高桩码头说明书1Word格式文档下载.docx
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5面层
4。
码头附属设备
4.1缓冲设备
4.2系船设备
3工艺管沟
4护轮坎
4.5接岸结构
5.荷载计算
5。
1永久荷载
2可变荷载
2.1堆货荷载
5.2。
2门机荷载
3船舶荷载
5.2.4纵梁
1.课程设计目的
高桩码头课程设计是港口工程课的重要教学环节之一,是在学完港口工程课的基础上进行的,通过课程设计要达到以下教学目的:
1.巩固和加深港工课所学的知识;
2.培养运用所学知识解决实际工程问题的能力,掌握设计方法;
3.提高计算和绘图技能,培养编写技术文件的能力。
设计资料
2.1码头用途
拟设计的高桩码头系河北省沧州地区黄骅港(原名大口河港)二期工程的主要港口水工建筑物,供3000吨级沿海杂货船和1000吨级驳船系、靠及装卸件杂货之用,主要货种为玉米、棉花、盐、砂石料、土特产品等。
2.2工艺要求:
1靠泊作业船舶要求
满足长100米、型宽14米、满载赤水5。
5米,载货量为3000吨,满载排水量为4900吨2艘沿海杂货船同时靠泊和装卸作业之要求。
2.2起重机作业要求
满足轨距为10.5米起重量为5吨伸臂为25米的Mh-2—250型门座起重机在码头上作业的要求。
2.3堆货荷载要求
码头上均布荷载为前沿地带:
q1=25KN/m2、前方堆场:
q2=40KN/m2
码头前沿应设置系、靠船设施及供电、供水设施,以供船舶安全方便系靠,装卸作业和取得补给。
2.3自然条件
3.1地理位置
按二期工程件杂货港区规划,拟建码头位于宣惠河河口段的左侧,黄骅港一期煤码头下游约360米处的河段处,港区附近地形和地物见1:
2000港区总平面图和1:
10000航道图,港区规则方案见可行性研究报告。
2地质条件
拟建码头处的地基土壤物理力学性质指标,可据1#钻孔资料确定,见表2.1。
地震:
按60设防。
(不考虑地震荷载)
3.3水位资料
设计高水位:
+1.614(黄海零点),设计低水位:
—1.746;
极端高水位:
+3.114,极端低水位:
—3.646;
平均潮位:
0。
00施工水位:
0.8
2.4施工条件
建材供应:
砂、石料均由外地(山东及河北)通过水、陆运输运入工地,三材由国家按计划满足供应,钢筋品种、规格按实际构造需要选用。
施工条件:
由于当地码头施工力量薄弱,故码头施工可委托交通部第一航务工程局一公司承担,如作灌注桩方案可委托天津市地基基础开发公司来承担.由于新建码头系在原港区附近,因此水陆运输、水电供应均能满足施工要求。
土层标高
(m)
土壤名称
含水量W
(%)
天然重度
(KN/m2)
空隙比e
快剪
固快
允许
承载力
桩侧极限摩阻力
桩端极限
阻力
Φ
(°
)
C
Kg/cm2
-1.35
至
-3。
45
粘土
(软一流塑)
36。
7
18。
5
1。
05
5.9
0.18
12。
2
10
80
10~15
-13.45
38。
6
3
1.09
7。
0.11
21。
0.14
25~40
-13。
-26.85
亚砂土
(软塑)
21.2
19。
9
65
28。
150
45~60
1800
表2。
1
2.5码头规划尺度
码头长:
206米;
码头前沿标高:
+3.30米(黄海零点)
设计水深:
D=T+Z1+Z2+Z3+Z4=5.5+0.4+0+0+0.4=6.3m
港池底标高:
—1。
746-6。
3=—8.30取-8。
3m
D—码头前沿设计水深;
T—设计船型满载吃水;
Z1—龙骨下最小富余水深;
Z2—波浪富余深度,取Z2=0;
Z3—船舶因配载不均匀而增加的尾吃水;
Z4—备於深度。
码头结构设计
1码头形式选择
拟建码头区域内黏土层厚度超过10米,适合建高桩码头,选用梁板式的上部结构型式。
梁板式的优点:
各构件受力明确合理,由于采用预应力钢筋混凝土结构,提高了构件抗裂性能,减少了钢筋用量,横向排架跨度大,桩的承载力能充分发挥;
装配程度高,施工速度快,故此次码头设计中采用高桩梁板式结构。
3.2码头结构尺度
该码头为满堂式码头,用纵缝分为前方桩台和后方桩台。
前方桩台去14米(前轨到海侧距离为1.5米,装卸设备轨距10.5米,后轨后面的富裕宽度2米),后方桩台宽度为20米,码头桩台总宽度34米(图3.1)。
岸坡开挖坡度为1:
3.
为避免在结构中产生过大的温度应力和沉降应力,应沿码头长度方向隔一定距离设置变形缝。
变形缝宽度取25mm,缝内用泡沫塑料填充。
变形缝间距即为码头沿纵向分段长度,分成4段,每段68米。
变形缝形式采用悬臂梁式结构(如图3.2).对不均匀沉降适应性强,悬臂长度取1。
4m。
为防止相邻两分段水平位移不一致,变形缝在平面上应做成凹凸形,凹凸缝齿高取300mm.
2.3基桩的布置
①横向排架中桩的布置(如图3。
3)
前方桩台10。
5/2=5.25m,前方桩台下设双直桩,后方轨道下设叉桩,中间设一根单直桩;
后方桩台(20-1×
2)/4=4.5m,5根全部采用单直桩。
②横向排架间距和桩的纵向布置(在一个纵向分段内)
前方桩台:
设11组排架,间距为6.52m,两侧悬臂长1。
6。
52×
10+1.4×
2=68m;
后方桩台:
设16组排架,间距为4.35m,两侧悬臂长1。
4.35×
15+1.4×
2=68m.
3桩基
①采用预应力钢筋混凝土桩,能有效的解决吊运和打桩过程中出现的裂桩问题,并可节省钢材。
②桩的断面形式为方形,断面尺寸为500mm×
500mm。
③空心桩,采用胶囊充气作内膜,空心直径为300mm。
④预制钢筋混凝土桩沿长度为分三部分:
桩头段、桩腰段和桩尖段(如图3.4)。
桩头段和桩尖段箍筋适当加密;
桩顶加设3~5层钢筋网.桩尖做成尖楔形,桩尖长度采用1.2b(b为桩宽500mm)等于600mm,箍筋加密范围3b=1500mm。
桩头段为实心的,箍筋加密范围4b=2000mm。
2桩长计算
桩顶高程为+1。
20m,桩尖打至21。
40m,直桩桩长22。
6m,斜桩桩长23。
8m。
3.3.3桩帽尺寸
桩帽采用现浇钢筋混凝土,构造如图3.5
直桩桩帽顶面尺寸1200mm×
1200mm,底面尺寸800mm×
800mm;
叉桩桩帽顶面尺寸2054mm×
2054mm,底面尺寸1654mm×
1654mm;
桩帽高度600mm。
3.4上部结构
1结构系统
上部结构采用梁板式,由面板、纵梁、横梁、桩帽和靠船构建组成,还布置工艺管沟和门机轨道梁等.
由于只设门机不设铁路,故前方桩台采用两根纵梁系统(门机前后轨道梁),而不设其他纵梁,将面板直接放在横梁上,码头面上的堆货荷载和流动机械荷载通过面板传给横梁,门机荷载直接由门机轨道梁承受,作用在靠船构件和系船柱上的船舶荷载通过横梁传给基桩。
后方桩台不设纵梁,将面板直接放在横梁上。
2横梁
前方桩台:
要求横梁与下面的基桩整体连接,构成横向排架,所以横梁采用连续梁.断面形式采用倒T型,尺寸如图3.6。
后方桩台,因为受力简单(不受水平力作用)且没有横向整体性的要求,故横梁可采用简支梁,断面形式采用倒梯形,尺寸如图3.7.
仅在门机轨道下面设置,断面形式为空心矩形,下部预制900mm,上部现浇300mm(如图3。
8).
4面板
单向板可采用预制钢筋混凝土空心面板,板之间的横向接缝做成铰接形式(图3。
9),缝内用C30细石混凝土密实填充。
板的平面尺寸:
前方桩台3.5m×
6m;
后方桩台3m×
面层厚50mm,作用是找平码头地面和作为磨耗层.为防止面层混凝土在气温变化时引起膨胀或收缩而产生裂缝,故设伸缩缝,为竖向不贯通的假缝,缝宽10mm,缝深10mm,用木条填塞,缝的间距为4m.
面层做排水坡,坡度为0。
5%;
在面层中隔一定距离设置排水孔:
为排除蒸汽,在面板内设置排气孔,直径为50mm,间距为3m。
6靠船构件
采用悬臂板式靠船构件,由悬臂板,胸墙板和水平纵梁三部分组成(如图3。
10),每两个横向排架之间设一块,悬臂板在预制场整体预制,运到现场安装,并与横梁整体连接.
4.码头附属设备
4.1缓冲设备
采用圆筒型中空橡胶护舷,结构简单,安装方便,吊挂的橡胶筒活动自由,摩擦阻力小。
根据船舶撞击力的计算,选择规格为Φ800Φ400标准型,单个长度3米,沿纵向布置在横梁处,圆筒轴线位于平均水位处(0.00)。
(如图4。
1)
4.2系船设备
采用普通系船柱,根据船舶系缆的计算,选择25吨级单档檐型(如图4。
2),由铸铁柱壳、定位板、锚板、锚栓及其垫圈和螺母组成,系船柱中心位置距码头前沿1米,沿纵向间距24米布置一个。
系船柱固定在面板与横梁的现浇部分。
3工艺管沟
码头前沿要求铺设为船舶供水和供电的水管和电缆,这些管线均放在专业管沟内,管沟位置设置在靠船板和门机轨道梁之间。
管沟尺寸宽1。
4米,深1。
1米;
底面高程2。
05m,管沟盖板厚100mm.
为防止水管和电缆经长时间使用发生漏水漏电的情况,二者应分别设置。
在管沟底部设置排水孔。
4护轮槛
沿码头前沿布置,断面尺寸:
200mm×
200mm。
5接岸结构
由于码头后方场地黏土层很深、土质软弱,故采用L型现浇钢筋混凝土挡土墙,下面打入长5米直径为400mm的木桩,如图4.3。
5荷载计算
上部结构均采用C30混凝土,基桩采用C40混凝土:
素混凝土γ=24KN/m3,钢筋混凝土γ=25KN/m3。
1永久荷载
①面层自重24×
05×
6=7。
2KN/m
②面板自重(3。
5×
6×
5—9×
π×
0.152×
6)×
25/3。
5=47.75KN/m
③纵梁自重(0。
4×
2—π×
12—0.5×
0.2)×
25×
6=52.29KN/m
④横梁自重(0.4×
1.2+0。
8×
0.3)×
25=18KN/m
⑤靠船构件自重(0。
1×
1+0.2×
15+1/2×
2×
1+1/2×
0.2×
85+1。
6+0。
25=194.45KN/m
⑥工艺管沟(盖板)自重0.1×
7×
6=25。
5KN/m
⑦护轮坎自重0。
24=5.76KN/m
5.2可变荷载
2.1堆货荷载q1=25KN/m2
传递给横梁的线布荷载25×
6=150KN/m
当荷载在码头面上满布时对横向排架的作用最不利。
2门机荷载
Mh—5-30型门机起重机的荷载通过轨道传到纵梁上,通过纵梁传到横梁上。
门机共有4个支腿,每个支腿下有2个轮子(如图1。
1).当吊臂在位置I时,对横向排架的作用最不利,所以选择计算这种情况.
以横向排架为支座,码头沿纵向简化为5跨连续梁,分别计算门机在三个位置时的支座反力,可求出作用在横向排架上的最大荷载。
表1.1
1左
1右
1,左
1,右
系数β
0775
—0。
0209
—1.0
0.0
剪力(KN)
34。
—9.196
—160.0
支座反力(KN)
43。
296(拉)
160(压)
总支座反力(KN)
116。
704(压)
表1.2
1,左
1,右
-0。
1068
0.0273
0259
0.1025
-46.992
012
—4.144
1.681
59.004(压)
20.544(压)
79.548(压)
表1。
0144
—0.0545
-440
304
-8.72
440(压)
11.024(拉)
428。
976(压)
注:
表格中的系数β是移动的集中荷载作用下5跨连续梁支座截面剪力系数,剪力V=βQ。
从以上计算可以得到作用在两根门机轨道梁上的荷载最大值为428。
976KN.
5.2.3船舶荷载
①由于此码头不考虑水流作用,且按最不利因素计算即风向完全垂直于码头岸线,故公式可简化为Fx=Fxw=73.6×
10—5AxwVx2ξ
Fxw—--—-—-—-—风压力的横向分力;
Axw—-———-—---—--——-船体水面以上横向受风面积;
Vx———————-——--—————-设计风速V的横向分量;
ξ——-——-—-—-风压不均匀折减系数,根据船长等于100米,查表取0。
9.
Fxw=73.6×
10-5×
349。
96×
26.82×
9=166。
5KN;
N=1.2×
166.5/(2×
0.5×
996)=206。
85KN;
Nx=Nsinαcosβ=99。
9KN
Ny=Ncosαcosβ=173KN
Nz=Nsinβ=53。
5KN
②由于码头有缓冲设备,船舶靠岸时产生的撞击力按有效冲击能量计算,E0=1/2ρMVn2计算。
M---——-—船舶质量,取4900t;
Vn——-—-船舶靠岸时的法向速度,有掩护情况,查表得0。
15m/s;
ρ——-——有效动能系数,取0。
7;
E0=38。
59KN·
m,查橡胶护舷性能表反力R=242KN.
2.4纵梁计算
参考规范及资料
[1]JTS144—1—2010,港口工程荷载规范[S].北京:
人民交通出版社,2010.
[2]邱驹主编.港口水工建筑物[M].北京:
天津大学出版社,2002.
CAD制图线粗标准:
图框:
0.35mm
图幅:
7mm
外部轮廓线:
内部线:
0.25mm
标注:
15mm
设计说明字体:
国标仿宋,5mm(实际)加粗,宽高比为0.8
其他字体:
国标仿宋,2。
5mm,宽高比0。
8
平立面图打A1的图纸,断面图打A2的图纸(1:
100)。
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