【導讀】指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和。包含我為獲得及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。說明并表示了謝意。以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻。的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法。律后果由本人承擔。涉密論文按學校規(guī)定處理。類論文正文字數(shù)不少于萬字。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫。滿足當?shù)赝掏铝款A測。該項設計需要對當?shù)刈匀粭l件、施工條件、材料供應進行。該項設計最后成果包括計算書和6張圖紙。結(jié)果等，圖紙則均采用A2圖紙繪制。1碼頭工程設計資料··················································································&#

　　

【正文】 ，鎮(zhèn)江港區(qū)的地震基本烈度為 VI ，碼頭淮海工學院二〇一五屆本科畢業(yè)設計（論文） CAD 圖聯(lián)系 908019351 第 16 頁 共 94 頁 及陸域建筑物設計時均應按此烈度設防。由于本次設計時間有限，所以未進行地震力的計算。 4 結(jié)構(gòu)設計 板梁式高樁碼頭的結(jié)構(gòu)布置設計 設計原則 （ 1）碼頭結(jié)構(gòu)尺度的確定原則 碼頭結(jié)構(gòu)長度、碼頭前沿高程和碼頭前沿水底高程的確定已在第 2 章總平面布置時闡述，這里不再重復。 ① 上部結(jié)構(gòu)寬度 對于滿堂順岸式碼頭，碼頭上部結(jié)構(gòu)總寬度取決于碼頭平臺的寬度； ② 岸坡與分級 擬建港址處已建有防洪堤，不進行岸坡布置。 ③ 結(jié)構(gòu)沿碼頭長度方向的分段 為了避免碼頭結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的變形應力，需設置變形縫，將碼頭建筑物沿碼頭長度方向進行分段。變形縫包括： a. 為避免溫度改變引起過大應力而設置的伸縮縫； b. 為避免產(chǎn)生過大沉降應力而設置的沉降縫。 伸縮縫和 沉降縫宜合二為一設置成變形縫，變形縫的間距應根據(jù)擬建港區(qū)的溫度差、上部結(jié)構(gòu)的剛度、樁的自由長度和剛度等因素綜合考慮，當上部結(jié)構(gòu)為裝配式結(jié)構(gòu)時取 60~70m，上部結(jié)構(gòu)為整體澆注時宜取 35m左右。 變形縫的間距即為碼頭的縱向分段長度。分段處變形縫一般采用懸臂式結(jié)構(gòu)或簡支結(jié)構(gòu)，縫寬可取 20~30mm。 為防止碼頭相鄰兩段水平位移不一致而影響有軌裝卸機械行駛，分段處在平面上宜做成凹凸縫，凹凸縫的齒高可取 200~400mm。 ④ 上部結(jié)構(gòu)的底部高程 a. 樁臺的底部高程取決于碼頭前沿高程和樁臺的高度，應考慮使用要求、 施工水位、波浪對結(jié)構(gòu)的影響和檢修的可能性。 b. 靠船構(gòu)件底部高程的確定應考慮船舶?？堪踩纫蛩?，保證船舶在設計低水位時也能順利進行靠泊。 （ 2）樁基的布置原則 ① 高樁碼頭的樁基布置原則是： a. 應能充分發(fā)揮樁基承載力，且使同一樁臺下的各樁受力盡量均勻，使碼頭的沉降和不均勻沉降較?。? b. 應使整個碼頭工程的建設比較經(jīng)濟； c. 應考慮樁基施工的可能與方便。 ② 橫向排架中樁的布置 承受水平力較大的碼頭宜布置叉樁，樁基的布置與碼頭面上的荷載有關，并應結(jié)合縱梁的布置一起考慮，原則上樁應盡量布置在縱梁下面， 靠前沿的門機梁下可布置雙直樁，叉樁一般布置在后門機梁下，門機下不布置鐵路時，一般在雙直樁和叉樁之間設一淮海工學院二〇一五屆本科畢業(yè)設計（論文） CAD 圖聯(lián)系 908019351 第 17 頁 共 94 頁 根或兩根直樁。 樁距一般采用 3~5m。對于摩擦樁，樁與樁之間的中距盡量不小于樁徑（或樁寬）的 6 倍，以減小土中應力重疊的影響，充分發(fā)揮樁的承載力。樁數(shù)應根據(jù)樁距和碼頭荷載的大小確定。 樁基的布置還要考慮打樁的可能與分級。同一樁臺下樁的斷面尺寸和斜樁的傾斜度應盡量一致，斜樁最大傾斜度不應超過 3:1 。為便于打樁時安放替打，組成叉樁的兩根樁在樁頂處的凈距一般不小于 30cm。 ③ 樁基的縱向布置 樁基的縱向布置與橫向排架間距有關。 橫向排架間距主要取決于作用在碼頭上的荷載和基樁的承載力，為了發(fā)揮樁基的承載力，常采用長樁大跨。 目前前方承臺的橫向排架間距一般采用 5~7m；后方承臺上的堆貨荷載較大，橫向排架間距一般采用 3~5m。為了減少構(gòu)件的種類，沿整個碼頭長度，排架間距（除設有變形縫的跨）應盡量一致。 ④ 樁基的平面布置 樁基在進行平面布置時，應安排好斜樁的傾斜方向，要避免樁與樁在泥面以下相碰?？紤]到打樁偏差，兩根樁交叉時的凈距不宜小于 50cm。 ⑤ 樁長 支承樁的樁長根據(jù) 巖層（或其他硬土層）的標高確定。摩擦樁的樁長一般根據(jù)所需要的承載力確定。為了減少碼頭的沉降和提高樁的承載力，應考慮將基樁樁尖打入良好持力層的一定深度（對粘性土和粉土不宜小于 2 倍樁徑，密實砂土和碎石類不宜小于 1倍樁徑）。如不能達到良好持力層時，也應使同一樁臺下的樁打至同一土層，且樁尖標高不宜相差太大。樁長不宜超過打樁船能打的高度。 （ 3）上部結(jié)構(gòu)的布置 ① 在設計碼頭 上部結(jié)構(gòu)時，進行構(gòu)件布置和選擇構(gòu)件形式時應遵守以下原則： a. 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)簡單，受力明確、合理； b. 結(jié)構(gòu)整體性好并有足夠的剛度； c. 有條件 時，盡量采用預制和預應力構(gòu)件； d. 構(gòu)件類型應盡量少，以便于預制和安裝，現(xiàn)澆混凝土工作量也應盡量小。 ② 梁格布置 在梁板式高樁碼頭中，面板和橫梁是必不可少的上部結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件。縱梁的設置則主要決定于碼頭面上的荷載，還與碼頭對整體性的要求有關。寬樁臺碼頭中的后方承臺一般不布置縱梁。前方承臺的情況則不同，當荷載較為復雜、設有有軌起重機時，一般均設置縱梁，設門機的碼頭至少設兩根縱梁。 ② 梁板選型 按受力情況分，梁型有簡支梁、連續(xù)梁和懸臂梁；板型有單向板和雙向板。單向板分為簡支板、連續(xù)板和懸臂板，雙向板在碼頭中 常見的有四邊簡支板、三邊簡支一邊自由板、四邊固定板和三邊固定一邊自由板。 單向板便于采用預應力結(jié)構(gòu)，在預制和安裝時也較為簡單，但單向板承受集中荷載的能力較差，一般適用于集中荷載較小的情況；雙向板是雙向承受荷載，內(nèi)力比單向板小，雙向板需雙向配受力鋼筋，一般不能采用預應力結(jié)構(gòu)，當要求結(jié)構(gòu)有良好的整體性或作用的集中荷載較大時，宜采用雙向板。 前方承臺的荷載較為復雜，對上部結(jié)構(gòu)的整體性和剛度都有較高的要求，橫梁、縱梁均應采用連續(xù)結(jié)構(gòu)，面板視整體性要求和施工方法而定。后方承臺的荷載較為簡單，對上部結(jié)構(gòu)的整體性和剛度要 求不高，從受力和施工條件來看，采用簡支梁板較為有利，淮海工學院二〇一五屆本科畢業(yè)設計（論文） CAD 圖聯(lián)系 908019351 第 18 頁 共 94 頁 且利于采用預應力結(jié)構(gòu)。 （ 4）其它 ① 系靠船設施 高樁碼頭的系靠船設施可采用系靠船結(jié)構(gòu)，或單獨設置浮式系靠船設施。 對于大水位差碼頭，可采用前沿設置 3~4 層系靠船結(jié)構(gòu)的桁架式或板梁式，也可采用單獨設置浮式系靠船設施的板梁式。 前沿設置 3~4 層系靠船結(jié)構(gòu)的板梁式碼頭，宜采用鋼管樁樁基； 單獨設置浮式系靠船設施的板梁式碼頭，可采用后張法預應力混凝土大直徑管樁或鋼管樁全直樁樁基。船舶撞擊力可通過鋼浮體傳給導向傳力樁再傳給橫梁，作用在橫向排架上的撞擊力，應考慮浮 式系靠船設施各部位吸能的影響。船舶系纜力由浮式系靠船設施單獨承受。橫向排架內(nèi)力可按柔性樁臺計算。 ② 接岸結(jié)構(gòu) 引橋與陸域之間宜采用擋土墻作為接岸結(jié)構(gòu)。接岸結(jié)構(gòu)宜獨立承受土壓力。接岸結(jié)構(gòu)與引橋之間宜采用簡支結(jié)構(gòu)連接，以減少不均勻沉降對結(jié)構(gòu)的影響。為防止擋土墻沉降過大，必要時應對基礎進行處理。在確定擋土墻頂面高程時，可適當預留沉降量。 ③ 護輪坎 護輪坎斷面可采用內(nèi)坡形斷面。 板梁式高樁碼頭結(jié)構(gòu)尺寸初步擬定 （ 1）根據(jù)以上設計原則，初步擬定板梁式高樁碼頭結(jié)構(gòu)尺寸如下： ① 碼頭平臺寬度為 25m，則 碼頭上部結(jié)構(gòu)總寬度為 25m，其中前方承臺寬 ，后方平臺寬為 25 ??m； ② 前方承臺橫向排架間距取 6m，后方平臺橫向排架間距取 5m； ③ 變形縫采用簡支結(jié)構(gòu)，簡支跨跨度與前方承臺橫向排架間距相等，即為 6m。 ④ 前方承臺橫向排架中樁距取 ，靠前沿門機梁下布置雙直樁，兩樁凈距取500mm，后門機梁下設置叉樁，兩樁在樁頂處的凈距取 300mm，叉樁傾斜度取 3:1 ，叉樁平面偏角擬取 20 ；后方承臺橫向排架中樁距取 ，與前方承臺相鄰部分懸臂長取 ，則另一側(cè)懸臂長也為 。 （ 2）橫梁、縱梁、面板及樁的尺寸擬定 ① 前方承臺 尺寸擬定如表 41 所示： 淮海工學院二〇一五屆本科畢業(yè)設計（論文） CAD 圖聯(lián)系 908019351 第 19 頁 共 94 頁 表 41 前方承臺的結(jié)構(gòu)構(gòu)造 mm 構(gòu)件名稱 材料 施工方法 截面型式及尺寸 橫梁 C30 預應力 鋼筋砼 預制和現(xiàn)澆 疊合梁 預制 部分花籃形：底寬 600，頂寬 1000，高 1200 現(xiàn)澆部分矩形：寬 600，高 450 門機梁 C30 鋼筋砼 預制和現(xiàn)澆 疊合梁 矩形斷面 預制部分：寬 600，高 1200 現(xiàn)澆部分：寬 540，高 450 普通縱梁 C30 鋼筋砼 預制和現(xiàn)澆 疊合梁 矩形斷面 預制部分：寬 500，高 1200 現(xiàn)澆部分：寬 440，高 450 邊縱梁 C30 鋼筋砼 預制 矩形斷面 寬 500，高 1050 面板 C30 鋼筋砼 預制 厚度 450 面層 C30 砼 現(xiàn)澆 厚度 200 樁 C60 預應力 鋼筋砼 預制 后張法預應力混凝土大直 徑管樁 外徑 800，內(nèi)徑 600 單樁樁帽 C30 鋼筋砼 現(xiàn)澆 平面尺寸 12001200，高度 800 雙直樁樁帽 C30 鋼筋砼 現(xiàn)澆 平面尺寸 25001200，高度 800 叉樁樁帽 C30 鋼筋砼 現(xiàn)澆 平面尺寸 25001200，高度 800 ② 后方承臺 尺寸擬定如表 42 所示： 表 42 后方承臺的結(jié)構(gòu)構(gòu)造 mm 構(gòu)件名稱 材料 施工方法 截面型式及尺寸 橫梁 C30 預應力 鋼筋砼 預制和現(xiàn)澆 疊合梁 預制部分花籃形：底寬 600，頂寬 1000， 高 1200 現(xiàn)澆部分矩形：寬 600，高 450 面板 C30 鋼筋砼 預制 厚度 450 面層 C30 砼 現(xiàn)澆 厚度 200 樁 C40 預應力 鋼筋砼 預制 預應力鋼筋混凝土空心方樁 600600，空心直徑為 350 樁帽 C30 鋼筋砼 現(xiàn)澆 平面尺寸 10001000，高度 800 ③ 浮式系靠船設施 導向傳力樁采用鋼管樁樁基，外徑為 1000mm，管壁厚 20mm；導向傳力樁采用單樁，樁距取兩個橫向排架長度，為 12m；鋼浮橋高度取 2m，寬度取 2m。 板梁式高樁碼頭的結(jié)構(gòu)尺寸估算 估算結(jié)構(gòu)尺寸時，可按 下式進行： ~ WfK M??? 式中： W ——構(gòu)件的截面抗彎模量（ 3m ），對矩形截面， W 應按下式計算： 淮海工學院二〇一五屆本科畢業(yè)設計（論文） CAD 圖聯(lián)系 908019351 第 20 頁 共 94 頁 261bhW? b ——矩形截面的寬度（ m）； h ——矩形截面的高度（ m）； ? ——構(gòu)件截面抵抗矩的塑性系數(shù)，查《港口工程混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（ JTJ267—98）附錄 G，對矩形截面取 ?? ； tf——混凝土抗拉強度設計值（ 2/mkN ），對30C砼， 10tf ?? 2/mkN ； M ——構(gòu)件的彎矩（ kN），構(gòu)件的最不利內(nèi)力按下式估算： 0 .7M M M??不 利 永 久 可 變 如果式 ~ WfK M???不成立，則需加大構(gòu)件截面尺寸或采用預應力構(gòu)件。 預應力構(gòu)件應按下式估算結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸： () WfK M????? 式中： ? ——混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的預壓 應力，采用 C30 混凝土，取 321 .5 1 0 /kN m? ?? ； 其余符號意義均同前。 前方承臺結(jié)構(gòu)尺寸估算 （ 1）面板尺寸估算 面板直接擱置在橫梁上，為兩邊擱置兩邊自由的簡支板；面層為四邊擱置的板，門機梁外側(cè) :6 322yxll ? ? ?,是單向板；門機梁內(nèi)側(cè)：6 1 .1 4 25 .2 5yxll ? ? ?，是雙向板。在進行面板尺寸估算時，彎矩計算寬度取單位寬度?，F(xiàn)僅以門機梁內(nèi)側(cè)的面板進行估算： ① 永久作用 結(jié)構(gòu)自重： a. 面板自重：1 2 5 0 .4 5 1 1 .2 5g ? ? ?（ kPa ） 彎矩計算：22111 1 1 . 2 5 6 5 0 . 6 388M g l? ? ? ? ?面 板（ /kN m m? ） 面板自重產(chǎn)生的彎矩圖如圖 41 所示： 淮海工學院二〇一五屆本科畢業(yè)設計（論文） CAD 圖聯(lián)系 908019351 第 21 頁 共 94 頁 圖 41 面板自重產(chǎn)生的彎矩圖 b. 面層自重： 2 24 ? ? ?（ kPa ） 彎矩計算：因為面層為雙向板， 所以彎矩按《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學》（河海大學、大連理工大學等合編， 1996）附錄十的有關規(guī)定進行計算，因 5 756xyll ??，查附錄十的彎矩系數(shù)表并采用直線內(nèi)差法得長跨方向的彎矩系數(shù)為 ? ，則： 222 0 . 0 4 3 3 4 . 8 5 . 2 5 5 . 7 3yxM m g l? ? ? ? ?面 層 （ /kN m m? ） 5 0 . 6 3 5 . 7 3 5 6 . 3 6M M M? ? ? ? ?面 層永 久 面 板 （ /kN m m? ） ② 可變作用： 面板上的可變作用有堆貨荷載和電瓶車荷載，以上兩者不會同時出現(xiàn)，經(jīng)分析比較，堆貨荷載起控制作用。 堆貨荷載： 20q? kPa 彎矩計算：過程與面層自重彎矩計算相同。 20 . 0 4 3 3 2 0 5 . 2 5 2 3 . 8 7M ? ? ? ?可 變 （ /kN m m? ） 綜上得： 0 . 7 5 6 . 3 6 0 . 7 2 3 . 8 7 7 3 . 0 7M M M? ? ? ? ? ?不 利 永 久 可 變（ /kN m m? ） 2211 1 . 0 0 . 4 5 0 . 0 3 3 866W b h? ? ? ? ?（ 3m ） 30. 03 38 1. 55 1. 50 10 1. 08 0. 7 ~ 0. f WfK M? ? ? ?? ? ? ? 從以上的計算結(jié)果可看出，面板尺寸滿足要求。 （ 2）門機梁尺寸估算 門機梁截面初擬尺寸如圖 42 所示： 淮海工學院二〇一五屆本科畢業(yè)設計（論文） CAD 圖聯(lián)系 908019351 第 22 頁 共 94 頁 圖 42 門機梁截面圖（單位： mm） 在初擬門機梁尺寸時，下部預制部分的梁寬為 600mm，上部現(xiàn)澆部分的梁寬為540mm，為了簡化計算，在尺寸估算時上、下取等寬為 600mm。 門機梁彎矩按簡支梁法進行估算。 ① 永久作用 a. 門機梁 自重： mkNg /1 ???? 彎矩計算： 門機梁 梁長為： 0 .6 06 2 5 .42l ? ? ? ?（ m） 2211 ????? lgM （ kNm? ） b. 預制面板為單向板，自重由橫梁承擔；門機梁內(nèi)現(xiàn)澆面層為雙向板，向門機梁傳遞自重的荷載圖式如圖 43 所示： 圖 43 面層傳遞荷載圖式 1） 門機梁內(nèi)側(cè)面層自重向門機梁傳遞： 淮海工學院二〇一五屆本科畢業(yè)設計（論文） CAD 圖聯(lián)系 908019351 第 23 頁 共 94 頁 211 2 4 0 . 2 0 5 . 2 5 1 2 . 622xp g l? ? ? ? ? ?）（ mkN/ 轉(zhuǎn)化為作用在門機梁上的均布荷載： 11 5 .2 522 0 .4 3 86xyll??? ? ? 2 3 2 3( 1 2 ) ( 1 2 0 . 4 3 8 0 . 4 3 8 ) 1 2 . 6 8 . 8 2Epp??? ? ? ? ? ? ? ? ?）（ mkN/ 荷載轉(zhuǎn)化圖式如圖 44 所示： 圖 44 梯形荷載等效為均布荷載圖式 2）門機梁外側(cè)面層自重向門機梁傳遞： 因為門機梁外側(cè)面層為單向板，所以按簡支梁法可知，門機 梁和邊縱梁各承受一半的面層自重。則面層自重向門機梁傳遞的荷載為： 211 2 4 0 . 2 0 2 . 0 4 . 822xp g l ?? ? ? ? ? ? ?）（ mkN/ 面層自重在門機梁上產(chǎn)生的彎矩計算： 2211( ) ( 8 . 8 2 4 . 8 ) 5 . 4 4 9 . 6 488EM p p l?? ? ? ? ? ? ?面 層 （ kNm? ） 則： 1 ????? 面層永久 MMM（ kNm? ） ② 可變 作用 作用在門機梁上的可變作用主要有堆貨荷載和門機荷載。 a. 堆貨荷載 堆貨荷載： 20q? kPa 堆貨荷載在門機梁上產(chǎn)生的彎矩計算： 過程與 面層自重在門機梁上產(chǎn)生的彎矩計算相同。 1）門機梁內(nèi)側(cè)堆貨荷載向門機梁傳遞： 11 2 0 5 . 2 5 5 2 . 522xp q l? ? ? ? ?）（ mkN/ 轉(zhuǎn)化為作用在門機梁 上的均布荷載： 11 5 .2 522 0 .4 3 86xyll??? ? ? )4 3 3 ()21( 3232 ????????? pp E ?? ）（ mkN/ 2）門機梁外側(cè)堆貨荷載向門機梁傳遞： 淮海工學院二〇一五屆本科畢業(yè)設計（論文） CAD 圖聯(lián)系 908019351 第 24 頁 共 94 頁 因為門機梁外側(cè)面層為單向板，所以按簡支梁法可知，門機梁和邊縱梁各承受一半的堆貨荷載。則堆貨荷載向門機梁傳遞的荷載為： 11 2 0 2 .0 2 022xp q l ?? ? ? ? ? ?）（ mkN/ 堆貨荷載在門機梁上產(chǎn)生的彎矩計算： 0 2239。 ??????? ）（）（堆貨 lppM E （ kNm? ） b. 門機荷載 兩臺門機共同作用時，相鄰的兩支腿位于跨中時將產(chǎn)生最大的跨中彎矩，此時門機荷載圖式如圖 45 所示： 圖 45 產(chǎn)生跨中彎矩最大的門機荷載圖式（間距單位： m） 門機荷載輪壓：兩機荷載圖式間的最小距離為 時，支腿豎向荷載可按吊臂位置 1 采用，此時門機荷載輪壓為 220P? （ kN）。 門機荷載作用產(chǎn)生的支座反力： 根據(jù)圖 ，列力的平衡方程有： 0yF??， 40ABR R P? ? ? 0BM??， ??????? ）（PR A 聯(lián)解以上兩式得： 2 2 220 440ARP? ? ? ?（ kN） 2 2 220 440BRP? ? ? ?（ kN） 門機荷載作用產(chǎn)生的跨中最大彎矩計算： 5 . 4 1 . 5 0 . 7 5 4 4 0 2 . 7 2 2 0 2 . 2 5 6 9 32AM R P? ? ? ? ? ? ? ? ? ?門 機 （ ）（ kNm? ） 則： 9 96 9 0 6 ????? 門機堆貨可變 MMM （ kNm? ） 綜上得： ?????? 可變永久不利 MMM （ kNm? ） 22 ????? bhW （ 3m ） ~ 2 0 6 9 7 2 2 3 ??????? M fWK tf ? 淮海工學院二〇一五屆本科畢業(yè)設計（論文） CAD 圖聯(lián)系 908019351 第 25 頁 共 94 頁 從以上的計算結(jié)果可看出，門機梁尺寸滿足要求。 （ 3）普通縱梁尺寸估算 普通縱梁截面初擬尺寸如圖 46 所示： 圖 46 普通縱梁截面