【導讀】××市南排河漁港位于河北省東部，渤海灣西岸，××市以東30km處，是河北省。群眾漁業(yè)的國家一級漁港，漁港碼頭岸線達。本文設計的是××市南排河卸漁。碼頭，碼頭總長212m，寬，結構為梁板式高樁碼頭，縱橫梁搭在樁帽上。距門機起重機進行裝卸作業(yè)。主要對面板，縱梁和橫向排架進行了計算。期按剛性連續(xù)梁計算。第1章設計背景·····························1

　　

【正文】 板，板厚 500mm。如圖 5— 6。 圖 5— 6 實心板斷面圖 為固定緩沖設備（護木或橡膠護舷）而設置的，選擇懸臂板式。由懸臂板、胸墻板和水平縱梁三部分組成。其尺寸如圖 57。 圖 57 靠船構件尺寸 第 5 章 結構選型 19 前方樁臺的基本構造尺寸見下表： 表 52 前方樁臺的結構構造（ mm） 構件名稱 材料 施工方法 斷面型式及尺寸 樁 預應力鋼筋混凝土 預制 600mm 600mm 空心方樁，空心直徑 φ 350mm 單樁樁帽 鋼筋混凝土 現澆 平面尺寸 1000mm 1000mm，高度 700mm 叉樁樁帽 鋼筋混凝土 現澆 平面尺寸 2600mm 1000mm，高度 700mm 橫梁 鋼筋混凝土 疊合梁 花籃型斷面，預制部分為 T 型斷面，頂寬1020mm，底寬 600mm，高度 1200mm；現澆部分為矩形斷面，寬度 660mm，高度 500mm 軌道梁 鋼筋混凝土 疊合梁 預制部分為矩形斷面，寬度 600mm，高度1000mm，現澆部分寬度 540mm，高度 500mm 連系梁 鋼筋混凝土 疊合梁 預制部分為矩形斷面，寬度 600mm，高度1000mm，現澆部分寬度 540mm，高度 500mm 面板 鋼筋混凝土 裝配式整體板 厚度 500mm，在橫梁上的擱置寬度 200mm，縱梁上的擱置寬度為 30mm 面層 混凝土 現澆 厚度 150mm 作用分析 作用隨時間變化可分為永久作用，可變作用，偶然作用。 永久作用 作用的量隨時間的大小變化與其平均值相比可忽略不計的作用。包括結構自重力，固定機械設備自重力，預加應力，土重力，及土重力引起的土壓力等。 可變作用 量值隨時間的變化與平均值相比不可忽略的作用。包括堆貨、起重 和 運輸機械 荷載 、汽車、 鐵路、纜車、人群、 船舶、風、浪、水流、施工荷載 、可變作用引起的土壓力 。本 設計主要考慮以下幾項： （一） 堆貨均布荷載 q=20kPa （二） 流動機械荷載 自重 15t 汽車， 軌距為 門機起重機 （三） 船舶作用荷載 船舶荷載計算，遵照《港口工程荷載規(guī)范》（ JTJ21598）中的有關規(guī)定進行計算。 第 5 章 結構選型 20 1 作用于船舶上的風荷載 (1)設計風速 211600oWV? 根據《港口工程荷載規(guī)范》差得該地區(qū) 0W = 即可解得 V=(2)船體水面以上受風面積計算 xwA ， ywA 分別為船體水面以上橫向和縱向受風面積 DW 取 90t l o g 0 .2 8 3 0 .7 2 7 l o gxwA D W?? （ 51） l o g 0 .0 1 9 0 .6 2 8 l o gywA D W?? （ 52） 解得 xwA = ㎡， ywA = ㎡ (3)作用在船舶上的計算風壓力 527 3 .6 1 0xw xw xF A V ???? = 10?? 2() 1= 524 9 .0 1 0yw yw yF A V ???? = 10?? 2() 1= kN 其中 xwA ， ywA 分別為船體水面以上橫向和縱向受風面積， Vx， Vy分別為設計風速的橫向和縱向分量。 ? 風壓不均與折減系數，按表 53 取用 表 53 風壓不均與折減系數 船舶水面以上縱向或橫向輪廓的最大水平尺寸（ m） ≤ 50 100 200 ≥ 250 ? 2 作用于船舶上的水流力 (1)水流對船舶作用產生的水流力船首橫向 分力和船尾橫向分力 239。2xsc xscF C V B?? （ 53） 239。2xmc xmcF C V B?? （ 54） 39。lg 0 .4 8 4 0 .6 1 2 lgB D W?? （ 55） 表 54 河港透空式系船、靠船結構水流力船首橫向分力和船尾橫向分力系數 船型 xscC xmcC d/D= d/D= d/D= 客船 駁船 L/B= 駁船 L/B= 表 55 河港透空式系船、靠船結構水流力縱向分力系數中的系數 b 的值 船型 b d/D= d/D= d/D= 第 5 章 結構選型 21 客船 駁船 L/B= 駁船 L/B= V 取 1m/s d/D=查表知 xscC =， xmcC =0， b= ? =39。lg 0 .4 8 4 0 .6 1 2 lgB D W?? =+ lg90 39。B = ㎡ 2 39。2xsc xscF C V B?? = 1 1 = 239。2xmc xmcF C V B?? =0 (2)水流對船舶作用產生的水流力縱向分力 22yc ycF C V S?? （ 56） 0 .1 3 40 .0 4 6 R eycCb??? （ 57） Re VLv? （ 58） ycC 水流縱向分力系數 S船舶吃水線以下的表面積 ? 水的運動粘性系數，取水溫 10℃， v= 410? ㎡ /s Re VLv? =1 247。 ( 410? )= 410 0 .1 3 40 .0 4 6 R eycCb???= S=+ bC LB= + = ㎡ 22yc ycF C V S?? = 1 1 = 3 船舶系纜力 si n c os c os c osxyFFKN n ? ? ? ??????????? （ 59） sin cosxNN ??? c os c osyNN ??? sinzNN?? 式中： K= n=2 ? =30176。 ? =0176。 第 5 章 結構選型 22 表 56 不同船長受力系船柱數目及間距 船舶總長 L(m) ≤ 100 120～ 150 150～ 200 200～ 250 250～ 300 受力 系船柱數目 n 2 3 4 5～ 6 7～ 8 系船柱間距（ m） 20 25 30 30 30 表 57 系船纜夾角 ? 、 ? 結構類型 系船纜夾角（176。） ? ? 海船碼頭 30 15 河船碼頭 30 0 孤立系船墩柱 30 30 作用于系船柱上的計算系纜力標準值不應小于表 14 所列數值 表 58 內河 貨船駁船系纜力標準值 船舶載重量 DW（ t） 系纜力標準值（ kN） DW≤ 100 30 100＜ DW≤ 500 50 情況一： Vx =, Vy =0 ∑ Fx =Fxw+Fxsc+Fxmc =++0= ∑ Fy=Fyc= kN 28 .16 52 si n 30 c os 0 c os 30 c os 0N ????????= 情況二： Vx =0, Vy =∑ Fx =Fxsc+Fxmc = kN ∑ Fy=Fyw +Fyc=+= kN 4 52 si n 30 c os 0 c os 30 c os 0N ????????= kN 所以 N 取 kN 系纜力標準值 N的橫向投影 Nx ，縱向投影 Ny，豎向投影 Nz： sin cosxNN ??? = = kN cos cosyNN ??? = = sinzNN?? = 0=0kN 4 擠靠力 橡膠護舷間斷布置，護舷間距 7m，與船舶接觸的橡膠護舷共有 32 組 ∑ Fx=Fxw+Fxsc+Fxmc=+= kN jxj KFF n?? = ? = kN 5 撞擊力 (1)船舶靠岸時的撞擊力 第 5 章 結構選型 23 表 59 河船的法向靠岸速度 船舶滿載排水量 W(t) Vn(m/s) W≤ 1000 ～ 1000＜ W≤ 2020 ～ 2020＜ W≤ 3000 ～ 查上表，取 Vn=， 船舶靠岸時的有效撞擊能量： 22onE MV??= 160 = 選用標準型橡膠護舷 SA200H 1000+1100 吸能量 E=9kN m 反力 R=153kN (2)波浪引起的船舶撞擊力 因碼頭前波浪較小，經驗算比較，小于船舶靠岸時的撞擊能量。 偶然作用 不一定出現，一旦出現，其量值很大且持續(xù)時間很短的作用。畢業(yè)設計主要考慮地震慣性力。 該場地位于地震烈度 6 區(qū)，不考慮砂土液化。第 6 章 結構設計 24 第 6章 結構 設計 嚴格來說，高樁碼頭是一個空間整體結構體系，應該按照空間問題計算，但實際設計中多將其視為平面問題進行 處理，即僅取一個排架作為計算單元，這種簡化的前提是：（ 1）碼頭分段的長度遠大于碼頭寬度，使得縱向剛度較小，橫向剛度相對較大，各橫向排架近似于獨立工作；（ 2）碼頭分段內橫向排架的間距、結構、荷載條件、承載能力基本相同。 由于排架中設有叉樁，使得排架整體的水平位移較小，水平荷載產生的內力也較小，因此假定排架主要受到豎向荷載的影響，水平荷載完全由叉樁承擔； 由于橫梁抗彎剛度遠大于樁的抗彎剛度，且橫梁跨度小于樁長，使得橫梁的線剛度遠大于樁的線剛度，當橫梁與樁交接處受到彎矩作用時，樁端分配的彎矩很小，在計算中往往可以 忽略，因此可假定樁與橫梁之間為鉸接，在豎向荷載作用下樁只受到 軸向力而不受彎。 由于時間較緊，選擇 面板、橫梁和基樁 進行施工圖設計。 面板設計 本例中計算四邊與縱橫梁整體相連的 2號面板，如圖所示 圖 61 面板布置圖 計算原則 施工期預制面板主要安裝在橫梁上，按簡支板計算。使 用期面板與縱、橫整體相連接，為連續(xù)板。板的內力計算，按四邊簡支板計算出兩個方向的跨中彎矩 Mx和 My，連續(xù)板的跨中彎矩取 和 ，支座彎矩取 和 。 第 6 章 結構設計 25 計算 參數 計算跨度 圖 62 計算圖示 1) 簡支板： 排架間距 7m，板的擱置長度為 彎矩計算： Lo=Ln+h =+= 但不大于 Lo=Ln+e =+= 取 Lo= 剪力計算： Lo=Ln = 2）連續(xù)板： 短邊方向： B=＞ = Lo=== 長邊方向： B=＞ = Lo= = = L—— 板的中心間距（ m）； L0—— 板的計算跨度（ m）； Ln—— 板的凈跨（ m）； h——板的厚度（ m），取 500mm； e—— 板的擱置長度（ m），取 ； B—— 梁的上緣寬度（ m）。 作用分析 面板上的永久作用和可變作用（包括短暫狀況和持久狀況）。 永久作用： 結構自重：現澆面層： r=24kN/m3； h= 預制面板： r=25kN/m3； h= 可變作用： (1)短暫狀況可變作用： ①施工荷載 2kPa ②預制面板吊運 預制板尺寸： Lx= Ly= 第 6 章 結構設計 26 預制板為四點吊運，吊運時取動力系數 α=，吊點位置如 圖 6— 2。 圖 6— 3 吊點位置圖 (2)持久狀況可變作用 ①堆貨荷載 q=20 kPa ②汽車荷載 ：自重 15t 汽車 作用效應計算 荷載標準值作用下的內力計算： 1)短暫狀況（施工期）：按簡支板計算 永久作用：板自重： q1= 25=㎡ 彎矩計算： 21 18M ql? = = m/m 可變作用 施工荷載 q2=2kPa 彎矩計算： 22 18M ql? = 2 = m/m 2)持久狀況 按四邊簡支板計算： (1)永久作用： ①板自重：同短暫狀況 M= m/m ②面層荷載： q= 24= 第 6 章 結構設計 27 yl = xl = lylxMxxyMy 圖 64 面板計算簡圖 查《靜力計算手冊》得， My= = m Mx= = m 連續(xù)板的跨中彎矩 My= = m Mx= = m 連續(xù)板的支座彎矩 39。yM = = m 39。xM = = m 3)可變作用 作用在面板上的可變荷載為汽車荷載，本碼頭使用自重 15t 汽車。根據《港口 工程荷載規(guī)范》 JTJ21598：總重量 30t 以下的汽車可按兩輛排列，相鄰兩車箱橫向凈距不應小于 ，縱向前后兩車的軸距不應小于 4m. 圖 65 車輪作用示意圖 第 6 章 結構設計 28 根據《高樁碼頭設計與施工規(guī)范》 JTJ29198 進行如下計算： 12 2a a y H? ? ? =+0+2 = 12 2b b x H? ? ? =++2 = 查表知， o? = o? = 彎矩公式： PM 0a ?? PM 0b ?? Ma、 Mb—— 雙向板在單位寬度上計算寬度為 La 和 Lb的跨中彎矩標準值（ kNm）； P—— 集中荷載標準值（ kN）。 P=100kN 彎矩計算： PM 0a ?? = 100=（ kNm ） PM 0b ?? = 100=（ kNm ） maxxM = m maxyM = m 連續(xù)板載汽車荷載作用下產生的跨中彎矩和支座彎矩： Mx= = m My= = m oxM = = m oyM = = m 表 61 面板內力總匯 作用 短跨跨中 長跨跨中 短跨支座 長跨支座 永久作用 面板自重 面層自重 可變作用 短暫狀況 施工荷載 持久狀況 汽車荷載 作用效應組合 包括承載能力極限狀態(tài)作用效應組合，正常使用極限狀態(tài)作用效應組合。其作用分項系數見下表。 表 62 作用分項系數 作用名稱 分項系數 作用名稱 分項系數 永久作用 汽車荷載 一般件雜貨、集裝箱荷載 纜車荷載 五金鋼鐵荷載 船舶系纜力 散貨荷載 船舶擠靠力 第 6 章 結構設計 29 液體管道（含推力）荷載 船舶撞擊力 人群荷載 風荷載 起重機械荷載 水流荷載 運輸機荷載 冰荷載 鐵路荷載 土壓力 （一） 承載能力極限狀態(tài)的作用效應組合 （ 1）持久狀況作用效應的持久組合 0 1 1 1 2nG G K Q Q K Q i Q i iKd iC G C Q C QS ? ? ? ? ???? ??? ? ??? ?????? ? （ 6— 1） 式中： 0? —— 結構重要性系數，取 ； KG —— 永久作用標準值； GC —— 永久作用效應系數（ 為永久作用效應，當有多個永久作用時，應對其作用效應進行疊加）；G? —— 永久作用分項系數，取 ； 1Q? —— 主導可變作用標準值； 1QC —— 主導可 變作用效應系數（ 為主導可變作用效應，取值應大于其他任何一個可變作用的效應）； 1Q? —— 主導可變作用分項系數，取 ； ? —— 可變作用組合系數，取 ； iKQ —— 第 i 個非主導可變作用的標準值； QiC —— 第 i 個非主導可變作用效應系數（ 為第 i 個非主導可變作用效應）； Qi? —— 第 i 個非主導可變作用分項系數。 Gr =， Qr = 長跨跨中 Mx=（ +） + = kN m 短跨款中 My= + = kN m 長跨跨支 oxM =( + )=22kN m 短跨跨支 oyM =( + )= m (2) 短暫狀況作用效應的短暫組合 G GK Q QKM r M r M?? 1nd G G K Q i Q i iKiS C G C Q????? ? （ 6— 2） G? —— 永久作用分項系數，取 ； Qi? —— 第 i 個非主導可變作用分項系數，在此短暫組合中， 其取值應按持久組合中相應的可變作用分項系數減去 。 在短暫組合中，不考慮非主導可變作用的組合系數。 Gr =， Qr = 組合 Mx= + = kN m 2）正常使用極限狀態(tài)的作用效應組合： （ 1）持久狀況作用的短期效應組合 第 6 章 結構設計 30 QCGCS iKni QiKGs ???? 11? （ 6— 3） 式中： Ss —— 作用效應組合值； ?1 —— 可變作用頻遇值系數，取 ； Qik?1 —— 第 i 個可變作用頻遇值。 其他符號意義同前。 1? = 長跨跨中 Mx=++ = m 短跨跨中 My=+ = kN m 長跨跨支 oxM =(+ )= m 短跨跨支 oyM =(+ )= m （ 2）持久狀況作用的長期效應組合 QCGCS iKni QiKG ???? 121 ? （ 6— 4） 式中： S1 —— 作用效應的長期組合值； ?2 —— 可變作用的準永久值系數，取 ； Qik?2 —— 第 i 個可變作用的準永久值。 2? = 長跨跨中 Mx=++ = kN m 短跨跨中 My=+ = m 長跨跨支 oxM =(+ )= kN m 短跨 跨支 oyM =(+ )= kN m 驗算 及配筋 （一）面板配筋 ⑴長跨跨中配筋計算： 50 10 602dac? ? ? ? ? 0 5 0 0 6 0 4 4 0h h a? ? ? ? ? 6220 8 7 . 0 2 1 0 0 . 0 2 5 71 7 . 5 1 0 0 0 4 4 0us cMa f b h ?? ? ??? 1 1 2 0 .0 2 6sa? ? ? ? ? 0 1 7 . 5 1 0 0 0 0 . 0 2 6 4 4 0 6 4 5 . 8310csyf b hA f? ? ? ?? ? ? 第 6 章 結構設計 31 m in0 %sAbh??? ? ? 按最 小配筋率計算 0 1 0 0 0 4 4 0 0 . 1 5 % 6 6 0A b h? ? ? ? ? 選配鋼筋選配 鋼筋 16@300? ， sA =670（ 2mm ） ⑵長跨跨支 6220022 10 1000 4401 1 2 1000 440 310uscscsyMaf bhaf b hAf???? ? ???? ? ? ?? ? ?? ? ? 選配鋼筋選配鋼筋 16@300? ， sA =670（ 2mm ） ⑶短跨跨中 62200 10 1000 4401 1 2 1000 440 310u