某碼頭設(shè)計(jì)計(jì)算書

x合同段碼頭設(shè)計(jì)說明書一、設(shè)計(jì)范圍某大橋7標(biāo)施工臨時(shí)碼頭。二、設(shè)計(jì)依據(jù)1.《某大橋施工招標(biāo)文件圖冊》2.《某大橋施工招標(biāo)文件技術(shù)規(guī)范》1.《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）2.《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ024-85）3.《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ025-86）4.《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041—2000）三、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1.設(shè)計(jì)控制荷載：100t履帶吊車及26t（車重+混凝土重）混凝土罐車；2.設(shè)計(jì)使用壽命：5年；3.水位：取20年一遇最高水位+3.04m。4.地面高程取-4.5m，最大沖刷深度考慮8.4m，即沖刷后地面線高程為-12.9m。5.水流速度：二十年一遇最大流速1.38m/s；6.風(fēng)荷載：按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》計(jì)算,風(fēng)速按20年一遇取值，。四、碼頭結(jié)構(gòu)簡介某大橋7合同段碼頭負(fù)擔(dān)7標(biāo)施工機(jī)械及船舶的?？浚约叭藛T和材料轉(zhuǎn)運(yùn)。碼頭位于8標(biāo)擬建棧橋端頭K28+190處，總面積1100m2。碼頭頂標(biāo)高+6.0m，長51m寬23m，南北方向每跨5m，東西方向每跨6m。基礎(chǔ)采用直徑82cm、壁厚1cm鋼管樁，每排鋼管樁間均采用平聯(lián)和斜撐連接。主分配梁為2HW400×400×13型鋼，固定于鋼管樁頂；次分配梁為間距為150cm的單排單層貝雷，固定于主分配梁上；次分配梁上部布置工20b做為面板縱肋，間距50cm；面板為厚度為1cm的鋼板網(wǎng)，面板與縱肋點(diǎn)焊固定，增強(qiáng)整體穩(wěn)定性。碼頭立面、側(cè)面圖如下：圖1碼頭立面布置圖圖2碼頭側(cè)面布置圖7標(biāo)碼頭設(shè)計(jì)計(jì)算書一、荷載選取圖1.1100T履帶吊車圖1.2罐車荷載二、面板計(jì)算該碼頭面板采用δ＝10mm的花紋鋼板，下面布設(shè)間距為50cm的I20b做分配梁，此處車輪荷載作用于橋面時(shí)，均可看作由面板分配梁承擔(dān)，此不對橋面板做驗(yàn)算。三、分配梁一驗(yàn)算工況1：履帶吊行走階段荷載組合為：1.2×結(jié)構(gòu)自重+1.1×履帶吊車施工重量+水流壓力+風(fēng)荷載花紋鋼板單位重：78.5kg/m2I20b單位重：31.05kg/m1.2×結(jié)構(gòu)自重＝0.546kN/m100t履帶吊車施工重量按105t考慮，履帶長6.025m，則每側(cè)履帶荷載為87.14kN/m，履帶寬1.015m，作用于單根分配梁上的荷載為87.14/3.38=25.8kN/m，故：1.1×履帶吊車施工重量=28.4kN/m水流速度：1.38m/s風(fēng)速：31.6m/s利用SAP2000建立有限元計(jì)算模型，履帶吊車荷載分布如圖3.1所示。圖3.1分配梁一(I20b)計(jì)算模型（單位：kN/m）經(jīng)分析得出分配梁一彎矩圖、剪力圖、支點(diǎn)反力圖及變形圖如下：圖3.2分配梁一(I20b)剪力圖（單位：kNm）圖3.3分配梁一(I20b)彎矩圖（單位：kN）圖3.4分配梁一(I20b)支點(diǎn)反力圖（單位：kN）圖3.5分配梁一(I20b)變形圖（單位：m）由上圖可知，分配梁一在履帶吊車作用下，最大彎矩M=6.51kNm，最大剪力Q=25.63kN，最大支反力為N=48.38kN，最大變形fmax=2×10-4m。I20b：Wx=250cm3，A=39.6cm2，則最大彎應(yīng)力σ=M/Wx=6.51kNm/250cm3=26.04MPa<[σw]=140MPa，剪應(yīng)力τ=Q/A=25.63kN/39.6cm2=6.47MPa<[τw]=85MPa，滿足要求。最大變形fmax=2×10-4m,則fmax/L=2×10-4/23=8.7×10-6<1/400,滿足要求。工況2：罐車行走階段荷載組合為：1.2×結(jié)構(gòu)自重+1.1×罐車重量+水流壓力+風(fēng)荷載混凝土罐車自重加混凝土重量總共26t。其它荷載與工況一相同。建立有限元模型如圖3.6所示。圖3.6分配梁一(I20b)計(jì)算模型（單位：KN）經(jīng)分析得出縱肋彎矩圖、剪力圖、支點(diǎn)反力圖及變形圖如下：圖3.7分配梁一(I20b)彎矩圖（單位：KNM）圖3.8分配梁一(I20b)剪力圖（單位：KN）圖3.9分配梁一(I20b)支點(diǎn)反力圖（單位：KN）圖3.10分配梁一(I20b)變形圖（單位：m）由上圖可知，分配梁一在碼頭罐車行走階段，最大彎矩M=9.69kNm，最大剪力Q=34.01KN，最大支反力為N=42.79KN，最大變形fmax=4×10-4m。I20b：Wx=250cm3，A=39.6cm2，則最大彎應(yīng)力σ=M/Wx=9.69kNm/250cm3=38.76MPa<[σw]=140MPa，剪應(yīng)力τ=Q/A=34.01kN/39.6cm2=8.6MPa<[τw]=85MPa，滿足要求。最大變形fmax=3×10-4m,則fmax/L=3×10-4/11.5=2.6×10-5<1/400,滿足要求。四、分配梁二計(jì)算分配梁二為單排單層貝雷，以1.5m間距布置于分配梁三之上。工況1：履帶吊行走階段履帶吊行走的最不利位置取兩根鋼管樁跨中處，沿貝雷方向鋼管樁間距為6.0m，履帶寬度1.025m，分配梁一布置間距為0.5m，分配梁一對分配梁二的最不利荷載為48.38kN，建立有限元模型如圖4.1所示。圖4.1分配梁二（貝雷）計(jì)算模型（單位：KN）經(jīng)分析得出次分配梁彎矩圖、剪力圖、支點(diǎn)反力圖及變形圖如下：圖4.2分配梁二（貝雷）剪力圖（單位：KNM）圖4.3分配梁二（貝雷）彎矩圖（單位：KN）圖4.4分配梁二（貝雷）支點(diǎn)反力圖（單位：KN）圖4.5分配梁二（貝雷）變形圖（單位：m）由以上各圖可知，分配梁二在履帶吊行走階段，最大彎矩M=194.06kNm，最大剪力Q=164.43KN，最大支反力為N=297.06KN，最大變形fmax=8×10-4m。由《橋涵》下冊表18-62可查，單排單層貝雷片允許彎矩=975kN.m，允許剪力245KN，故分配梁二（貝雷片）強(qiáng)度滿足要求。fmax/L=8×10-4/12=6.7×10-5<1/400，剛度滿足要求。工況2：罐車行走階段混凝土罐車行走的最不利位置取距離邊線0.5m處，罐車橫向單排每側(cè)4個(gè)輪胎，兩側(cè)共計(jì)8個(gè)輪胎，每側(cè)輪距約為0.2m，故每側(cè)輪胎通過4根面板縱肋作用于次分配梁上，經(jīng)面板縱肋工況二分析可知，單根縱肋對次分配梁的壓力為28.27KN，建立有限元模型如圖4.6所示。圖4.6分配梁二（貝雷）計(jì)算模型（單位：KN）經(jīng)分析得出次分配梁彎矩圖、剪力圖、支點(diǎn)反力圖及變形圖如下：圖4.7分配梁二（貝雷）彎矩圖（單位：KN）圖4.8分配梁二二（貝雷）剪力圖（單位：KN）圖4.9分配梁二二（貝雷）支點(diǎn)反力圖圖4.10分配梁梁二（貝雷雷）變形圖圖（單位：：KN）由以上各圖可知知，分配梁梁二在履帶帶吊行走階階段，最大大彎矩M=1288.48kkNm，最最大剪力Q=911.91KKN，最大大支反力為為N=1883.833KN，最大大變形fmax=4..5×100-4m。由《橋涵》下冊冊表18-662可查，單單排單層貝貝雷片允許許彎矩=9755kN.m，允許剪剪力245KNN，故分配梁梁二（貝雷雷片）強(qiáng)度滿足足要求。fmax/L=4..5×100-4/122=3.775×100-5<1/4000，剛度度滿足要求求。五、分配梁三計(jì)算分配梁三為2HHW4000×4000×13型鋼，布置置于鋼管樁樁頂，沿型鋼方方向鋼管樁樁間距為55.0m。工況1：履帶吊吊行走階段段由分配梁二的分分析知，分分配梁三受受的單個(gè)最最不利荷載載為297..06kNN，建立有有限元模型型如圖5..1所示。圖5.1分配梁三三（2HWW400）計(jì)算模型型（單位：：KN）經(jīng)分析得出主分分配梁彎矩矩圖、剪力力圖、支點(diǎn)點(diǎn)反力圖、變變形圖如下下：圖5.2分配梁三三（2HWW400）彎矩圖（單單位:KNM）圖5.3分配梁三三（2HWW400）剪力圖（單單位：KNN）圖5.4分配梁三三（2HWW400）支點(diǎn)反力力圖（單位位：KN）圖5.5分配梁三三（2HWW400）變形圖（單單位：m）由以上各圖可知知，主分配配梁在履帶帶吊行走階階段，最大大彎矩M=465..4kNmm，最大剪剪力Q=4488.83KKN，最大大支反力為為N=10446.188KN，最大大變形fmax==4.6×10-3m。2HW400×4400×113：Wx=65366.2cm3，A=4299.08ccm2，則最大彎應(yīng)力σ==M/Wx=465..4kNmm/65336.2ccm3=71.22MPa<[σw]=1400MPa，滿足要求求。剪應(yīng)力τ=Q//A=4448.833kN/429..08cm2=10.446MPa<[τw]=85MPa，滿足要要求。最大變形fmaax=4.6×110-3m,則fmax/L==4.6×110-3/10=4.6×110-4<1/4000,滿足要求求。工況2：罐車行行走階段運(yùn)輸階段近似認(rèn)為與與罐車車輪距距相等的44根次分配配梁作用于于主梁，經(jīng)經(jīng)次分配梁梁工況二計(jì)計(jì)算得，最最大集中力力為41..81KNN，建立有有限元模型型如圖5..6所示。圖5.6分配梁三三（2HWW400）計(jì)算模型型圖（單位位：KN）經(jīng)分析得出主分分配梁彎矩矩圖、剪力力圖、支點(diǎn)點(diǎn)反力圖、變變形圖如下下：圖5.7分配梁三三（2HWW400）彎矩圖（單單位：KNNM）圖5.8分配梁三三（2HWW400）剪力圖（單單位：KNN）圖5.9分配梁三三（2HWW400）支點(diǎn)反力力圖（單位位：KN）圖5.10分配梁梁三（2HHW4000）變形圖（單單位：m）由以上各圖可知知，主分配配梁在罐車車行走階段段，最大彎彎矩M=252..72kNNm，最大大剪力Q=2977.78KKN，最大大支反力為為N=4488.49KKN，最大大變形fmax==1.99×10--3m。2HW400××400××13：Wx=65366.2cmm3，A=4299.08ccm2，則最大彎應(yīng)力σ==M/Wx=2522.72kkNm//65366.2cmm3=38..7MPa<[σw]=1440MPa，滿足要求求。剪應(yīng)力τ=Q//A=2997.788kN/429..08cm2=6.994MPa<[τw]=855MPa，滿足要要求。最大變形fmaax=1.9×110-3m,則fmax/L==1.9×110-3/10==1.9×110-4<1/4400,滿足要求求。六、鋼管樁計(jì)算按8.4m沖刷深深度考慮，地地面線高程程為-4.5-8.4=-12.99m，假定鋼鋼管樁在--12.9m處懸臂固結(jié)結(jié)，樁頂標(biāo)標(biāo)高取+3.9m，鋼管長長度為166.8m。工況1：流水壓力計(jì)算流水壓力計(jì)算：：Fw=kkAγv2/(2g)式中：Fw―――流水壓力力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；kk――橋墩形狀狀系數(shù)（鋼鋼管取0.8）；AA――橋墩阻水水面積（mm2），計(jì)算算至一般沖沖刷線處；；γγ――水的重力力密度（kkN/m33）；vv――設(shè)計(jì)流速速（m/s）；gg――重力加速速度（9..81m/s2）。Fw=kAγvv2/(2g)＝0.8××13.112×100×1.2242÷2÷99.81＝8.233kN計(jì)算中取兩排四四根鋼管，通通過平聯(lián)與與斜撐連成成整體，建建立有限元元模型。兩兩根樁間橫橫向凈距為為6m，縱向向凈距為55m，鋼管管樁直徑00.82mm。建立鋼管管樁在流水水壓力作用用下的有限限元模型如如圖6.1所示。圖6.1鋼管樁計(jì)計(jì)算模型（單單位：KNN/M）圖6.2鋼管樁變形形圖（單位位：m）圖6.3鋼管樁軸軸力圖（單單位：KNN）圖6.4鋼管樁彎矩矩圖（單位位：KNMM）圖6.5鋼管樁剪剪力圖（單單位：KNN）圖6.6鋼管樁支反反力圖（單單位：KNN）工況2：使用階階段根據(jù)以上計(jì)算結(jié)結(jié)果，1000t履帶吊行行走至樁頂頂時(shí)，單樁樁所受壓力力為12555KN（考慮1.2的系數(shù)）。經(jīng)以上分析可知知，鋼管樁樁所受最大大彎矩M=50.55kN·m，剪力為8..66kN，最大軸力力為12555kN，最大變變形為3..3×100-3m。Φ820×10mmm鋼管樁Wx=50900.9cm3，A=2544.46ccm2，Ix=20877.28ccm4鋼管樁在彎矩作作用下，σw=M/Wx=50.5kN··m/50900.9cm3=9.922MPa；鋼管樁在剪力作作用下，τ=2Q/A=22×8.66kN/254..46cm2=0.68MPa<[τ]=85MPa，滿足要求求。鋼管樁在軸力作作用下，σN=N/A=12255kNN/254..46cm2=49.33MPa<[σ]=1400MPa滿足要求求。鋼管樁在彎剪共共同作用下下，按第四四強(qiáng)度理論論計(jì)算如下下：滿足要求。鋼管樁撓度，滿滿足要求。單根鋼管樁所受受最大豎向向力為12255KNN，據(jù)此計(jì)計(jì)算鋼管樁樁入土深度度。統(tǒng)計(jì)該碼頭區(qū)域域土層磨阻阻力如表66.1：表6.1土層摩阻力統(tǒng)計(jì)計(jì)序號土層名稱樁周摩阻力（KKpa）底面高程（m）1淤泥質(zhì)粘土20-152粘土50-15.53中砂60-194粗砂80-215強(qiáng)風(fēng)化玄武巖