 轨枕受力 152. 轨枕内力（剪力、弯矩图） 163. 轨枕配筋 164. 道渣应力验算 205. 地基应力验算 20（四）轨道梁基础设计 201. 轨道梁P、Q、M影响线 202. 绘制轨道梁P、Q、M包络图 253. 轨道梁配筋设计 254. 基床和地基应力计算 28设计资料滑道用途：船舶上墩下水厂区标高：5.6m自然条件设计高水位：3.4m设计低水位：1.6m施工水位：1.6m船舶资料总长：31m两柱间长：0.87L=26.97m型宽：6.4m满载船首吃水：1.9m型深：3.3m满载船尾吃水：2.1m载鱼量：116t满载船尾吃水：2.1m方形系数：0.52满载船尾吃水：2.1m修船数修理等级大修中修小修合计年修船数（艘）364246124地质资料地形及钻孔布置图见图1；土层分布及其性质指标见表1与表2

其他有关资料船排小车的技术性能见附录1；序号承载能力（t）轨距（m）轮距（mm）轮数轮径（mm）最大轮压（kN）外形尺寸（m）自重（t）长宽高2303100048541.20.61.12横移区过渡段总长度为20m；横移车高度1m；横移车轨距3m；船台起重机轨距为5m；浮吊最大起重量为40t；动力放大系数取为1.3；地基土的泊松系数；抛石基床的弹性模量。表1钻孔及土层钻孔号孔口标高土层高程土层名称5#4.204.20～-1.501.25～-3.90灰色亚粘土赤色亚粘土6#3.003.00～-1.35-1.35～-6.20灰色亚粘土赤色亚粘土7#-2.30-2.30～-3.50-3.50～-5.00-5.00～-8.20淤泥灰色亚粘土赤色亚粘土8#-5.20-5.20～-6.20-6.20～-7.30-7.30～-10.00淤泥灰色亚粘土赤色亚粘土图1地形及钻孔布置图（比例1:2000）

表2地基土的部分性质指标土类名称贯入击数（次）天然重度（kN/m3）天然含水量（%）天然孔隙比液性指数弹性模量E0（N/cm2）承载力设计值（Kpa）淤泥15.467.31.901.96灰色亚粘土817.2301.000.67900140赤色亚粘土1019.120.80.710.231500160岩石6019.616.60.620.1061000设计内容确定船台数和设计低水位确定船台数船台数可按下式计算个Nn——TK1——船台利用系数取确定设计低水位（上墩下水水位）设计低水位在设计资料中已经给出。确定滑道区、横移区和船台区的平面立面尺度确定横移区尺度1）横移区长度其中过渡段长度为20米；17个船台，两侧分布，总长度160m。2）横移区宽度横移区宽度=（横移车长度+a）cos横移车长度=（0.85～0.9）L横移区宽度3）横移区中轨顶高程横移区中轨顶高程=厂区高程-横移车高度=5.6-1=4.6m。4）横移区过渡段后的高程为中轨顶高程。5）轨道数由横移区宽度24.45m，轨距3m，可以确定轨道数为9条。确定滑道区尺度1）选线选取下水轨道轴线与正北方向钻孔轴线（5#、6#、7#和8#）重合。地质剖面图见附图1。2）滑道坡度：1:163）滑道末端高程∇Ta——hα——QUOTE∇末=设计低水位-H=2.0-4.45=-2.45m4)滑道顶高程滑道顶高程厂区高程-12。a——5）滑道长度滑道长度=（滑道顶高程-滑道末端高程）/sinα。6）轨道条数及间距轨道条数为两条，间距约为0.5倍船宽，取3米。确定船台区尺度船台平面尺度船台区公布置17个船台，分两侧布置，一边9个，一边8个，每个船台长度取35m（31+2×2m），宽度取10m（6.4+2×1.8m），相邻两个船台之间布置一台轨道间距为5m的起重机，轨道外沿距离船台区边缘的距离为3m。船台高程船台高程与厂区高程一致，为5.6m，同时满足高于设计高水位0.5m。荷载计算船排小车的数量和分布船排小车的数量把船长分三等份艏段重W1=29%Q；中段重W2=40%Q；艉段W3K——在此计算船重时采用的满载吃水选择船尾吃水与船首吃水的平均值T=（1.9+2.1）/2=2m。γ——L——T——D——∴N=船重分布图和小车分布图见附图二。下水轨道荷载计算全在陆上时：P——Q——N——pn——尾浮时Pp全浮时p4．求l1）设计高水位（+3.4m）时Tllll2）设计低水位（+1.6m）时Lllll设计高水位和设计低水位时下水滑道荷载分布图见附图三。轨道基础结构的设计轨道基础结构选型轨道基础布置水上采用轨枕道渣基础，既经济又便于标高调整；水下采用天然地基上钢混轨道梁，便于水下施工。水上、水下的分界线是施工水位。确定轨道梁断面尺寸因为轨道梁处于水下部分，按照水运工程钢筋混凝土结构设计规范表3.4.3：混凝土等级最低采用采用C30，在此处取C30。起重浮吊能力验算轨道梁体积计算：轨道梁质量：3.828×25/9.8=9.7t≤40t/1.3=31t轨道梁质量满足浮吊起吊能力。轨枕的长度及选用因为船排小车轨距为3m，所以全用长轨枕（长度为4m）。轨枕间距及数量轨枕道渣基础设计结构选型由教材知，轮压力为66.64kN，按经验选择P38型号的钢轨，钢轨各指标尺寸见下表。钢轨型号高度（cm）底宽（cm）顶宽（cm）横断面积（cm2）理论重量（kg/m）对水平轴惯性矩（cm4）极限强度（MPa）P3813.411.46.849.5038.7331204.4800920因为轨枕处于水位变动区，按照水运工程钢筋混凝土结构设计规范表3.4.3：混凝土等级最低采用采用C35，在此处取C35。道渣厚度取为0.5m。钢轨应力验算1）钢轨的截面模量钢轨的截面模量W=截面惯性矩÷重心距QUOTE2）长轨枕弯曲系数长轨枕弯曲系数β=0.9253）轨枕弹性系数轨枕弹性系数4）钢轨的轨道系数钢轨的轨道系数5）钢轨与轨道地基的相对刚度系数6）钢轨挠度和弯矩计算 在尾浮时只有P1和P2两个力，轮距1m，分两种情况，取较大：①X1=0，X2=100cm或②X1=X2=50cm情况一：=-（0.014/2×4162.5）×1.21×66.64×1000×（1+0.2849）=-0.17cm=1/（4×0.014×100）×1.21×66.64×（1-0.2011）=11.5kN·m情况二：=-（0.014/2×4162.5）×1.21×66.64×1000×（0.6997×2）=-0.18cm=1/（4×0.014×100）×1.21×66.64×（2×0.0599）=1.73kN·m所以，钢轨最大挠度y=-0.18cm，最大弯矩M=11.5kN·m钢轨应力轨枕设计轨枕受力按刚性梁计算，反力为均载，钢轨传下的最大压力均布荷载反力轨枕内力（剪力、弯矩图）剪力、弯矩图轨枕配筋1）配置上层受拉钢筋由水运钢筋混凝土结构设计规范5.2.1.1：

QUOTE——混凝土轴心抗压强度设计值()，C35混凝土抗压强度设计值fc=16.7MPa。——混凝土等级低于C50，Fy——采用HRB335热轧钢筋，抗拉强度设计值fy=300MPab=h=0.3m，保护层厚度c=50mm,a=c+10=60mm,h0=h-a=0.24m经计算x=0.041m。满足。采用4根Φ20HRB335热轧钢筋，As=1256mm2ρ=配置下层受拉钢筋由水运钢筋混凝土结构设计规范5.2.1.1：QUOTE——混凝土轴心抗压强度设计值()，C35混凝土抗压强度设计值fc=16.7MPa。——混凝土等级低于C50，Fy——采用HRB335热轧钢筋，抗拉强度设计值fy=300MPab=h=0.3m，保护层厚度c=50mm,a=c+10=60mm,h0=h-a=0.24m经计算x=0.0047m。满足。按照最小配筋率0.2%配筋，采用3根Φ8HRB335的热轧钢筋As=151mm2配置箍筋he=h0=0.24m,箍筋采用HPB300热轧钢筋fyv=270N/mm由水运工程钢筋混凝土规范hwbQUOTE—结构系数，取1.1，一系数，时取0.25，一混凝土强度影响系数，取1.0，一截面的腹板高度(mm)，对矩形截面取有效高度。由水运工程混凝土结构设计规范5.5.4.1截面高度影响系数：βh=（800h解出：A由钢筋混凝土规范表8.2.7：取s=150mmA钢筋采用双肢Φ12@150的HPB300热轧钢筋Asv=226mmρsv=Asvbs=裂缝宽度验算由水运钢筋混凝土规范表3.3.4规定，对于水位变动区钢筋混凝土结构，裂缝宽度允许值：[wmax]=0.25mm。eq\o\ac(○,1)上层裂缝宽度验算最大裂缝宽度其中：α1=1.0ρσ最大裂缝宽度=1.0×1.0×1.5×=0.184最大裂缝开展宽度满足条件。eq\o\ac(○,2)下层裂缝宽度验算最大裂缝宽度其中：α1=1.0ρ所以取ρσ最大裂缝宽度=1.0×1.0×1.5×=0.213最大裂缝开展宽度满足条件。道渣应力验算长轨枕作用在道渣上的最大压应力pmax=2R地基应力验算b+2htan30°=0.4+2×0.3×tan30°=0.75m＜a=0.8mσ=σ轨道梁基础设计轨道梁P、Q、M影响线任意选取代表性截面（见地质剖面图）：该截面位于7#钻孔，该点位置滑道高程为-1.5m，轨道梁底高程为-1.5-0.134（钢轨高度）-0.3（轨道梁高度）=-1.934mQUOTE，自此向下取压缩层厚度H=5m（其中抛石基床1.6m，灰色亚粘土1.5m，赤色亚粘土1.9m）综合压缩模量E=5=2060N/cm2基床系数k==0.654012梁的弹性特征长度s==207.0cm无因次折算长度ls=1080207.8=4.46查弹性地基梁计算图表，对应取的表格进行查找绘图得到P、Q、M影响线如下图QUOTE。ηm表λ总=4.5表十六力所在位置λ所要计算弯矩的截面至梁左端的折算距离Φ0.00

（4.50）0.25

（4.25）0.50

（4.50）0.75

（3.75）1.00

（3.50）1.25

（3.25）1.50

(3.00)1.75

(2.75)2.00

(2.50)2.250.000.000-0.193-0.290-0.322-0.310-0.273-0.2230.171-0.123-0.0840.250.0000.044-0.084-0.155-0.182-0.182-0.163-0.137-0.107-0.0780.500.0000.0320.1220.013-0.053-0.089-0.102-0.098-0.086-0.0720.750.0000.0220.0860.1900.0850.012-0.034-0.057-0.067-0.0651.000.0000.0140.0550.1270.2350.1230.045-0.006-0.039-0.0531.250.0000.0070.0310.0780.1510.2550.1400.0590.002-0.0291.500.0000.0020.0130.0380.0840.1570.2600.1460.0640.0091.750.000-0.0010.0080.0110.0360.0830.1550.2600.1460.0662.000.000-0.002-0.008-0.0080.0030.0280.0750.1480.2360.1482.250.000-0.003-0.011-0.016-0.017-0.0060.0210.0710.1490.2572.500.000-0.004-0.012-0.021-0.028-0.0290.0160.0150.0670.1482.750.000-0.004-0.011-0.022-0.032-0.039-0.036-0.0210.0100.0663.000.000-0.004-0.010-0.019-0.032-0.041-0.044-0.040-0.0250.0093.250.000-0.002-0.009-0.018-0.028-0.038-0.046-0.050-0.045-0.0293.500.000-0.002-0.008-0.013-0.023-0.033-0.045-0.050-0.055-0.0533.750.000-0.001-0.004-0.009-0.016-0.026-0.037-0.048-0.056-0.0654.000.0000.000-0.002-0.004-0.009-0.018-0.028-0.042-0.057-0.0724.250.0000.0000.0000.001-0.006-0.010-0.021-0.035-0.052-0.0784.500.0000.0010.0020.0040.002-0.002-0.011-0.021-0.051-0.084ηq表λ总=4.5表十七力所在位置λ所要计算剪力的截面至梁左端的折算距离Φ0.00

（4.50）0.25

（4.25）0.50

（4.50）0.75

（3.75）1.00

（3.50）1.25

（3.25）1.50

(3.00)1.75

(2.75)2.00

(2.50)2.250.00-1.000

0.000-0.561-0.242-0.0230.1110.1810.2070.2020.1800.1470.250.000-0.657

0.034-0.386-0.183-0.0440.0460.0960.1160.1160.1050.500.0000.252-0.528

0.472-0.343-0.198-0.089-0.0140.0330.0570.0640.750.0000.1710.339-0.500

0.500-0.355-0.231-0.134-0.062-0.0110.0201.000.0000.1070.2280.359-0.504

0.496-0.373-0.256-0.160-0.085-0.0331.250.0000.0570.1380.2390.358-0.516

0.484-0.390-0.275-0.178-0.0961.500.0000.0200.0660.1400.2360.352-0.321

0.479-0.392-0.272-0.1741.750.000-0.0030.0190.0670.1890.2360.353-0.517

0.483-0.386-0.2712.000.000-0.018-0.0130.0150.0660.1410.2370.354-0.509

0.491-0.3792.250.000-0.024-0.031-0.0170.0180.0740.1510.2510.370-0.500

0.5002.500.000-0.027-0.039-0.034-0.0140.0240.0820.1610.2610.3792.750.000-0.025-0.040-0.048-0.033-0.0090.0300.0890.1690.2693.000.000-0.021-0.038-0.043-0.040-0.019-0.0030.0370.0970.1743.250.000-0.018-0.031-0.039-0.043-0.038-0.0250.0010.0390.0963.500.000-0.012-0.024-0.033-0.038-0.038-0.038-0.026-0.0050.0333.750.000-0.008-0.016-0.025-0.038-0.040-0.044-0.044-0.038-0.0204.000.000-0.004-0.009-0.017-0.025-0.036-0.048-0.057-0.064-0.0654.250.0000.001-0.001-0.008-0.017-0.032-0.048-0.058-0.084-0.1054.500.0000.0060.0070.002-0.010-0.027-0.050-0.078-0.111-0.145ηn表λ总=4.5表十八力所在位置λ所要计算地基反力的截面至梁左端的折算距离Φ0.00

（4.50）0.25

（4.25）0.50

（4.50）0.75

（3.75）1.00

（3.50）1.25

（3.25）1.50

(3.00)1.75

(2.75)2.00

(2.50)2.250.002.0021.5101.0670.9630.4000.1830.031-0.063-0.117-0.1380.251.5101.2281.9440.6800.4530.2710.1320.036-0.029-0.0610.501.0670.9450.8120.6630.5070.3620.2380.1400.0690.0170.750.6930.6800.6620.6200.5410.4400.3340.2380.1550.0951.000.4000.4550.5060.5420.5470.5030.4260.3370.2500.1801.250.1830.2740.3630.4430.5050.5270.4980.4320.3500.2671.500.0290.1340.2390.3400.4300.5010.5270.5010.4360.3561.75-0.0650.0370.1400.2420.3410.4310.4990.5290.5030.4412.00-0.117-0.0270.0640.1560.2500.3430.4300.4970.5320.5032.25-0.139-0.0630.0150.0940.1800.2680.3570.4400.5040.5322.50-0.136-0.077-0.0160.0470.1160.1910.2750.3600.4410.5032.75-0.123-0.079-0.0360.0130.0350.1270.1960.2750.3600.4413.00-0.608-0.074-0.043-0.0100.0270.0730.1290.1960.2740.3563.25-0.080-0.062-0.045-0.0240.0010.0330.1730.1260.1920.2673.50-0.055-0.047-0.041-0.031-0.0180.002-0.0280.0650.1150.1803.75-0.031-0.033-0.034-0.033-0.031-0.024-0.0110.0120.0360.6954.00-0.012-0.019-0.027-0.035-0.040-0.019-0.044-0.036-0.0110.0174.250.001-0.003-0.018-0.034-0.047-0.062-0.073-0.080-0.083-0.0614.500.034-0.012-0.010-0.033-0.056-0.079-0.103-0.124-0.137-0.138绘制轨道梁P、Q、M包络图小车