钢筋混凝土课程设计报告先张法预应力钢筋混凝土叠合式起重机轨道梁设计.docx
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钢筋混凝土课程设计报告先张法预应力钢筋混凝土叠合式起重机轨道梁设计
钢筋混凝土课程设计报告
题目：
__先张法预应力钢筋混凝土_______
__叠合式起重机轨道梁设计________
学生姓名：
___________________________
学号：
______________________
指导老师：
_____________________
设计地点：
______________________
交通学院港航系
目录
一、设计遵循的主要规范标准3
二、梁格布置及尺寸拟定3
三、荷载标准值4
四、材料性能5
五、计算图式及荷载计算5
六、内力计算6
七.截面设计17
一、设计遵循的主要规范标准
1.中华人民共和国行业标准高桩码头设计与施工规范（JTS167—1—2010）.北京：
人民交通出版社，2010
2.中华人民共和国行业标准港口工程荷载规范（JTJ215—98）.北京：
人民交通出版社，1998
3.中华人民共和国行业标准港口工程混凝土结构设计规范（JTJ267—98）.北京：
人民交通出版社，1998
4.中华人民共和国行业标准港口工程制图标准（JTJ206—96）.北京：
人民交通出版社，1996
二、梁格布置及尺寸拟定
1.梁格布置原则
梁格布置应满足以下原则:
①满足使用要求；②技术及经济合理；③尽量避免集中荷载直接作用在板上，板和梁尽量布置成等跨度；④横梁与面板是不可少的上部结构，纵梁设置（数量）则由具体受力决定。
2.结构型式
某海港高桩板梁式码头，排架间距7.0m，下部桩基为600×600mm2预应力混凝土方桩。
上部结构为现浇倒T形横梁、非预应力钢筋混凝土纵梁、预应力钢筋混凝土花篮形叠合式起重机轨道梁、非预应力钢筋混凝土叠合式面板。
高桩板梁式码头断面见图1。
图1高桩板梁式码头断面图（尺寸单位：
mm；高程单位：
m）
横梁上部宽度400mm，高度1950mm,横梁下部宽度900mm，高度600mm.轨道梁宽度为500mm,其中牛腿宽度取150mm，高度为1800mm,简支时搁置长度250mm。
轨道梁为预应力芯棒叠合梁结构，经过两次预制和一次现浇叠合后成型，芯棒高度取梁宽，现浇部分高度取200mm。
钢筋混凝土叠合式面板的厚度为预制部分厚200mm，现浇部分150mm。
磨耗层厚50mm（素混凝土）（纵、横梁及面板示意图见图2）。
图2纵、横梁及面板示意图
三、荷载标准值
施工期：
①均布荷载：
q’=2.5KPa。
使用期：
①均布荷载：
q=20.0kPa。
②门机
国产门座式起重机荷载代号Mh-3-25标准值见表1，支腿竖向荷载标准值见表2，吊臂位置见图3。
两台Mh-3-25门座式起重机同时作业，工作状态下的支腿最大竖向荷载
，轨距10.5m，支腿纵向距离10.5m，按吊臂位置在Ⅰ状态下的轮压
，在Ⅱ状态下的轮压
。
表1国产门座式起重机荷载代号Mh-3-25标准值
最大起重量（t）
最大幅度（m）
自重（t）
轨距（m）
支腿纵距（m）
荷载P（kN）
两机最小距离（m）
荷载计算图式（间距单位：
m）
10
25
145
10.5
10.5
250
1.5
表2国产门座式起重机在工作状态下的支腿竖向荷载标准值（代号Mh-3-25）
吊臂位置1
吊臂位置2
吊臂位置3
A
B
C
D
A
B
C
D
A
B
C
D
660KN
660KN
240KN
240KN
750KN
450KN
150KN
450KN
660KN
240KN
240KN
660KN
图3吊臂位置
四、材料性能
1.轨道梁混凝土
预应力芯棒C40，第二次预制部分C30，现浇部分C25。
混凝土强度及性能指标见表3。
2.轨道梁钢筋
预应力钢筋：
冷拉Ⅲ级；非预应力钢筋：
Ⅱ级；构造钢筋：
Ⅰ级。
钢筋等级及性能指标见表4。
3.钢筋混凝土重度25kN/m3。
表3混凝土强度及性能指标（N/mm2）
性能指标MPa
混凝土
强度等级
标准值
设计值
弹性模量Ec
fck
ftk
fc
ft
芯棒C40
27
2.45
19.5
1.8
3.25×104
预制部分C30
20
2.00
15.0
1.5
3.00×104
现浇部分C25
17
1.75
12.5
1.3
2.80×104
表4钢筋等级及性能指标
钢筋种类
标准值（MPa）
设计值（MPa）
弹性模量Es
fyk（fpk）
fy（fpy）
f’y（f’py）
预应力钢筋
冷拉III级
500
420
360
1.8×105
非预应力钢筋
II级
335
310
310
2.0×105
构造钢筋
I级
235
210
210
2.1×105
五、计算图式及荷载计算
（1）计算图式说明
1.施工期
支座处断开，按简支梁计算（具体图示见后文）。
2.使用期
支座处整体连接，按五跨刚性支承连续梁计算（具体图示见后文）。
（2）计算跨度
⒈简支梁：
①剪力计算中：
Lo＝Ln=6050mm
②弯矩计算中：
Lo＝Ln+e=6300mm
式中：
Lo—计算跨度（m），不大于1.05Ln
Ln—净跨（m）e—搁置长度（m）
2.刚性支承：
①剪力计算中：
Lo＝Ln=6050mm
②弯矩计算中：
B2≤0.05L时，取Lo＝LB2＞0.05L时，取Lo＝1.05Ln
因为B2=950mm＞0.05L=350mm，故Lo=1.05×6050=6352.5mm
式中：
Ln—净跨，L—横梁中心距
B2—纵梁支座（下横梁）宽度
（3）荷载计算
1.长度轨道梁承受的总自重标准值g
g=25×Ac=25×（（2-0.15+3.5）/2×0.35+（50×110+15×15+15×80）×）=40.72（kN/m）
2.可变荷载标准值
（1）施工均布荷载q’产生的标准值q1
q1=q’×b1=2.5×（2.00－0.15＋3.50）／2=6.69（kN/m）
（2）满布堆货荷载q产生的标准值q2
q2=q×b2=20×（2.00－0.15＋3.50）／2=107（kN/m）
（3）局布堆货荷载产生的标准值q3
q3=q×b3=20×0.75=15（kN/m）
（4）门座式起重机产生的标准值Q见表1和表2。
六、内力计算
施工期间：
1.轨道梁承受的总自重标准值g的作用
按简支梁计算，计算简图见图4，弯矩设计值M1G、剪力设计值V1G计算结果见表5。
图4简支梁计算图式
表5弯矩剪力设计值（施工期永久荷载）
截面
弯矩（KN·m）
支座
剪力（KN）
2
164.32
A
186.44
4
246.48
5
308.10
8
164.32
-186.44
B
0
12
164.32
186.44
15
308.10
18
164.32
-186.44
C
0
22
164.32
186.44
25
308.10
2.施工均布荷载产生的标准值q1作用
按简支梁计算，计算简图见图5，弯矩设计值M1Q、剪力设计值V1Q计算结果见表6。
图5简支梁计算图式
表6弯矩剪力设计值（施工均布荷载）
截面
弯矩（KN·m）
支座
剪力（KN）
2
36.26
A
34.29
4
54.39
5
56.66
8
36.26
-34.29
B
0
12
36.26
34.29
15
56.66
18
36.26
-34.29
C
0
22
36.26
34.29
25
56.66
使用期间:
1.满布堆货荷载产生的标准值q2作用
按五跨刚性支承连续梁计算，采用影响线法，计算简图见图6，内力设计值M2Q1、V2Q1计算结果见表7。
图6连续梁计算图式
弯矩计算：
截面2：
（Σωi）max=0.0666+0.0026+0.0002=0.0694，（Σωi）min=-0.0098-0.0007=-0.0105，
Mmax=1.5q2（Σωi）max=0.0694×4115.53=285.62（KN·m）
Mmin=1.5q2（Σωi）min=-0.0105×4115.53=-43.21（KN·m）
截面4：
（Σωi）max=0.0932+0.0053+0.0005=0.0990，（Σωi）min=-0.0196-0.0014=-0.0210，
Mmax=1.5q2（Σωi）max=0.0932×4115.53=383.57（KN·m）
Mmin=1.5q2（Σωi）min=-0.0210×4115.53=-86.43（KN·m）
截面5：
（Σωi）max=0.0915+0.0066+0.0006=0.0987，（Σωi）min=-0.0245-0.0018=-0.0263，
Mmax=1.5q2（Σωi）max=0.0987×4115.53=406.20（KN·m）
Mmin=1.5q2（Σωi）min=-0.0263×4115.53=-108.24（KN·m）
截面8：
（Σωi）max=0.0266+0.0105+0.0010=0.0381，（Σωi）min=-0.0002-0.0392-0.0029=-0.0423，
Mmax=1.5q2（Σωi）max=0.0381×4115.53=156.80（KN·m）
Mmin=1.5q2（Σωi）min=-0.0423×4115.53=-174.09（KN·m）
截面B：
（Σωi）max=0.0132+0.0012=0.0144，（Σωi）min=-0.0670-0.0490-0.0036=-0.1196，
Mmax=1.5q2（Σωi）max=0.0144×4115.53=59.26（KN·m）
Mmin=1.5q2（Σωi）min=-0.1196×4115.53=-492.22（KN·m）
截面12：
（Σωi）max=0.0300，（Σωi）min=-0.0500，
Mmax=1.5q2（Σωi）max=0.0300×4115.53=123.47（KN·m）
Mmin=1.5q2（Σωi）min=-0.0500×4115.53=-205.78（KN·m）
截面15：
（Σωi）max=0.0735+0.0054=0.0789，（Σωi）min=-0.0245-0.0197-0.0018=-0.0460，
Mmax=1.5q2（Σωi）max=0.0789×4115.53=324.72（KN·m）
Mmin=1.5q2（Σωi）min=-0.0460×4115.53=-189.31（KN·m）
截面18：
（Σωi）max=0.0272+0.0108+0.0010=0.0390，（Σωi）min=-0.0001-0.0395-0.0036=-0.0432，
Mmax=1.5q2（Σωi）max=0.0390×4115.53=160.51（KN·m）
Mmin=1.5q2（Σωi）min=-0.0432×4115.53=-177.79（KN·m）
截面C：
（Σωi）max=0.0179+0.0144=0.0323，（Σωi）min=-0.0538-0.0526-0.0048=-0.1112，
Mmax=1.5q2（Σωi）max=0.0323×4115.53=132.93（KN·m）
Mmin=1.5q2（Σωi）min=-0.1112×4115.53=-457.65（KN·m）
截面22：
（Σωi）max=0.0134+0.0275+0.0007=0.0416，（Σωi）min=-0.0402-0.0002-0.0002=-0.0406，
Mmax=1.5q2（Σωi）max=0.0416×4115.53=171.21（KN·m）
Mmin=1.5q2（Σωi）min=-0.0406×4115.53=-167.09（KN·m）
截面25：
（Σωi）max=0.0066+0.0724+0.0066=0.0856，（Σωi）min=-0.0197-0.0197=-0.0394，
Mmax=1.5q2（Σωi）max=0.0856×4115.53=352.29（KN·m）
Mmin=1.5q2（Σωi）min=-0.0394×4115.53=-162.15（KN·m）
剪力计算：
支座A：
（Σωi）max=0.4330+0.0132+0.0012=0.4474，（Σωi）min=-0.0490-0.0036=-0.0526，
Vmax=1.5q2（Σωi）max=0.4474×611.95=273.79（KN）
Vmin=1.5q2（Σωi）min=-0.0526×611.95=-32.19（KN）
支座BL：
（Σωi）max=0.0132+0.0012=0.0144，（Σωi）min=-0.5670-0.0490-0.0036=-0.6196，
Vmax=1.5q2（Σωi）max=0.0144×611.95=8.81（KN）
Vmin=1.5q2（Σωi）min=-0.6196×611.95=-379.16（KN）
支座BR：
（Σωi）max=0.0849+0.4952+0.0178=0.5979，（Σωi）min=-0.0658-0.0060=-0.0718，
Vmax=1.5q2（Σωi）max=0.5979×611.95=365.88（KN）
Vmin=1.5q2（Σωi）min=-0.0718×611.95=-43.94（KN）
支座CL：
（Σωi）max=0.0849+0.0179=0.1028，（Σωi）min=-0.5048-0.0658-0.0060=-0.5766，
Vmax=1.5q2（Σωi）max=0.1028×611.95=62.91（KN）
Vmin=1.5q2（Σωi）min=-0.5766×611.95=-352.85（KN）
支座CR：
（Σωi）max=0.0682+0.5000+0.0227=0.5909，（Σωi）min=-0.0227-0.0682=-0.0909，
Vmax=1.5q2（Σωi）max=0.5909×611.95=361.60（KN）
Vmin=1.5q2（Σωi）min=-0.0909×611.95=-55.63（KN）
表7弯矩剪力设计值（满布堆货荷载）
截面
（Σωi）max
（Σωi）min
1.5q2
Mmax（KN·m）
Mmin（KN·m）
支座截面
（Σωi）max
（Σωi）min
1.5q2Lo
Vmax（KN）
Vmin（KN）
2
0.0694
-0.0105
285.62
-43.21
A
0.4474
-0.0526
273.79
-32.19
4
0.0990
-0.0210
383.57
-86.43
5
0.0987
-0.0263
406.20
-108.24
8
0.0381
-0.0423
156.80
-174.09
B
0.0144
-0.1196
59.26
-492.22
0.0144
-0.6196
8.81
-379.16
12
0.0300
-0.0500
123.47
-205.78
15
0.0789
-0.0460
324.72
-189.31
0.5979
-0.0718
365.88
-43.94
18
0.0390
-0.0432
160.51
-177.79
C
0.0323
-0.1112
132.93
-457.65
0.1028
-0.5766
62.91
-352.85
22
0.0416
-0.0406
171.21
-167.09
25
0.0856
-0.0394
352.29
-162.15
0.5909
-0.0909
361.60
-55.63
2.局部堆货荷载产生的标准值q3作用
按五跨刚性支承连续梁计算，采用影响线法，计算简图见图7，内力设计值M2Q2、V2Q2计算结果见表8。
图7连续梁计算图式
弯矩计算：
截面2：
（Σωi）max=0.0666+0.0026+0.0002=0.0694，（Σωi）min=-0.0098-0.0007=-0.0105，
Mmax=1.5q3（Σωi）max=0.0694×1153.80=80.07（KN·m）
Mmin=1.5q3（Σωi）min=-0.0105×1153.80=-12.11（KN·m）
截面4：
（Σωi）max=0.0932+0.0053+0.0005=0.0990，（Σωi）min=-0.0196-0.0014=-0.0210，
Mmax=1.5q3（Σωi）max=0.0932×1153.80=107.53（KN·m）
Mmin=1.5q3（Σωi）min=-0.0210×1153.80=-24.23（KN·m）
截面5：
（Σωi）max=0.0915+0.0066+0.0006=0.0987，（Σωi）min=-0.0245-0.0018=-0.0263，
Mmax=1.5q3（Σωi）max=0.0987×1153.80=113.88（KN·m）
Mmin=1.5q3（Σωi）min=-0.0263×1153.80=-30.34（KN·m）
截面8：
（Σωi）max=0.0266+0.0105+0.0010=0.0381，（Σωi）min=-0.0002-0.0392-0.0029=-0.0423，
Mmax=1.5q3（Σωi）max=0.0381×1153.80=43.96（KN·m）
Mmin=1.5q3（Σωi）min=-0.0423×1153.80=-48.81（KN·m）
截面B：
（Σωi）max=0.0132+0.0012=0.0144，（Σωi）min=-0.0670-0.0490-0.0036=-0.1196，
Mmax=1.5q3（Σωi）max=0.0144×1153.80=16.61（KN·m）
Mmin=1.5q3（Σωi）min=-0.1196×1153.80=-138.00（KN·m）
截面12：
（Σωi）max=0.0300，（Σωi）min=-0.0500，
Mmax=1.5q3（Σωi）max=0.0300×1153.80=34.61（KN·m）
Mmin=1.5q3（Σωi）min=-0.0500×1153.80=-57.69（KN·m）
截面15：
（Σωi）max=0.0735+0.0054=0.0789，（Σωi）min=-0.0245-0.0197-0.0018=-0.0460，
Mmax=1.5q3（Σωi）max=0.0789×1153.80=91.03（KN·m）
Mmin=1.5q3（Σωi）min=-0.0460×1153.80=-53.07（KN·m）
截面18：
（Σωi）max=0.0272+0.0108+0.0010=0.0390，（Σωi）min=-0.0001-0.0395-0.0036=-0.0432，
Mmax=1.5q3（Σωi）max=0.0390×1153.80=45.00（KN·m）
Mmin=1.5q3（Σωi）min=-0.0432×1153.80=-49.84（KN·m）
截面C：
（Σωi）max=0.0179+0.0144=0.0323，（Σωi）min=-0.0538-0.0526-0.0048=-0.1112，
Mmax=1.5q3（Σωi）max=0.0323×1153.80=37.27（KN·m）
Mmin=1.5q3（Σωi）min=-0.1112×1153.80=-128.30（KN·m）
截面22：
（Σωi）max=0.0134+0.0275+0.0007=0.0416，（Σωi）min=-0.0402-0.0002-0.0002=-0.0406，
Mmax=1.5q3（Σωi）max=0.0416×1153.80=48.00（KN·m）
Mmin=1.5q3（Σωi）min=-0.0406×1153.80=-46.84（KN·m）
截面25：
（Σωi）max=0.0066+0.0724+0.0066=0.0856，（Σωi）min=-0.0197-0.0197=-0.0394，
Mmax=1.5q3（Σωi）max=0.0856×1153.80=98.77（KN·m）
Mmin=1.5q3（Σωi）min=-0.0394×1153.80=-45.46（KN·m）
剪力计算：
支座A：
（Σωi）max=0.4330+0.0132+0.0012=0.4474，（Σωi）min=-0.0490-0.0036=-0.0526，
Vmax=1.5q3（Σωi）max=0.4474×171.56=76.76（KN）
Vmin=1.5q3（Σωi）min=-0.0526×171.56=-9.02（KN）
支座BL：
（Σωi）max=0.0132+0.0012=0.0144，（Σωi）min=-0.5670-0.0490-0.0036=-0.6196，
Vmax=1.5q3（Σωi）max=0.0144×171.56=2.47（KN）
Vmin=1.5q3（Σωi）min=-0.6196×171.56=-106.30（KN）
支座BR：
（Σωi）max=0.0849+0.4952+0.0178=0.5979，（Σωi）min=-0.0658-0.0060=-0.0718，
Vmax=1.5q3（Σωi）max=0.5979×171.56=102.58（KN）
Vmin=1.5q3（Σωi）min=-0.0718×171.56=-12.32（KN）
支座CL：
（Σωi）max=0.0849+0.0179=0.1028，（Σωi）min=-0.5048-0.0658-0.0060=-0.5766，
Vmax=1.5q3（Σωi）max=0.1028×171.56=17.64（KN）
Vmin=1.5q3（Σωi）min=-0.5766×171.56=-98.92（KN）
支座CR：
（Σωi）max=0.0682+0.5000+0.0227=0.5909，（Σωi）min=-0.0227-0.0682=-0.0909，
Vmax=1.5q3（Σωi）max=0.5909×171.56=101.37（KN）
Vmin=1.5q3（Σωi）min=-0.0909×171.56=-15.59（KN）
表8弯矩剪力设计值（局部堆货荷载）
截面
（Σωi）max
（Σωi）min
1.5q3
Mmax（KN·m）
Mmin（KN·m）
支座截面
（Σωi）max
（Σωi）min
1.5
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