港口工程學(xué)課程設(shè)計(jì)書(shū)

1、上海海事大學(xué)港口工程學(xué)課程設(shè)計(jì)書(shū)港口工程學(xué)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 組號(hào) 三 姓名 xxxxxx 學(xué)號(hào) xxxxxxxxxxxxx 2014年6月目錄一 碼頭總體設(shè)計(jì)31.1碼頭泊位長(zhǎng)度確定.31.2碼頭樁臺(tái)寬度確定.31.3碼頭高程和樁臺(tái)高度.41.4樁基設(shè)計(jì)與布置.41.5靠船構(gòu)件設(shè)計(jì)與布置.6二 面板尺寸設(shè)計(jì)62.1 面板形式62.2 板的擱置形式與擱置長(zhǎng)度62.3 梁格布置6三 縱梁設(shè)計(jì)與計(jì)算83.1 軌道梁計(jì)算83.1.1 斷面設(shè)計(jì).83.1.2 計(jì)算跨度.83.1.3 計(jì)算荷載.93.1.4 內(nèi)力計(jì)算結(jié)果103.2 一般縱梁計(jì)算.123.2.1 斷面設(shè)計(jì)123.2.2 計(jì)算跨度123.2

2、.3 計(jì)算荷載123.2.4 內(nèi)力計(jì)算結(jié)果13四 橫梁的設(shè)計(jì)與計(jì)算 154.1 斷面設(shè)計(jì)154.2 計(jì)算跨度164.3 計(jì)算荷載174.4 內(nèi)力計(jì)算結(jié)果171 碼頭總體設(shè)計(jì)1.1 碼頭泊位長(zhǎng)度確定根據(jù)海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ291-98的有關(guān)規(guī)定： 4.3.6：碼頭泊位長(zhǎng)度，應(yīng)滿(mǎn)足船舶安全靠離作業(yè)和系纜的要求。對(duì)有掩護(hù)港口的碼頭，其單個(gè)泊位長(zhǎng)度可按下式確定：式中 :表4-1 富裕長(zhǎng)度dL(m)230d(m)581012151820222530 擬建碼頭是多泊位連續(xù)布置中首先建設(shè)的碼頭，其長(zhǎng)度按單泊位計(jì)算。富裕長(zhǎng)度d根據(jù)船長(zhǎng)L=86m，按規(guī)定取13.51m，所以泊位長(zhǎng)度為113.02m。1.2

3、碼頭樁臺(tái)寬度確定 結(jié)構(gòu)寬度：碼頭結(jié)構(gòu)總寬度主要取決于岸坡的穩(wěn)定性和擋土結(jié)構(gòu)位置。由于在上海天津一帶，岸坡開(kāi)挖坡度多取1:2.5，所以此處假定開(kāi)挖岸坡坡度為1:2.5；擋土結(jié)構(gòu)采用重力式擋土墻，再結(jié)合平面布置中確定的碼頭前沿底高程 -5.25m，和碼頭面高程4.0m，在地形的橫斷面圖中可確定碼頭結(jié)構(gòu)的總寬度約為22m。其中，前方樁臺(tái)寬14.5m，主要用于裝卸橋的布置；后方樁臺(tái)寬7.48m，主要起連接作用；前方樁臺(tái)與后方樁臺(tái)，后方樁臺(tái)與擋土結(jié)構(gòu)之間的變形縫間距為2cm。 結(jié)構(gòu)沿碼頭長(zhǎng)度方向的分段：為避免在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生過(guò)大的濕度應(yīng)力和沉降應(yīng)力，沿碼頭長(zhǎng)度方向隔一定距離應(yīng)設(shè)置變形縫。從結(jié)構(gòu)沿碼頭長(zhǎng)度可分

4、為2段，每段長(zhǎng)56.5m，每個(gè)結(jié)構(gòu)段的兩端做成懸臂式上部結(jié)構(gòu)，樁臺(tái)沿長(zhǎng)度方向在端部得懸臂段取1.25m、沿寬度方向在端部的懸臂段取2m。由于根據(jù)設(shè)計(jì)要求整個(gè)碼頭沿變形縫分為兩個(gè)樁臺(tái)，兩個(gè)樁臺(tái)的受力方式基本相同，所以計(jì)算時(shí)只算一個(gè)樁臺(tái)。兩個(gè)樁臺(tái)間采用凹凸縫連接形式。1.3 碼頭高程和樁臺(tái)高度碼頭頂高程：取碼頭面高程為4.0m。碼頭前設(shè)計(jì)底高程：取-5.25m。樁臺(tái)高度：根據(jù)橫縱梁、樁帽及面板、面層的高度確定樁臺(tái)高度，此處采用現(xiàn)澆倒T型梁，因此根據(jù)橫縱梁、面板、面層的高度可初步擬定樁臺(tái)高度為3m。樁頂?shù)母叱蹋阂?guī)定樁頂高程取施工水位，施工水位建議取1m，綜合考慮碼頭頂面高程及樁臺(tái)高度，樁頂?shù)母叱倘?/p>

5、1.3m，由于樁插入樁帽0.3m，因取樁帽底高程1m。1.4 樁基設(shè)計(jì)與布置 由港口水工建筑物中樁基布置原則：應(yīng)能充分發(fā)揮樁基承載力，且使同一樁臺(tái)下的各樁受力盡量均勻，使碼頭的沉降和不均勻沉降較小；應(yīng)使整個(gè)碼頭工程的建設(shè)比較經(jīng)濟(jì)；應(yīng)考慮樁基施工的可能與方便。根據(jù)規(guī)范擬定：1) 前門(mén)機(jī)梁下設(shè)置雙直樁，后門(mén)機(jī)梁下設(shè)置叉樁，叉樁傾斜度為3:1在雙直樁和叉樁之間設(shè)置一根直樁。排架中樁距取3.5m，兩端懸臂部分取2m。2) 沿碼頭長(zhǎng)度方向排架等間距布置，間距取6m，兩端懸臂部分均取1.25m。3) 樁基為600mm*600mm預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心方樁，邊長(zhǎng)為0.6m，空心圓 直徑0.3m。圖1-1 碼頭

6、斷面圖圖1-2 樁型圖1.5 靠船構(gòu)件設(shè)計(jì)與布置沿碼頭前沿方向?qū)挾?m)=1；靠船構(gòu)件底部高程(m)=1.95；B1(m)=0.6；B2(m)=0.4；H1(m)=1.95；H2(m)=0.42 面板尺寸設(shè)計(jì)2.1 面板形式面板采用疊合板形式，預(yù)制部分為20cm,現(xiàn)澆部分為25cm。采用面板與面層一起澆筑：面層厚度取5cm。2.2 板的擱置形式與擱置長(zhǎng)度根據(jù)港口水工建筑物表4-2-2， 構(gòu)件擱置長(zhǎng)度構(gòu)件名稱(chēng)板裝配式縱梁裝配式橫梁簡(jiǎn)支板裝配式整體板擱置長(zhǎng)度（cm）20152020采用裝配式整體板，面板擱置長(zhǎng)度取15mm。2.3 梁格布置 根據(jù)高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范JTJ291-98中4.2.2的

7、有關(guān)規(guī)定：兩邊支承兩邊自由的板可按單向板計(jì)算。四邊支承板長(zhǎng)邊與短邊的計(jì)算跨度之比大于或等于2時(shí)可按單向板計(jì)算，長(zhǎng)邊與短邊的計(jì)算跨度之比小于2時(shí)可按雙向板計(jì)算。 前樁臺(tái)的橫向排架間距是6m,橫向排架中的樁距是3.5m，兩者之比小于2，按雙向板計(jì)算；面板是兩邊支承在橫梁上，兩邊支承在縱梁上，因此此處面板為雙向板。其自重及作用在板上面的均布荷載通過(guò)如圖2-1所示傳給縱、橫粱。 圖2-1 面板荷載傳遞圖其中 對(duì)于面板邊緣懸臂部分，則按照單向板計(jì)算，沿碼頭長(zhǎng)度方向的單向板將均布荷載傳給橫梁，沿碼頭寬度方向的單向板將均布荷載傳遞給縱梁，碼頭四個(gè)角落的面板按對(duì)角線分別將均布荷載傳遞給縱梁和橫梁。 圖2-2

8、面板懸臂部分荷載傳遞圖 圖2-3 面板角落部分荷載傳遞圖3 縱梁設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1 軌道梁計(jì)算3.1.1 斷面設(shè)計(jì)根據(jù)港口水工建筑物縱梁的斷面形式有矩形、花籃形（含半花籃形）和形。由于此處擬定將縱梁擱置在橫梁上，縱梁采用矩形斷面?？v梁的高度應(yīng)根據(jù)受力計(jì)算確定，而寬度主要由剪力計(jì)算確定。又根據(jù)一般規(guī)定可知縱梁的高度一般為90-120cm，寬度一般為30-50cm，此處擬定縱梁為花籃形斷面，寬度40cm，高度90cm。 圖3-1 縱梁截面3.1.2 計(jì)算跨度本設(shè)計(jì)將縱梁設(shè)計(jì)為剛性支承連續(xù)梁，根據(jù)港口水工建筑物（第二版）中表4-4-4中規(guī)定，剛性支承連續(xù)梁的計(jì)算跨度如下：彎矩計(jì)算中： 當(dāng)時(shí)， ； 當(dāng)時(shí)

9、， 。式中： 橫梁（或樁帽）中心距（m）； 縱梁支座（橫梁或樁帽）寬度（m）剪力計(jì)算： 式中： ；。此處： 其中，,；則：彎矩計(jì)算中： 剪力計(jì)算中：3.1.3 計(jì)算荷載 1） 永久荷載a 縱梁自重：b 面板支座力：圖3-1-3-1 面板自重傳給軌道梁的力一塊面板傳給一根縱梁的力：面板的支座力；對(duì)于一般縱梁，承受兩塊板的重力，所以其面板支座力為，而軌道梁承受一塊板的重力，所以其面板支座力為。 2） 可變荷載c 堆貨荷載通過(guò)面板的支座力：圖3-1-3-2 散貨荷載傳給軌道梁的力軌道梁承受的通過(guò)面板傳遞的堆貨荷載的支座力：d 門(mén)機(jī)荷載：根據(jù)設(shè)計(jì)資料可知門(mén)機(jī)類(lèi)型為,軌距為10.5m，支腿縱距為10.5

10、m，每只腿有4個(gè)輪子，輪壓：海側(cè)軌250kN/輪，陸側(cè)軌250kN/輪。圖3.3 門(mén)機(jī)荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖3） 荷載組合：a+b+c+d3.1.4 內(nèi)力計(jì)算結(jié)果a 承載能力極限狀態(tài)持久組合b 正常使用極限狀態(tài)持久狀況的標(biāo)準(zhǔn)組合3.2 一般縱梁計(jì)算3.2.1 斷面設(shè)計(jì)與軌道梁相同，矩形斷面，寬度40cm，高度90cm。3.2.2 計(jì)算跨度與軌道梁相同，即：彎矩計(jì)算：剪力計(jì)算：3.2.3 計(jì)算荷載 1） 永久荷載 a 縱梁自重：b 面板支座力：圖3-2-3-1 面板自重傳給軌道梁的力一塊面板傳給一根縱梁的力：面板的支座力；對(duì)于一般縱梁，承受兩塊板的重力，所以其面板支座力為，而軌道梁承受一塊板的重力，所以其

11、面板支座力為。2） 可變荷載c 堆貨荷載通過(guò)面板的支座力：普通縱梁承受的通過(guò)面板傳遞的堆貨荷載的支座力：3） 荷載組合：a+b+c 承載能力極限狀態(tài)持久組合 組合1:永久荷載+散貨荷載1+門(mén)機(jī)1 正常使用極限狀態(tài)持久狀況的標(biāo)準(zhǔn)組合 組合1:永久荷載+散貨荷載1+門(mén)機(jī)13.2.4 內(nèi)力計(jì)算結(jié)果承載能力極限狀態(tài)持久組合組合1:永久荷載+散貨荷載1+門(mén)機(jī)1正常使用極限狀態(tài)持久狀況的標(biāo)準(zhǔn)組合組合1:永久荷載+散貨荷載1+門(mén)機(jī)14 橫梁的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1 斷面設(shè)計(jì) 根據(jù)港口水工建筑物第四章高樁碼頭第二節(jié)可知橫梁的橫斷面形式一般矩形、倒T形、花籃形和倒梯形四種，其中前三種主要用于前方樁臺(tái)的橫梁。此處擬定的

12、縱梁為花籃形且將擱置在橫梁上，因此擬定橫梁斷面形式為倒T形。結(jié)構(gòu)采用部分預(yù)制部分現(xiàn)澆的形式，預(yù)制部分?jǐn)R置長(zhǎng)度按表4-2-2，選取20cm，中間部分現(xiàn)澆。樁帽參數(shù)確定：樁帽底部高程(m)樁帽高度(m)中心坐標(biāo)X(m)類(lèi)型L(m)B(m)DL(m)DB(m)1112類(lèi)型11.8.9002115.5類(lèi)型1.9.9003119類(lèi)型1.9.90041112.5類(lèi)型11.8.900根據(jù)高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范JTS167-1-2010 4.4.1.中有關(guān)規(guī)定，樁帽外包最小寬度，截面小于或等于600mm600mm的方樁取150mm。樁帽高度不宜小于0.5倍樁帽寬度，且不得小于600mm。所以，樁帽選用類(lèi)型1,

13、樁帽高度0.9m，雙直樁和叉樁上樁帽寬度1.8m，普通縱梁下樁帽寬0.9m。 根據(jù)港口水工建筑物第四章高樁碼頭第二節(jié)可知橫梁的寬度根據(jù)計(jì)算確定，并應(yīng)考慮縱梁或板的擱置長(zhǎng)度等構(gòu)造要求，現(xiàn)澆混凝土橫梁尚應(yīng)考慮打樁偏位的影響，倒T型橫梁的上橫梁寬約為35-45cm，高度一般為80-150cm。下橫梁寬度一般為90-120cm，高度一般為60-80cm。 故本設(shè)計(jì)擬定倒T形梁斷面尺寸為：下橫梁高60cm，寬100cm；上橫梁高90cm，寬40cm。 B=1.0H=1.5b1=0.4h1=0.64.2 計(jì)算跨度 高樁碼頭的結(jié)構(gòu)分段是一個(gè)空間整體結(jié)構(gòu)。按空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算的方法尚在發(fā)展中，但由于本設(shè)計(jì)采用的

14、是板梁式高樁碼頭，它的結(jié)構(gòu)布置和受荷條件各排架（邊排架除外）基本上是相同的，可按縱向和橫向兩個(gè)平面進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算。故本設(shè)計(jì)取一個(gè)橫向排架作為計(jì)算單元，計(jì)算跨度等于橫向排架的跨度即為14.5m。4.3 計(jì)算荷載 1） 永久荷載a 橫梁自重：b 面板自重橫梁 一塊面板的支座力：c 面板自重縱梁橫梁：一塊面板通過(guò)縱梁傳到一根橫梁上的支座力：d 縱梁自重橫梁： 2） 可變荷載e 堆貨荷載橫梁：f 堆貨荷載縱梁橫梁：g 門(mén)機(jī)滾動(dòng)荷載軌道梁橫梁 250KNh 船舶撞擊力：R=300KN，作用在設(shè)計(jì)低水位附近，設(shè)計(jì)低水位標(biāo)高為0.2m。i 船舶系纜力：N=170KN,作用在軌頂面以上0.2m,即4.2m處

15、，距離邊緣0.5m。3） 作用組合a+b+c+d+e+f+g+ia+b+c+d+e+f+g+h4.4 內(nèi)力計(jì)算結(jié)果1） 施工期每種組合類(lèi)型下的作用效應(yīng)包絡(luò)值a承載能力極限狀態(tài)短暫狀況作用效應(yīng)的短暫組合b正常使用極限狀態(tài)持久狀況的頻遇組合 橫梁端部位移：Min=0(mm)，Max=0(mm)2） 使用期每種組合類(lèi)型下的作用效應(yīng)包絡(luò)值a承載能力極限狀態(tài)持久狀況作用效應(yīng)的持久組合b正常使用極限狀態(tài)持久狀況的標(biāo)準(zhǔn)組合 橫梁端部位移：Min=0(mm)，Max=.76(mm)3）橫梁包絡(luò)值匯總承載能力極限狀態(tài)計(jì)算結(jié)果組合彎矩Min(kNm)彎矩Max(kNm)剪力Min(kN)剪力Max(kN)持久組合

16、-773.7495909.9484-1041.0081008.905短暫組合-247.63772.87045-164.528155.363偶然組合0000地震組合0000匯總-773.7495909.9484-1041.0081008.905正常使用極限狀態(tài)計(jì)算結(jié)果組合彎矩Min(kNm)彎矩Max(kNm)剪力Min(kN)剪力Max(kN)豎向位移Min(mm)豎向位移Max(mm)持久狀況的作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合-515.833617.8842-704.281691.976-2.0540持久狀況的作用效應(yīng)頻遇組合-190.4956.0542-126.56119.51-1.140持久狀況的作用效應(yīng)頻遇準(zhǔn)永久組合000000短暫狀況的作用效應(yīng)組合000000單樁承載力驗(yàn)算單樁抗壓極限承載力(已經(jīng)考慮樁的重量,軸力為樁頂軸力)(0根樁不滿(mǎn)足)樁號(hào)樁頂軸壓力