【導(dǎo)讀】成一個20xx0噸級泊位，以滿足現(xiàn)有的煤炭貨運需求量，碼頭結(jié)構(gòu)形式采用高樁。選型、內(nèi)力計算、構(gòu)造設(shè)計及施工等有關(guān)問題。通過實際工程項目進行研究設(shè)計，理論聯(lián)系。知識，為以后在實際工作中積累相應(yīng)的經(jīng)驗和知識。

　　

【正文】 向 分力系數(shù)， 查表 取 為 。 由公式 ? ?DWB lo g6 1 g 39。 ?? 計算得到： 239。 847mB ? kNBVCF x s cx s c 4 2 239。2 ?????? ? ， kNBVCF x m cx m c 239。2 ?????? ? 。 水流對船舶作用產(chǎn)生的水流縱向分力為： SVCF ycyc 22?? 式中 :S —— 船舶吃水線以下的表面積（ 2m ） ycC —— 水 流力縱向分力系數(shù) ，按下式確定： bC yc ?? 式中 :b —— 系數(shù)； Re—— 水流對船舶作用的雷諾數(shù)， 按下式確定： 浙江海洋學院本科畢業(yè)論文 正文 35 ?VL?Re 式中 :L —— 船舶吃水線長度，取 為 150m； ? —— 水的運動粘滯系數(shù)，取水溫 Co10 查得 sm ???? ，則 ： 0 0 1 3 5 ?????? ?VL 由 DB 和流向角 ? 查表得 ???b ， 所以： ? ? ????????? ? bC yc 船舶吃水線以下表面積按下式計算： LBCLDS b?? 式中 L —— 船長，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 。 代入計算得到 ： mLBCLDS b ????????? 所以水流對船舶作用產(chǎn)生的水流縱向分力 ： kNSVCF ycyc 232 ??????? ?? 。 系纜力： ???????? ?? ?? ???? c o sc o sc o ss in yx FFnKN ?? c ossinNN x ? ?? c osc osNN y ? ?sinNNz ? 式中 :N ， xN ， yN ， zN —— 分別為系纜力標準值及其橫向、縱向和豎向分力（ kN） 浙江海洋學院本科畢業(yè)論文 正文 36 ?xF ， ?yF —— 分別為可能同時出現(xiàn)的風和水流對船舶作用產(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 —— 計算船舶同時受力的系船柱數(shù)目，取 4?n ； ? —— 系船纜的水平投影與碼頭前沿線所成的夾角，取 o30?? ； ? —— 系船纜與水平面之間的夾角，取 o15?? 。 見圖 9。 圖 9 情況一： smVx 22? ， 0?yV ，此時： kNFFnKNooooyx 6 115c o s30c o s15c o s30s i n 4 24c o sc o sc o ss i n3??????? ??????????? ????????? 情況二： 0?xV ， smVy 22? ，此時： kNFFnKN ooooyx o s30c o s o s30s i n o sc o sc o ss i n 3 ??????? ????????????? ?? ??? ????10000T 海船 N 不應(yīng)小于 4000KN，故取 N=400KN。 所以取情況一驗算，計算得： kNNN oox o s30s in400c o ss in ???? ?? ， kNNN oz 0 315s in4 0 0s in ???? ? 系纜力作用點距離碼頭前沿線為 ，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： 浙江海洋學院本科畢業(yè)論文 正文 37 kNN x 3 92 6 ??? 又 zN 方向豎直向上，初步設(shè)計不予考慮，所以 系纜力對 橫向排架 產(chǎn)生彎矩為 ： ? ? mkNM ?????? ② 撞擊力：標準值根據(jù)船舶有效撞擊能量和橡膠護舷性能曲線及靠船結(jié)構(gòu)的剛度確定。船舶靠岸時的有效撞擊能量 0E 計算為 ： 20 2 nMVE ?? 式中 :? —— 有效動能系數(shù)，取 ?? ； M —— 船舶質(zhì)量（ t ） ， 按滿載排水量計算 ： D W TM ?? ，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舷所吸收，即 kJEEs ?? ， 碼頭采用1 7 5 01 5 0 05 0 0 ??? HADA 型護舷 標準反力型 ，即 V 型護舷 。 取 2 段 尺寸為 1500/1750 的護舷連續(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弦上放，按設(shè)船舶干舷與橡膠護舷的接觸情況取接觸長度 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。 ??? 。假定撞擊力作用點在船舶與橡膠護舷接觸長度的中點，取最不利情況驗算，撞擊力距離靠船構(gòu)件底部 。則撞擊力 對橫梁 中和軸 產(chǎn)生的彎矩 為： ? ? mkNM ?????? ③ 擠靠 力 ： 船舶擠靠力相對撞擊力而言很小，不予考慮。 圖 10 浙江海洋學院本科畢業(yè)論文 正文 38 樁力計算 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算 。初步設(shè)計時為簡化計算，橫向排架按多跨簡支梁進行計算。 橫向排架計算圖示如圖 10 所示。 樁長計算 根據(jù) 《 港口工程樁基規(guī)范 》， 樁基宜選擇中密或密實砂層 ， 硬粘性土層 ,碎石類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)計值 ： ? ?AqlqUQ Riifidd ?? ??1 式中 : d? —— 單樁垂直承載力分項系數(shù) ，取 ； U —— 樁身截面周長 ； il —— 樁在第 i 層土的長度（ m ） ； fiq —— 單樁第 i 層土的極限側(cè)摩阻力標準（ kPa ） ； Riq —— 持力層土的極限樁端承載力標準 (kPa )； A —— 樁身的截面面積。 本設(shè)計采用的 預(yù)應(yīng)力空心方樁根 據(jù)《高樁碼頭設(shè)計與施工規(guī)范》混凝土 標號 取 40C 。 則： 樁周長 mU ? ， mA? 滿足承載力要求，擬定樁長合理 。 第二方案初步設(shè)計 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。樁浙江海洋學院本科畢業(yè)論文 正文 39 冒尺寸為 **（長寬高）。 （ 1）面板設(shè)計 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，擱置長度 cme 15? 。 ②內(nèi)力計算 （ 1）、施工期（取單寬計算） 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 ?????? 62 . 220 短施施， （ 2）、使用期（取單寬計算） 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)計計算較簡單。但預(yù)制板擱置在縱梁上使得面板自重、堆貨荷載及門機荷載都在縱梁上，對縱梁的要求較高，縱梁的斷面尺寸較大，不便于施工和吊運。 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，考慮港口的長遠發(fā)展，為減少遠期的碼頭維修和改造工作，選擇第一方案作為設(shè)計方案。 浙江海洋學院本科畢業(yè)論文 正文 40 8 后方樁臺設(shè)計 后方樁臺總寬為 ，縱向的結(jié)構(gòu)分段與前方樁臺一致，橫向排架間距取 ，樁與樁帽固接 ， 無縱梁，面板擱置在預(yù)制橫梁上。 面板計算 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，混凝土標號采用 30C ，取單位板寬計算。 圖 11 計算跨度 根據(jù)規(guī)范計算得到： 施工期按 簡支板跨 ： mmln 2600? ， mell n ????? 使用期按 連續(xù)板跨： mmln 2600? ， mll n ???? 荷載 計算 （ 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 ?????? 62 . 2201施施 ②堆貨荷載： kPaq 60?堆 ， mkNlqM ?????? 2202堆堆 浙江海洋學院本科畢業(yè)論文 正文 41 截面抗裂驗算 （ 1）、施工期 總彎矩： mkNMMM ?????? 截面抗彎模量： 322 . 0 0 6 7 61bh61 ?????W 抗裂安全系數(shù) 0 . 7~. 0 0 6 0 0 ?????? M Wfk tkmf ?，滿足要求。 （ 2）、使用期 總彎矩： mkNMMM ??????? 堆永總 截面抗彎模量： 322 . 0 2 0 ?????W 抗裂 安全系數(shù) : .70~. ?????? M Wfk tkmf ? ， 滿足要求。 橫梁計算 預(yù)制橫梁擱置在樁帽上，當作連續(xù)梁來計算。所以彎矩的計算跨度均按連續(xù)梁來計算：mll n ???? 。 荷載計算 （ 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： k P aq ???堆 ， 浙江海洋學院本科畢業(yè)論文 正文 42 mkNlqM ?????? 2202堆堆 截面抗裂計算 總彎矩： mkNMMM ??????? 7 9 堆永總 截面抗彎模量： 322 . 1 5 6 61bh61 ?????W 抗裂 安全系數(shù) .70~. ?????? M Wfk tkmf ?， 滿足要求。 樁力計算 荷載計算 （ 1）、 恒載作用下橫向排架上兩樁的樁力 kNRR 0 1 20301 ????? ， kNRlqR 0102 ??? 永 （ 2）、 堆載作用下橫向排架上兩樁的樁力 kNRR 621021 239。339。1 ????? kNRlqR 8 4 02 39。139。2 ??? 堆 樁承載力 驗 算 樁力組合： kNRRR 3 3 39。101m a x ??? ? ? ? ?? ?kNAqlqUQ Rifidd 11??????????? ?? maxd ? 滿足承載力要求。浙江海洋學院本科畢業(yè)論文 正文 43 9 引橋設(shè)計 面板計算 截面尺寸及跨度 面板采用 預(yù)應(yīng)力 鉸接空心板 cmh 45? ， 2m 板寬的計算 截面，墊層取 5cm，空心 cmd 27? ，混凝土標號 40C 。 計算時簡化為工字型截面，計算得到： mW ? 。 引橋?qū)?12m，即需 6 塊 2m 寬的空心板。 引橋 不設(shè)計 縱梁， 空心板擱置 在 預(yù)制 橫梁上，擱置長度