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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