港口工程學(xué)課程設(shè)計(jì)書

1、上海海事大學(xué)港口工程學(xué)課程設(shè)計(jì)書港口工程學(xué)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算書 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：碼頭泊位長度，應(yīng)滿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)泊位長度可按下式確定：式中 :表4-1 富裕長度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，其長度按單泊位計(jì)算。富裕長度d根據(jù)船長L=86m，按規(guī)定取13.51m，所以泊位長度為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，岸坡開挖坡度多取1:2.5，所以此處假定開挖岸坡坡度為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)沿碼頭長度方向的分段：為避免在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生過大的濕度應(yīng)力和沉降應(yīng)力，沿碼頭長度方向隔一定距離應(yīng)設(shè)置變形縫。從結(jié)構(gòu)沿碼頭長度可分

4、為2段，每段長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?。粦?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) 前門機(jī)梁下設(shè)置雙直樁，后門機(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度根據(jù)港口水工建筑物表4-2-2， 構(gòu)件擱置長度構(gòu)件名稱板裝配式縱梁裝配式橫梁簡支板裝配式整體板擱置長度（cm）20152020采用裝配式整體板，面板擱置長度取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面板傳遞的堆貨荷載的支座力：d 門機(jī)荷載：根據(jù)設(shè)計(jì)資料可知門機(jī)類型為,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 門機(jī)荷載計(jì)算簡圖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 堆貨荷載通過面板的支座力：普通縱梁承受的通過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)類型L(m)B(m)DL(m)DB(m)1112類型11.8.9002115.5類型1.9.9003119類型1.9.90041112.5類型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根樁不滿足)樁號(hào)樁頂軸壓力