高樁碼頭2jky

1、第四節(jié) 板梁式高樁碼頭的計(jì)算高樁碼頭結(jié)構(gòu)上的作用效應(yīng)應(yīng)按極限狀態(tài)和設(shè)計(jì)狀況進(jìn)行組合。高樁碼頭的4種設(shè)計(jì)狀況：持久狀況、短暫狀況、偶然狀況和地震狀況。 按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的有：結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定、岸坡穩(wěn)定、擋土結(jié)構(gòu)抗傾和抗滑移等;構(gòu)件的受彎、受剪、受沖切、受壓、受拉和受扭等;樁和柱的壓屈穩(wěn)定;樁的承載力等。按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的有:混凝土構(gòu)件的抗裂或限裂;裝卸機(jī)械有控制變形要求時(shí)梁的撓度;碼頭結(jié)構(gòu)的水平位移;裝卸機(jī)械作業(yè)引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)等。板梁式高樁碼頭上部結(jié)構(gòu)的計(jì)算。上部結(jié)構(gòu)的計(jì)算：面板、縱梁（門(mén)機(jī)梁等）、橫梁和靠船構(gòu)件。橫梁與基樁一起構(gòu)成橫向排架，橫梁的內(nèi)力通過(guò)橫向排架的計(jì)算求得。 一、 面板

2、內(nèi)力計(jì)算 可按彈性薄板小擾度理論以靜力分析法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，也可按面板的支承情況分為單向板和雙向板按簡(jiǎn)支法計(jì)算。1.計(jì)算圖式和計(jì)算跨度 計(jì)算圖式 單向板：簡(jiǎn)支板、懸臂板和連續(xù)板； 雙向板：四邊簡(jiǎn)支、四邊固定、三邊簡(jiǎn)支一邊自由和三邊固定一邊自由等。 在計(jì)算時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際的結(jié)構(gòu)形式、板的尺寸及其周邊支承情況和板間連接情況等因素來(lái)合理選擇計(jì)算圖式。 支承情況 兩邊支承、兩邊自由板：為單向板，如空心板。 四邊支承板：la/lb2按單向板，la/lb2按雙向板。支承構(gòu)造 簡(jiǎn)支板、懸臂板和連續(xù)板的判別：主要根據(jù)板和板之間、板與梁之間的連接構(gòu)造來(lái)確定。 簡(jiǎn)支板：在支座處自由擱置或簡(jiǎn)單連接； 連續(xù)板：在支座處整體

3、連接； 懸臂板：板的一邊與梁整體連接，而另三邊自由。 計(jì)算同簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁和懸臂梁。 板梁梁lblblblala 計(jì)算跨度簡(jiǎn)支板和連續(xù)板的計(jì)算跨度與板形、計(jì)算內(nèi)力種類(lèi)、板厚和擱置長(zhǎng)度有關(guān)。在確定板的計(jì)算跨度時(shí)，應(yīng)考慮支座對(duì)板的影響，計(jì)算跨度分彎矩計(jì)算跨和剪力計(jì)算跨。 2.集中荷載的接觸寬度和傳遞寬度集中荷載作用在面板上時(shí)具有一定的接觸面積,其寬度即是接觸寬度。一般取接觸面積的中心作為集中荷載的作用點(diǎn)位置。當(dāng)面板(單向板或雙向板)上有墊層時(shí),集中力經(jīng)墊層傳到面板,一般假定按 45分別向兩個(gè)方向傳遞。設(shè)集中荷載的接觸寬度為a0b0，墊層厚度為hs，則傳遞寬度（傳遞到面板上的傳遞寬）單個(gè)集中荷載作用

4、時(shí)： 順板跨方向a1a02hs 多個(gè)集中荷載作用時(shí)，且輪距較小，傳遞范圍相互重疊： a1a02hsS 垂直板跨方向集中荷載傳遞寬度的計(jì)算方法和平行板跨方向相同,其接觸寬度和傳遞寬度分別為 b0和 b1 傳遞以后的荷載強(qiáng)度q0 q0P/（a1b1）， P傳遞范圍內(nèi)的集中力總和。3.集中荷載作用下板的計(jì)算寬度 影響有效分布寬度的主要因素: 寬跨比； 板厚； 荷載接觸面積； 荷載作用位置。 1)集中荷載作用下單向簡(jiǎn)支板和連續(xù)板計(jì)算寬度u板的有效工作布寬度（計(jì)算寬度）b主要決定于荷載作用的位置和大小，板的計(jì)算跨度以及板的支承情況。 考慮實(shí)際情況的諸多因素，并便于計(jì)算，規(guī)范規(guī)定簡(jiǎn)支板和連續(xù)板的工作寬度可

5、按如下計(jì)算： 中置荷載（荷載接觸面積中心位于1/2 板寬至y0.5bc）的彎矩計(jì)算寬度： 偏置荷載（荷載接觸面積中心位于自由邊附近，且y0.5bc）的彎矩計(jì)算寬度：,/1 . 08 . 0100hbxlklbc00/9 .00 .1/lBlBkybbcc45. 0當(dāng)有多個(gè)集中荷載同時(shí)作用，彎矩計(jì)算寬度重疊時(shí)，其計(jì)算寬度取bcS，S為最外面集中荷載的中心距離：Sbbcc單向板集中荷載作用下的剪力計(jì)算寬度 平行板跨方向的剪力計(jì)算寬度： 垂直板跨方向的剪力計(jì)算寬度、中置荷載（荷載位于l/2板寬附近，且y0.3x1.8h0）的剪力計(jì)算寬度： 式中：h0板的有效高度（m）； 、偏置荷載（荷載位于自由邊附

6、近，且y0.3x1.8h0）的剪力計(jì)算寬度：xhbbcs6 . 06 . 301xhbbcs3 . 08 . 1011aacs2)集中荷載作用下懸臂板的彎矩計(jì)算寬度 平行懸臂方向: ac=a1 垂直板的懸臂方向: bc=b1+2x 4.內(nèi)力計(jì)算 1)單向板計(jì)算 板的計(jì)算寬度:均布荷載下取單寬(1m),集中荷載作用下取計(jì)算寬度。 簡(jiǎn)支板、懸臂板、自由擱置在梁上的單向連續(xù)板可按一般的簡(jiǎn)支梁、懸臂梁、連續(xù)梁計(jì)算。 與梁整體連接的單向連續(xù)板,其彎矩按系數(shù)法計(jì)算: M= mM0式中:M跨中或支座計(jì)算彎矩設(shè)計(jì)值(kNm); M0按簡(jiǎn)支板計(jì)算時(shí)跨中最大彎矩設(shè)計(jì)值(kNm); m彎矩系數(shù)。 疊合板的自重及施工

7、荷載產(chǎn)生的內(nèi)力按簡(jiǎn)支板計(jì)算。可變作用產(chǎn)生的內(nèi)力,當(dāng)板與梁整體連接時(shí),可按連續(xù)板用彎矩系數(shù)法計(jì)算;當(dāng)板不與梁整體連接時(shí)按簡(jiǎn)支板計(jì)算。2) 雙向板的計(jì)算 雙向板為雙向受力，需雙向配筋，雙向鋼筋既是受力鋼筋，又是分布鋼筋，故較為經(jīng)濟(jì)，但雙向板只能做非預(yù)應(yīng)力。關(guān)于雙向板的計(jì)算屬于彈性薄板理論課題，其計(jì)算較為復(fù)雜。 關(guān)于雙向板彎矩計(jì)算查高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范（附錄B）或建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)。 四邊簡(jiǎn)支板承受集中荷載時(shí)產(chǎn)生的跨中彎矩 Ma和 Mb可按高樁碼頭設(shè)計(jì)和施工規(guī)范附錄 B計(jì)算。當(dāng)板與梁整體連接時(shí),跨中彎矩采用 0.525Ma和 0.525Mb。支座彎矩采用 -0.75Ma和-0.75Mb。 四邊支

8、承板承受均布荷載產(chǎn)生的剪力可根據(jù)跨中撓度相等的原則,把均布荷載分配于兩個(gè)位于跨中且相互正交的單位寬度的板條上,板條按簡(jiǎn)支梁的方法計(jì)算。 四邊支承板承受集中荷載產(chǎn)生的剪力,按受沖切計(jì)算,其具體計(jì)算方法見(jiàn)高樁碼頭設(shè)計(jì)和施工規(guī)范。備注： 雙向板的剪力計(jì)算近似按兩個(gè)方向的單向板進(jìn)行計(jì)算，分配到兩個(gè)方向單向板上的荷載可按跨中撓度相等的原則求得： 假設(shè)四邊簡(jiǎn)支板，跨徑為la、lb，當(dāng)板中心處作用一集中力 P時(shí)，設(shè)分配到兩個(gè)方向的單向板的荷載為Pa、Pb，板中心的兩個(gè)方向的撓度： EIlPfaaa483EIlPfbbb483根據(jù)： babaffPPPPlllPPlllPbaabbaba333333對(duì)均布荷載

9、：根據(jù)得到： aaaaEIlqf34854bbbbEIlqf34854baff baqqqbaIIqlllqbaba444qlllqbaab444二. 縱梁的計(jì)算 1.計(jì)算圖式和計(jì)算跨度 計(jì)算圖式 簡(jiǎn)支梁支座處斷開(kāi)。 連續(xù)梁支座處整體連接: 支承于樁帽上的連續(xù)縱梁，其內(nèi)力應(yīng)按彈性支承連續(xù)梁計(jì)算。 支承于橫梁上的裝配整體式縱梁，具有彈性支承性質(zhì)，按彈性支承連續(xù)梁計(jì)算。JTS167-1-2010高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范2.計(jì)算荷載 縱梁的計(jì)算荷載包括: 縱梁自重; 直接作用在縱梁上的使用荷載(例如門(mén)機(jī)荷載);由面板自重及面板上使用荷載產(chǎn)生的面板支座反力。 單向板的支座反力。 雙向板的支座反力, 一般

10、用 近似法求得。u 在滿(mǎn)布均布荷載作用下, 按圖示將荷載分配到 縱梁和橫梁上。u 集中力作用下的支座反力可按 求雙向板剪力的方法求得。三、橫梁排架的計(jì)算橫向排架由基樁和聯(lián)結(jié)基樁的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成。 梁板式：橫梁樁基； 框架式：桁架樁基 無(wú)梁板式：橫向板帶樁基； 承臺(tái)式：承臺(tái)樁基 橫向排架是高樁碼頭的主要受力單元，計(jì)算它的目的是為了求得樁基和連接樁基的構(gòu)件的內(nèi)力。 1.計(jì)算圖式 1）計(jì)算段長(zhǎng) 計(jì)算中：取一代表排架計(jì)算內(nèi)力，計(jì)算段長(zhǎng)取排架間距；端排架的內(nèi)力計(jì)算另行考慮；2）樁臺(tái)剛度 樁臺(tái)根據(jù)剛度可分為三類(lèi)： 剛性樁臺(tái)：EI，在外荷載作用下，樁臺(tái)只發(fā)生變位（水平、豎向和轉(zhuǎn)角），不發(fā)生變形，適用于框架

11、時(shí)式碼頭和承臺(tái)式碼頭的上部結(jié)構(gòu)； 柔性樁臺(tái)：樁臺(tái)有一定剛度，受力后樁臺(tái)不僅產(chǎn)生變位，且發(fā)生變形。適用于梁板式高樁碼頭的橫梁和無(wú)橫梁式高樁碼頭的橫向板帶； 5） 樁的受彎計(jì)算長(zhǎng)度 排架中的受彎計(jì)算長(zhǎng)度等于樁的自由長(zhǎng)度加上樁在土中的嵌固點(diǎn)深度之和。嵌固點(diǎn)深度理論上應(yīng)根據(jù)豎向彈性地基梁的計(jì)算方法確定（m法、有限元法），即找到入土的變形第一零點(diǎn)。規(guī)范在m法基礎(chǔ)上，給出了彈性長(zhǎng)度受彎嵌固點(diǎn)深度的經(jīng)驗(yàn)公式：式中： 反映樁頂與樁臺(tái)嵌固程度和樁的自由長(zhǎng)度大小的系數(shù)，1.82.2。 T樁的相對(duì)剛度系數(shù)（m）。 Tt5oppmbIET (二)計(jì)算荷載及其效應(yīng)組合 橫向排架上的作用可分為三類(lèi):上部結(jié)構(gòu)自重力、固定設(shè)

12、備自重力等永久作用;堆貨荷載、起重運(yùn)輸機(jī)械荷載、鐵路荷載、船舶荷載、施工荷載和波浪力等可變作用;地震作用等偶然作用。 梁板的布置方式對(duì)面板上荷載的傳遞方式有很大影響,也因此影響到橫向排架的計(jì)算。 例如,面板直接擱置在橫梁上時(shí),荷載由面板橫梁,為均布力。 面板四邊支承時(shí),如果是單面板,荷載由面板縱梁橫梁,為集中力;如果是雙向板,則一部分荷載由面板縱梁橫梁,為集中力,另一部分荷載直接由面板橫梁,為分布荷載(三角形分布或梯形分布)。 當(dāng)系纜力和撞擊力作用在上部結(jié)構(gòu)為整體連接的碼頭上時(shí),可將碼頭上部結(jié)構(gòu)在水平方向視為一個(gè)以排架基樁作為支承點(diǎn)的連續(xù)梁,按彈性支承剛性梁計(jì)算。當(dāng)碼頭排架間距和支承點(diǎn)的水平反

13、力系數(shù)(排架基樁在水平方向單位力作用下的變形)相等或相近時(shí),水平集中力的橫向分力在排架中的分配系數(shù)可按高樁碼頭設(shè)計(jì)和施工規(guī)范附錄 A確定。 根據(jù)系船柱的高矮,系纜力作用在碼頭面以上0.30.5m處。撞擊力的作用點(diǎn)位置見(jiàn)本節(jié)靠船構(gòu)件的計(jì)算。 作用效應(yīng)組合: 以上各種作用應(yīng)根據(jù)可能出現(xiàn)的最不利情況進(jìn)行布置和組合。不可能同時(shí)出現(xiàn)的作用不應(yīng)組合。有些作用雖然可能同時(shí)出現(xiàn),但可變作用效應(yīng)組合時(shí)應(yīng)分清主導(dǎo)作用和非主導(dǎo)作用。3.柔性樁臺(tái)橫向排架的計(jì)算 橫向排架內(nèi)力宜按柔性樁臺(tái)計(jì)算。 板梁式碼頭中,由叉樁和直樁支承的橫梁是常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)型式。 由叉樁和直樁支承的橫梁,在進(jìn)行橫向排架計(jì)算時(shí),可假定樁兩端為鉸接。在垂

14、直荷載(包括水平力對(duì)橫梁中和軸產(chǎn)生的力矩)作用下,橫梁可按彈性支承連續(xù)梁計(jì)算,水平力由叉樁承受。 樁與橫梁采用嵌固連接的全直樁碼頭, 可按考慮樁土共同作用的剛架進(jìn)行計(jì)算,或按具有彈性支承的剛架進(jìn)行計(jì)算。 但對(duì)于一些特殊的結(jié)構(gòu)(如采用半叉樁、斜樁等)應(yīng)采取相應(yīng)的計(jì)算方法。1）由直樁和叉樁支承的橫梁計(jì)算 在垂直荷載(包括水平力對(duì)橫梁中和軸產(chǎn)生的力矩)作用下,由直樁和叉樁支承的橫梁按彈性支承連續(xù)梁計(jì)算,一般采用五彎矩方程求解。（對(duì)于不等跨或非等截面的橫梁,五彎矩方程的一般形式可參閱結(jié)構(gòu)力學(xué)書(shū)籍。） 實(shí)際工程中常見(jiàn)到的是等跨、等截面梁,此時(shí)五彎矩方程為:如令 n=2、3、4 K-1,可得(K-2)個(gè)中

15、間支座截面的五彎矩方程式,聯(lián)立求解,即可得橫梁各中間支座的彎矩值。根據(jù)中間支座彎矩可求得橫梁各斷面的彎矩和支座反力,再進(jìn)一步求得橫梁各斷面的剪力和樁的軸向力。計(jì)算所得的直樁支座反力就是直樁樁力,而叉樁樁力可由支座反力和樁頂水平力求得。當(dāng)橫向排架中有兩組以上叉樁時(shí),水平力按叉樁的橫向剛度系數(shù)分配。樁和支座的軸向反力系數(shù)確定如下。（1）樁的軸向反力系數(shù)：樁頂在單位軸向力作用下產(chǎn)生的軸向位移。 摩擦樁應(yīng)根據(jù)試樁資料確定,如無(wú)試樁資料,可按下式計(jì)算:(2)支座的豎向壓縮系數(shù)對(duì)于第 n支座的直樁,樁的軸向反力系數(shù)就是支座豎向反力系數(shù) Kn,雙直樁的支座豎向反力系數(shù)為Kn/2 (此時(shí) Kn應(yīng)考慮群樁影響)

16、。叉樁支座豎向反力系數(shù)可近似采用下式計(jì)算:2）全部由直樁支承的橫梁計(jì)算 按彈性支承的剛架計(jì)算五、靠船構(gòu)件的計(jì)算 靠船構(gòu)件主要承受撞擊力或擠靠力。 撞擊力較大,故一般取撞擊力作為設(shè)計(jì)荷載。 懸臂梁式和懸臂板式靠船構(gòu)件分別按懸臂梁和懸臂板計(jì)算。 對(duì)于懸臂梁式靠船構(gòu)件,全部船舶撞擊力應(yīng)由一個(gè)構(gòu)件承受。船舶斜向靠岸時(shí),如與碼頭前沿線夾角較小,還應(yīng)考慮撞擊力產(chǎn)生的水平摩擦力和由此而引起的扭矩作用。故懸臂梁式靠船構(gòu)件一般按雙向受彎、受扭構(gòu)件設(shè)計(jì)。如有可靠的縱向水平支撐也可按單向受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)。 撞擊力的作用點(diǎn)位置:應(yīng)根據(jù)水位和防護(hù)設(shè)備情況確定。對(duì)懸臂式結(jié)構(gòu),撞擊點(diǎn)的位置越低越不利,因此一般假定撞擊力作用在設(shè)

17、計(jì)低水位以上第一排防沖設(shè)施上。 船舶撞擊力通過(guò)防護(hù)設(shè)備作用在靠船構(gòu)件上,實(shí)際的荷載接觸面積根據(jù)不同的防護(hù)設(shè)備而定。例如采用橡膠筒時(shí),接觸面積為橡膠筒直徑乘其長(zhǎng)度。第五節(jié) 高樁碼頭構(gòu)件強(qiáng)度和整體穩(wěn)定驗(yàn)算一、構(gòu)件強(qiáng)度和抗裂計(jì)算1. 鋼筋砼構(gòu)件的砼強(qiáng)度等級(jí) 高樁碼頭的混凝土對(duì)不同構(gòu)件采用不同的強(qiáng)度等級(jí),并不得低于下表 的規(guī)定,同時(shí)還要考慮混凝土耐久性的要求。2、 鋼筋砼構(gòu)件的配筋 一般情況下,鋼筋混凝土構(gòu)件按使用期產(chǎn)生的內(nèi)力進(jìn)行強(qiáng)度配筋和抗裂驗(yàn)算。 對(duì)于預(yù)制安裝構(gòu)件,尚應(yīng)按短暫狀況對(duì)施工期的受力情況進(jìn)行強(qiáng)度和抗裂驗(yàn)算,不滿(mǎn)足要求時(shí)可在施工上采取措施。但對(duì)有些構(gòu)件(如樁),施工應(yīng)力在設(shè)計(jì)中起控制作用,

18、需按施工期產(chǎn)生的內(nèi)力進(jìn)行強(qiáng)度配筋和抗裂驗(yàn)算。 樁在施工期起控制作用的主要是吊樁應(yīng)力和打樁應(yīng)力。 預(yù)制構(gòu)件的強(qiáng)度驗(yàn)算:預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制構(gòu)件在鋼筋張拉(后張法)或放松(先張法)過(guò)程中,混凝土將受壓或偏心受壓,在非預(yù)應(yīng)力的一面混凝土可能出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力,應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件吊運(yùn)過(guò)程中受沖擊力,驗(yàn)算其強(qiáng)度時(shí)應(yīng)將預(yù)制構(gòu)件重量乘以動(dòng)力系數(shù),一般構(gòu)件 取 1.3。樁在起吊和水平吊運(yùn)時(shí)一般也取 1.3,吊立過(guò)程中取 1.1。構(gòu)件在儲(chǔ)存場(chǎng)和運(yùn)輸工具上堆放時(shí),應(yīng)根據(jù)構(gòu)件自重、支墊數(shù)目和位置驗(yàn)算其堆放時(shí)的強(qiáng)度,并控制預(yù)制件堆放的層數(shù)。由于構(gòu)件的不同安裝方法,構(gòu)件的受力情況也是不同的,應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行

19、驗(yàn)算。例如安裝懸臂式靠船構(gòu)件時(shí),為保證其穩(wěn)定性,需設(shè)置臨時(shí)固定的拉筋,拉筋強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)受力驗(yàn)算。吊樁應(yīng)力:鋼筋混凝土預(yù)制樁和預(yù)應(yīng)力混凝土樁從出槽到沉樁過(guò)程中,樁身會(huì)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。尤其在樁的吊立過(guò)程中(樁由水平變?yōu)榇怪钡跞氪驑对O(shè)備龍口),由于自重、水浮力的作用,樁身可能產(chǎn)生最大的拉應(yīng)力,樁的強(qiáng)度和抗裂度往往受此控制。隨著長(zhǎng)樁的使用,樁在吊運(yùn)和吊立過(guò)程中的驗(yàn)算問(wèn)題也就更為突出。 沉樁應(yīng)力u 無(wú)論是錘擊沉樁還是震動(dòng)沉樁,沉樁時(shí)樁身各部分產(chǎn)生沉樁拉應(yīng)力和沉樁壓應(yīng)力,由此可能引起樁身的橫向裂縫、縱向裂縫和樁頭損壞。u 影響樁身拉應(yīng)力值大小的因素很多,主要有樁錘、樁墊、樁長(zhǎng)、土質(zhì)等。此外樁的預(yù)制質(zhì)量的不均勻、樁進(jìn)入嵌固位置后強(qiáng)力矯正樁位使樁在受彎或