xx大港散货码头1#泊位工程设计梁板式高桩码头结构

1、xx大港散货码头1#泊位工程设计梁板式高桩码头结构1# Bulk cargo terminal design of Tianjin Dagang High-pile Structuresii摘 要本工程位于xx市大港区，是一个散货码头。其结构形式为高桩梁板式码头，其地质条件良好，不用做特殊的地基处理。在纵向设一条变形缝，将码头分为前、后方桩台。在横向设3条变形缝，将码头在纵向分为4段。该工程主要包括工程规模确定、各种建筑物的平面布置和主要尺度（设计顶高程、底高程、长度、宽度以及面积等）确定、生产作业工艺设计等。在确定主要结构形式及尺寸后，先进行了码头面荷载标准值的计算，接着计算出各种结构的内力

2、值（跨中弯矩、支座弯矩、支座剪力及支座反力），找出最不利的一组或几组内力进行组合。选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还要对结构整体稳定性及抗震进行验算。关键词：散货码头；高桩；结构设计；内力；配筋；验算ABSTRACTThis project is located the Tianjin big port area, is a standard bulk cargo berth.Its structural style for Gao Zhuangliang the beat wharf, its geological condition is good, does not need to

3、make special ground processing.In longitudinal supposes a distortion seam, divides into the wharf before and after square pile Taiwan. Crosswise is supposing 3 distortion seams, in longitudinal divides into the wharf 4sections.This project mainly includes the project scale to determine, each buildin

4、g plane arrangement and the main criterion (design go against elevation, bottom elevation, length, width as well as area and so on) determine, the production work technological design and so on. After the determination main structural style and the size, has first carried on the wharf surface load n

5、ormal value computation, then calculates each kind of structure the endogenic force value (cross bending moment, support bending moment, support shearing force and reaction of support), discovers most disadvantageous group of or several group of endogenic forces carries on the combination.Selects th

6、e safest result computation to match the muscle and to draw a chart.In addition also must carries on the checking calculation to the structure overall stability and the earthquake resistance.Key words：Bulk cargo Terminal；High pile；Structural Design；Internal Force ；Reinforcement ；Checking Computation

7、s 目 录第1章 设计背景11.1工程概述11.2设计原则11.3设计依据11.4设计任务1第2章 设计资料22.1地形条件22.2气象条件22.3水文条件22.5地质条件32.6地震条件32.8施工条件4第3章 设计成果53.1总体设计成果53.2结构方案成果53.3施工图设计成果53.4关键性技术要求53.5设计成果评价5第4章 总平面设计64.1工程规模64.2布置原则64.3设计船型64.4作业条件64.5总体尺度74.5.1码头泊位长度74.5.2码头前沿高程74.5.3码头前沿停泊水域尺度74.5.4码头前船舶回旋水域尺度74.5.5陆域设计高程84.5.6航道设计尺度84.6平面

8、方案比选84.7装卸工艺设计10第5章 结构选型115.1结构型式115.2结构布置115.3构造尺度125.4作用分析135.4.1永久作用135.4.2可变作用135.4.3偶然作用17第6章 结构设计186.1面板设计186.1.1计算原则186.1.2计算参数196.1.3作用分析196.1.4作用效应计算206.1.5作用效应组合266.1.6强度验算及配筋286.2纵梁设计336.2.1计算原则336.2.2计算参数346.2.3作用分析346.2.4作用效应计算356.3横向排架406.3.1计算原则406.3.2计算参数406.3.3作用分析406.3.4作用效应计算416.3

9、.5作用效应组合496.3.6验算及配筋516.3.7抗裂验算536.4基桩设计546.4.1计算原则546.4.2计算参数546.4.3作用分析546.4.4作用效应计算55致谢55参考资料及设计规范56外文资料及译文58毕业设计任务书68设计进度计划表741第1章 设计背景第1章 设计背景1.1工程概述工程名称：xx大港散货码头1#泊位工程设计工程地址：xx市大港区工程规模：拟建一个3万吨级的散货码头，并预留港口发展余地，可能以后吨级将达到10万吨级。码头总长236m，结构安全等级II级，设计使用年限为10年。基于目前我国对外贸易量的日趋增长、满足内需以及分担国内航运的压力，此工程的修建及

10、选址都是可行、合理的。1.2设计原则（一） 总体设计符合国家、地方经济发展规划和总体部署，遵循国家和行业有关工程建设法规、政策和规定。（二） 结合国情，采用成熟的技术、设备和材料，使工程设计安全可靠、使用方便、工程量少、总造价低、施工进度快，获得较好的经济效益和社会效益。（三） 注重工程区域生态环境保护，不占用土地，方便管理，节省投资。1.3设计依据设计任务书、相关规范标准、现有港区形势图、设计参考书等。1.4设计任务主要计算平面布置的基本尺寸、结构的基本尺寸和主要构件的内力计算。1）码头平面布置及码头结构设计；2）根据资料初步设计码头结构断面尺度；3）结构计算；4）完成设计说明书，计算书；5

11、）完成施工图6)完成配筋图等图纸的绘制。76第2章 设计资料第2章 设计资料本部分分析项目的工程环境和条件对工程设计、建设、运行的可能影响。在港口航道与海岸工程的设计工作中，设计资料主要包括地形、地质、水文、气象、施工、地震以及与设计相关的标准、规范、手册、参考书等。2.1地形条件xx开发区地处渤海湾西侧，属冲积-海积平原，填垫前为盐田，现用耕植土填起。填地材料不允许含有重金属、放射性及其它腐败有机质。填地完成后地面标高可达3.5米。2.2气象条件气象： 属大陆性季风气候，具有明显的温暖带半湿润季风气候特征。 气温： 年平均气温： 12 ，极端最高气温： 39.9 （ 1995 年 7 月 2

12、4 日 ），极端最低气温： -18.3 （ 1953 年 1 月 17 日 ） 2.3水文条件包括水位（由水位频率曲线推算设计高低水位、施工水位、极端高低水位）、水流（流向、流速等）、波浪（主波向、设计波高等），主要用于确定工程总平面布置、结构选型、荷载条件、施工条件等。（1）本区潮汐类型为不规则半日潮型，其（HO1+HK1）/HM2=0.53。（2）基准面关系xx港理论最低潮面与大沽零点及当地平均海平面的关系如图21：图21（2）基准面关系根据塘沽海洋站1963年1999年资料统计，（以xx港理论最低潮面起算，下同）：历年最高高潮位 5.81m（1992年9月1日）历年最低低潮位 -1.03

13、m（1968年11月10日）（注：1957年12月18日出现最低低潮位-1.08m）历年平均高潮位 3.74m历年平均低潮位 1.34m历年平均海平面 2.56m历年最大潮差 4.37m（1980年10月）历年平均潮差 2.40m（3）设计水位设计高水位 4.30m设计低水位 0.50m极端高水位 5.88m极端低水位 -1.29m2.5地质条件层为陆相层，含两个亚层。第一亚层为人工填土，土层厚0.5-1.5米；第二亚层为冲积型，以粘土为主，层厚0.7-2.4米。第二层为海相层，上部为淤泥质粘土层，土层厚6.9-9.76米，中部为淤泥质亚粘土，土层厚4.3-6.2米，下部为亚粘土-粘土层，土层

14、厚1.1-2.0米。第三层为陆相及海相层，分5个亚层。第一亚层轻亚粘土粉砂的透镜体，单层厚度2.2-2.4米；第二亚层轻亚粘土，单层厚度1.3-3.3；第三亚层轻亚粘土，单层厚度2.0-5.4米；第四亚层粘土、粘土，单层厚度3.2-4.9米；第五亚层轻亚粘土，单层厚度1.7-4.5米。xx开发区16米以上土层为软弱型土层，仅第一亚层、第二亚层可作天然地基，但因下卧层软弱，变形沉降较大，须进行变形校核或采取复合地基，各种类型的桩基是本区较好的人工地基选型。地质状况良好，属于“新华夏构造体系”，处于华北沉降黄拗陷的北塘凹陷中，无地震断裂带穿过，剪切波速逐层增加约90180M/SEC，属于国家“抗震

15、规范”3类场地，基本裂度为7级。本场区历史上无强震及破坏性地震。自有仪器记录以来无地震裂度MS>=4.0的地震，场区记录的最大地震发生在1965年，其MS=3.4级。2.6地震条件设计任务书给出或根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）查出工程地域的设计烈度、设计基本地震加速度、设计地震分组等抗震设计参数。根据国家地震局、建设部颁发的中国地震烈度区划图（1990年）和中国地震烈度区划图（1990）使用规定的文件精神震发办（1992）160号，xx市城乡建设委员会（1992）建抗566号文件确定塘沽区的地震基本烈度为七度，设计基本地震加速度值为0.15g。2.7荷载条件针对工程使用

16、要求，分析确定作用于水工建筑物上的主要荷载，并给出相应标准值（详见第二部分设计计算书）。2.8施工条件材料供应方便快捷、现场施工条件（水、电、运输）良好、施工单位技术力量雄厚及机械性能良好、混凝土构件的预制能力良好、水上施工能力强。故结构选型与工程设计能够与施工能力相匹配，能够顺利实施。第3章 设计成果第3章 设计成果3.1总体设计成果该工程为xx大港3万吨级散货码头工程设计简要说明工程规模、平面布置方案（水域、码头、陆域及其各组成部分的平面位置和主要尺度，如水域中的转头水域、回旋水域、防波堤，码头中的泊位数、泊位尺度，陆域中的仓库、堆场、供电、供水及其它生产生活辅助设施等）、工艺设计（如装卸

17、工艺）等成果。3.2结构方案成果简要说明自己所设计的水工建筑物的结构方案（结构型式、结构构造及尺度）、结构安全度、主要作用（荷载）、工程概算等。3.3施工图设计成果介绍主要构件的计算图式、主要技术参数（强度、刚度等）、内力计算方法、计算成果（稳定性、强度验算、抗裂验算）、施工图。3.4关键性技术要求在工程的施工顺序、施工计划安排及重要工序的施工方法、技术要求和质量控制等都需要参照有关施工规范进行施工。一些细部结构如变形缝和纵、横梁接缝处的施工一定要严格按照规范要求施工，在沉桩时要严格控制桩的竖向偏差，要符合设计要求（不大于1%）。3.5设计成果评价在接近三个月的毕业设计时间里，我终于完成了本次

18、设计的内容，回顾前一段忙碌的日子，我学会了很多以前落下的知识，并且也充分的巩固了以前所学的专业知识。在老师的指导与周围同学帮助下，我完成了该码头的平面布置方案、码头结构的选型、主要结构的内力计算、以及配筋和验算。虽然计算已经告一段落，但是我自己还是认为存在一些不足，在计算方法上也难免会有一些分歧，这是我的不足之处。我将带着这些问题步入社会，在实践当中去解决这些问题。通过这次毕业设计使我对我所学的专业有了更深一步的了解。第4章 总平面设计第4章 总平面设计总平面设计主要包括工程规模确定、主要水工建筑物的总体尺度、生产作业工艺设计、平面布置方案比选。4.1工程规模工程名称：xx大港散货码头1#泊位

19、工程设计工程地址：xx市大港区工程规模：拟建一个3万吨级的散货码头，并预留港口发展余地，可能以后吨级将达到10万吨级。码头总长236m，结构安全等级II级，设计使用年限为10年。建设的必要性主要体现为码头泊位数、库场面积、锚地、装卸线、航道等需求。4.2布置原则（一） 总平面布置应满足本区域岸线规划的要求，满足港口整体发展的需要，充分与已建工程和将来预留发展工程相协调。（二） 总平面布置与当地的自然条件相适应，结合岸线资源使用现状，远近结合并留有发展余地。（三） 充分利用已有的设施和依托条件，尽量减少工程数量，节省建设投资。（四） 码头及航道布置合理，满足码头、船舶安全作业要求。（五） 符合国

20、家环保、安全、卫生等有关规定。4.3设计船型根据港口使用要求（未来货物吞吐量水平以及港口装卸能力），参考海港总平面设计规范JTJ21199附录A选取。设计船型为3万吨级散货船。船长：L=190m；型宽：B=29m；型深：H=14.6m；满载吃水：T=10.8m。4.4作业条件一般3万吨级集装箱码头要求：风：6级；雨：降水量1025mm；雾：能见度l km；雷暴：无雷暴；冰：结冰厚度：0.2m。按照上述作业标准，考虑设计资料中的风、雨、雾、雷暴、冰、波浪等因素的影响，并扣除各因素相互重叠的影响天数后确定全年作业天数为340天。4.5总体尺度4.5.1码头泊位长度参考海港总平面设计规范(JTJ21

21、1-99)“4.3”。码头泊位长度，应满足船舶安全离靠作业和系缆的要求。对有掩护港口的通用码头，其单个泊位长度可按下式确定：Lb=L+2d （451）式中：Lb码头泊位长度（m）；L设计船长（m）；d富裕长度（m），取20。所以Lb=190+2×20=230（m）4.5.2码头前沿高程包括码头前沿的码头面高程及设计底标高（由码头前沿水深决定）。参考海港总平面设计规范(JTJ211-99)“4.3”。港口码头前沿高程与港口运营要求、当地水文和地形等因素有关。运营要求在大潮时不被淹没，便于作业、码头前后方高程衔接方便。码头前沿高程=设计水位+超高值基本标准值=设计水位（高潮累计频率10%

22、的潮位）+超高值（11.5）复核标准值=计算水位（重现期为50年极值高水位）+超高值（00.5）基本标准值=4.30+1.0=5.30m复核标准值=5.88+0.5=6.38m基本标准值<复核标准值，合理，码头前沿高程取6.38m。4.5.3码头前沿停泊水域尺度参考海港总平面设计规范(JTJ211-99)“4.2”。码头前沿停泊水域宽：2B=2×29=58m，（B为设计船宽）停泊水域的设计水深见码头前沿设计水深。4.5.4码头前船舶回旋水域尺度包括船舶回旋水域宽度及回旋水域设计底标高。参考海港总平面设计规范(JTJ211-99)“4.2”。回旋水域设计底标高取航道设计底标高。回

23、旋圆直径按表取2.0L=2.0×190=380m（L为设计船长）4.5.5陆域设计高程后方陆域高程 参考海港总平面设计规范(JTJ211-99)“4.10”确定。通常需要考虑工程自然条件，尽量减少陆域形成挖填方量。后方陆域高程，取与前方码头顶面高程一致，取6.38m。4.5.6航道设计尺度包括航道设计底标高、设计底宽。参考海港总平面设计规范(JTJ211-99)“4.8”。 （452）式中：Z0船舶航行时船体下沉增加的富裕水深，查图，船舶航速为8kn,取Z0=0.4m；Z1龙骨下最小富裕深度，考虑海底土壤类别为淤泥土及船舶吨级大小DWT=30000t，取0.3m；Z2波浪富裕深度，取

24、0 m；Z3船舶因配载不均匀而增加的尾吃水，取0.15m；Z4备淤深度，取0.5m。计算：=10.8+0.4+0.3+0+0.15+0.5=12.05m设计为双向航道，航道宽度W的取值：W=2A+B+2C （453）式中：A航迹带宽度，A=；其中n为船舶漂移倍数，取1.81；为风、流压偏角（°），取3；L为船长；B为船宽。故A取值为70.49m； B船舶错船富裕间距，取29m； C船舶于航道底边间的富裕间距，取B=29m。所以，航道宽度W的取值：W=2×70.49+29+2×29=227.98m。4.6平面方案比选平面布置根据港口发展规划为基础，合理的利用自然条件

25、、远近结合和合理分区，并留有综合开发的余地。各类码头的布置避免相互干扰，但也相对集中，以便于综合利用港口设施和集输运系统。相关计算：（一）码头年泊位通过能力：= T年日历天数，取365；G设计船型的实际载货量（t）；p设计船时效率（t/h）；td昼夜小时数，取24；t昼夜非生产时间之和，取2-4h；泊位利用率；tf船舶辅助作业时间，取1-2h。（二）堆场面积确定： E仓库或堆场所需容量；Qh年货运量，为298万t；KBk仓库或堆场不平衡系数，取1.4；Kr货物最大如仓库或堆场的百分比，取100%；Tyk仓库或堆场年营业天数，取350365d，取360d；tdc货物在仓库或堆场的平均堆存期（d）

26、，查参考海港总平面设计规范(JTJ211-99)表5.8.13取8d；k堆场容积利用系数，对件货取0.8。计算：=11.92×104 散货堆场总面积：A堆场的总面积（m2）；q单位或有效面积的货物堆存量，堆场取3.5 t/ m2。Kk堆场总面积利用率，为有效面积占总面积的百分比，堆场取75%。计算堆场：=45410 m2。平面设计（一）码头前沿作业地带考虑门座起重机轨距为10.5m，前轨距码头前沿2m，再考虑行车道的宽度，码头前沿作业地带的宽度取14m。（二）货物堆存及运输区1. 平面布置：码头前沿地带。宽取14m,门机前轮距码头前沿线2.5m，门机轨距10.5m。该地带主要作为布置

27、前方铁路线、道路、门机轨道以及进行货物装卸作业和流动起重运输机械回转运行的区域。前方堆场。宽取20m。主要是用来堆放装卸下来临时堆存的货物。散货堆场。分为一线二线，一线库场的容量按一艘设计船型的装卸量考虑，取20000m²,矩形布置，长250m，宽100m，面积25000 m²。二线库场取相同的布置，则件杂货的库场总面积为2500 m²4.7装卸工艺设计根据不同港口使用要求参考海港总平面设计规范(JTJ211-99)“5 装卸工艺”。配备门座起重机轮，轨距10.5m标准值250轮，基距10.5 m，吊具下额定起重量25t,起重机的起升高度，满足最大到港最大散货船舶

28、空载设计水位和满载设计低水位时全部散货的装卸作业，并且都能满足其他各方面的设计最低要求。平运输机械采用国产平板挂车等其他运输机械。码头堆场作业及装卸车作业机械，选用轮胎式起重机第5章 结构选型第5章 结构选型本部分主要参考教材港工建筑物和高桩码头设计与施工规范（JTJ 291-98）。结构形式的选择应根据选址的地质条件进行综合分析确定。5.1结构型式由于地质情况多为淤泥质粘土，适于沉桩作业；高桩码头建筑物结构简单；能够承受较大荷载；砂石料用量少；对挖泥超深的适应性强，同时结合现有的施工条件故选用高桩码头结构形式。承台式高桩码头的上部结构主要由水平承台、胸墙和靠船构件组成，承台上面回填砂、石料。

29、但由于其自重大，桩多而密；现浇混凝土工作量大，故该码头不宜采用。无梁板式高桩码头其上部结构主要由面板、桩帽和靠船构件组成。其面板系点支撑，受力情况不明确；面板为双向受力，目前还不能实现双向预应力，只能采用非预应力；跨度不宜太大，桩的承载力往往不能充分发挥；由于面板位置较高，使靠船构件的悬臂长度增长；桩的自由长度增大，对结构整体刚度和桩的耐久性不利。由于该码头的竖向荷载较大，故不宜采用此结构。梁板式高桩码头上部结构主要由面板、纵梁、横梁、桩帽和靠船构件组成。码头面上的堆货荷载和流动机械荷载通过面板传递给纵梁和横梁，各构件受力明确合理；横向排架跨度大，桩的承载能力充分发挥；装配程度高，施工速度快；

30、适用于荷载较大且复杂的大型海港码头。综上所述该码头采用梁板式高桩码头结构。5.2结构布置码头结构主要包括面层、面板、纵梁、横梁、桩帽、基桩、靠船构件、系船设备、防冲设备、工艺管沟等。（一） 码头结构的宽度该码头为宽桩台高桩码头，码头结构的总尺度主要取决于岸坡的地质条件、地基加固方式和所采用的接岸结构形式和位置。考虑到结构总宽度内作用的荷载性质和大小的不同，用纵缝将结构分为前后两部分前方桩台和后方桩台。前方桩台的宽度一般采用码头前沿地带的宽度，该码头取14后方桩台宽度结构总宽减去前方桩台宽度，该码头取21.m。（二） 码头结构沿长度方向的分段为避免在结构中产生过大的温度应力和沉降应力，应沿码头长

31、度方向隔一定的距离设置变形缝。变形缝的宽度一般采用2030mm。变形缝内采用泡沫塑料等柔性材料填充，以保证结构自由伸缩。根据要求该码头的变形缝采用悬臂梁式，悬臂长1.5m；码头沿长度方向分为4，每段长59所以码头实际总长为236（三） 横向排架中桩的布置横向排架中桩的数目和布置决定于桩台的宽度和码头荷载。该码头的桩属于摩擦桩，为充分发挥单桩的承载力，前方桩台桩与桩的中心距取5.25m；后方桩台桩与桩的中心距取6.0m；考虑到有船舶撞击力的作用，在横向排架布置一组双叉桩，在海侧门机轨道梁下布置双直桩，陆侧门机轨道梁下布置双叉桩；海侧轨道梁距码头前沿2.0m。前后方桩台接缝处横梁悬臂1.5m；叉桩

32、坡度为31；横向排架中的斜桩在设计施工时应在平面内扭转15°。（四） 横向排架的间距和桩的纵向布置 横向排架间距的选择与码头结构的经济性有很大关系。经分析比较前、后方桩台的排架间距取7.m；沿码头长度方向上没有布置纵向叉桩和半叉桩。（五） 靠船构件的布置靠船构件主要承受船舶的水平撞击力。在每一个横向排架正前方都布置一个靠船构件，避免船舶直接作用在码头结构物上而破坏码头前沿的辅助设施。（六） 其他构件的布置系船柱布置在横向排架正上方每七跨布置一个，且距码头前沿1.0m处。5.3构造尺度码头面层厚150，面板厚500。横纵梁高为1200。桩帽高为700，单桩桩帽宽为1500，双桩桩帽宽为

33、2700。图5-1桩帽尺寸图图5-2码头横断面图5-3码头纵断面5.4作用分析参考设计任务书、高桩码头设计与施工规范（JTJ 291-98）“3.1”和“3.2”、港口工程荷载规范（JTJ215-98）。地震作用参考水运工程抗震设计规范（JTJ225-98）。计算所有作用在结构上的荷载作用标准值，一般包括自重、土压、水压、波浪、水流、地震以及使用荷载（船舶荷载、机械荷载）等。尤其注意：为了搞清标准值、组合值、准永久值、作用、作用效应、效应组合等概念，建议详细看明白港口工程荷载规范（JTJ215-98）的“3 作用的分类及组合”。5.4.1永久作用量值随时间的变化与平均值相比可以忽略的作用。如结

34、构自重力、预加应力、土重力及由永久作用引起的土压力、固定设备重力、固定水位的静水压力及浮托力等。高桩码头各部位混凝土强度等级参考高桩码头设计与施工规范（JTJ 291-98）“3.1.9”。5.4.2可变作用量值随时间的变化与平均值相比不可忽略的作用。包括堆货、起重和运输机械荷载、汽车、铁路、缆车、人群、船舶、风、浪、水流、施工荷载、可变作用引起的土压力。毕业设计主要考虑以下几项：（一） 堆货均布荷载：前方承台：20kpa后方承台：40 kpa（二） 集装箱装卸桥：（三） 两机最小间距1.5m。（四） 25t门座起重机：（五） 轨距：10.5m；基距10.5m；每支腿6个轮子。（六） 轮压：海

35、侧轨250kN/轮；陆侧轨250kN/轮。 如图54所示：图54门座起重机（七） 集装箱正面吊：（八） 满载时：轴压：163KN 轮压接地面积（mm2）：单轮（长×宽）0.5×0.2如图55所示：图55拖挂车（九） 船舶作用荷载主要包括与船舶有关的系缆力、挤靠力和撞击力。撞击力：撞击力取船舶靠岸时产生的撞击力和停泊时波浪引起的撞击力之大值。 船舶靠岸速度取0.1m/s注意：水平集中力（如系缆力和撞击力）的横向分力在各排架中要进行分配，分配系数参考高桩码头设计与施工规范（JTJ 291-98）“附录A”。船舶荷载计算：（1）作用在船舶上的风荷载该港区的设计风速v=22m/s，

36、对载重量DW=30000t的货船，满载情况时，船体以上受风面积的计算： （51）计算得：Axw=132.07m2 （52） 计算得：Ayw=471.29m2 查荷载规范：w0=0.40 w0=(1/1600) ×V2所以V2=0.40×1600 =640根据船舶在水面以上的最大轮廓尺寸B=29m<50m， L=190m<200m，查表取x=0.7,y=1.0，则作用在船舶上的风荷载（即计算风压）计算如下：Fxw=73.6×10-5AxwVx2 =73.6×10-5×1932.07×640×0.7 =637.06（

37、KN）Fyw=49.0×10-5AywVy2 =49.0×10-5×471.29×640×1.0 =103.46 （KN）（2）水流对船舶的作用 该码头为有掩护码头，故可不计算水流对船舶作用的荷载。（3）船舶系缆力港口航道与海岸工程规范汇编2上册第633页 （53a） （53b） （53c） （3d）式中：N、Nx、Ny、Nz分别为船舶系缆力标准值及其横向、纵向和竖向分力（KN）;n计算船舶同时受力的系船柱数目，船舶总长150m<L=190m<200m，查表知系船柱数目为4个；K系船柱受力分布不均匀系数，实际受力系船柱数目n>

38、2，K取1.3；系船缆的水平投影与码头前沿线所成的夹角，本码头结构类型为海船码头，查表取30°；系船缆与水平面之间的夹角（°），本码头结构类型为海船码头，查表取15°。情况一：Vx=22m/s,Vy=0 = =428.7（KN）情况二：Vx=0, Vy=22m/s = =40.14（KN）查表知，3万吨级船舶计算系缆力小于550 KN时，按550 KN选用，故取船舶系缆力标准值为N =550 KN。Nx= Nsincos=550×sin30°×cos15°=266KNNy= Ncoscos=550×cos30

39、76;×cos15°=460KNNz= Nsin=550×sin15°=142KN（4）船舶撞击力E0=（1/2）MVn2 （54）式中：E0船舶靠岸时的有效撞击能量（KJ）；有效动能系数，取0.70.8，取0.75；M船舶质量，按满载排水量计算； 满载排水量：logf=0.404+0.932 logDW =0.404+0.932×log30000 =4.58f=37729.15tM=f=37729.15tVn船舶靠岸法向速度，根据船舶满载排水量，查表取0.11m/s。E0=（1/2）MVn2 =（1/2）×0.75×377

40、29.15×0.112 =171.2（KJ）选用标准型橡胶护弦（5） 波浪引起的船舶撞击力因码头前沿波浪较小，经验算比较，小于船舶靠岸时的撞击能量偶然作用、5.4.3偶然作用不一定出现，一旦出现，其量值很大且持续时间很短的作用。本设计基本烈度为7度，地震设计烈度取基本烈度。第6章 结构设计第6章 结构设计严格来说，高桩码头是一个空间整体结构体系，应该按照空间问题计算，但实际设计中多将其视为平面问题进行处理，即仅取一个排架作为计算单元，这种简化的前提是：（1）码头分段的长度远大于码头宽度，使得纵向刚度较小，横向刚度相对较大，各横向排架近似于独立工作；（2）码头分段内横向排架的间距、结构

41、、荷载条件、承载能力基本相同。由于排架中设有叉桩，使得排架整体的水平位移较小，水平荷载产生的内力也较小，因此假定排架主要受到竖向荷载的影响，水平荷载完全由叉桩承担；由于横梁抗弯刚度远大于桩的抗弯刚度，且横梁跨度小于桩长，使得横梁的线刚度远大于桩的线刚度，当横梁与桩交接处受到弯矩作用时，桩端分配的弯矩很小，在计算中往往可以忽略，因此可假定桩与横梁之间为铰接，在竖向荷载作用下桩只受到轴向力而不受弯。6.1面板设计根据结构平面布置，该码头选用钢筋混凝土实心预制板，前后边板为单向板，其余为双向板，选择计算一块四边与纵横梁相连的双向板进行计算，如图61。图6-1面板纵断面图62面板横断面6.1.1计算原

42、则参考高桩码头设计与施工规范（JTJ 291-98）“4.1 板”。另外，要区分施工期和使用期，施工期一般按简支板计算，使用期则需要根据板与支座的连接方式确定（参考教材港工建筑物“4.4.1 面板内力计算”之“1计算图式）。施工期：预制面板安装在横梁上，按简支板计算；使用期：面板与纵、横梁整体连接，为连续板，板的内力计算，首先按四边简支板查建筑结构静力计算实用手册计算出两个方向的跨中弯矩Mx、My，连续板的跨中弯矩取0.525Mx和0.525 My，支座弯矩取0.75Mx、0.75 My。6.1.2计算参数主要指跨度，参考高桩码头设计与施工规范（JTJ 291-98）“4.1 板”。对于简支板

43、，取Lo =L+h，如L>e1，取Lo =Ln+e1；对于连续板，当B10.1L时，取L0=L；当B1>0.1L时，取L0 =1.1L。L板的中心间距（m）；L0板的计算跨度（m）；Ln板的净跨（m）；h板的厚度（m），取500mm； e1板的搁置长度（m），取0.2m;B1梁的上缘宽度（m）。1 简支板因h>e，故取计算跨度：Lo = L n+e=6.4+0.20=6.60（m）2 续板横向：因B1=0.5m<0.1L=0.525m，故取Lo=L=5.25m。纵向：因B1=0.6m<0.1L=0.7m，故取L0= Ln=7m。6.1.3作用分析面板上的永久作用和

44、可变作用（包括短暂状况和持久状况）。永久作用：主要是结构自重，现浇面层=24kN/m3、预制面板=25kN/m3;现浇面层：r=24kN/m3，h=0.15m q=rh=24×0.15=3.6kPa 预制面板：r=25kN/m3，h=0.5m q=rh=25×0.5=12.5kPa可变作用：（1）短暂状况：施工荷载3kPa（参考港口工程荷载规范JTJ215-98）、预制板吊运荷载。施工荷载：3 kPa预制板吊运：预制板尺寸：Lx=4.75+0.03×2=4.81m Ly=6.4+2×0.2=6.8m预制板为四点吊运，吊运时取动力系数=1.3，吊点位置见下

45、图。图6-3吊点位置（2）持久状况：堆货均布荷载、平板拖挂车荷载等。堆货均布荷载：码头前后方桩台均布荷载标准值q=20kPa，码头后方堆场q=40 kPa。6.1.4作用效应计算（一）短暂状况（施工期）：按简支板计算弯矩计算：M1= qL02=×3×6.62 =16.34（kN·m/m）永久作用：板自重引起的内力；q1=12.5kPa弯矩计算：M1= qL02 =×12.5×6.62=68.06（kN·m/m）可变作用：施工荷载引起的内力；预制板吊运按四点支撑板查建筑结构静力计算手册计算双向弯矩。（二）持久状况（使用期）：根据板与支座

46、的连接方式确定为连续板或四边简支板。永久作用：结构自重（磨耗层、现浇面层、预制面板）引起的内力。板自重：同短暂状况，M=68.06kN·m/m面层荷载：q=3.6 kPaLx=5.25m，Ly=7.0m，见下图：图6-4=0.75，查询建筑结构静力手册第216页表4-16，并根据查询结果计算系数为：系数My=0.0620系数Mx=0.0317根据公式“弯矩=表中系数×qL02”（L0取Lx和Ly中较小值），计算结果如下：Mx= 0.0364×3.6×5.2526.15 kN·mMy =0.0410×3.6×5.2523.15

47、 kN·m连续板的跨中弯矩：Mx=0.525×6.153.23kN·mMy=0.525×3.151.65 kN·m连续板的支座弯矩：Mx=0.75×6.154.61kN·mMy=0.75×3.152.36kN·m可变作用：堆货均布荷载、运输机械荷载等引起的内力，注意，通常情况下堆货均布荷载、多台运输机械不可能同时作用在一块面板上，因此只需计算出不同可变荷载作用下的内力，取最大的作为控制内力即可。40t平板拖挂车作用：重载时车轴最大轴压163KN单轮接地面积0.5×0.240t平板拖挂车荷载经面层

48、传递后，集中荷载沿La、Lb方向的传递宽度如下：a1=S+ a0+2h=2.8+0.5+2×0.15=3.3mb1= b0+2h=0.5+2×0.15=0.8m（S重合部分，h为面层厚度）由于荷载作用在对称轴上（见下图），根据港口航道与海岸工程汇编1下册第1225页相关公式进行计算。 图6-5对于情况一：(la=5.25m lb=7.0m a1=3.3m b1=0.8m b1=0.2)Ma=0p=0a1b1qMb=0p=0a1b1q0=1 2 0=1 2 a1,1按a=a1,b=2(b1+b1)查表得： = =0.63 = =0.38 = =1.33查表得：1=0.127

49、1=0.1042,2按a=a1,b=2b1查表得：a= a1=3.3b=2b1=2×0.2=0.4 = =0.63 = =0.076 = =1.33 查表得：2=0.1412=0.149 0=1 2 0=0.127×(0.8+0.2)/0.20.141×0.2/0.8 =0.60=1 2 0=0.104×(0.8+0.2)/0.20.149×0.2/0.8 =0.497Ma=0p=0a1b1q =0.6×163 =97.76（KN.m）Mb=0p=0a1b1q =0.48×163 =78.69（KN.m）图6-6对于情况二：

50、(la=5.25m lb=7.0m b1=3.3 a1=0.8m a1=0.2)Ma=0p=0a1b1qMb=0p=0a1b1q0=1 2 0=1 2 1,1按a=a1,b=2(a1+a1)查表得：b=3.3 a=2×(0.8+0.2)=2 = =0.38 = =0.63 = =1.33 查表得：1=0.141 1=0.0952,2按b= b1,a=2 a1查表得：b=3.3a=2×0.2=0.4 = =0.076 = =0.63 = =1.33 查表得：2=0.1882=0.108 0= a1 a2 0=0.141×(0.8+0.2)/0.20.188×

51、;0.2/0.8 =0.660=1 0=0.095×(0.8+0.2)/0.20.108×0.2/0.8 =0.45Ma=0p=0a1b1q =0.66×163 =107.25（KN.m）Mb=0p=0a1b1q =0.45×163 =73.02（KN.m）比较情况一和情况二得出：My= Ma =107.25（KN.m）Mx= Mb =78.69（KN.m）连续板在拖车作用下产生的跨中弯矩和支座弯矩为：My=0.525×107.25=55.77（KN.m）Mx=0.525×78.69=40.92（KN.m）My0=0.75×

52、107.25=80.44（KN.m）Mx0=0.75×78.69=59.02（KN.m）计算结果总汇：表6-1作用短跨跨中My长跨跨中Mx短跨支座My0长跨支座Mx0永久作用面板自重68.06面层自重3.231.654.612.36可变作用短暂状况施工荷载16.34持久状况拖车荷载55.7740.9280.4459.026.1.5作用效应组合计算出各种组合状况下板的长短跨跨中和支座处弯矩。（一）承载力极限状态的作用效应组合：（1）持久状况作用效应的持久组合：参考高桩码头设计与施工规范（JTJ 291-98）“3.2.8”。 （61）式中：结构重要性系数，取1.0； 永久作用标准值； 永久作用效应系数（为永久作用效应，当有多个永久作用时，应对其作用效应进行叠加）； 永久作