高樁梁板式碼頭課程設(shè)計(jì)

1、. 2008級(jí)港口水工建筑物課程設(shè)計(jì)一、必要性說明課程設(shè)計(jì)是對(duì)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決一個(gè)實(shí)際工程問題的檢驗(yàn)（要求基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)）。所涉及到的知識(shí)包括材料力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)水工鋼筋混凝土、港口水工建筑物，因此要求學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)、表達(dá)清楚，有較強(qiáng)的工作能力和查閱和利用資料的能力，同時(shí)也為本課程的期末考試及畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。應(yīng)很好地珍惜這一次機(jī)會(huì)，鍛煉自己的能力，要求全部用手算不用電算，已達(dá)到概念清楚。二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容1 面板設(shè)計(jì)1） 按整體板計(jì)算板的內(nèi)力2） 面板配筋計(jì)算（略）2 橫向排架計(jì)算包括縱向梁系計(jì)算。1）計(jì)算橫梁在恒載作用下截面的內(nèi)力以及樁力由于縱梁是預(yù)制的，然后整體連結(jié)，故面板、縱

2、梁在橫梁上產(chǎn)生的恒載反力按簡(jiǎn)支計(jì)算。（即橫向排架施工期的內(nèi)力計(jì)算）；2）計(jì)算使用荷載作用下（不考慮輪胎吊）縱梁傳給橫梁的集中力按剛性支承連續(xù)梁計(jì)算，（按五跨連續(xù)梁計(jì)算，影響線加載）；3）計(jì)算單位垂直力作用下在排梁的縱梁放置處橫梁的內(nèi)力及樁力，按柔性樁臺(tái)計(jì)算；（單位力法）4）計(jì)算單位水平力和單位端彎矩作用下橫梁的內(nèi)力及樁力；5）經(jīng)作用效應(yīng)組合得到橫梁的內(nèi)力及樁力；6）作用效應(yīng)最不利組合，以求出最大內(nèi)力及樁力；7）橫梁配筋計(jì)算（略）。3 繪結(jié)構(gòu)總圖1）選擇并布置碼頭附屬設(shè)備2）繪碼頭平面、立面及橫斷面圖。（要求手工繪圖）4 編制課程設(shè)計(jì)計(jì)算書1）設(shè)計(jì)資料2）面板內(nèi)力計(jì)算3）橫向排架內(nèi)力計(jì)算4）計(jì)算

3、成果表格5）附圖三、面板內(nèi)力計(jì)算（一）施工期內(nèi)力計(jì)算1、預(yù)制板放置在縱梁上，在現(xiàn)場(chǎng)澆注砼時(shí)作腳手板（模板）使用，此時(shí)砼沒有達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，故預(yù)制板按簡(jiǎn)支板計(jì)算。（荷載包括板的自重、施工荷載）（1）計(jì)算跨度：彎矩，剪力（2）內(nèi)力計(jì)算（考慮2.5KN/m2的施工荷載）計(jì)算彎矩和剪力2、預(yù)制板吊運(yùn)驗(yàn)算，（略）（工作中必須驗(yàn)算） 一般采用四點(diǎn)吊，可按四點(diǎn)支承板進(jìn)行計(jì)算。（查建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)或鋼筋混凝土教材附錄）（二）使用期內(nèi)力計(jì)算現(xiàn)澆砼已達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，此時(shí)應(yīng)按裝配式整體板計(jì)算，計(jì)算荷載包括自重、堆貨，q=20KN/m2，16T輪胎吊及鐵路荷載。（1） 自重作用下的內(nèi)力（2） 堆貨產(chǎn)生的內(nèi)力（3） 1

4、6T輪胎吊產(chǎn)生的內(nèi)力（4） 鐵路荷載產(chǎn)生的內(nèi)力（5） 作用效應(yīng)組合（找出內(nèi)力達(dá)到最大值所可能出現(xiàn)的控制作用組合）注意：在斷面設(shè)計(jì)時(shí)，由于選合板在施工期和使用期的有效斷面不同，恒載和使用荷載產(chǎn)生的內(nèi)力不能直接疊加，應(yīng)根據(jù)不同斷面，分別按其相對(duì)應(yīng)的荷載求出配筋，實(shí)際采用的鋼筋斷面面積應(yīng)等于兩者之和。（配筋略）四、縱向梁系的計(jì)算縱向梁系的計(jì)算在課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書上并沒有直接要求，但是由于橫向排架的計(jì)算是相互聯(lián)系的，須計(jì)算使用荷載作用下如門機(jī)、鐵路荷載、堆貨等荷載作用下縱梁傳給橫梁的集中反力，而該集中發(fā)力即為縱梁在各種荷載作用下的支座反力。因此，我們須做縱向梁系的計(jì)算，具體計(jì)算可按五跨連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算。（提

5、供五跨連續(xù)梁內(nèi)力影響線圖）五、橫向排梁的內(nèi)力計(jì)算 （一）橫梁的結(jié)構(gòu)型式橫梁采用倒T形斷面，為現(xiàn)場(chǎng)澆注砼結(jié)構(gòu)。在施工時(shí)，首先澆筑下橫梁F2，待下橫梁砼達(dá)到一定強(qiáng)度后安裝預(yù)制板、梁；然后澆筑上橫梁F1和板（梁現(xiàn)場(chǎng)澆注部分）。根據(jù)施工情況，在橫梁計(jì)算中分別按施工時(shí)期（橫梁計(jì)算斷面面積為F2）和使用時(shí)期（橫梁計(jì)算斷面面積為F= F 1+F2）兩個(gè)階段進(jìn)行計(jì)算。（二）樁臺(tái)特征1 橫梁的幾何特征 （1）橫梁斷面積及中和軸位置 （2）橫梁慣性矩 施工時(shí)期：I= F2的慣性矩 使用時(shí)期：I= F 1+F2的慣性矩（3）砼彈性模量砼的設(shè)計(jì)抗壓標(biāo)號(hào)為C25。施工時(shí)期，假定下橫梁砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%時(shí)進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件安

6、裝，即施工時(shí)期砼的計(jì)算標(biāo)號(hào)為25×70%=17.5，取C20號(hào)。 2 基樁特征 采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁，樁的斷面尺寸為50cm×50cm空心方樁，空心樁直徑D=27cm。樁砼斷面積 F=砼抗壓標(biāo)號(hào)為C40號(hào)，砼的彈性模量： T/=KN/3 壓縮系數(shù)K1）樁的壓縮系數(shù) 摩擦樁的壓縮系數(shù)可按下式計(jì)算： (m/T)式中：樁在土面上的長(zhǎng)度（m） 樁材料的彈性模量（T/） 樁斷面積（）C 樁的剛性系數(shù)（T /m）按規(guī)范：樁的極限承載力=220T，可按在此可取 C=170=170×220=37400T/m求各樁的壓縮系數(shù)可列表計(jì)算樁號(hào)12342) 橫梁支承點(diǎn)的壓縮系數(shù)a. 叉

7、樁根據(jù)虎克定律可得：可推出b. 直樁：=0，K同上可算出各支撐點(diǎn)的壓縮系數(shù)。 （三）計(jì)算荷載 （先弄清楚梁格布置）縱梁為簡(jiǎn)支梁1 恒載（施工期荷載，按簡(jiǎn)支計(jì)） 1）作用在外邊梁L1處的恒載P1 護(hù)輪坎：P1= 混凝土墊層：P2= 面板：P3=，其中B的計(jì)算寬度應(yīng)取門機(jī)軌道梁中距的一半。 預(yù)制外邊梁：P4=迭加：P=P1+P2+P3+P42)靠船構(gòu)件，縱向橫撐和牛腳產(chǎn)生的恒載=P1+P2+P3=59.8KN合力作用點(diǎn)距碼頭外邊緣的距離e=0.40m。3） 作用在起重機(jī)梁處的恒載P2（按簡(jiǎn)支計(jì)算支座反力）包括墊層、面板、預(yù)制梁。R=0.965×7.0+（2.21+1.49）×（

8、6.2+2×0.2）=312KN 4)作用在縱梁處的恒載：P3 砼墊層P1=，此處 面板：P2=，預(yù)制縱梁：P3=，迭加：P=P1+P2+P3=347.0KN5)作用在縱梁處的恒載P4P4=P3=347KN6)作用在起重機(jī)梁處的恒載P5P5=P2=312KN7)作用在內(nèi)邊梁處的恒載P6其外邊梁計(jì)算，但無護(hù)輪檻，即P1=0P6=P2+P3+P4=139KN。8)橫梁自重：q=31KN/m2、使用荷載：（使用期荷載）1）堆貨(1)作用在外邊梁處的荷載P1q=20×(2.00-0.30)=17KN/mP1=(1.19346+0.02124) ×17×7=145

9、KN(2作用在起重機(jī)梁處的荷載P2=442KN(3)作用在縱梁處的荷載P3=595KN(4)作用在縱梁處的荷載P4=595KN(5)作用在起重機(jī)梁處的荷載P5=P2=442KN(6)作用在內(nèi)邊梁處的荷載P6=170KN2)門機(jī)： 門機(jī)作用下的支座反力（1） 一臺(tái)門機(jī)作用時(shí)產(chǎn)生的支座反力只考慮門機(jī)吊臂支碼頭前線成成4情況按最不利情況在影響線上進(jìn)行分布：R, R，注意：剪力計(jì)算時(shí)按凈跨查影響線，彎矩計(jì)算按計(jì)算跨度，反力計(jì)算按中-中查影響線。R=R+R=888KN(2)二臺(tái)門機(jī)作用時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)力：二臺(tái)門機(jī)吊臂位置均垂直于碼頭的前沿線，相鄰一臺(tái)門機(jī)荷載圖式的最小距離為1.5m，支腿豎向荷載及計(jì)算圖式：

10、注意：按最不利情況在反力影響線上不置開口支座反力：R=1440KN. 終或比較找出某一起控制作用的情況，其支座反力作用橫向排架計(jì)算的集中力。2） 鐵路荷載：（1） 鐵路荷載對(duì)起重機(jī)梁、縱梁的作用力： 起重機(jī)梁、縱梁與鐵路荷載的相對(duì)位置如下：鐵路荷載在縱梁 門機(jī) 上的作用力按簡(jiǎn)支比例法求及：a、 一線火車作用時(shí)， 起重機(jī)梁：簡(jiǎn)支反力影響線： 鐵路荷載中的P=0.371×=34.7KN鐵路荷載的均有荷載q對(duì)L的作用 q q（住于 連續(xù)梁之作，不予考慮） 縱梁LP 縱梁：P=0.0571qb、 二線火車作用時(shí)：縱梁：P=5.34q=2.23KN/m 縱梁： P=147 q=61.5KN/m

11、 縱梁： P=34.7KN q=14.5KN/m2、鐵路荷載對(duì)橫梁的作用力，按最不利布置，a 、一線火車作用時(shí) 起重機(jī)梁處的作用下：把P、q按最不利情況在的影響線上布置。求出P2=149KN 縱梁處的作用力：P3= 縱梁處的作用力：P4=b、二線火車作用時(shí)， 縱梁處的作用力：P3=27.1KN縱梁處的作用力：P4=746KN縱梁處的作用力:P5=149KNc、一、二線火車作用時(shí)，起重機(jī)梁處的作用力：P2=149KN縱梁處的作用力：P3=746+27.1=773縱梁處的作用力：P4=773KN縱梁處的作用力：P5=149KN4)、船舶荷載：（繪圖）（1）系纜力：P=350KN按規(guī)范：系纜力和撞擊

12、作用在上部結(jié)構(gòu)為全體連接的碼頭上時(shí)，其水平橫向力的50%由直接系力排架承受。系纜力垂直碼頭線上橫向分力：豎向分力： N力對(duì)橫梁中和軸產(chǎn)生的力矩： =-160KN/m(2) 撞擊力： 撞擊力對(duì)橫梁中和軸產(chǎn)生的力矩為： 船舶的豎向橡膠護(hù)強(qiáng)的接角長(zhǎng)度為3m。四、內(nèi)力計(jì)算，（采用混合法）1、施工期的內(nèi)力計(jì)算，1)、基本規(guī)定及公式：（1）、基本規(guī)定：a、樁臺(tái)剛度EI=常數(shù)，支承連續(xù)有一定的抗彎能力，只產(chǎn)生彎曲變形。不產(chǎn)生軸向變形，各支座水平住移相同。b、樁臺(tái)兩端為鉸接，只有軸向變形，無彎曲變形c、不計(jì)橫梁的剪切變形，（2）、公式：a、三彎矩方程： 樁節(jié)點(diǎn)上豎向變位：b、任意斷面彎矩：公式中：簡(jiǎn)支梁斷面x

13、由外荷載產(chǎn)生的彎矩，c、任意斷面剪力：公式中：簡(jiǎn)支梁斷面x由外荷載產(chǎn)生的剪力，d、支座反力：公式中：簡(jiǎn)支梁支座n由于外荷載產(chǎn)生的反力，e、樁力：直樁樁力：Nn=Rn公式中：Rn支座n處的反力，叉樁：垂直作用下的叉樁：當(dāng)水平作用下的叉樁：當(dāng)2）、計(jì)算簡(jiǎn)圖（同前）3）、支座端彎矩： 4)、計(jì)算各樁的特性 （為方便）樁號(hào)ABCD5)、計(jì)算各樁的支座反力：原理如下：根據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)圖可求及： RoA RoB RoC RoD列表計(jì)算支承力：支座號(hào)結(jié)果ABCD6）建立各支座力的平衡方程式：?jiǎn)螛叮翰鏄叮核椒较颍河至谐龇匠蹋嚎杉埃?將表中的支承反力代人式：a=.7）、建立各支座的彎矩方程式，求出未知（25三彎矩方程）,將代人前式表格，可及：預(yù)校核豎以及8）、求橫梁各截面內(nèi)力：9）、求各樁樁力：?jiǎn)沃睒叮弘p直樁：叉樁：是前公式。2、使用期的內(nèi)力計(jì)算：1）、單位荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算：（1）、垂直荷載及彎矩作用下的內(nèi)力計(jì)算（圖式及荷載布置）圖中： 使用荷載通過縱梁傳遞給橫梁的集中反力， M為系纜力線撞擊力移動(dòng)中軸產(chǎn)生的彎矩， V為系纜力的垂直分力。