【導(dǎo)讀】成一個(gè)20210噸級(jí)泊位，以滿(mǎn)足現(xiàn)有的煤炭貨運(yùn)需求量，碼頭結(jié)構(gòu)形式采用高樁。選型、內(nèi)力計(jì)算、構(gòu)造設(shè)計(jì)及施工等有關(guān)問(wèn)題。通過(guò)實(shí)際工程項(xiàng)目進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，理論聯(lián)系。知識(shí)，為以后在實(shí)際工作中積累相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。

　　

【正文】 Re 式中 :L —— 船舶吃水線(xiàn)長(zhǎng)度，取 為 150m； ? —— 水的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)，取水溫 Co10 查得 sm ???? ，則 ： 0 0 1 3 ?????? ?VL 由 DB 和流向角 ? 查表得 ???b ， 所以： ? ? ????????? ? bC yc 船舶吃水線(xiàn)以下表面積按下式計(jì)算： LBCLDS b?? 式中 L —— 船長(zhǎng)，取 200m； D —— 船舶吃水，取 15m； B —— 船寬，取 30m； bC —— 船舶方形系數(shù)，根據(jù)《港口工程荷載規(guī)范》查得雜貨船為 。 代入計(jì)算得到 ： mLBCLDS b ????????? 所以水流對(duì)船舶作用產(chǎn)生的水流縱向分力 ： kNSVCF ycyc 232 ??????? ?? 。 系纜力： ???????? ?? ?? ???? c osc osc oss i n yx FFnKN ?? cossinNN x ? ?? coscosNN y ? ?sinNNz ? 式中 :N ， xN ， yN ， zN —— 分別為系纜力標(biāo)準(zhǔn)值及其橫向、縱向和豎向分力（ kN ） 浙江海洋學(xué)院本科畢業(yè)論文 正文 36 ?xF ， ?yF —— 分別為可能同時(shí) 出現(xiàn)的風(fēng)和水流對(duì)船舶作用產(chǎn)生的橫向分力和豎向分力總和（ kN ）； K —— 系船柱受力不均勻系數(shù)，取 ?K ； n —— 計(jì)算船舶同時(shí)受力的系船柱數(shù)目，取 4?n ； ? —— 系船纜的水平投影與碼頭前沿線(xiàn)所成的夾角，取 o30?? ； ? —— 系船纜與水平面之間的夾角，取 o15?? 。 見(jiàn)圖 9。 圖 9 情況一： smVx 22? ， 0?yV ，此時(shí)： kNFFnKNooooyx15c o s30c o s15c o s30s i n4c o sc o sc o ss i n3??????? ??????????? ????????? 情況二： 0?xV ， smVy 22? ，此時(shí)： kNFFnKN ooooyx os30c os os30s i n osc osc oss i n 3 ??????? ????????????? ?? ??? ????10000T 海船 N 不應(yīng)小于 4000KN，故取 N=400KN。 所以取情況一驗(yàn)算，計(jì)算得： kNNN oox o s30s i n400c o ss i n ???? ?? ， kNNN oz 0 315s i n4 0 0s i n ???? ? 系纜力作用點(diǎn)距離碼頭前沿線(xiàn)為 ，距離碼頭面高為 。 按 7跨的結(jié)構(gòu)段查得在直接受力排架上的水平力分配系數(shù)為 ，折減為： 浙江海洋學(xué)院本科畢業(yè)論文 正文 37 kNN x ??? 又 zN 方向豎直向上，初步設(shè)計(jì)不予考慮，所以 系纜力對(duì) 橫向排架 產(chǎn)生彎矩為 ： ? ? mkNM ?????? ② 撞擊 力：標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)船舶有效撞擊能量和橡膠護(hù)舷性能曲線(xiàn)及靠船結(jié)構(gòu)的剛度確定。船舶靠岸時(shí)的有效撞擊能量 0E 計(jì)算為 ： 20 2 nMVE ?? 式中 :? —— 有效動(dòng)能系數(shù)，取 ?? ； M —— 船舶質(zhì)量（ t ） ， 按滿(mǎn)載排水量計(jì)算 ： D W TM l o o g ?? ，得到tM ? nV —— 船舶靠岸法向速度（ sm ），取 smVn ? 。 則 有效撞擊能量 為： kJMVE n 220 ????? ? 。 假設(shè)有效撞擊能量全部被橡膠護(hù)舷所吸收，即 kJEE s ?? ， 碼頭采用1 7 5 01 5 0 05 0 0 ??? HADA 型護(hù)舷 標(biāo)準(zhǔn)反力型 ，即 V型護(hù)舷 。 取 2段 尺寸為 1500/1750的護(hù)舷連續(xù)豎向布置于各橫向排架前沿 ， 并取一段橫向不至于豎向護(hù)弦上放，按設(shè)船舶干舷與橡膠護(hù)舷的接觸情況取接觸長(zhǎng)度 ml ?接觸 查得撞擊力 kNP 717? 。考慮水平力分配系數(shù)，撞擊力折減為 kNP 39。 ??? 。假定撞擊力作用點(diǎn)在船舶與橡膠護(hù)舷接觸長(zhǎng)度的中點(diǎn)，取最不利情況驗(yàn)算，撞擊力距離靠船構(gòu)件底部 。則撞擊力 對(duì)橫梁 中和軸 產(chǎn)生的彎矩 為： ? ? mkNM ?????? ③ 擠靠力 ： 船舶擠靠力相對(duì)撞擊力 而言很小，不予考慮。 圖 10 浙江海洋學(xué)院本科畢業(yè)論文 正文 38 樁力計(jì)算 系纜力水平分力和撞擊力完全由叉樁承受，豎向力引起的樁力按橫向排架為鉸接計(jì)算 。初步設(shè)計(jì)時(shí)為簡(jiǎn)化計(jì)算，橫向排架按多跨簡(jiǎn)支梁進(jìn)行計(jì)算。 橫向排架計(jì)算圖示如圖 10所示。 樁長(zhǎng)計(jì)算 根據(jù) 《 港口工程樁基規(guī)范 》， 樁基宜選擇中密或密實(shí)砂層 ， 硬粘性土層 ,碎石類(lèi)土或分化巖等良好土層作為樁基持力層。根據(jù)地質(zhì)資料分析 ，第 ○ 4 層為 粉細(xì)紗，含云母碎片， 土層呈中密 狀態(tài) ，該層土的樁側(cè)摩阻力和樁端承載力均較大，工程性質(zhì)佳，是理想的樁尖持力層 。 最大樁力為： 直樁； 碼頭邊坡采用自然邊坡 約為 1： 3，樁基最低入土高程為 ； 樁基頂高程 ； 設(shè)計(jì)樁底高程為： 各層 fq 和 Rq 值查表得 單樁垂直極限承載力設(shè)計(jì)值 ： ? ?AqlqUQ Riifidd ?? ??1 式中 : d? —— 單樁垂直承載力分項(xiàng)系數(shù) ，取 ； U —— 樁身截面周長(zhǎng) ； il —— 樁在第 i層土的長(zhǎng)度（ m ） ； fiq —— 單樁第 i層土的極限側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)（ kPa ） ； Riq —— 持力層土的極限樁端承載力標(biāo)準(zhǔn) (kPa )； A —— 樁身的截面面積。 本設(shè)計(jì)采用的 預(yù)應(yīng)力空心方樁根據(jù)《高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī) 范》混凝土 標(biāo)號(hào) 取 40C 。 則： 樁周長(zhǎng) mU ? ， mA? 滿(mǎn)足承載力要求，擬定樁長(zhǎng)合理 。 第二方案初步設(shè)計(jì) 上部結(jié)構(gòu)縱、橫梁采用等高連接，預(yù)制縱橫梁擱置在樁帽上 ， 樁基布置同第一方案。樁浙江海洋學(xué)院本科畢業(yè)論文 正文 39 冒尺寸為 **（長(zhǎng)寬高）。 （ 1）面板設(shè)計(jì) ①尺寸及跨度 預(yù)制板厚 cmh 35? ，現(xiàn)澆面層 cmhs 15? ，預(yù)制 板四邊支承于預(yù)制縱、橫梁上，擱置長(zhǎng)度 cme 15? 。 ②內(nèi)力計(jì)算 （ 1）、施工期（取單寬計(jì)算） 永久作用： kPaq ?永 ， 產(chǎn)生彎矩： mkNlqM ?????? 2200 短永， 可變作用： kPaq ?施 ， 產(chǎn)生彎矩： mkNlqM ?????? 220 短施施， （ 2）、使用期（取單寬計(jì)算） 可變作用：堆載 kPaq 20?堆 ， 產(chǎn)生彎矩： mNlqM ?????? 2202 短堆堆 方案比選 方案一上部結(jié)構(gòu)為傳統(tǒng)式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)由樁、上下橫梁、縱梁、面板及靠船構(gòu)件等部分組成。此方案由于采用了部分預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，提高了它的承載能力又節(jié)省了材料，整體性也比較好且設(shè)計(jì)計(jì)算較簡(jiǎn)單。但預(yù)制板擱置在縱梁上使得面板自重、堆貨荷載及門(mén)機(jī)荷載都在縱梁上，對(duì)縱梁的要求較高，縱梁的斷面尺寸較大，不便于施工和吊運(yùn)。 方案二上部結(jié)構(gòu)為部分預(yù)制的等高連接結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)由樁、樁帽、橫梁、面板及靠船構(gòu)件等組成，樁基布置與方案一相同。該結(jié)構(gòu)的整體性比方案一差。 綜合以上及工程概算比較，考慮港口的 長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，為減少遠(yuǎn)期的碼頭維修和改造工作，選擇第一方案作為設(shè)計(jì)方案。 浙江海洋學(xué)院本科畢業(yè)論文 正文 40 8 后方樁臺(tái)設(shè)計(jì) 后方樁臺(tái)總寬為 ，縱向的結(jié)構(gòu)分段與前方樁臺(tái)一致，橫向排架間距取 ，樁與樁帽固接 ， 無(wú)縱梁，面板擱置在預(yù)制橫梁上。 面板計(jì)算 如 圖 11 所示， 面板的預(yù)制層、現(xiàn)澆層、磨耗層厚度分別擬定為 20cm， 15cm， 5cm，混凝土標(biāo)號(hào)采用 30C ，取單位板寬計(jì)算。 圖 11 計(jì)算跨度 根據(jù)規(guī)范計(jì)算得到： 施工期按 簡(jiǎn)支板跨 ： mmln 2600? ， mell n ????? 使用期按 連續(xù)板跨： mmln 2600? ， mll n ???? 荷載 計(jì)算 （ 1）、永久作用： k P aq ?????永 ， mkNlqM ?????? 2201永永 （ 2）、可變作用 ① 施工荷載 ： kPaq ?施 ， mkNlqM ?????? 2201施施 ②堆貨荷載： kPaq 60?堆 ， mkNlqM ?????? 2202堆堆 浙江海洋學(xué)院本科畢業(yè)論文 正文 41 截面抗裂驗(yàn)算 （ 1）、施工期 總彎矩： mkNMMM ?????? 截面抗彎模量： 322 .61bh61 ?????W 抗裂安全系數(shù) ~. 006 ?????? M Wfk tkmf ?，滿(mǎn)足要求。 （ 2）、使用期 總彎矩： mkNMMM ??????? 堆永總 截面抗彎模量： 322 .61bh61 ?????W 抗裂 安全系數(shù) : .70~. ?????? M Wfk tkmf ? ， 滿(mǎn)足要求。 橫梁計(jì)算 預(yù)制橫梁擱 置在樁帽上，當(dāng)作連續(xù)梁來(lái)計(jì)算。所以彎矩的計(jì)算跨度均按連續(xù)梁來(lái)計(jì)算：mll n ???? 。 荷載計(jì)算 （ 1）、永久作用： 預(yù)制 橫梁自重： ? ? mkNq ?????? 面 板 及磨耗層 傳自重： mkNq ??? 所以： mkNqqq ?????永 ， mkNlqM ?????? 220永永 （ 2）、可變作用： 堆 貨荷 載 傳遞給橫梁： kP aq ???堆 ， 浙江海洋學(xué)院本科畢業(yè)論文 正文 42 mkNlqM ?????? 2202堆堆 截面抗裂計(jì)算 總彎矩： mkNMMM ??????? 堆永總 截面抗彎模量： 322 .61bh61 ?????W 抗裂 安全系數(shù) .70~. ?????? M Wfk tkmf ?， 滿(mǎn)足要求。 樁力計(jì)算 荷載計(jì)算 （ 1）、 恒載作用下橫向排架上兩樁的樁力 kNRR 1 20301 ????? ， kNRlqR 0 02 0102 ??? 永 （ 2）、 堆載作用下橫向排架上兩樁的樁力 kNRR 621021 239。339。1 ????? kNRlqR 8402 39。139。2 ??? 堆 樁承載力 驗(yàn) 算 樁力組合： kNRRR 3 3 39。101m a x ??? ? ? ? ?? ?kNAqlqUQ Rifidd 11??????????? ?? maxd ? 滿(mǎn)足承載力要求。浙江海洋學(xué)院本科畢業(yè)論文 正文 43 9 引橋設(shè)計(jì) 面板計(jì)算 截面尺寸及跨度 面板采用 預(yù)應(yīng)力 鉸接空心板 cmh 45? ， 2m板寬的計(jì)算 截面，墊層取 5cm，空心 cmd 27? ，混凝土標(biāo)號(hào) 40C 。 計(jì)算時(shí)簡(jiǎn)化為工字型截面，計(jì)算得到： mW ? 。 引橋?qū)?12m，即需 6塊 2m 寬的空心板。 引橋 不設(shè)計(jì) 縱梁， 空心板擱置 在 預(yù)制 橫梁上，擱置長(zhǎng)度 cme 20? ，橫梁間距取 ml 9? 。計(jì)算跨度根據(jù)規(guī)范： 凈跨： mln ? 施工期自重按 簡(jiǎn)支 板 跨： mell n ????? 使用期也按簡(jiǎn)支板計(jì)算。 荷載計(jì)算 （ 1）、 永久 作用（單寬計(jì)算 ） 空心板及磨耗層 自重： mkNq ?永 ， mkNlqM ??? 201永永 （ 2）、 可變 作用 ： 在傳遞范圍內(nèi)取單寬考慮，以堆載代替水平流動(dòng)機(jī)械荷載和人群荷載 mkNq 20?堆 ， mkNlqM ?????? 168. 2202堆堆 截面 抗裂 驗(yàn)算 總 彎矩 ： mkNMMM ?????? 2 4 2 . 6 51 6 8 . 截面抗彎模量： mWW ??‘ 抗裂安全系數(shù) 浙江海洋學(xué)院本科畢業(yè)論文 正文 44 ? ? ? ? ~ ???????? M