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文檔簡介

1、目 錄第一章 設(shè)計(jì)資料 . 11.1 碼頭用途. . 11.2 工藝要求. . 11.3 自然條件. . 11.4 建材供應(yīng). . 21.5 施工條件. . 21.6 碼頭規(guī)劃尺度. . 2第二章 采用規(guī)范及參考資料 . 3第三章 碼頭結(jié)構(gòu)選型 . . 4第四章 碼頭結(jié)構(gòu)布置 . . 54.1 碼頭結(jié)構(gòu)總尺度的確定 . . 54.2 碼頭設(shè)備的型式和布置 . . 54.3 碼頭結(jié)構(gòu)的構(gòu)造型式與布置 . 7第五章 碼頭荷載 . . 125.1 永久荷載計(jì)算圖示 . . 125.2 荷載. . 12第六章 橫向排架計(jì)算 . . 166.1 計(jì)算基本假定. . 166.2 計(jì)算圖式. . I6.3

2、剛性系數(shù). . I6.4 計(jì)算. . I第七章 附件 . . 21第一章 設(shè)計(jì)資料1.1 碼頭用途擬設(shè)計(jì)的高樁碼頭系河北省滄州地區(qū)黃驊港(原名大口河港)二期工程的主要港口水工建筑物,供3000噸級(jí)沿海雜貨船和1000噸級(jí)駁船系、靠及裝卸件雜貨之用,主要貨種為玉米、棉花、鹽、砂石料、土特產(chǎn)品等。1.2 工藝要求滿足長100米、型寬14米、滿載吃水5.5米,載貨量為3000噸,滿載排水量為4900噸的2艘沿海雜貨船同時(shí)靠泊和裝卸作業(yè)要求。滿足軌距為10.5米起重量為5噸伸臂為25米的Mh-2-250型門座起重機(jī)在碼頭上作業(yè)的要求。碼頭上均布荷載為前沿地帶q 1=25kN/m2 、前方堆場q 2=4

3、0kN/m2碼頭前沿應(yīng)設(shè)置系、靠船設(shè)施及供電、供水設(shè)施,以供船舶安全方便系靠,裝卸作業(yè)和取得補(bǔ)給。1.3 自然條件按二期工程件雜貨港區(qū)規(guī)劃,擬建碼頭位于宣惠河河口段的左側(cè),黃驊一期煤碼頭下游約360米處的河段處。擬建碼頭處的地基土壤物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo),可據(jù)1#鉆孔資料確定,見表1-1。表1-1 地基土壤物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo) 土層標(biāo)高(m)土壤名稱 含水量(% 天然重度kN/m3 空隙比e 快剪 固快 允許承載力(kN/m2 樁側(cè)極限摩阻力(kN/m2 樁端極限阻力(kN/m2)(°C(kg/cm2)(°C(kg/cm2)-1.35至-3.45 粘土(軟-流塑)至-13.45 粘土

4、(軟-流塑)至設(shè)計(jì)高水位:+1.614(黃海零點(diǎn)),設(shè)計(jì)低水位:-1.746;校核高水位:+3.114 ,校核低水位:-3.646;平均潮位:0.00。地震:按7度設(shè)防1.4 建材供應(yīng)砂、石料均由外地(山東及河北)通過水、陸運(yùn)輸運(yùn)入工地,三材由國家按計(jì)劃滿足供應(yīng),鋼筋品種、規(guī)格按實(shí)際構(gòu)造需要選用。1.5 施工條件由于當(dāng)?shù)卮a頭施工力量薄弱,故碼頭施工可委托交通部第一航務(wù)工程局一公司承擔(dān),如做灌注樁方案可委托天津市地基基礎(chǔ)開發(fā)公司來承擔(dān)。由于新建碼頭系在原港區(qū)附近,因此水陸運(yùn)輸、水電供應(yīng)均能滿足施工要求。1.6 碼頭規(guī)劃尺度碼頭長:251米;碼頭前沿標(biāo)高:+3.30米(黃海零點(diǎn));港池底標(biāo)高:-8

5、.30米。第二章 采用規(guī)范及參考資料港口工程荷載規(guī)范(JTJ215-98)高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范(JTJ291-98)碼頭附屬設(shè)施技術(shù)規(guī)范(JTJ297-2001)海港工程設(shè)計(jì)手冊(cè)港工建筑物(天津大學(xué)出版社)港口水工建筑物第二版(人民交通出版社)黃驊港地區(qū)土質(zhì)較軟,承載力差,適合打樁,故選用高樁碼頭。對(duì)于其上部結(jié)構(gòu),承臺(tái)式適用于岸坡土質(zhì)較好的情況,無梁板式只能采用非預(yù)應(yīng)力面板,且跨度不宜太大,桁架式構(gòu)造復(fù)雜,故選用梁板式。梁板式碼頭各構(gòu)件受力明確合理;可以采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),提高構(gòu)件抗裂性能,減少了鋼筋用量;橫向排架跨度大,樁的承載力能充分發(fā)揮;裝配程度高,施工速度快;靠船構(gòu)件的懸臂長度

6、較短,適用于荷載較大且復(fù)雜的大型海港碼頭,故該碼頭采用梁板式上部結(jié)構(gòu)。由于當(dāng)?shù)氐鼗浲翆虞^厚、土質(zhì)差,為了保證碼頭建筑物的穩(wěn)定性和減少填方,所以可在穩(wěn)定岸坡上建造寬樁臺(tái)式高樁碼頭。4.1 碼頭結(jié)構(gòu)總尺度的確定本碼頭采用寬樁臺(tái)高樁碼頭,由于碼頭結(jié)構(gòu)寬度大,結(jié)構(gòu)總寬度內(nèi)作用的荷載性質(zhì)和大小不同,故用縱向變形縫將結(jié)構(gòu)分為前后兩部分前方樁臺(tái)和后方樁臺(tái)。前方樁臺(tái)上設(shè)有軌距為10.5m 的門座起重機(jī),取寬度為14m ;考慮門機(jī)吊臂的最大伸距為25m ,故取后方樁臺(tái)寬度為18m 。為了避免在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力和沉降應(yīng)力,沿碼頭長度方向隔一定距離設(shè)置變形縫。變形縫的寬度取為20mm ,變形縫內(nèi)用泡沫塑料

7、填充,以保證結(jié)構(gòu)自由伸縮。變形縫的間距取為50.2m 。由于該地區(qū)土質(zhì)條件不好,為了加強(qiáng)對(duì)不均勻沉降的適應(yīng)性,把結(jié)構(gòu)分段處的兩端做成懸臂式上部結(jié)構(gòu),懸臂的長度為1.3m 。碼頭沿長度方向分為5段,每段長度50.2m 。港池底標(biāo)高-8.30m ,碼頭前沿標(biāo)高+3.30m,碼頭寬度32m ??紤]當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)條件和設(shè)定的碼頭結(jié)構(gòu)的寬度,岸坡坡度設(shè)為1:3。4.2 碼頭設(shè)備的型式和布置由于海水腐蝕性強(qiáng),同時(shí)船舶的尺度較大,故采用橡膠護(hù)舷。船舶靠岸時(shí)的有效撞擊能量202n M V E r= 有效動(dòng)能系數(shù),取為0.8;M 船舶的質(zhì)量,4900t ; Vn 船舶靠岸時(shí)的法向速度,0.15m/s。 E 0=44

8、.1kJ ,船舶一般都是斜向靠碼頭,因此船舶的撞擊能量通常是考慮由一個(gè)護(hù)舷吸收。故選用D 型橡膠護(hù)舷50015005H L Z ´-(圖3-1)。橡膠護(hù)舷在碼頭高度方向的布置,應(yīng)使船舶在不同水位和不同吃水深度時(shí)都能用船體干舷部分接觸護(hù)舷。船舶滿載時(shí)最大吃水時(shí)的干舷高度為1.8m ,而設(shè)計(jì)低水位與設(shè)計(jì)高水位之差為3.36m ,故在靠船構(gòu)件上設(shè)置3排橡膠護(hù)舷,高程分別為+2.814,+1.284,-0.246。 圖3-2 25t級(jí)單擋檐型系船柱護(hù)輪檻斷面為100´100。門機(jī)軌道布置在碼頭的前方樁臺(tái)上,距碼頭前沿2m ,間距為10.5m 。門機(jī)軌道下設(shè)縱梁。碼頭前沿應(yīng)設(shè)供電、供

9、水設(shè)施,故鋪設(shè)2條工藝管溝,寬度均為0.6m ,深為1.4m ,中間用隔板隔開,上面蓋設(shè)厚度為0.15m ,寬度為1.65m 的蓋板。設(shè)置在碼頭前沿靠船構(gòu)件和前縱梁之間,在系船柱下方。管溝底板接于靠船構(gòu)件上,厚度為10cm 。為排除管溝內(nèi)積水,在上面設(shè)置排水孔。4.3 碼頭結(jié)構(gòu)的構(gòu)造型式與布置本碼頭采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心方樁,斷面尺寸取為500mm ×500mm ,空心直徑為240mm ,混凝土采用C40。樁尖的寬度為(0.20.25)b=100125mm,取為100mm ;樁尖段的長度為(1.01.5b=500750mm,取為600mm ;樁尖段箍筋加密范圍為3b=1500mm;

10、樁頭段加設(shè)鋼筋網(wǎng)的長度為4b 4×5002000mm 。樁的各段尺寸見圖3-3。 圖3-4 單樁樁帽尺寸對(duì)于雙直樁和叉樁上方的樁帽,相鄰兩根樁在樁頂處的凈距取為300mm ,樁帽底面尺寸為1600mm ×800mm ,樁帽頂面尺寸為2000mm ×1200mm ,樁帽形式及斷面尺寸如圖3-5。 (a)前方樁臺(tái)(b)后方樁臺(tái)由于縱梁荷載較大,并且頂面需要裝設(shè)鋼軌,故采用空心矩形斷面,采用下部預(yù)制、上部現(xiàn)澆的疊合梁??v梁斷面如圖3-7。 圖3-8 面板斷面圖為找平碼頭地面和作為磨耗層,在面板上鋪設(shè)50mm 厚的混凝土面層。為防止面層混凝土在氣溫變化時(shí)引起膨脹或產(chǎn)生裂縫

11、,面層設(shè)伸縮縫,縫寬10mm ,縫深10mm ,用瀝青填塞,縫的間距為4m 。面層上做坡度為0.5%的排水坡。為排除梁格內(nèi)的蒸汽,在面板內(nèi)設(shè)置排氣孔,直徑為50mm ,間距2m 。由于板式靠船構(gòu)件沿碼頭長度方向有全面的防護(hù),小船不至誤入碼頭下面,并可防護(hù)樁免收冰凌及其他漂浮物的撞擊,該碼頭的靠船構(gòu)件形式采用懸臂板式。懸臂板式靠船構(gòu)件由懸臂板、胸墻板和水平縱梁三部分組成,每兩個(gè)橫向排架之間設(shè)一塊。懸臂板在預(yù)制場整體預(yù)制,運(yùn)到現(xiàn)場安裝,并與橫梁整體連接。兩靠船構(gòu)件之間在施工水位以上的接縫在現(xiàn)場澆筑,使其在碼頭長度方向連成整體。靠船構(gòu)件斷面圖見圖3-9。 因?yàn)椴捎玫氖菍挊杜_(tái)式碼頭,故僅需設(shè)矮小的接岸

12、結(jié)構(gòu)。在本次設(shè)計(jì)中采用重力式擋土墻,斷面為梯形。根據(jù)穩(wěn)定計(jì)算,設(shè)定上底1m ,下底1.8m ,高1.95m ,具體形式見圖3-10。 圖3-10 接岸結(jié)構(gòu)斷面第五章 碼頭荷載5.1永久荷載計(jì)算圖示 5.2荷載永久荷載包括面層、面板、橫縱梁等構(gòu)件的自重。(1)P 1=g 靠船構(gòu)件+g管溝蓋板=400.30kNg 靠船構(gòu)件=(2)P 2=g 面層+g面板+g縱梁=273.47kN(3)P 3=g 面層+g面板+g縱梁=440.48kN(4)P 3=g 面層+g面板+g縱梁=358.80kN門機(jī)荷載為主導(dǎo)可變荷載,堆貨荷載和船舶撞擊力為非主導(dǎo)可變荷載。 取門機(jī)起重臂與碼頭前沿線平行時(shí)計(jì)算,由結(jié)構(gòu)力學(xué)

13、求解器求得 輸入命令:結(jié)點(diǎn),1,0,0結(jié)點(diǎn),2,6.8,0結(jié)點(diǎn),3,13.6,0結(jié)點(diǎn),4,20.4,0結(jié)點(diǎn),5,27.2,0結(jié)點(diǎn),6,34,0單元,1,2,1,1,1,1,1,1單元,2,3,1,1,1,1,1,1單元,3,4,1,1,1,1,1,1單元,4,5,1,1,1,1,1,1單元,5,6,1,1,1,1,1,1結(jié)點(diǎn)支承,1,3,0,0,0結(jié)點(diǎn)支承,2,1,0,0結(jié)點(diǎn)支承,3,1,0,0結(jié)點(diǎn)支承,4,1,0,0結(jié)點(diǎn)支承,5,1,0,0結(jié)點(diǎn)支承,6,1,0,0單元材料性質(zhì),1,5,10000,100,0,0,-1影響線參數(shù),-2,2,1,3 碼頭前沿地帶q 1=25 kN/m2,則256

14、.8170/q kN m =´=(1)作用在船舶上的風(fēng)荷載作用在船舶上的風(fēng)壓力的橫向分力F xw 和縱向分力F yw 可按下式計(jì)算:525F A V F A V xx-=´=´式中: A xw 、A yw 船體水面以上橫向和縱向受風(fēng)面積(m 2);V x 、V y 設(shè)計(jì)風(fēng)速V 的橫向和縱向分量(m/s); 風(fēng)壓不均勻折減系數(shù),取0.90。貨船半載或壓載時(shí):=+=+DW 船舶載重量3000t 。 A xw =647.14 m2;A yw =159.59 m2 基本風(fēng)壓:2011600V W =查港口工程荷載規(guī)范得黃驊港W 0=0.45kPa,計(jì)算得s m V /83

15、. 26=??紤]最不利情況,假設(shè)其完全為橫風(fēng)時(shí):xw yw F kN F -=´´´´=(2)船舶系纜力計(jì)算系纜力標(biāo)準(zhǔn)值N (kN )及橫向分力N x (kN )、縱向分力N y (kN )和豎向分力N z (kN )應(yīng)按下列各式計(jì)算:sin cos cos cos sin cos cos cos sin y x x y z F F KN nN N N N N N ababababbéùú=+êúëû= 式中:x y F F åå、可能同時(shí)出現(xiàn)的風(fēng)和水流對(duì)船舶作用產(chǎn)

16、生的橫向分力總和和縱向分力總和(kN );K 系船柱受力分布不均勻系數(shù),n=2時(shí),K 取1.2; n 受力系船柱數(shù)目,船長100m ,取n =2; 系船纜的水平投影與碼頭前沿線的夾角(°),對(duì)于海船碼頭,采用=30°;系船纜與水平面的夾角(°),對(duì)于海船碼頭,采用15°。計(jì)算,得:N kN N kN N kN=N x 的作用點(diǎn)距橫梁中性軸的距離為1.56m ,產(chǎn)生的彎矩(3)船舶撞擊力船舶靠岸時(shí)的有效撞擊能量E 0=44.1kJ ,選用D 型橡膠護(hù)舷50015005H L Z ´-,查表得撞擊時(shí)產(chǎn)生的反力R 700kN ,則單個(gè)排架受到的船舶撞

17、擊力H=700×0.333=233.1kN 。船舶撞擊力的作用點(diǎn)距橫梁中性軸距離為2.036m ,故作用于橫梁上的彎矩M 233.1×2.036=474.59KN ·m 。第六章 橫向排架計(jì)算6.1計(jì)算基本假定1. 結(jié)構(gòu)分段的長度與寬度之比為50.2:143.6,所以可以認(rèn)為各橫向排架是獨(dú)立工作的;2. 分段內(nèi)各橫向排架的間距和結(jié)構(gòu)相同; 3. 各橫向排架的承荷條件和能力相同;4. 樁與樁臺(tái)為固接, 樁臺(tái)剛度為無窮大,在外力作用下只發(fā)生變位而不變形,所有樁頂均在同一水平面上,按剛性樁臺(tái)計(jì)算。6.2計(jì)算圖式 承載能力極限狀態(tài)的持久狀況的持久效應(yīng)組合:01112n d

18、 G G k Q Q k Qi Qi ik i S C G C Q C Q gggyg=éùæöêú=+ç÷êúèøëûå式中:0 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù),設(shè)碼頭安全等級(jí)為二級(jí),取為1.0;G g 永久作用分項(xiàng)系數(shù),取為1.2; 可變作用組合系數(shù),取為0.7;1Q g主導(dǎo)可變作用的分項(xiàng)系數(shù),門機(jī)荷載為主導(dǎo)可變作用,取為1.5;Qi g可變作用分項(xiàng)系數(shù),堆貨荷載取為1.4,船舶撞擊力取為1.5。對(duì)荷載進(jìn)行組合簡化得:P kNq kN mM é&#

19、249;=´´+´=ëûH kNéù+´+´´=·ëûæöç÷=´´´´+´´´´=·ç÷èø對(duì)于摩擦樁,樁頂?shù)妮S向位移由樁自由長度段L 0的材料彈性變形和樁入土段的變形兩部分組成,后者包括入土段樁的材料變形和樁尖下沉。樁的等效剛性系數(shù)計(jì)算公式為:0011eN Z Z C E F C =+式中:L 0 樁自由長度L 0(m ),各樁不同;E Z 樁材料的彈性模量(kPa ), E z =0.8Eh =0.8×3.30×107=2.64×107kPa ;F Z 樁斷面的面積(m 2),對(duì)于500mm &

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