毕业设计论文某港一期5万吨级多用途码头设计梁板式高桩码头结构.docx
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毕业设计论文某港一期5万吨级多用途码头设计梁板式高桩码头结构
毕业设计(论文)--某港一期5万吨级多用途码头设计梁板式高桩码头结构
某港一期5万吨级多用途码头设计梁板式高桩码头结构
摘要
中国XXXX港东营港经济开发区位于中国黄河三角洲中心城市东营市东北部北邻京津塘经济区南连胶东半岛濒临渤海西南海岸地处黄河经济带与环渤海经济圈的交汇点本次设计5万吨级泊位的多用途高桩码头主要是散货船与集装箱船根据设计工艺要求码头总长为1348m码头前沿底高程-1558m和码头面高程55m在地形的横断面图中可确定码头结构的总宽度为5957m其中前方桩台宽37m主要用于装卸桥的布置后方桩台宽15m主要起连接作用面板采用预制板搭接在纵梁上纵梁分为装卸桥轨道梁轨距30m一般纵梁和边纵梁纵梁搭在桩帽上由于时间限制本设计只给出门机轨道梁及其悬臂部分和一般纵梁的具体计算过程本设计重点部分是横向排架计算采用桩两端为铰接柔性桩台的计算方法具体见计算书后面部分横向排架间距为7m桩长为55米
关键词多用途码头泊位集装箱装卸桥
ABSTRACT
IncampCitythenortheastofChineseyellowriverdeltatheeastofcityofcentertheeastcampharborofChinaShandongtheeastcampharboreconomydevelopmentnichesnorthbordersonJinpondeconomicareaincitysouthconnectgumeastpeninsulagetclosetosouthwestcoastinBohaiSeathegroundyellowrivereconomytakestoremitapointwithhandingoverofeconomicturninwreathBohaiSeaThedesign50000tonclassberthsofmanyuseshighstakewharfmainlyisspreadcargovesselwithgathertopackashipRequestaccordingtothedesigncraftthewharfalwaysgrowsforthe1348msthewharfisex-tofollowbottomofGaoCheng-1558msandwharfnoodlesGaoCheng55mscanmakesurethetotalwidthofwharfstructureto5957msinthecrosssectiondiagramofgeographyAmongthemfrontstakethepedestalbreadth37msmainlyusedforthedecorationthatpackstounloadbridgeRearstakethepedestalbreadth15msmainlyhaveaconjunctionfunctionThefront-paneladoptionpreparestomakeplankandtakestoconnectontheZongbeamTheZongbeamisdividedintotopacktounloadthebridgeorbitbeamthegauge30msgeneralZongbeamandthesideZongbeamtheZongbeamtakesahatatthestakeupBecausetimelimitsthisdesigntogooutmachineorbitbeamandithangstheconcretecalculationprocessofarmpartandgeneralZongbeamTheZongbeampressestherigidcalculationforproppingupscontinuousbeamThehorizontalrowisapartfromforthe7msthestakeislongtois55meters
KeywordsMulti-purposeterminalBerthContainerCrane
第1章设计背景1
11工程概述1
12设计原则1
13设计依据1
14设计任务1
第2章设计资料3
21地形条件3
22气象条件3
23水文条件3
24泥沙条件4
25地质条件4
26地震条件5
27施工条件5
第3章设计成果6
31总体设计成果6
32结构方案成果6
33施工图设计成果6
34关键性技术要求6
35设计成果评价7
第4章总平面设计8
41工程规模8
42布置原则8
43设计船型8
44作业条件8
45总体尺度8
com码头泊位长度8
com码头前沿高程9
com码头前沿停泊水域尺度9
com码头前船舶回旋水域尺度9
com陆域设计高程9
com航道设计尺度9
46平面方案比选10
47装卸工艺设计10
第5章结构选型11
51结构型式11
52结构布置11
53构造尺度11
54作用分析12
com永久作用12
com可变作用12
com偶然作用15
第6章结构设计16
61面板设计16
com计算原则16
com计算参数17
com作用分析17
com作用效应计算18
com作用效应组合19
com验算及配筋20
com抗裂验算22
62纵梁设计23
com计算原则23
com计算参数23
com作用分析24
63横向排架24
com计算原则25
com计算参数25
com作用分析26
com作用效应计算26
com作用效应组合38
com验算及配筋45
com抗裂验算46
64基桩设计47
com计算原则47
com计算参数47
com作用分析48
com作用效应计算48
com作用效应组合49
com承载力验算50
致谢51
参考资料及设计规范52
外文资料及译文54
毕业设计任务书68
设计进度计划表73
设计背景
工程概述
中国XXXX港东营港经济开发区位于中国黄河三角洲中心城市东营市东北部北邻京津塘经济区南连胶东半岛濒临渤海西南海岸地处黄河经济带与环渤海经济圈的交汇点东营港建成于1997年现有泊位14个是中国国务院批准的国家一类开放口岸为适应发展需要自2005年起东营市委市政府决定扩建东营港当前正在实施一期工程计划投资17亿元建设2个3万吨级多用途码头2007年8月建成投用在此基础上正在抓紧论证建设2个5万吨级油码头兼顾10万吨级油轮和万吨级液体化工码头
设计原则
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
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
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
设计依据
主要遵循交通部《高桩码头设计与施工规范》《海港总平面设计规范》《港口工程荷载规范》《港口工程桩基规范》等
设计任务
1进行自然条件分析包括研究熟悉工程具体位置和港口现状水文气象条件工程地质条件及地震情况
2港口总平面布置
要求进行四个泊位的总平面布置因四个泊位位置比邻故可统一按泊位组进行布置
1水域布置重点考虑以下内容的设计码头前沿水深港池调头区
2陆域布置重点考虑以下设施的布置包括码头岸线长度和走向码头前沿高程码头前沿作业区宽度堆场仓库应合理安排港内主干道以及主干道与港外道路的衔接合理组织港内各种车辆的交通确定集疏运方式
3适当考虑港口的供电照明给排水环保消防通信预留港区办公楼和职工私人停车场以及其他福利设施等
4装卸工艺设计
设计内容重点在工艺流程主要作业机械包括装卸堆场作业及水平作业机械工艺布置包括前方作业地带堆场交接库港内车辆流向等人员配备等要注意选用最先进的装卸工艺
5水工建筑物设计和结构方案比选
1要求对四个泊位中的一个泊位进行结构设计内容包括两种结构方案的拟订桩基承载力验算及结构内力计算等结构比选的原则是技术上可行经济上合理
2进行方案比选应首先计算各方案的工程量再根据工程量按定额做出各方案的概算进行经济技术综合对比
设计资料
地形条件
东营海港又名黄河海港地理坐标为东经118o58北纬38o06位于现黄河入海口以北约50公里的渤海湾和莱州湾交界处东营市的东北部海上距天津港90海里距龙口港和莱州港均为72海里
设计成果
总体设计成果
该码头共四个泊位本设计对东营港所用途码头50000DW集装箱泊位进行设计建筑物等级为Ⅱ级码头前沿水底标高-1558米停泊水域宽75米进港航道水深159米航道宽344米回旋水域半径588460米
码头前沿标高55米前方桩台37米后方桩台15米后方堆场400米采用30m轨距的装卸桥
结构方案成果
本码头选用高桩梁板式码头进行设计面层厚15mm面板厚500mm纵梁高1200mm横梁高为1200mm结构安全度为级作用在结构上的荷载包括其自重以及堆货装卸桥荷载
施工图设计成果
施工期板简支板计算梁的计算分两种情况一种按简支梁计算一种按连续梁计算试用期板按双向连续板计算梁按连续梁计算主要技术参数有桩的轴向刚性系数纵向刚性系数混凝土轴心抗拉强度抗压强度钢筋抗拉及抗压强等横向排架计算方法时采用结构力学的力法得出五弯矩方程求解梁的内力经计算和验算码头的稳定性结构强度以及抗裂都满足主要施工图有横梁配筋图板的配筋图桩的配筋图等
关键性技术要求
工程施工主要分为桩基施工和上部结构施工桩基施工主要工作有桩的预制和运输设置打桩定位基线及测量平台定位沉桩装的临时固定和处理上部结构施工的主要工作及顺序是现浇桩帽安装预制梁安装靠船构件板的安装现浇混凝土现浇面层等
沉桩用的是锤击法沉桩沉桩时要考虑以下几方面要考虑到所有的桩位都能施打考虑到水位水深和风浪流的影响考虑到工程分段考虑到土壤变形的影响尽量减少沉桩对岸坡稳定的影响尽量减少打桩船的移架改架移锚的次数要考虑水域锚缆的布置桩打好后应满足设计承载力的要求要控制沉桩桩尖标高的同时控制打桩的最后贯入度基桩沉好后桩顶高于或低于设计标高需截桩或接桩梁板的安装要控制好安装位置线预留施工缝和变形缝
设计成果评价
整个毕业设计过程我都始终保持着严谨的科学态度实事求是和严肃负责的工作作风并且不断同知道老师一起发现问题分析并解决问题同时加深了对基础理论的理解扩大了专业知识面锻炼了自己的理论计算和设计绘图等能力设计成果包含正确的设计思想演算过程严谨正确严格遵守各项设计与施工规范毕业设计工作安排井然有序脉络清晰主次分明重点突出望指导老师能进一步加强与学生的交流
总平面设计
工程规模
中国XXXX港东营港经济开发区位于中国黄河三角洲中心城市东营市东北部北邻京津塘经济区南连胶东半岛濒临渤海西南海岸地处黄河经济带与环渤海经济圈的交汇点集装箱年泊位通过能力48万TEU堆场面积为11520码头总长1348m
回旋水域直径为588m航道宽度为344m航道水深为165m
布置原则
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
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
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
码头及航道布置合理满足码头船舶安全作业要求
符合国家环保安全卫生等有关规定
设计船型
本设计的主要船型是5万吨级的散货船和5万吨级的集装箱船散货L230mB32mH175T127集装箱L294B35H218T133L为船长B为船宽H为船高T为吃水深度
作业条件
港口年营运天数350天
港口生产不平衡系数16
昼夜两班作业纯工作时间18小时
平均船时效率50吨小时
风≤6级雨降水强度≤中雨雾能见度≥lkm
总体尺度
该码头有四个泊位码头岸线总长为1348m
码头泊位长度
集装箱泊位长度端部泊位m
中间泊位
散杂货泊位长度端部泊位m
中间泊位
码头前沿高程
码头顶高程本码头有防波堤防御按规范规定顶高程要高于设计标高水位1015m并且在极端高水位时码头不被淹没即m所以取码头面高程为55m
码头前沿水底高程码头前沿设计水深D按下式确定
式中T为设计船型满载吃水取133为龙骨下最小富裕深度本码头为含淤泥的沙含粘土的沙和松砂土地基取03m为波浪富裕深度K为为船舶因配载不均匀而增加的尾吃水取015m为港池备淤深度考虑一年进行一次维护挖泥取06m
由以上各值求得所以码头前沿水底高程设计低水位-D取1558m
码头前沿停泊水域尺度
码头前沿停泊水域宽度应不小于2倍的船宽即2B70m取75m
码头前船舶回旋水域尺度
本码头为有掩护码头其回旋水域的回旋圆直径为20LL为船长即散货泊位的回旋半径为集装箱泊位的回旋半径为回旋水域的水深与航道水深一致
陆域设计高程
码头顶高程本码头为有掩护码头按规范规定顶高程要高于设计高水位1015m并且在极端高水位时码头不被淹没所以码头面高程为55m
航道设计尺度
航道设计宽度
航道取双向航道其中n为船舶漂移倍数取159r为风流压偏角为b为船舶间富裕宽度取设计船宽B35mC为船舶与航道底边间的富裕宽度航速为6kn取05B05m即则即航道宽度为34364m
航道设计水深
设计水深com1
com2
式中其中T为设计船型满载吃水133m为船舶航行时船体下沉值查表得取03为航行时龙骨下最小富裕深度取05为波浪富裕深度com-05165为船舶装载纵倾富裕深度散货取015m为备淤富裕深度取06将上述的数带入式com1com2得设计水深m即航道设计水深为165m
平面方案比选
方案一顺岸式码头前沿线大体上与自然岸线平行优点可利用原有水流形态不占用河道宽度但需占用较长自然岸线布置没有突堤式紧凑
方案二突堤式码头前沿线与自然岸线成较大角度布置优点占用自然岸线较少布置紧凑但其破坏了原有水流形态易于引起冲淤且过多占用河道宽度影响通航
方案三挖入式码头港池水域在向岸的陆地内侧开挖而成布置优点可充分利用当地的集疏运条件因地制宜施工方便
结合前述设计条件经比选采用方案一顺岸式最为合理因为可供设计的自然岸线较长可很好的利用原有的水流形态码头地理位置处于回淤较严重不适宜建成突堤式采用挖入式也不如顺岸式性价比高
装卸工艺设计
件杂货装卸工艺装卸船采用门机水平运输采用拖挂车库场作业采用铲车和轮胎吊机10t门机台时效率一般为3050t取40t昼夜装卸作业时间取18h码头全年工作天数取350d则每台门机全年可完成装卸量252万吨设计吞吐量为91万吨取配置4台10t门机
集装箱装卸工艺装卸船采用集装箱起重机即装卸桥水平运输采用拖车堆场作业采用龙门吊堆拆工艺装卸桥额定效率24取t18hN350d每台装卸桥每年装卸15万TEU以上设计吞吐能力为48万TEU应配置4台装卸桥
结构选型
结构型式
重力式板桩式及高桩码头是码头结构的主要形式重力式一般适用于较好的地基板桩式适用于所有板桩可沉入的地基但板桩是薄壁结构抗弯能力有限一般适用于万吨级一下的码头高桩式一般适用于软土地基对于表层由近代沉积土组成硬土层位置较低的地基目前高桩码头几乎是唯一可行的结构形式根据当地地质条件的特点码头采用高桩式结构形式根据的当地的水位差和荷载条件码头上部采用梁板式结构形式
因设计船型为5万吨级集装箱船码头受到的水平力大码头桩基中至少需设置一对叉桩若基桩采用钢筋混凝土方桩
结构布置
码头的前方桩台受荷载复杂且荷载较大所以桩基中布置两对叉桩它们分别位于30m装卸桥轨道梁下面每组排架12根桩排架间距7m上部结构采用连续的梁板结构以增强码头的整体性纵横梁相连的双向板
构造尺度
结构尺度结构总尺度的确定①结构宽度码头结构总宽度主要取决于岸坡的稳定性和挡土结构位置假定开挖岸坡坡度为13挡土结构采用重力式挡土墙再结合平面布置中确定的码头前沿底高程-1558m和码头面高程55m在地形的横断面图中可确定码头结构的总宽度为5957m其中前方桩台宽37m主要用于装卸桥的布置后方桩台宽15m主要起连接作用②结构沿码头长度方向的分段为避免在结构中产生过大的湿度应力和沉降应力沿码头长度方向隔一定距离应设置变形缝从地质纵剖面图可知地基的土层分布较均匀故结构沿码头长度可分为22段每段长60m每个结构段的两端做成悬臂式上部结构③桩顶的高程桩顶的高程取为混凝土浇筑的施工水位365m码头结构的构造要com
com前方桩台的结构构造
构件名称材料施工方法断面形式及尺寸桩预应力钢筋混凝土预制600×600空心方桩空心直径250单桩桩帽钢筋混凝土现浇平面尺寸1500×1500高度900双桩桩帽钢筋混凝土现浇平面尺寸3000×3000高度900横梁预应力钢筋混凝土叠合梁花篮形断面预制部分为T型断面顶宽1020底宽600高度1200现浇部分底宽600高度500装卸桥轨道梁预应力钢筋混凝土叠合梁预制部分为矩形断面宽度1000高度1200现浇部分也是矩形断面宽度940高度500连系梁预应力钢筋混凝土叠合梁预制部分为矩形断面宽度600高度1200现浇部分也是矩形断面宽度540高度500面板预应力钢筋混凝土装配式整体板厚度500在横梁上搁置长度180纵梁上搁置长度30面层混凝土现浇厚度150
作用分析
永久作用
码头结构自重力钢筋混凝土容重
混凝土容重
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30KPa
后方承台60KPa
二流动机械荷载
1集装箱装卸桥
两机最小间距3m
40t装卸桥
轨距30m每支腿8个轮子外伸距46m
轮压海侧轨路侧轨
2集装箱正面吊
满载时前轴轴压880KN
后轴轴压180KN
轮压接地面积单前轮长×宽
单后轮长×宽
3集装箱拖挂车
满载时荷载分配拖头前轴40KN后轴200KN
挂车320KN
单轮接地面积长×宽
双轮接地面积长×宽
三船舶作用荷载
1作用于船舶上的风荷载
作用在船舶上的计算风压力
式中分别为船体水面以上横向和纵向的受风面积5万吨级集装箱船半载或压载时
分别为设计风速的横向和纵向分量船舶在超过九级风最大风速V22时离码头到锚地避风所以控制风速
船舶在水面以上的最大轮廓尺寸B35mL294m
查表06
将数带入式com1与com2得
作用于船舶上的水流力
水流对船舶作用产生的水流力船首横向分力和船尾横向分力
式中
com
带入式com3com4求得
水流对船舶作用产生的水流力纵向分力
com7
com6
com7
式中v水的运动粘性系数com取水温10故
带入式com7得
com0009
则由式com6得
系缆力
式中K系船柱受力分布不均匀系数实际受力的系船柱数目时k取3
n计算船舶同时受力的系船柱数目
系船缆的水平投影与码头前沿形成的夹角取30
系船缆与水平面之间的夹角取15
分别为可能同时出现的风和水流对船舶作用产生的横向分力总和及纵向分力总和
情况一
带入式com8得
情况二
带入式com8得
根据荷载规范com5万吨级船舶计算系缆力小于650KN时按650KN选用故取系缆力标准值为650KN
系缆力标准值N的横向投影纵向投影竖向投影
挤靠力
橡胶护眩间断布置护眩间距7m与船舶接触的橡胶护眩共有42组
式中为挤靠力不均匀系数取13n为与船舶接触的橡胶护舷的组数或个数
撞击力
船舶靠岸时的撞击力
船舶靠岸时的有效撞击能量
式中有效动能系数取07–078取075
船舶靠岸法向速度查《港口工程荷载规范》com-1
船舶质量
满载排水量
选用DA800×1500标准型橡胶护舷
偶然作用
基本烈度为7度地震设计烈度取基本烈度根据《水运工程抗震设计规范》应该进行抗震验算略
结构设计
面板设计
本设计中前后边板为单向板计算较为简单在此仅计算四边与纵横梁相连的双向板计算图示如图com12所示
横断面
com
com
计算原则
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计算出两个方向的跨中弯矩和连续板的跨中弯矩取和支座弯矩取和高桩码头设计施工规范JTJ29198com集中荷载作用下的冲切承载力按JTJ291com算
计算参数
简支板
排架间距7m板的搁置长度018m
弯矩计算
取
连续板
短边方向
长边方向
为梁的上翼缘宽度为梁的中心距离为计算跨度为净跨为板厚
为搁置长度
作用分析
永久作用
结构自重现浇面层
预制面板
可变作用
短暂状况可变作用
施工荷载3KPa
预制板吊运
预制板尺寸
预制板吊运时取动力系数
预制面板为四点吊吊环com3
持久状况可变作用
①均布荷载60KPa
②集装箱箱角荷载
③集装箱拖挂车荷载
④集装箱正面吊荷载
作用效应计算
1短暂状况施工期按简支板计算
永久作用板自重
弯矩计算
可变作用施工荷载
弯矩计算
2持久状况使用期按四边简支板计算
1永久作用
①板自重同短暂状况
②面层荷载
即
查静力计算手册表4-20得
连续板的跨中弯矩
连续板的支座弯矩
可变作用
由于均布荷载集装箱箱角荷载正面吊荷载和集装箱拖挂车荷载只能有一种荷载作用在同一块面板上不会出现两种或两种以上荷载同时作用在同一块面板上经分析比较正面吊其控制作用
正面吊经面层扩散后的传递宽度
正面吊前轮轮压
作用图示如图com1所示
com1
计算结果
连续板在正面吊荷载作用下产生的跨中弯矩及支座弯矩
表com1计算结果汇总
作用短跨跨中
长跨跨中
短跨支座
长跨支座
永久荷载面板自重5929面层自重302109-432-21可变荷载短暂状况施工荷载1423持久状况正面吊41123188-5874-4554注表中单位为
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
com1
式中
长跨跨中
短跨跨中
长跨跨支
短跨跨支
2短暂状况作用效应的短暂组合
com2
式中
二.正常使用极限状态的
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