《停靠船舶为50000吨级油轮的顺岸式码头结构设计》15000字

VII度。

第三章平面布置3.1总平面布置原则

码头总体布局应考虑当地自然地理条件，协调当地自然保护，合理布局码头岸线；码头相关规模的设计应结合设计船舶的安全运行进行；码头区域的道路布局应方便合理，提高码头的整体效率；码头总体布局应满足政府规划要求，高效合理利用岸线资源；码头区应适当留出部分水域，土地面积，留有余地，以备将来发展；结合实际情况，综合参考相关设计和规定，在可行范围内合理布局，提高码头正常运行的经济效益和社会效益；3.2设计船型由于石油运输的要求和船舶吨位的要求，并且《海港总平面设计规范》中设定了不同船型的尺寸。综合设定了设计靠泊的船型是50000吨级的滚轮，该船的船身长度L=229m，船型的宽度大小为B=32.2m，船型的深大小为H=19.1m，船舶满载时吃水深度为T=12.8m。3.3总体尺寸该码头设计泊位数为3，3个泊位均为5万吨级泊位。码头设计总长为975米，其宽为30米，顶面设计标高为3.8米。3.3.1码头泊位长度《海港总平面设计规范》中有关于泊位长度的规定，及码头泊位长度有两个必要的条件需要满足：1.必须确保船舶靠离的安全进行；2.要给船舶系缆的需要留下足够的长度。泊位长度根据公式如下：(3.1)式中：Lb是设计码头的泊位长度（m）；L是设计时船的长度（m）；d是预留的富余长度（m）。其中d的数值由下表查表3-1确定：表3-1泊位间富余长度取值表（单位：）设计船长（m）<4041~8586~150151~200201~230>230富余值d（m）58~1012~1518~2022~2530故取d的值为30m。端部泊位：Lb=L+1.5d=229+1.5×30=304m中间泊位：Lb=L+d=229+1×30=279m3.3.2航道设计尺度(1)航道布置原则①航道设计轴线应避免和高频大风正交，以减少船舶在大风下的航行困难；②航道设计轴线应尽量平直，平顺，以增强码头前水域的航行安全指标；③防波堤闸门外应设置直线段，防止安全事故发生；④河道的设计应考虑选择泥沙回流较少的区域，以减轻河道内的疏浚负担。航道设计水深(3.2)式中：D是航道的设计水深；T是船舶满载时吃水深度；Z0是在航行时因为船体会下沉而增加的船舶富余水深；Z1是因为船舶龙骨下沉的富余深度，其数值如下表3-3；Z2是波浪富余水深，Z2=KH4%-Z1；Z3是船舶因承受荷载不平衡而增加的尾吃水；Z4是备淤深度(m)。表3-3船舶龙骨下沉的富余深度（单位：m）DWT<50005000≤DWT<1000010000≤DWT<5000050000≤DWT<100000100000≤DWT<300000淤泥土0.20.20.30.40.4含淤泥沙、含粘土的沙、松沙0.30.30.40.50.6含沙或含粘土的块状石0.40.40.50.60.6岩石土0.50.60.70.80.8故取T=12.8m，Z0=1.3m，Z1=0.4m，Z2=0.5m，Z3=0.15m，Z4=0.4m；航道设计水深：D=12.8+1.3+0.4+0.5+0.15+0.4=15.45m航道设计宽度设计为双向航道，航道宽度W的取值为：(3.3)式中：A指航迹带宽度，公式：A=n(Lsinγ+B)(3.4)其中n和γ符合表3-4（横风≤7级）；表3-4飘逸倍数及风压偏角数值表横风V(m/s)V≤0.250.25<V≤0.50.5<V≤0.750.75<V≤1.0n1.811.691.591.45γ(°)371014所以A=1.69×(229×0.122+32.2)=101.63mB指设计船宽；C指富余间距，这里取C=B的值。所以航道设计宽度为：W=2×101.63+3×32.2=299.86m。3.3.3码头前沿高程码头前沿高程设计要求包括码头前沿的码头顶面高度及码头的底标高，而这些数据的设计要求契合设计地的潮位高度和靠船要求等，不仅要保证高潮位不会给码头的工作带来影响，也不能太低而影响靠泊。(1)码头前沿高程=设计水位+超高值基本标准值=设计高水位+1.0复核标准值=极端高水位+0.5(3.5)基本标准值=2.3+1.0=3.3m；复核标准值=3.3+0.5=3.8m>基本标准值；所以码头前沿高程取3.8m。码头前沿设计水深：D=T+Z1+Z2+Z3+Z4(3.6)所以D=12.8+0.4+0.5+0.15+0.4=14.15m。海底标高=设计低水位-D=-1.6-14.15=-15.75m。3.3.4陆域设计高程一般情况下，码头后方陆域高程和码头的前沿相互等同相互贯通，所以在这里取3.8m。3.3.5码头前沿停泊水域尺度码头前沿停泊水域宽度应该大于船舶的两倍船设计宽度，以方便船舶的靠泊要求，在这里两倍设计船长为2B=232.2=64.4m，故取70m。3.3.6码头前船舶回旋水域直径回旋水域直径参照《海港总平面设计规范》取值。回旋水域直径=2L=2229=458m3.3.7锚地锚地一般以防波堤为界，可以让船舶在其中进行停泊或者作业。此次鱼山岛码头的设计，由于此处不能排除有台风的情况，所以港外锚地采用双锚泊中的八字锚设计，港内锚地则采用双浮筒系泊的方式。锚地面积港外锚地：R=L+4.5D+25(3.7)式中：R是圆形水域半径；D是锚地水深，取16米；所以R=229+4.5×16+25=326m，面积S=πR2=333875.9m2。港内锚地：S=L+2(r+l)(3.8)B=4b式中：S是所需水域长度；B是所需水域宽度；b是设计船宽；l是系缆的水平投影长度，这里取30米；所以S=229+2×32=293m，B=4×32.2=128.8m，面积=293×128.8=37738.4m2。

3.3.8制动水域在设定船舶制动水域时应尽量选择在进港的直线上设置，如果进港的航道不允许设置如此长的制动水域时，也可以设置为3到4倍设计船长的曲线以减少对于航道的限制，制动距离通常为设计船长的3到4倍。此次设计中船舶制动距离取800m。3.3.9码头前沿及堆场布置码头平面布置其基本模式是以生产区为单元，同一种类的设计建筑一般都相互靠近，设置在同一区域。计算①泊位数(3.9)式中：N是泊位数；Q是码头年作业量（t）；Pt是单个泊位的年通过能力（t）。其中泊位数取3个泊位。②码头年泊位通过能力(3.10)(3.11)式中：T是年日历天数，取365天；G是设计船型的实际载货量，取50000吨；td是昼夜小时数，取24小时；tf是船舶辅助作业时间，取2小时；是泊位利用率，取50%；是昼夜非生产时间之和，取4小时。所以该码头年货运量=Pt×3=27.839×106t。(2)平面布置运输工具：此次设计为重型装备码头，设计的目的是运输一些重型装备去到其他地方，要求是运输迅速。这里采取滚轮式牵引车来进行这些重型装备的运输，牵引车尺寸采取55t级的滚轮式大卡车，前轮荷载标准值500kPa，中轮荷载标准值1000kPa，后轮荷载标准值1166.7kPa。平面设计：设计为顺岸式布置，在码头上设计好重型装备堆场、汽车待渡场、停车场、控制中心、公路等。码头全长为975m，根据变形缝分为15段，码头宽度为30m，前方桩台为10m，后方桩台为20m。

第四章结构选型4.1结构选型基本原则结合实际，根据选址自然条件以及施工作业条件选取相应的码头结构形式；考虑建设工程时是否可以就地取材，充分利用工程区域材料资源，节省材料费用；做好长远的规划，结合当前发展概况及将来可能发展的方向来进行选择；比较几种常见结构选型的优缺点，综合分析，选择出合适的码头结构型式。4.2结构选型结构形式分类中的不同码头有着不同的适用范围和优缺点。如在地基质量高的地方，一般适用重力式码头，这种码头是利用自重和面板上的荷载作用来维持稳定；板桩式码头则是通过板深埋在土中收到的土压力和锚定结构来保持整体稳定，这就要求板桩式的地基质量不能过大或过小；高桩式码头式则是现在最为广泛应用的码头形式，通过桩和纵横梁传递荷载于地下来维持稳定，软土地基一般都采用高桩式结构。因为舟山以软土地基为主，所以在舟山设计的码头一般都选择采用高桩码头结构形式。高桩码头有许多不同类型的上部结构，这些上部结构有着各自的优缺点和适用的条件。如对于梁板式结构来说，优点是每个构件的设计受力都比较合理，也可以自己进行一些改动来调整受力，并且可以采取预制结构，提高高桩建设的进度，但是上部结构比较复杂，有许多不易清理的死角。可以适用于水位差小的情况如海边；对于桁架式来说，整体性很好，但是施工很麻烦，比较适合河港；对于无梁板式来说，结构简单方便，但是整体性差，适合小型码头；对于承台式来说，整体性好，但是施工复杂，对于地基有一定的要求。经过对比得出，高桩梁板式结构最为适合本次的设计要求，最为满足当地的自然条件及施工条件。4.3结构布置码头结构尺度的确定上部结构的宽度一般来说，采用宽桩台的结构对于高桩梁板式的受力更加有好处，由于桩台被分为前方桩台和后方桩台两种。对于前方桩台的受力要求更加大，所以采用双向板设计，也设计了纵横梁结构来承担受力，这里就把它宽度设计为10m宽。后方则受力要求比较低，收到的荷载相对而言也比较小，将它设计成20m的宽度。上部结构的底高程上部结构的底高程就像码头陆域部分的高程一致。在这取3.8米。靠船构件的底高程靠船构件的设计必须兼顾高潮时的水位和设计船舶的设计船吃水。在这取4.5米。结构的分段在重装码头的结构设计中必须要考虑地面的沉降影响，公用跨式的变形缝对于地面的不规则沉降具有最大适用效果，所以在这里设计的变形缝取缝宽为4厘米，变形缝间距取65米，使码头沿岸线方向分为15段。桩基布置横向排架中桩的布置码头的受力和码头前沿的总宽度对于横向排架的设计具有很大的影响。由于无门机或大型起重设施的布置，轮压荷载较平均，无需设立轨道梁，同时无需设立双直桩或叉桩。桩采用等间距布置。此次设计的码头桩属于摩擦桩，前方桩台设计10米，取桩距为4米，设置3根。后方桩台设计20米，取桩距为3.7米，设置5根，由于桩台短，可能受到较大的船舶或者水流对于码头的影响作用，在前方桩台端部中设置一组叉桩。前后方桩台的桩距为3.5米，叉桩的倾斜度取3：1。斜桩施工时应注意在平面内扭转20°。纵向排架中桩的布置在这里取前后方桩台的排架间距一致，均为6米，且无纵向叉桩的设置。上部结构的布置梁格布置在此次设计中，由于只承受车载荷载，后方桩台不布置纵梁，前方桩台设置纵梁。梁板选型前方桩台：整体性和刚度要求高。横梁选用连续梁；纵梁选用连续梁；面板选用连续板。后方桩台：整体性要求和刚度要求不高。横梁选用简支梁；无纵梁；面板选用简支板。4.4结构构造尺寸桩采用预应力钢筋混凝土方桩，尺寸为600mm×600mm，实心浇筑。桩帽平面形式为圆形，单桩的桩帽半径取1500mm；叉桩处的桩帽半径取2000mm。桩顶嵌入桩帽100mm处，预设好锚固长度。横梁断面选型采用倒T型，横梁高度为1500mm，采用叠合梁设计，宽度为600mm。纵梁断面选型选用矩形，纵梁高度为900mm，宽度采取600mm。面板采用预制板，板厚600mm。摩耗层厚度为100mm，铺在面板上。

结构计算5.1作用分析根据时间的变化，码头上的作用可分为持久效应、可变效应和偶然效应。永久作用主要包括自重、预应力等随时间变化不大的作用。可变作用主要包括装载载荷、移动起重运输机械载荷等。堆货荷载根据《荷载标准值表》中：前沿均布荷载为15kPa；前方堆场的构件计算与整体计算的标准值取15kPa。牵引车拖车荷载标准值及平面尺寸：单独车重550kN；前轴受力，中轴受力，后轴受力；轴距3+1.4+7+1.4m，轮距1.8m；前轮面积0.3×0.2m2，中后轮面积0.6×0.2m2；如下图5.1所示：图5.1牵引车平面尺寸图示单位：mm船舶荷载船舶不同的作用方式下产生的荷载。在这里设计船舶靠岸速度为0.1m/s，大于设计风速时，船舶进入锚地避风。在这里取设计风速度为，设计水流流速为0.79m/s。风荷载对于风荷载横向分力和纵向分力都按照下面公式计算：(5.1)(5.2)式中：是船体各自方向上水面受风面积(m2)；是设计速度各自方向上速度分量(m/s)；是风压不均匀折减系数。根据《港口工程荷载规范》，当油船半载或压载时：(5.3)(5.4)计算得知：Axw=3399.08m2，Ayw=734.36m2。船舶水面上最大横向尺寸为船舶设计船长229m，最大纵向尺寸为船舶设计型宽32.2m；由此可得，ζx=1.0，ζy=0.6；所以：水流力水流力如同风荷载，各自方向上的反力如下：(5.5)(5.6)式中：是水流力不同方向分力；是水流力不同方向分力系数；ρ是水的密度，取1.025t/m3；V是水流速度，取设计的0.79m/s；是横向投影水下部分。由于：d/D=14.15/12.8=1.105，可知Cxsc=0.14，Cxmc=0.08；(5.7)可得B’=2419.75m2，所以：水流力纵向分力如下计算：(5.8)(5.9)(5.10)式中：是水流力纵向分力系数；S是船舶吃水线以下表面积；Re是水流对船舶作用雷诺数；b是系数，取0.009；L是船舶吃水线长度；υ是水的运动粘度系数，取1.31×10-4m2/s。所以；其中船舶吃水线以下表面积按以下计算：所以系缆力在风与流的共同作用，停泊的船会对码头产生一个横向力和纵向力，这两力的合力就被成为系缆力，公式如下：(5.11)式中：N是系缆力标准值；是横向分力总和与纵向分力总和；K是系船柱受力不均匀系数，取1.3；n靠泊船一次能够接触的系船柱个数，这里取6个，间距为30m；α，β是系船缆的倾角，取α为30°，β为15°。当时；当时；根据规范中50000DWT船舶的系缆力不应低于650kN。所以综合上述计算结构，设计系缆力荷载值为。船舶挤靠力采取橡胶护舷充当防冲设施，这种布置方式属于防冲设施间断布置，橡胶护舷每隔7米设置，单艘船舶大致接触33个橡胶护舷。挤靠力的计算方法如下：(5.12)式中：Kj是挤靠力不均匀系数，采用1.3；n是与船舶接触的防冲设施组数或个数；所以船舶撞击力其中公式如下：(5.13)式中：E0是船舶靠岸时的有效撞击动能；ρ是有效动能系数，这里取0.7；Vn靠船的设计速度，为。其他如冰荷载、直接的风荷载都忽略不计。

5.2面板设计后方堆场处不设置纵梁，板为单行板。前方堆场处属于四边支承板，属于双向板。这里重点计算四边与横纵梁相连的双向板。5.2.1计算原则施工期：预制面板搭接在横梁上，可以按照简支板来进行简化计算；使用期：面板与纵、横梁链接处使用混凝土进行现场浇筑，所以面板简化为连续板进行计算，并且按照规范中的均布荷载分布情况，取板跨中弯矩为0.525M，支座板处弯矩为-0.75M。5.2.2计算参数面板与横纵梁之间的连接与尺寸如图5.2、图5.3所示：图5.2面层纵向截面图单位：mm图5.3面层横向截面图单位：mm自重产生的跨中弯矩的计算跨度按简支结构计算：简支板中，使搁置长度e取0.15m。弯矩计算中，计算跨度公式如下：式中：l0为计算跨度；ln为净跨度；h为板厚；e为板的搁置长度。所以取l0为5.9m。连续板中，弯矩计算有以下式子：(5.14)式中：l为梁的中心距；B1为两点上翼缘宽度。对于长边，B1=0.6m≤0.1l=0.6m，得到l0=6m。对于短边，B1=0.6m>0.1l=0.4m，得到l0=4.4m。5.2.3荷载分析在施工期，荷载的作用可以分为永久作用和可变作用。永久作用指荷载随时间的变化几乎不变的作用。板的自重：现浇层预制板自重可变作用是荷载随时间变化不可忽略的作用，其中可以分为短暂可变作用和持久状况可变作用。其中短暂可变荷载中，取施工荷载为4kPa。预制板的尺寸为5700mm×3700mm对于堆货荷载，前沿、前后桩台的堆场荷载值都按照规范取。牵引车的前轮荷载标准值为500kPa，中轮荷载标准值为1000kPa，后轮荷载标准值为1166.7kPa。5.2.4荷载效应计算施工期：按简支板永久作用：板自重弯矩计算：可变荷载：施工荷载q3=4kPa，弯矩计算：使用期：按四边简支板永久作用板的弯矩同短暂期，M=48.74kN·m面层荷载：参考《建筑结构静力计算手册》：其计算系数f=0.00796，Mx=0.0750，My=0.0271。所以得跨中弯矩：支座弯矩：可变作用堆货荷载对于车载荷载的影响相当小，所以这儿的影响忽略不计，仅考虑牵引车的荷载影响。55t级的滚轮式运载车，前轮荷载标准值500kPa，中轮荷载标准值1000kPa，后轮荷载标准值1166.7kPa。车载荷载的传递范围如下面公式计算：(5.15)式中：是同方向集中荷载的作用范围；是最外面集中荷载的中心间距；是垫层厚度，这里取0.1m。所以参照《高桩码头设计与施工规范》。由于对于非对称的集中荷载所产生的弯矩标准值可以进行简单叠加，所以这里将卡车荷载拆分为前中后轮进行弯矩的计算前轮弯矩标准值前轮属于荷载作用在对称轴上的算法，如图5.4所示：图5.4前轮的集中荷载图其中；其计算式子如下：(5.16)(5.17)(5.18)(5.19)式中：α，β是系数；P是集中荷载标准值。对于α1、β1，，查表可得α1=0.206，β1=0.106；对于α2、β2，，查表可得α2=0.223，β2=0.123；所以跨中弯矩标准值为：中、后轮弯矩标准值中轮和后轮属于荷载不作用在对称轴上，采用B.0.2.2的做法，其图示如5.5所示：图5.6中轮的集中荷载图其中；其计算式子如下：(5.20)(5.21)(5.22)(5.23)对于α1、β1，，查表可得α1=0.094，β1=0.057；对于α2、β2，，查表可得α2=0.129，β2=0.090；对于α3、β3，，查表可得α3=0.108，β3=0.078；对于α4、β4，，查表可得α4=0.113，β4=0.065；由此可得：所以跨中弯矩标准值为：中轮：后轮：综合来看：连续板跨中弯矩为：连续板支座弯矩为：结果汇总为表5-1。表5-1面板弯矩汇总表（单位：）短跨中长跨中短支座长支座永久作用面板自重—48.74——面层自重1.391.62-1.98-2.31可变作用短暂状况施工荷载—16.25——持久状况滚轮卡车52.4117.9-74.9-168.55.2.5荷载效应组合承载力极限状态效应组合按承载能力极限状态设计时，其基本表达式为：(5.24)式中：S是作用效应基本组合的设计值；SGK是永久作用效应的标准值，；SQK是可变作用效应的标准值，CG，CQK是作用效应系数；γG，γQ是作用分项系数，γG取1.05，γQ取1.2；GK，QK是荷载标准值。所以短跨跨中；长跨跨中；短跨支座；长跨支座。正常使用极限状态正常使用极限状态是验算在保证正常使用的条件下，裂缝宽度和挠度不超过相应的允许值，其基本表达式为：(5.25)短期效应组合中，取为0.8。所以短跨跨中；长跨跨中；短跨支座；长跨支座。持久效应组合中，取为0.6。所以短跨跨中；长跨跨中；短跨支座；长跨支座。5.2.6面板配筋计算施工期先搭接预制板于横梁上，然后再浇筑混凝土于上部磨耗层和连接部位。两个时期的受力截面也不同。本设计中选用C35混凝土，，取50mm,钢筋采用HPB235类型，抗拉强度设计值为。综合上面所计算得出的数据：其中对于板的配筋计算公式如下：(5.26)(5.27)(5.28)(5.29)长跨最大弯矩为213.86kN·m，当板的宽度较大时，设计b取单位宽度，即1000mm：满足要求。选用配筋率：满足配筋率要求。长跨最大负距为-204.63kN·m：满足要求。选用配筋率：满足配筋率要求。短跨最大弯距为64.34kN·m：满足要求。选用配筋率：满足配筋率要求。短跨最大负距为-91.96kN·m：满足要求。选用配筋率：满足配筋率要求。5.2.7板的验算根据规范规定，如果板不能通过承载力的一些验算，就应该采取预应力钢筋来增强板的强度。受冲切方向的承载力验算，其公式如下：(5.30)式中：是结构系数，这里取1.2；是受冲切承载力系数，这里取0.7；是轴心抗拉强度设计值，这里取1.8mPa;是受冲切承载力的有效高度，取450mm；其中局部荷载承载力设计值为280kN。最后得满足承载力要求。裂缝宽度验算板的抗裂缝宽度可按照下面公式计算：(5.31)(5.32)式中：是钢筋表面形状的影响系数，这里取1.4；是荷载长期效应组合的系数，这里取1.5；是保护层厚度，这里取20mm；是钢筋的直径；是纵向受拉钢筋的有效配筋率，如果，则取，如果，则取；是受拉区计算的有效截面积，在这里取较大的一侧来进行计算；是混凝土的弹性模量，这里取；是在长期效应组合下的作用在受拉区的钢筋应力。按下面公式计算：(5.33)长跨最大弯矩为213.86kN·m，取所以满足要求。长跨支座负距为-204.63kN·m，取所以满足要求。短跨最大弯距为64.34kN·m，取所以满足要求。短跨最大负距为-91.96kN·m，取所以，满足要求。5.3纵梁设计纵梁是码头设计的一个十分重要的结构，它可以起到传递荷载，承受荷载的作用，让整体框架的稳定性提高。一般来说，纵梁要设置在有门机或者是火车轨道的下部来起到支承的作用。但对于高桩梁板式码头来说，其码头长度远远大于其宽度，所以必须设置设置纵梁来增加它的纵向刚度。纵梁的计算荷载一般来说由3大部分组成，即纵梁自重；门机或者轨道等荷载直接需要纵梁支承的荷载；面板的自重及面板承受的荷载导致的支座反力。此次设计中不设计门机或者火车，运输工具以滚轮式牵引车代替。纵梁截面面积，如图5.6所示：图5.6纵梁截面尺寸单位：mm截面面积矩：截面轴心位置(自下而上)：纵梁截面惯性矩：对于组合截面的惯性矩公式如下(5.34)(5.35)(5.36)式中：是某一截面的宽度；是某一截面的高度；是某一截面的面积；是某一截面的形心在坐标系上的坐标值。所以断面尺寸，混凝土弹性模量5.3.1计算原则在施工期时，纵梁的计算方式按照简单支承的方式，即纵梁与面板的链接属于铰接不属于固定桩基，纵梁的截面仅仅考虑预先装配的部分；在使用期时，对于较小的工程，纵梁可按照刚性支承连续梁的计算来简化步骤，纵梁截面套用叠合部分。5.3.2计算参数简支梁计算跨度弯矩计算时，公式如下：所以取简支梁剪力计算时，取连续梁计算跨度弯矩计算时，公式如下：当，；当，所以取计算跨度剪力计算时，取计算跨度。5.3.3荷载分析持久状况：面板、纵梁及现浇部分自重：。短暂状况：码头前沿堆货荷载滚轮式牵引车前轴标准值60kN，中轴标准值2×120kN，后轴标准2×140kN；轴距3+1.4+7+1.4m，轮距1.8m；前轮面积0.3×0.2m2，中后轮面积0.6×0.2m2；5.3.4荷载效应分析持久状况荷载标准值的效应分析施工期：只存在纵梁自重，面板的自重则由横梁承担。预制部分的纵梁自重：；；。承载能力极限状态：正常使用极限状态：使用期：按照刚性支承连续梁的计算方法，码头被变形缝分成15份，每段码头长度为65m，即每段为10跨连续梁。永久作用面层自重：面板上的荷载分配如图5.7所示：图5.7横纵梁上的荷载分配向纵梁传递的面层荷载：将面层荷载转化为纵梁的均布荷载即向纵梁传递的外侧面层荷载：纵梁自重：综上所述，我们可以得知作用与纵梁上的均布荷载值为：计算纵梁在均布荷载下的弯矩和剪力值按照五跨连续梁的形式，如下：弯矩值(5.37)式中：是弯矩计算系数。根据《静力计算手册》中的规定。

跨中弯矩值：支座弯矩值：将数据记录在表5-4中。剪力值(5.38)式中：是剪力计算系数，其数值及其计算方法同上。临近支座上的最大剪力值：将数据记录在表5-5中。

表5-4永久作用下纵梁各跨弯矩表（单位：）跨中弯矩支座弯矩0.0750.0320.044-0.105-0.079-0.079-0.10564.9727.7238.12-90.95-68.43-68.43-90.95表5-5五跨梁支座剪力表（单位：）0.394-0.6050.526-0.4740.5-0.50.474-0.5260.605-0.39456.81-87.2475.85-68.3572.1-72.168.35-75.8587.24-56.81(2)短暂作用短暂作用主要是堆货荷载和流动的装卸车载荷载等。其中对于纵梁所受的荷载来说，堆货荷载可以忽略不记，这里仅考虑车载荷载对纵梁的作用。当卡车位于梁跨中心是，在梁的两侧会受到同样大小的荷载，如图5.8所示的那样：图5.8牵引车荷载分布通过力的平衡方程计算：(5.39)(5.40)综上所述，单量牵引车进行运输时通过结构力学求解器中的移动荷载求解，计算纵梁在移动荷载下的弯矩值和剪力值，其结果如下表5-6和表5-7所示：

表5-6移动荷载下各跨中弯矩值表（单位：）跨中弯矩支座弯矩75.6356.8257.498.7417.5817.588.74-15.13-21.37-26.24-64.78-57.14-57.14-64.78表5-7五弯矩支座剪力表（单位：）75.642.0181.247.5686.4110.285.317.3483.436.25-6.25-83.43-7.34-85.31-10.2-86.41-7.56-81.24-2.01-75.645.3.5荷载效应组合所以将永久作用和短暂作用在纵梁上的荷载绘制成纵梁使用期弯矩表：表5-8纵梁使用期正弯矩表（单位：）作用M值A.面层和纵梁自重64.97—27.72—38.12B.牵引车荷载75.638.7456.8217.5857.49承载能力极限状态。算式1.2A+0.98B0.98B1.2A+0.98B0.98B1.2A+0.98B结果152.088.5788.9517.23102.08正常使用长期效应。算式A+0.6B0.6BA+0.6B0.6BA+0.6B结果110.355.2461.8110.5572.61正常使用短期效应。算式A+0.8B0.8BA+0.8B0.8BA+0.8结果125.476.9973.1814.0684.11

表5-9纵梁使用期负弯矩表（单位：）作用M值A.面层和纵梁自重—-90.95—-68.43—B.牵引车荷载-15.13-64.78-21.37-57.14-26.24承载能力极限状态。算式0.98B1.2A+0.98B0.98B1.2A+0.98B0.98B结果-14.83-172.62-20.94-138.11-25.72正常使用长期效应。算式0.6BA+0.6B0.6BA+0.6B0.6B结果-9.08-129.82-12.82-102.71-15.74正常使用短期效应。算式0.8BA+0.8B0.8BA+0.8B0.8B结果-12.11-142.77-17.09-114.14-20.99上述的图表是在不同的情况下，根据不同的要求和条件而进行的效应组合。不同的组合条件下有不同的效应组合系数。如长期效应组合时，而在短期组合中。只要清楚了组合中的系数取值，就可以灵活的运用计算所得到的纵梁弯矩值。其组合效应的公式如下：(5.41)式中：是结构重要性系数，区分的不同安全等级的建筑物的结构安全要求；、是分别在永久作用及一般可变作用下的分项系数；则是效应组合的设计值，包括永久和可变作用；同时综上表5-5和表5-7，绘制纵梁使用期剪力表：

表5-10纵梁使用期正剪力表（单位：）作用V值A.面层和纵梁自重56.81—75.85—72.1B.牵引车荷载75.642.0181.247.5686.41承载能力极限状态。算式1.2A+0.98B0.98B1.2A+0.98B0.98B1.2A+0.98B结果142.311.97170.647.41171.21正常使用长期效应。算式A+0.6B0.6BA+0.6B0.6BA+0.6B结果102.191.21124.594.54123.95正常使用短期效应。算式A+0.8B0.8BA+0.8B0.8BA+0.8B结果117.321.61140.846.05141.23表5-11纵梁使用期负剪力表（单位：）作用V值A.面层和纵梁自重—-87.24—-68.35—B.牵引车荷载-6.25-83.43-7.34-85.31-10.2承载能力极限状态算式0.98B1.2A+0.98B0.98B1.2A+0.98B0.98B结果-6.13-186.45-7.19-165.62-10正常使用长期效应算式0.6BA+0.6B0.6BA+0.6B0.6B结果-3.75-137.31-4.41-119.54-6.12正常使用短期效应算式0.8BA+0.8B0.8BA+0.8B0.8B结果-5-153.98-5.87-136.61-8.165.3.6纵梁配筋计算该纵梁的断面尺寸为600mm×900mm，净跨为5.6m，排架间距为6m。材料选择C40，。跨高比为：，所以纵梁的受力情况为受弯；钢筋采用热轧Ⅱ钢筋，抗拉强度设计值为。正截面的受弯承载力计算。受弯构件配筋公式如下：(5.42)(5.43)(5.44)(5.45)式中：是受弯承载力的弯矩设计值，大小则取承载能力极限状态下弯矩设计值；是内力臂，其计算方式如下面所示：对于纵梁跨中弯矩截面：(5.46)对于纵梁支座弯矩截面：(5.47)根据上面的数据可得跨中截面：支座截面：跨中弯矩所以取来计算配筋，得所以选用跨中弯矩所以取来计算配筋，得所以选用跨中弯矩所以取来计算配筋，得所以选用支座弯矩所以取来计算配筋，得所以选用支座弯矩所以取来计算配筋，得所以选用5.3.7纵梁验算斜截面抗剪能力验算(5.48)当时：(5.49)当时：(5.50)式中：是受弯构件钢筋时的有效高度，由于纵梁时常位于水下，混凝土最小保护层不应该小于45mm，这里取保护层为50mm，则所以所以所以取计算大于剪力最大值171.21kN，所以满足斜截面抗剪要求。

5.4横梁设计由于横梁的跨长一般较短，常在前方桩台端部设置叉桩以抵抗船舶的撞击力。在这里将横向排架的桩台刚度分为柔性桩台。在设置了叉桩后，由于作用的力大部分被叉桩承担，整个排架几乎无位移，可以简化为铰接来进行计算。且在荷载作用下，前方桩台的横梁采取连续梁的方法计算。5.4.1计算参数施工期：弯矩计算跨度：所以这里取剪力计算跨度：使用期：弯矩计算跨度：剪力计算跨度：5.4.2荷载分析永久作用分析面板自重：纵梁自重：横梁自重：可变作用分析船舶荷载：系缆力风速设计为撞击力船速设计为堆货荷载：按照规范取；牵引车的车载荷载：牵引车前轴设计值30kN，中轴设计值120kN，后轴设计值为140kN。5.4.3荷载效应计算不同时期的结构断面数据如下：施工期：截面积：0.775中和轴：0.62m惯性矩I：0.1174EI：混凝土弹性模量E：使用期：截面积：1.175中和轴：0.94m惯性矩I：0.2873EI：混凝土弹性模量E：桩的轴向刚度系数可以通过下面公式来求出：(5.51)式中：是桩的自由长度；是桩的混凝土弹性模量，取；是桩截面面积，采用。(5.52)R是单桩的极限承载能力设计值(5.53)则由上式得，取。其中桩的分布如图5.9所示：图5.9桩的自由长度示意图由几何知识求得为：由此可得单桩的轴向刚性系数分别为：支座刚性系数公式：单桩系数：(5.54)叉桩系数：(5.55)得每个支座的刚性系数分别为：计算的基本体系见图5.10：图5.10五弯矩作用图(5.56)(5.57)(5.58)(5.59)(5.60)(5.61)(5.62)(5.63)(5.64)(5.65)支座刚性系数带入上述公式得：荷载按照不同的结构分别通过上面公式来求：其中横梁的计算跨度可以取简支梁形式，即跨度长度取3.8m。梁和面板自重，如下图5.11：图5.11横梁荷载作用图跨中弯矩。面层自重，如下图5.12：图5.12面层荷载作用图跨中弯矩堆货荷载，如下图5.13：图5.13堆货荷载作用图纵梁自重，如下图5.14：图5.14纵梁作用荷载图跨中弯矩船舶荷载系缆力:，，系缆力作用于横梁上的分配系数为，所以：，对横梁中和轴产生的力矩为。撞击力撞击力作用于横梁上的分配系数为，所以：，对横梁中和轴产生的力矩为。挤靠力：对横梁中和轴产生的力矩为，综上可得：，跨中弯矩在施工时，横向排架上的各个部件的自重荷载计算。横梁自重采取五弯矩方程的方法进行计算横梁自重，各跨的反力及弯矩为：反力剪力弯矩(5.66)安装横梁时各桩的反力为：靠船构件：，面板自重：，各项系数分别为：，求得支座弯矩为：安装靠船构件、纵梁时的反力值：靠船构件连系梁其产生的反作用力为：现浇接头施工期时产生的总共反力为：5.4.4荷载效应组合持久效应组合：根据下面关于计算持久效应组合的公式：(5.67)求出最不利情况下的横梁跨中弯矩、支座弯矩、剪力根据如下公式：(5.68)将横向爬架的跨中弯矩化简为如下公式：(5.69)根据如下公式(5.70)得各支座的简化反力为：(5.71)综上所述，得出：使用期跨中最大负矩：1291.91kN·m使用期支座最大弯矩：62.59kN·m短暂效应组合：短暂效应组合设计值按下式确定：(5.72)因施工荷载相比之下可以忽略不计，所以弯矩如下：施工期时跨中最大弯矩为：210.06kN·m施工期时跨中最大负矩为：-334.32kN·m5.4.5横梁配筋计算使用期跨中最大负矩：横梁将配置双排筋，所以取，满足要求。查钢筋表取此时计算配筋率：使用期跨中最大弯矩：横梁将配置单排筋，所以取，满足要求。此时计算配筋率：不满足最小配筋率，故取查钢筋表取施工期跨中最大负矩：横梁将配置单排筋，所以取，满足要求。此时计算配筋率：不满足最小配筋率，故取查钢筋表取施工期跨中最大弯矩：横梁将配置单排筋，所以取，满足要求。此时计算配筋率：不满足最小配筋率，故取查钢筋表取配制箍筋最大剪力取，因为所以按照最小配筋率计算：配置双肢箍。5.4.6横梁验算横梁的抗裂验算如下公式：(5.73)公式算法如同板的验算，所以易得使用期跨中最大负矩：故应该选择预应力钢筋。使用期跨中最大弯矩：取满足要求。施工期跨中最大负矩：取应该选择预应力钢筋。施工期跨中最大弯矩：取可以满足要求。

5.5桩基设计此次设计中的桩皆为摩擦桩。桩的荷载设计值仅考虑承载能力极限状态中的持久作用和持久组合而不用考虑可变荷载或者时偶然荷载。桩的设计中包括竖向承载力验算，桩身内力数值计算，桩的整体强度计算。5.5.1计算原则桩身计算可以采取嵌固点法，按照刚性桩台来计算所受的持久组合下的内力。短暂作用相比于持久组合对于桩基的作用太少了，所以忽略不计。5.5.2计算参数桩顶高程：3.4m；桩尖高程：-41.3m；直桩桩长：；叉桩桩长：直桩计算长度：。5.5.3荷载效应分析通过各个桩的支座反力来求轴向力。桩轴向力计算公式如下：直桩：叉桩：自重荷载：堆货荷载：船舶荷载：5.5.4荷载效应组合持久效应的持久组合公式如下：(5.74)综合上述数据，将持久荷载效应组合汇总为表5-12：表5-12轴向力汇总表（单位：）①自重742.32682.58885.71885.71671.74669.48②堆货47.01155.13196.73196.7317141.88③船舶荷载508.1-122.16.616.611.43449.62效应组合①×1.2+0.7×1.4×②+0.7×1.4×③①×1.2+0.7×1.4×②①×1.2+1.4×②+0.7×1.4×③①×1.2+1.4×②+0.7×1.4×③①×1.2+0.7×1.4×②+0.7×1.4×③①×1.2+0.7×1.4×②+0.7×1.4×③组合值1434.8971.11344.81344.89751066.35.5.5桩的配筋正截面承载力计算如下：正截面受压承载力，可按下式进行计算：(5.75)式中：是稳定系数，在这里根据《水工钢筋混凝土》中的附录表，这里取。满足要求。主筋：主筋选用；桩尖则用3根主筋。箍筋：箍筋选用；桩尖长度800mm。结论此次设计为鱼山岛重型装备码头的毕业设计。舟山市鱼山岛目前正处于飞速发展之中，