某海港18000噸五金鋼鐵高樁碼頭工程設(shè)計(jì)

1、某海港18000噸五金鋼鐵高樁碼頭工程設(shè)計(jì)胡雄輝（河海大學(xué)交通學(xué)院、海洋學(xué)院，江蘇 南京 210098）摘要：上海港原有2#碼頭由于貨運(yùn)任務(wù)愈來愈繁重，碼頭破舊不堪，原有機(jī)械不配套，裝卸通過能力又過低，遠(yuǎn)不滿足生產(chǎn)發(fā)展需要?，F(xiàn)迫切需要擴(kuò)建碼頭以滿足年吞吐量40萬噸的運(yùn)量要求，本次設(shè)計(jì)擬拆掉原有碼頭2#而改建成一個(gè)18000噸級(jí)泊位的碼頭。根據(jù)該碼頭的營運(yùn)資料和自然條件，碼頭的總平面布置為：碼頭前沿寬14.5m，長198m，設(shè)三個(gè)后方樁臺(tái)，寬27m，與陸域形成整片連岸式碼頭，由于貨種主要為五金鋼鐵，裝卸船采用門座起重機(jī)，水平運(yùn)輸采用牽引車或平板車，堆場(chǎng)作業(yè)采用輪胎式起重機(jī)。根據(jù)碼頭的用途及其上的

2、作用，初步確定了碼頭結(jié)構(gòu)的兩種設(shè)計(jì)方案，第一種為縱橫梁不等高連接的高樁梁板式結(jié)構(gòu)，第二種為縱橫梁等高連接的高樁梁板式結(jié)構(gòu)，經(jīng)過比選確定第一種方案為推薦方案。根據(jù)第一種方案進(jìn)行了技術(shù)設(shè)計(jì)，對(duì)面板進(jìn)行了施工期和使用期內(nèi)力計(jì)算，對(duì)橫梁進(jìn)行了施工期內(nèi)力計(jì)算，同時(shí)用pjjs電算軟件對(duì)橫梁進(jìn)行了使用期內(nèi)力計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)面板和橫梁進(jìn)行了配筋計(jì)算，設(shè)計(jì)成果主要有計(jì)算書、說明書、總平面布置圖、碼頭三視圖、橫梁和面板配筋圖。關(guān)鍵詞：上海港；改建；總平面布置；方案比選；內(nèi)力計(jì)算reconstruction of shanghai porthu xionghui(school of traffic and o

3、cean,hohai university,nanjing,jiangsu,210098,china)abstract:with the development of the input-output, the original two berths cant meet the requirements of cargo transporation, shanghai port have to be rebuilded. my task of graduation project is to extend aquay berth about tonnage of eighteen thousa

4、nd at the original mark-two dock in shanghai port.according to the trading and natural information, the whole plane layout of dock is that the length of apron space is 198m and the width is 14.5m and 3 rear platforms with the width of 27m becoming a solid deck pier. the main types of goods are iron

5、and steel hardware so that the cargo-handling technology includes portal slewing cranes,flatbed tricycles or tractors and hoists.i have designed two programs. one is the longerons and the beams with the different height . the other has the same height . by the schemes comparison, i choose the first

6、program as the final program.at last i make the technical design by the first program. in the construction period i make the internal force and strength calculation of the deckss and the beams. with the help of pjjs software, i calculate the internal force and strength calculation of the beams at th

7、e used period. and i design and reinforcement calculation of the decks and the beams.keywords:shanghai port, reconstruction, whole plane layout of dock, schemes comparison, internal force and strength calculation.目 錄1 設(shè)計(jì)基本條件和依據(jù)11.1 工程概況11.2 設(shè)計(jì)依據(jù)11.3 設(shè)計(jì)任務(wù)12 營運(yùn)資料12.1 貨運(yùn)任務(wù)12.2 船舶資料12.3 機(jī)械設(shè)備23 港口自然條件23.

8、1 水文條件23.2 地形地質(zhì)條件23.3 氣象條件34 材料供應(yīng)及施工條件34.1 材料供應(yīng)34.2 施工條件35 總平面布置45.1 平面布置原則45.2 碼頭設(shè)計(jì)尺度45.3 陸域平面布置55.4 輔助生產(chǎn)和輔助生活建筑物55.5 裝卸工藝56 碼頭結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)76.1 碼頭上作用的確定76.2 擬定碼頭結(jié)構(gòu)方案一96.3 擬定碼頭結(jié)構(gòu)方案二176.4 碼頭結(jié)構(gòu)方案比選227 碼頭結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)237.1 面板技術(shù)設(shè)計(jì)237.2 橫向排架技術(shù)設(shè)計(jì)268 結(jié)束語33參考文獻(xiàn)341 設(shè)計(jì)基本條件和依據(jù)1.1 工程概況上海地處入海河口地區(qū)，既承擔(dān)運(yùn)河任務(wù)，?？壳嵓?jí)貨船，也承擔(dān)海運(yùn)任務(wù)，停靠萬噸

9、級(jí)的貨輪。本港區(qū)的貨運(yùn)任務(wù)愈來愈繁重，港區(qū)上游原有木質(zhì)的舊碼頭(一大一小)，已破舊不堪，原有機(jī)械部配套，裝卸通過能力又過低，遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要。同時(shí)，由于貨運(yùn)量不大，流動(dòng)機(jī)械和車輛行駛頻繁，而后方場(chǎng)地小，因此，迫切需要擴(kuò)建大、中型整片接岸的碼頭。1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)1.2.1 所用規(guī)范高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范港口工程荷載規(guī)范港口工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范港口工程樁基規(guī)范海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范港口工程技術(shù)規(guī)范（上卷）1987版港口工程制圖標(biāo)準(zhǔn)港口工程地基規(guī)范1.2.2 所用文獻(xiàn)港口水工建筑物港口規(guī)劃與布置土力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)港口航道與海岸工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)在原有岸線位

10、置，拆去上游兩個(gè)碼頭，而改建1#和2#兩個(gè)碼頭，總長380米，包括1#件雜貨碼頭為1個(gè)泊位，碼頭長120米，2#五金鋼鐵碼頭、泊位長210米，兩個(gè)碼頭的年吞吐量為150萬噸，我本次任務(wù)主要是對(duì)2#碼頭進(jìn)行設(shè)計(jì)。2 營運(yùn)資料2.1 貨運(yùn)任務(wù)2#碼頭主要轉(zhuǎn)運(yùn)五金，鋼材及生鐵等貨種，有時(shí)還有一些機(jī)械設(shè)備要在此通過，年吞吐量為40萬噸。2.2 船舶資料根據(jù)調(diào)查2#碼頭設(shè)計(jì)的代表船型主要尺寸為：162m×22m×13.3m×9.8m(船長×船寬×型深×滿載吃水)2.3 機(jī)械設(shè)備本港內(nèi)有能調(diào)來本碼頭使用的一臺(tái)16t輪胎吊,電瓶車和鏟車多臺(tái)；部屬港

11、機(jī)廠可定購各種型號(hào)的門機(jī)及其他裝卸、運(yùn)輸機(jī)械。3 港口自然條件3.1 水文條件由于本港屬于河口港，港區(qū)水位主要受潮汐影響，內(nèi)河的徑流影響較小，從這里潮位的歷時(shí)曲線（圖3）看，其變化特點(diǎn)屬混合潮的不規(guī)則半日潮型，根據(jù)1年的實(shí)測(cè)資料繪制的高、低潮位累積頻率曲線，如圖4所示。當(dāng)?shù)鼗炷翝仓蝗≡?.5米處為宜。據(jù)了解本港區(qū)地下水對(duì)混凝土無侵蝕性。根據(jù)調(diào)查和估算，改建碼頭前的最大波高僅約為0.6米，在大汛落潮時(shí)的最大流速，由實(shí)測(cè)知接近1米/秒。3.2 地形地質(zhì)條件改建碼頭位于河口段，距出?？诩s60公里，碼頭前江面寬約500米，江岸屬?zèng)_積平原，土坡為1:51:2，沖淤基本平衡，河床平緩也較穩(wěn)定。(圖1

12、)據(jù)了解當(dāng)?shù)厝f噸泊位的碼頭面標(biāo)高一般為+4.8米。預(yù)計(jì)擴(kuò)建碼頭前沿回淤量平均每年約為0.1米。在改建碼頭范圍內(nèi)，布置有6個(gè)鉆孔(圖1和圖2)，土層的分布情況及其主要的物理力學(xué)指標(biāo)，見表1和表2，由表1可看出土層分層清楚，分布較簡(jiǎn)單，厚度較大的中間層壤土屬中等土層，而下層壤土是最好的持力層。各土層的物理力學(xué)指標(biāo)（平均值）如下表3.2-1和表3.2-2所示： 表3.2-1 碼頭土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)土層標(biāo)高土層名稱天然含水量w%天然空隙比e壓縮系數(shù)天然重度（kn/m3）稠度b無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu(kn/m3)固結(jié)快剪指標(biāo)（°）c（kn/m3）4.511.3人工填土18.05020.40.08

13、0.211.2灰色淤質(zhì)黏土37.61.160.04217.80.984012.10.13-8.25-19.25深灰色壤土33.31.000.03118.30.861424.10.10-16.25-3.15灰綠色壤土23.70.670.02219.80.4622027.70.24表3.2-2 樁側(cè)極限的平均摩阻力和樁尖阻力指標(biāo)人工填土灰色淤質(zhì)粘土深灰色壤土灰綠色壤土極限平均摩阻力f（kn/m3）252070110極限樁尖阻力（kn/m3）/220036003.3 氣象條件常風(fēng)向夏季為西南，冬季為西北；最強(qiáng)風(fēng)為東南，風(fēng)速28.4米/秒；較強(qiáng)風(fēng)向正比，風(fēng)速14米/秒；大于8級(jí)風(fēng)天數(shù)多年平均為18.6

14、天。年最大降雨量1448.6毫米,最小781毫米,平均1032.1毫米；歷年最大日降雨量160.9毫米，在10毫米/小時(shí)以上的中雨和大暴雨天數(shù),多年平均15天。多年平均霧日(能見度<1000m)10天，其中霧期較長者12月23天，2月1.7天、1月2天。年最高氣溫37.9，最低-9.3，平均15.3。4 材料供應(yīng)及施工條件4.1 材料供應(yīng)三大材均能供應(yīng)：當(dāng)?shù)赜悬S砂可取，價(jià)格低廉，單價(jià)為12元/方；石料可用駁船從外地運(yùn)來本港，單價(jià)為40元/方；當(dāng)?shù)赜猛谀啻谀?.0元/方。4.2 施工條件改建碼頭施工現(xiàn)場(chǎng)三通（水、電、道路通）一平（場(chǎng)地平整）條件好。施工單位實(shí)力強(qiáng)，機(jī)具設(shè)備齊全，尤其對(duì)裝配

15、式碼頭結(jié)構(gòu)的施工經(jīng)驗(yàn)豐富。具備有預(yù)應(yīng)力鋼筋砼空心構(gòu)件的預(yù)制和安裝能力，空心膠管外徑為27cm；陸上起重能力為60噸，浮吊的起重能力為160噸，打樁船的主要尺度為46.6m×20m×3.6×1.88m，根據(jù)經(jīng)驗(yàn),在上海地區(qū)能打3:1斜樁，樁斷面允許在55cm×55cm以內(nèi)，樁長不允許超過60米，可吊龍口8米打樁。5 總平面布置5.1 平面布置原則2#碼頭為河口碼頭，平面布置與工藝設(shè)計(jì)按海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范有關(guān)規(guī)定確定。由碼頭鉆孔土柱圖分析得，淤泥層較厚，若采用重力式碼頭采挖量較大，而且持力層承載力不夠，為了防止發(fā)生不均勻沉降，則采用高樁碼頭結(jié)構(gòu)型式。由于江面

16、寬度有限，又不能占用航道，不能改變水流方，采用順岸式；根據(jù)自然岸坡及陸域條件，需要整片接岸的碼頭，故選用滿堂式高樁碼頭，建立后方樁臺(tái)作為堆場(chǎng)可以緩解陸域緊張的局面，而且由于上海地區(qū)地價(jià)較貴，后方樁臺(tái)作為部分堆場(chǎng)也可減少造價(jià)。5.2 碼頭設(shè)計(jì)尺度5.2.1設(shè)計(jì)水位確定設(shè)計(jì)高水位取高潮位累積頻率曲線10%的潮位值3.8m, 設(shè)計(jì)低水位取低潮位累積頻率曲線90%的潮位值1.2m,5.2.2碼頭長度根據(jù)海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范4.3.6：?jiǎn)蝹€(gè)泊位長度（m）：設(shè)計(jì)船長（m）,=162m;：富裕長度（m）,按海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范查表取值為1820m取泊位長度198m，由于只有一個(gè)泊位，則取碼頭長度為198m，分為

17、三段，每段66m，橫向排架間距7m。5.2.3泊位寬度根據(jù)海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范4.2.4：b=2b=44mb：設(shè)計(jì)船寬（m）,b=22mb:泊位寬度（m），即碼頭前沿停泊水域?qū)挾?.2.4碼頭前沿高程和水深根據(jù)海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范4.3.3及4.3.5碼頭前沿高程=計(jì)算水位+超高值=3.8+1.01.5=4.85.3由于當(dāng)?shù)厝f噸泊位的碼頭面標(biāo)高一般為+4.8m，則取碼頭面高程為+4.8m。碼頭前沿設(shè)計(jì)水深d=t+=10.4,取-10.4md：碼頭前沿設(shè)計(jì)水深（m） t：設(shè)計(jì)船型滿載吃水（m）,t=9.8m； z1：龍骨下最小富裕深度（m），查得z1=0.2m z2：波浪富裕深度（m），取z2=0z

18、3：船舶因配載不均而增加的船尾吃水值（m）,雜貨船可不計(jì)，z3=0； z4：備淤富裕深度（m）,取z4=0.4m碼頭前沿底高程=設(shè)計(jì)低水位-碼頭前沿水深=-9.2m5.3 陸域平面布置5.3.1碼頭作業(yè)地帶前方樁臺(tái)寬14.5m，其中門機(jī)軌距10.5m，門機(jī)前軌距碼頭前沿2m，設(shè)三個(gè)后方樁臺(tái)以方便臨時(shí)堆貨，后方樁臺(tái)總寬27m，每個(gè)寬9m。5.3.2總平面布置見碼頭總平面布置圖。5.4 輔助生產(chǎn)和輔助生活建筑物設(shè)綜合辦公樓、加油站、地磅房、小型流動(dòng)機(jī)械庫、裝卸及成組工具庫、車輛機(jī)械維修保養(yǎng)間、材料供應(yīng)站等建筑設(shè)施，具體位置及面積見碼頭總平面布置。5.5 裝卸工藝5.5.1裝卸工藝和機(jī)械選型裝卸船采

19、用門座起重機(jī)，水平運(yùn)輸采用牽引車或平板車，堆場(chǎng)作業(yè)采用輪胎式起重機(jī)。5.5.2港口主要建設(shè)規(guī)模的確定5.5.2.1泊位數(shù)目根據(jù)要求只需要一個(gè)泊位。5.5.2.2 泊位通過能力驗(yàn)算根據(jù)海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范5.8.2：:一個(gè)泊位的年通過能力（t）:年日歷天數(shù)天數(shù)（d），t=365天:設(shè)計(jì)船型的實(shí)際載貨量（t），=18000t：裝卸一艘設(shè)計(jì)船型所需的時(shí)間（h），81.81(取兩臺(tái)門機(jī))：設(shè)計(jì)船時(shí)效率（t臺(tái)/h），=55t臺(tái)/h：晝夜小時(shí)數(shù)（h），=24h：晝夜非生產(chǎn)時(shí)間之和（h），=3h：泊位利用率，查表取=0.6：船舶的裝卸輔助作業(yè)、技術(shù)作業(yè)時(shí)間以及船舶靠離泊時(shí)間之和（h），取=6.55h設(shè)置兩臺(tái)門

20、機(jī)時(shí)，滿足要求。5.5.2.3 庫場(chǎng)、堆場(chǎng)容量計(jì)算根據(jù)海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范5.8.9：件雜貨的倉庫或堆場(chǎng)所需容量可按下式計(jì)算:倉庫和堆場(chǎng)所需的容量（）:年貨運(yùn)量（），40萬:倉庫或堆場(chǎng)不平衡系數(shù)，1.55:貨物最大入倉庫或堆場(chǎng)的百分比（），取95：倉庫或堆場(chǎng)年?duì)I運(yùn)天數(shù)(d）, 取=360d：堆場(chǎng)容積利用系數(shù)，對(duì)件雜貨取1.0 ：貨物在倉庫或堆場(chǎng)的平均堆存期（d），查得=10d代入計(jì)算得e=16361t根據(jù)海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范5.8.10：件雜貨、倉庫或堆場(chǎng)總面積可按下式計(jì)算：?jiǎn)挝换蛴行娣e的貨物堆存量（），查得=4：倉庫或堆場(chǎng)總面積利用率，查得=75%代入計(jì)算得a=5454考慮有少量機(jī)器設(shè)備，則取

21、庫場(chǎng)面積10%，堆場(chǎng)面積90%，則庫場(chǎng)面積=545，堆場(chǎng)面積=49095.5.3裝卸工藝流程及流程圖圖5.5.3.1船門機(jī)機(jī)機(jī)牽引車或平板車輪胎吊堆場(chǎng)或庫場(chǎng)6 碼頭結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)6.1 碼頭上作用的確定6.1.1永久作用結(jié)構(gòu)自重 ； 6.1.2可變作用6.1.2.1勻布荷載：港口工程荷載規(guī)范5.1.3前沿堆貨荷載： q1=30kpa后方樁臺(tái)堆貨荷載： q2=80kpa施工荷載： q=2.5kpa6.1.2.2集中荷載門機(jī)作用：2臺(tái)mh-4-25型門機(jī)，最大起重量10噸。起重機(jī)作用：輪胎式起重機(jī)使用吊重16t，最大支腿壓力為190kn6.1.2.3船舶荷載6.1.2.3.1風(fēng)荷載根據(jù)港口工程荷載規(guī)

22、范10.2.2貨船半載或壓載時(shí)的受風(fēng)面積按下列公式計(jì)算： 、：分別為相應(yīng)裝載情況下船體水面以上橫向和縱向的受風(fēng)面積（m2）dw：船舶的載重量（t）, dw=18000t根據(jù)港口工程荷載規(guī)范10.2.1作用在船舶上的計(jì)算風(fēng)壓力的橫向和縱向分力宜按下列公式計(jì)算： =700kn =74.7kn、：分別為作用在船舶上的計(jì)算風(fēng)壓力的橫向和縱向分力（kn）、：橫向和縱向風(fēng)壓不均勻折減系數(shù)，查港口工程荷載規(guī)范得、：分別為相應(yīng)裝載情況下船體水面以上橫向和縱向的受風(fēng)面積（m2），=2380m2, =491.3m2、：分別為設(shè)計(jì)風(fēng)速的橫向和縱向分量（m/s），=20m/s6.1.2.3.2水流力根據(jù)港口工程荷載規(guī)

23、范附錄e.0.4 船舶吃水線以下的橫向投影面積b可按下式計(jì)算： ，=1225.3：船舶吃水線以下的橫向投影面積（m2）根據(jù)港口工程荷載規(guī)范附錄e.0.2 水流對(duì)船舶產(chǎn)生的水流力船首橫向分力和船尾橫向分力可按下式計(jì)算： 、：水流力的船首橫向分力和船尾橫向分力（kn）：水的密度（t/m3）, =1 t/m3：水流速度， v=1 m/s根據(jù)港口工程荷載規(guī)范附錄e.0.5 水流對(duì)船舶產(chǎn)生的水流力縱向分力可按下式計(jì)算：水流對(duì)船舶作用產(chǎn)生的水流力的縱向分力（kn）：水流力縱向分力系數(shù)s：船舶吃水線以下的表面積（m2）, s=4926.42 m26.1.2.3.3系纜力根據(jù)港口工程荷載規(guī)范10.4.1 系纜

24、力標(biāo)準(zhǔn)值n及其垂直于碼頭前沿線的橫向分力nx，平行于碼頭前沿線的縱向分力ny和垂直于碼頭面的豎向分力nz可按下列公式計(jì)算： =576.8 kn =278.6 kn=482.5 kn、：分別為可能同時(shí)出現(xiàn)的風(fēng)和水流對(duì)船舶作用產(chǎn)生的橫向分力總和及縱向分力總和（kn）k：系船柱受力分布不均勻系數(shù)，k=1.3n：計(jì)算船舶同時(shí)受力的系船柱數(shù)目，n=4：系船柱的水平投影與碼頭前沿線所成的夾角（0），海船=300：系船柱與水平面之間的夾角（0），海船=150根據(jù)高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范附錄橫向水平分力在排架中的分配，乘以折減系數(shù)0.345,則橫向排架所受橫向水平分力最大為=96.11kn，系船柱布置在碼頭面上

25、，則系纜力對(duì)橫梁中和軸產(chǎn)生的彎矩為m=144.2 kn。6.1.2.3.4擠靠力 由于擠靠力比撞擊力小，則不考慮擠靠力。6.1.2.3.5撞擊力根據(jù)港口工程荷載規(guī)范10.6.2 船舶靠岸時(shí)的有效撞擊能量e0可按下式計(jì)算：船舶靠岸時(shí)的有效撞擊能量（kj）：有效動(dòng)能系數(shù)，=0.7m：船舶的質(zhì)量（t），m=31434.5t:船舶靠岸時(shí)的法向速度（m/s），=0.11 m/s撞擊力n=826kn，查高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范得水平集中力的橫向分力在排架中的最大分配系數(shù)為0.345，則直接由排架承受的撞擊力為284.97kn。6.2 擬定碼頭結(jié)構(gòu)方案一6.2.1碼頭寬度前方樁臺(tái)寬14.5m，設(shè)三個(gè)后方樁臺(tái)，

26、后方樁臺(tái)總寬27m。6.2.2前方樁臺(tái)的結(jié)構(gòu)型式縱橫梁不等高連接的高樁梁板式結(jié)構(gòu)，面板采用迭合板，橫梁斷面采用倒t形，上下橫梁均為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，縱梁擱置在下橫梁上，預(yù)制板擱置在縱梁上，最后澆上橫梁與現(xiàn)澆板，使樁基、橫梁、縱梁、面板之間整體連接，穩(wěn)定性較好。橫向排架間距7m，樁基布置采用等間距布置，樁距5.25m，前門機(jī)梁下為雙直樁，中縱梁下為單直樁，后門機(jī)梁下為雙叉樁。力由面板傳給縱梁，再由縱梁傳給橫梁，最后傳給樁基，導(dǎo)入地基中。6.2.3后方樁臺(tái)的結(jié)構(gòu)型式無縱梁的高樁梁板式結(jié)構(gòu)，后方樁臺(tái)總寬27m，分為3個(gè)樁臺(tái)，長度方向分成3段，每段66m，橫向排架間距3.5m，面板擱置在橫梁上，無縱梁，橫梁通

27、過樁帽擱在樁上了。6.2.4前方樁臺(tái)尺寸擬定及驗(yàn)算6.2.4.1面板尺寸擬定及驗(yàn)算 (根據(jù)高樁碼頭荷載規(guī)范4.1)6.2.4.1.1基本尺寸面板采用疊合板，具體尺寸見圖6.2.4.1.1(cm)圖6.2.4.1.1施工期計(jì)算跨度l0=ln+h1=4.65m 但不大于ln+e=4.6m 取l0=4.6m使用期計(jì)算跨度l0=1.1ln=4.895ml0為計(jì)算跨度（m）ln為凈跨（m）, ln=4.45mh1為預(yù)制板厚，h1=0.2m6.2.4.1.2荷載計(jì)算（取單寬b=1m）(1)永久作用面板自重:q1=8.75kpa墊層自重:q2=3.6kpa自重疊加:q0=12.35kpa跨中彎矩： m0=3

28、7.0kn·m(2)可變作用施工荷載:q1=2.5kpa跨中彎矩:m1=6.61kpa堆貨荷載: q1=30kpa跨中彎矩： m2=89.65kn·m流動(dòng)機(jī)械荷載：考慮了五種荷載情況，分別為起重機(jī)垂直于板跨方向開，四支腿對(duì)稱作用于板上、起重機(jī)垂直板跨方向開，兩支腿位于跨中位置、起重機(jī)平行于板跨方向開，兩支腿位于跨中位置、起重機(jī)平行于板跨方向開，兩支腿位于支座邊緣、起重機(jī)垂直板跨方向開，兩支腿位于支座邊緣。跨中最大彎矩：m3=64.1kn·m6.2.4.1.3面板尺寸驗(yàn)算由上述計(jì)算可知，maxm1，m2，m3=89.65kn/m,取永久荷載與堆貨荷載的組合。 m=m

29、永久+0.7m可變=99.8kn·m抗彎模量 w：面板的抗彎模量（m3）b：垂直于板跨方向的板寬（m）,b=1mh：板的厚度（m）,h=0.35m：抗裂安全系數(shù)：截面影響系數(shù)，查港口工程砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范得：砼的軸心抗拉強(qiáng)度，由于采用的是c35號(hào)砼，所以=2350kpaw：板的抗彎模量（m3），w=0.0204m3：荷載組合后的跨中彎矩（）, 面板截面尺寸滿足要求。6.2.4.2縱梁尺寸擬定及驗(yàn)算6.2.4.2.1門機(jī)縱梁 6.2.4.2.1.1基本尺寸 初步取門機(jī)梁尺寸見圖6.2.4.2.1 總高度為155cm，其中預(yù)制高度120cm， 施工期計(jì)算跨度l0=ln+e=6.3m但不大于1

30、.05ln=6.405m 取l0=6.3m(圖6.2.4.2.2) 圖6.2.4.2.1使用期計(jì)算跨度l0=1.05ln=6.4m圖6.2.4.2.26.2.4.2.1.2荷載計(jì)算(1)永久作用面板自重: q1=31.06kn/m墊層自重： q2=12.78kn/m縱梁自重： q3=16.69kn/m跨中彎矩： m1=300.3kn/m(2)可變作用堆貨荷載： q1=106.5kn/m跨中彎矩： m2=545.3kn·m流動(dòng)機(jī)械荷載：存在門機(jī)作用荷載，考慮兩種最不利荷載情況，即一臺(tái)門機(jī)作用及兩臺(tái)門機(jī)共同作用時(shí)，取兩者中最大彎矩，m3=1168.2 kn·m6.2.4.2.1

31、.3截面尺寸驗(yàn)算按最不利情況，m=m1+0.7(m2+m3)= 1499.7 kn·m為簡(jiǎn)化計(jì)算不考慮牛腿部分，則：采用c30砼，截面影響系數(shù) 預(yù)加應(yīng)力=8000kpa則：門機(jī)縱梁截面尺寸滿足要求。6.2.4.2.2中縱梁6.2.4.2.2.1基本尺寸初步取中縱梁尺寸見圖6.2.4.2.3總高度為155cm，其中預(yù)制高度120cm， 施工期計(jì)算跨度l0=ln+e=6.3m 但不大于1.05ln=6.405m 取l0=6.3m 使用期計(jì)算跨度l0=1.05ln=6.4m 圖6.2.4.2.36.2.4.2.2.2荷載計(jì)算 (1)永久作用面板自重: q1=45.94kn/m墊層自重： q

32、2=18.9kn/m縱梁自重： q3=16.69kn/m跨中彎矩： m1=404.49kn/m(2)可變作用堆貨荷載： q1=30kn/m跨中彎矩： m2=806.4kn·m6.2.4.2.2.3截面尺寸驗(yàn)算按最不利情況計(jì)，m=m1+0.7m2= 968.97 kn·m 為簡(jiǎn)化計(jì)算不考慮牛腿部分，則：采用c30砼， 截面影響系數(shù) 則：中縱梁截面尺寸滿足要求。6.2.4.2.3邊縱梁6.2.4.2.3.1基本尺寸初步取邊縱梁尺寸見圖6.2.4.2.4 總高度為95cm，其中預(yù)制高度60cm， 施工期計(jì)算跨度l0=ln+e=6.3m 圖6.2.4.2.4 但不大于1.05ln=

33、6.405m 取l0=6.3m 使用期計(jì)算跨度l0=1.05ln=6.4m6.2.4.2.3.2荷載計(jì)算(1)永久作用面板自重: q1=9.41kn/m墊層自重： q2=3.87kn/m縱梁自重： q3=5.34kn/m護(hù)輪檻重： q4=1.98 kn/m跨中彎矩： m1=102.2kn/m(2)可變作用堆貨荷載： q1=30kn/m跨中彎矩： m2=142.08kn·m6.2.4.2.3.3截面尺寸驗(yàn)算按最不利情況計(jì)，m=m1+0.7m2= 201.66 kn·m為簡(jiǎn)化計(jì)算不考慮牛腿部分，則：采用c30砼， 截面影響系數(shù) 則：邊縱梁截面尺寸滿足要求。6.2.4.3橫梁尺寸

34、擬定橫梁斷面尺寸見圖6.2.4.3.1 現(xiàn)澆上橫梁高155cm，下橫梁高80cm總面積s=1.495由于橫梁斷面面積較大，可滿足一般承載要求，故不再進(jìn)行驗(yàn)算 圖6.2.4.3.16.2.4.4靠船構(gòu)件6.2.4.4.1基本尺寸其尺寸見圖6.2.4.4.1 圖6.2.4.4.16.2.4.4.2靠船構(gòu)件自重 w=42.78kn重力作用線距碼頭前沿距離y=0.35m6.2.4.5 基樁樁力估算及樁長的確定橫向排架間距7m，取排架計(jì)算寬度7m，計(jì)算樁力時(shí)采用設(shè)計(jì)低水位，考慮自重、堆貨、門機(jī)、系纜力荷載組合，初步設(shè)計(jì)假定：樁臺(tái)在中間支撐處無連續(xù)性水平荷載由叉樁承受，豎直樁僅承受豎向荷載樁兩端鉸接，只承

35、受軸向力，無變形6.2.4.5.1荷載計(jì)算永久荷載（橫梁面板縱梁自重）見計(jì)算簡(jiǎn)圖堆貨荷載門機(jī)荷載船舶力 系纜力見6.1.2.3.3擠靠力見6.1.2.3.4撞擊力見6.1.2.3.5 6.2.4.5.2樁力計(jì)算按最不利荷載組合情況，得知最大樁力發(fā)生在5#（叉樁），為2193.24kn。6.2.4.5.3樁長計(jì)算根據(jù)港口工程樁基規(guī)范，樁基宜選擇中密或密實(shí)砂土、硬粘性土層、碎石類土或分化巖等良好土層作為樁基持力層。根據(jù)地質(zhì)資料，第四層為灰綠色壤土。通過計(jì)算可將該層確定為持力層。采用50cm*50cm方樁，經(jīng)計(jì)算確定，直樁樁長為25.3m，所有樁樁頂高程為+2.3m，樁底高程為-23m6.2.5后方

36、樁臺(tái)尺寸擬定及驗(yàn)算6.2.5.1面板尺寸擬定及驗(yàn)算 (根據(jù)高樁碼頭荷載規(guī)范4.1)6.2.5.1.1基本尺寸面板采用疊合板，具體尺寸見圖6.2.5.1.1(cm)圖6.2.5.1.1施工期計(jì)算跨度l0=ln+h1=2.8m 但不大于ln+e=2.75m 取l0=2.75m使用期計(jì)算跨度l0=1.1ln=2.86m6.2.5.1.2荷載計(jì)算（取單寬b=1m）(1)永久作用面板自重:q1=8.75kpa墊層自重:q2=1.2kpa自重疊加:q0=9.95kpa跨中彎矩： m0=9.4kn·m(2)可變作用施工荷載:q1=2.5kpa跨中彎矩:m1=2.36kpa堆貨荷載: q1=80kp

37、a跨中彎矩： m2=81.8kn·m6.2.5.1.3面板尺寸驗(yàn)算由上述計(jì)算可知，maxm1，m2=81.8kn/m,取永久荷載與堆貨荷載的組合。 m=m永久+0.7m可變=52.35kn·m抗彎模量采用c30砼，=2000kpa截面影響系數(shù) 則面板厚度驗(yàn)算：面板截面尺寸滿足要求。6.2.5.2橫梁尺寸擬定及驗(yàn)算6.2.5.2.1基本尺寸具體尺寸見圖6.2.5.2.1(cm)計(jì)算跨度l0=1.05ln=4.3m6.2.5.2.2荷載計(jì)算 (1)永久作用面板自重:q1=43.75kn/m墊層自重:q2=6 kn/m預(yù)制橫梁自重：q3=16.69 kn/m 自重疊加:q0=66

38、.44 kn/m跨中彎矩： m0=161.5kn·m 圖6.2.5.2.1(2)可變作用堆貨荷載: q1=80kpa跨中彎矩： m1=972.4kn·m6.2.5.2.3橫梁尺寸驗(yàn)算取永久荷載與堆貨荷載的組合，m= 0.7（m1+m2）=793.73kn·m抗彎模量采用c30砼，=2000kpa截面影響系數(shù) 則面板厚度驗(yàn)算：橫梁尺寸滿足要求。6.2.5.3樁力計(jì)算考慮自重和堆貨荷載，各樁樁力為2219kn。6.2.5.4樁長計(jì)算根據(jù)港口工程樁基規(guī)范，樁基宜選擇中密或密實(shí)砂土、硬粘性土層、碎石類土或分化巖等良好土層作為樁基持力層。根據(jù)地質(zhì)資料，第四層為灰綠色壤土。通

39、過計(jì)算可將該層確定為持力層。采用50cm*50cm方樁，經(jīng)計(jì)算確定，樁長為24.8m，所有樁樁頂高程為+2.8m，樁底高程為-22m。6.3 擬定碼頭結(jié)構(gòu)方案二6.3.1碼頭寬度同方案一，即： 前方樁臺(tái)寬14.5m，設(shè)三個(gè)后方樁臺(tái)，總寬27m。6.3.2前方樁臺(tái)的結(jié)構(gòu)型式縱橫梁等高連接的高樁梁板式結(jié)構(gòu)，縱橫梁預(yù)制，樁帽現(xiàn)澆，縱橫梁都放在樁帽上。6.3.3后方樁臺(tái)的結(jié)構(gòu)型式同方案一，即：無縱梁的高樁梁板式結(jié)構(gòu)。6.3.4尺寸擬定及驗(yàn)算6.3.4.1面板尺寸擬定及驗(yàn)算6.3.4.1.1基本尺寸面板采用疊合板，具體尺寸見圖6.3.4.1.1(cm)圖6.3.4.1.1施工期計(jì)算跨度l0=ln+h1=

40、4.65m 但不大于ln+e=4.6m 取l0=4.6m使用期計(jì)算跨度l0=1.1ln=4.895m6.3.4.1.2荷載計(jì)算（取單寬b=1m）(1)永久作用面板自重:q1=8.75kpa墊層自重:q2=3.6kpa自重疊加:q0=12.35kpa跨中彎矩： m0=32.67kn·m(2)可變作用施工荷載:q1=2.5kpa跨中彎矩:m1=6.61kpa堆貨荷載: q1=30kpa跨中彎矩： m2=89.65kn·m流動(dòng)機(jī)械荷載：考慮了五種荷載情況，分別為起重機(jī)垂直于板跨方向開，四支腿對(duì)稱作用于板上、起重機(jī)垂直板跨方向開，兩支腿位于跨中位置、起重機(jī)平行于板跨方向開，兩支腿位

41、于跨中位置、起重機(jī)平行于板跨方向開，兩支腿位于支座邊緣、起重機(jī)垂直板跨方向開，兩支腿位于支座邊緣?？缰凶畲髲澗兀簃3=64.1kn·m6.3.4.1.3面板尺寸驗(yàn)算由上述計(jì)算可知，maxm1，m2，m3=89.65kn/m,取永久荷載與堆貨荷載的組合。 m=m永久+0.7m可變=102.04kn·m抗彎模量采用c35砼，=2350kpa截面影響系數(shù) 則面板厚度驗(yàn)算：面板截面尺寸滿足要求。6.3.4.2縱梁尺寸擬定及驗(yàn)算6.3.4.2.1門機(jī)縱梁 6.3.4.2.1.1基本尺寸 初步取門機(jī)梁尺寸見圖6.3.4.2.1 總高度為200cm，其中預(yù)制高度165cm， 施工期計(jì)算跨

42、度l0=ln+e=6.3m 但不大于1.05ln=6.405m 取l0=6.3m(圖6.3.4.2.2) 圖6.3.4.2.1使用期計(jì)算跨度l0=1.05ln=6.4m圖6.3.4.2.26.3.4.2.1.2荷載計(jì)算(1)永久作用面板自重: q1=31.06kn/m墊層自重： q2=12.78kn/m縱梁自重： q3=21.47kn/m跨中彎矩： m1=334.34kn/m(2)可變作用堆貨荷載： q1=106.5kn/m跨中彎矩： m2=545.3kn·m流動(dòng)機(jī)械荷載：存在門機(jī)作用荷載，考慮兩種最不利荷載情況，即一臺(tái)門機(jī)作用及兩臺(tái)門機(jī)共同作用時(shí)，取兩者中最大彎矩，m3=1168.

43、2 kn·m6.3.4.2.1.3截面尺寸驗(yàn)算按最不利情況，m=m1+0.7(m2+m3)= 1533.79kn·m為簡(jiǎn)化計(jì)算不考慮牛腿部分，則：采用c30砼，截面影響系數(shù) 預(yù)加應(yīng)力 =6000kpa則：門機(jī)縱梁截面尺寸滿足要求。6.3.4.2.2中縱梁6.3.4.2.2. 1基本尺寸初步取中縱梁尺寸見圖6.3.4.2.3總高度為200cm，其中預(yù)制高度165cm， 施工期計(jì)算跨度l0=ln+e=6.3m 但不大于1.05ln=6.405m 取l0=6.3m 使用期計(jì)算跨度l0=1.05ln=6.4m 圖6.3.4.2.36.3.4.2.2.2荷載計(jì)算 (1)永久作用面板自

44、重: q1=45.94kn/m墊層自重： q2=18.9kn/m縱梁自重： q3=17.39kn/m跨中彎矩： m1=420.8kn/m(2)可變作用堆貨荷載： q1=30kn/m跨中彎矩： m2=806.4kn·m6.3.4.2.2.3截面尺寸驗(yàn)算按最不利情況計(jì)，m=m1+0.7m2= 985.3 kn·m 為簡(jiǎn)化計(jì)算不考慮牛腿部分，則：采用c30砼， 截面影響系數(shù) 則： 中縱梁截面尺寸滿足要求。6.3.4.2.3邊縱梁6.3.4.2.3.1基本尺寸初步取邊縱梁尺寸見圖6.3.4.2.4總高度為95cm，其中預(yù)制高度60cm， 施工期計(jì)算跨度l0=ln+e=6.3m 但不

45、大于1.05ln=6.405m 取l0=6.3m 使用期計(jì)算跨度l0=1.05ln=6.4m6.3.4.2.3.2荷載計(jì)算 圖6.3.4.2.4(1)永久作用 面板自重: q1=9.41kn/m墊層自重： q2=3.87kn/m縱梁自重： q3=5.34kn/m護(hù)輪檻重： q4=1.98 kn/m跨中彎矩： m1=102.2kn/m(2)可變作用堆貨荷載： q1=30kn/m跨中彎矩： m2=142.08kn·m6.3.4.2.3.3截面尺寸驗(yàn)算按最不利情況計(jì)，m=m1+0.7m2= 201.66 kn·m為簡(jiǎn)化計(jì)算不考慮牛腿部分，則：；采用c30砼， 截面影響系數(shù) 則：邊

46、縱梁截面尺寸滿足要求。6.3.4.3橫梁尺寸擬定橫梁斷面尺寸見圖6.3.4.3.1 橫梁斷面為矩形，分為兩部分，現(xiàn)澆部分高35cm，預(yù)制部分高165cm，寬50cm，由于橫梁斷面較大，可不進(jìn)行驗(yàn)算。圖6.3.4.3.16.3.4.4靠船構(gòu)件同方案一6.3.4.5基樁樁帽設(shè)計(jì)、基樁樁力估算及樁長的確定6.3.4.5.1基樁樁帽設(shè)計(jì)根據(jù)高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范4.3，1#樁帽2#樁帽3#樁帽尺寸分別為l*b=3.05*0.9，0.9*0.9，3.05*0.9，高度都為0.6m。6.3.4.5.2樁力計(jì)算考慮自重和堆貨荷載及，各樁樁力為2219kn。6.3.5.4樁長計(jì)算根據(jù)港口工程樁基規(guī)范，樁基宜選

47、擇中密或密實(shí)砂土、硬粘性土層、碎石類土或分化巖等良好土層作為樁基持力層。根據(jù)地質(zhì)資料，第四層為灰綠色壤土。通過計(jì)算可將該層確定為持力層。采用50cm*50cm方樁，經(jīng)計(jì)算確定，樁長為25.3m，所有樁樁頂高程為+2.3m，樁底高程為-23m，和方案一相同。6.4 碼頭結(jié)構(gòu)方案比選第一種方案由于采用了部分預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，提高了它的承載能力又節(jié)省了材料，而且施工又比較簡(jiǎn)單，整體性也比較好。而第二種方案，梁高度較大，而且還有樁帽，因此采用的材料較多，施工也比較復(fù)雜一些，又因?yàn)樗鹊谝环N方案少了下橫梁，縱橫梁直接放在樁帽上，這使它的整體性要差一點(diǎn)。綜合考慮碼頭重要性及未來使用等，對(duì)碼頭整體性有較高要求，最

48、終選擇了第一種方案縱橫梁不等高的高樁碼頭。7 碼頭結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)7.1 面板技術(shù)設(shè)計(jì)7.1.1 面板配筋計(jì)算7.1.1.1資料 7.1.1.1.1承載力控制情況下的面板彎矩值計(jì)算結(jié)果見表7.1.1.1-1作用跨中彎矩（kn·m）支座彎矩（kn·m）剪力（kn）g(q)永久作用恒載32.67027.481.2可變作用短暫狀況施工荷載6.6105.561.4輪胎起重機(jī)51-47.196.71.4吊運(yùn)荷載18.42001.4持久狀況堆貨荷載58.3-53.866.751.5表7.1.1.1-17.1.1.1.2.承載能力極限狀態(tài)持久狀況m=0(gmgk+qmqk) 短暫狀況m=0(

49、gmgk+qmqk)7.1.1.1.3預(yù)制板與現(xiàn)澆板、面層的混凝土強(qiáng)度等級(jí)分別取c35和c25，由港口工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范表4.1.4.得混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為fc=17.5mpa.由港口工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范表4.2.3.得級(jí)鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy=210mpa,級(jí)鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy=310mpa7.1.1.1.4該碼頭為一般港口的主要建筑物,安全級(jí)別為級(jí),其結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0=1.07.1.1.1.5荷載分項(xiàng)系數(shù)由高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范3.2.9.查及,具體數(shù)值見表7.1.1-17.1.1.1.6由港口工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范7.1.2.查及,受力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度為50mm。7

50、.1.1.1.7級(jí)鋼筋相對(duì)界限受壓區(qū)高度b=0.544,板的縱向鋼筋最小配筋率min=0.15%7.1.1.2面板配筋計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果見表7.1.1.2-1 表7.1.1.2-1荷載m標(biāo)（kn·m）m設(shè)（kn·m）h(mm)d(mm)h0(mm)as（mm2）跨中恒載32.6739.2200161420.1110.118946.4施工荷載6.619.92200161420.0280.029228.5吊運(yùn)荷載18.4227.63200161420.0780.08654.4堆貨荷載58.387.45350162920.0590.06996.2支座53.880.735016292

51、0.0540.0569177.1.1.3面板配筋預(yù)制板配筋預(yù)制板配筋綜合考慮短暫狀況與持久狀況，最后取恒載與堆貨荷載兩者的配筋總和： as=946.4+996.2=1942.6mm2按水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)附錄三，選用16100(as=2011mm2)，=0.69%>min=0.15%支座處配筋as=917mm2，根據(jù)水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)附錄三，選用16220(as=914mm2), =0.31%>min=0.15%構(gòu)造分布鋼筋確定按高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范4.1.12.的規(guī)定，采用級(jí)鋼筋。當(dāng)板寬跨比：3.3/4.45=0.74<1.0時(shí)，橫向分布鋼筋不得小于單位寬度上受力鋼筋界面面積的15%.且其直徑不宜小于8mm，間距不宜大于250mm，則跨中as=301.7 mm2,支座處as=137.1 mm2故板跨處選配816