港口工程学课程设计

1、港口工程学课程设计计算说明书学 院：海洋科学与工程学院专 业：港口航道与海岸工程班 级： 港航113班 姓 名： 学 号： 指导教师： 史旦达 完成日期： 2014年06月21日 目录摘要 .4第一章 设计资料 . 4 1.1 工程概况 . 4 1.2 设计船型 . 4 1.3 水文及气象 . 4 1.4 地质条件 .4 1.5 作用 . 5第二章码头总体设计 . 6 2.1 码头泊位长度确定 . 6 2.2岸坡坡度 . 6 2.3码头桩台宽度确定 . 6 2.4 结构沿码头长度方向的分段 . 6 2.5 桩基设计与布置 . 7第三章 码头结构的构造形式与布置 . 7 3.1 桩 . 7 3.

2、2 桩帽 . 7 3.3 面板与面层 . 7 3.4 横梁断面 . 8 3.5 纵梁断面 . 8 3.6 桩全长及桩顶高程确定 . 8 3.7 靠船构件 . 9 3.8 接岸结构 . 9第四章 码头附属设施 . 9 4.1 防冲设备 . 9 4.2 系船设备 . 9 4.3 其他设备 . 9 4.3.1 门机轨道 . 9 4.3.2 供水供电管沟 . 10 4.3.3 护轮槛 . 10 第五章 计算 . 10 5.1 轨道梁计算 . 10 5.1.1 计算跨度 . 10 5.1.2 计算荷载 . 10 5.1.3 内力计算结果 . 12 5.2 一般纵梁计算 . 13 5.2.1 计算跨度 .

3、 13 5.2.2 计算荷载 . 14 5.2.3 内力计算结果 . 14 5.3 横向排架计算 . 16 5.3.1 计算图示 . 16 5.3.2 横梁计算跨度 . 16 5.3.3 计算荷载 . 17 5.3.4 内力计算结果 . 18第六章 参考文献与规范 . 27第七章 码头横断面附图 . 27摘要：本设计旨在为1000吨级杂货船停靠和装卸建造一个高桩码头，属于小型码头。考虑码头性质、工程经济和地质条件等因素，选取宽桩台板梁式高桩码头较为适宜，接岸结构选用挡土墙式，桩基选用预应力钢筋混凝土空心方桩。在计算过程中，所用的是易工软件的高桩板梁式码头CAD 模块，计算较为方便快捷，在设计过

4、程中，对各种工程软件的应用十分的重要，应用得当会事半功倍。1 设计资料1.1 工程概况码头结构由码头桩台、接岸结构组成。基桩为600mm600mm的预应力钢筋混凝土空心方桩。码头前设计底高程-5.25m，码头面顶高程为4.0m。桩底标高-30.0m。1.2设计船型设计船型为1000吨级杂货船。本工程泊位设计船型根据海港总平面设计规范（JTJ211-99）局部修订（航道边坡坡度和设计船型尺度部分）确定：船舶吨级（DWT）总长L（m）型宽B（m）型深H（m）满载吃水T（m）1000吨级杂货船8612.36.74.41.3水文及气象(1)水位资料 设计高水位： 2.64m极端高水位： 3.68m设计

5、低水位： 0.2m极端低水位： -0.94m(2)波浪波浪重现期为50年，H1%=1.3m，H13%=0.9m，T=8.4s(3)水流水流设计流速：V=1m/s 流向：与船舶纵轴接近平行(4)风按九级风设计，风速V=22m/s，超过九级风船舶离港去锚地避风。1.4地质条件本工程码头区域土层分布较为规律，根据其成因类型自上而下分为四大层：第一层：海相沉积层；第二层：亚粘土及砂；第三层：亚粘土及粘土；第四层：强风化岩层。具体土层分布及物理力学性质见附表。土层主要物理力学性质指标土层名称标高/m重度/kNm-3m值/kNm-4土容许承载力/kPaqfi/kPaqR/kPa固结快剪/ccq/kPa灰色

6、亚粘土-3.5-7.3195500802002415淤泥质亚粘土-7.3-8.3183000802001814灰色亚粘土-8.3-11.3195500802002420淤泥质亚粘土-11.3-13.3183000802001825灰色亚粘土-13.3-17.3195500802002425淤泥质亚粘土-17.3-18.3183000802001830灰色亚粘土-18.3-22.5195500802002430中粗砂-22.5-27.018150001201203000320砾砂-27.0-36.0182000020020035003201.5作用（1）永久作用：码头结构自重面板：面层：横梁自重

7、：纵梁自重：(2) 可变作用a. 堆货荷载：前方承台：50KPa；后方承台：60KPab.门机荷载：，轨距：10.5m；支腿纵距：10.5m，每只腿四个轮子；轮压：海侧轨250kN/轮，陆侧轨250kN/轮 单位：mc. 船舶荷载撞击力：R=300kN系缆力：N=180kN（3） 偶然荷载 基本烈度为7度，地震设计烈度取基本烈度。2码头总体设计2.1 码头泊位长度确定 根据海港总平面设计规范JTJ291-98的有关规定： 4.3.6：码头泊位长度，应满足船舶安全靠离作业和系缆的要求。对有掩护港口的码头，其单个泊位长度可按下式确定：式中 :表4-1 富裕长度dL(m)230d(m)5810121

8、51820222530 拟建码头是多泊位连续布置中首先建设的码头，其长度按单泊位计算。富裕长度d根据船长L=86m，按规定取12m，所以泊位长度为110m。2.2 岸坡坡度 码头前设计底高程-5.25m，码头面顶高程4.0m。考虑当地的土质条件和设定的码头结构的宽度，岸坡坡度设为1：3。2.3 码头桩台宽度确定码头结构总宽度主要取决于岸坡的稳定性和挡土结构位置。开挖岸坡坡度为1:3，挡土结构采用重力式挡土墙，在地形的横断面图中可拟定码头结构的总宽度约为22m。其中，前方桩台宽14.5m，主要用于装卸桥的布置；后方桩台宽7.5m，主要起连接作用；前方桩台与后方桩台，后方桩台与挡土结构之间的变形缝

9、间距为2cm。 2.4 结构沿码头长度方向的分段 为了避免码头结构产生过大的变形应力，需设置变形缝(凹凸缝)，将码头沿长度方向进行分段。变形缝的宽度取为20mm，变形缝内用泡沫塑料填充，以保证结构自由伸缩。变形缝的间距取为56m。由于该地区土质条件不好，为了加强对不均匀沉降的适应性，把结构分段处的两端做成悬臂式上部结构，悬臂的长度为1m。码头沿长度方向分为2段，每段长度56m。2.5 桩基设计与布置（1） 前桩台：510=50根桩（一个计算段长） 前桩台横向排架间距取6m，横向排架桩距取5.25m，则码头一个分段共有10榀横向排架。靠前沿的门机梁下设置双直桩，后门机梁下布置叉桩，斜度3：1，由

10、于两者之间没有铁路，故布置一根直桩。（2） 后桩台：210=20根桩（一个计算段长） 后桩台堆货荷载为前方桩台的两倍，为60KPa，故后桩台横向排架间距取6m，横向排架桩距取3m，布置2根直桩，则码头一个分段共有10榀横向排架。 3 码头结构的构造形式与布置3.1 桩 600mm600mm的预应力钢筋混凝土空心方桩，空心直径为300mm，混凝土采用C40，桩尖长取600mm，桩尖顶宽100mm，桩尖段箍筋间距加密范围为3d=1.8m，桩顶段箍筋加密范围为4d=2.4m。3.2 桩帽 桩帽的平面形状采用方形，对于截面尺寸为 600mm600mm 的单桩，桩帽尺寸为1200mm1200mm，桩帽高

11、度为600mm。 对于双直桩和叉桩上方的桩帽，相邻两根桩在桩顶处的净距取为300mm，桩帽尺寸为2000mm1200mm。3.3 面板与面层面板为5.25m6m四边支承板，预制层厚度取350mm，现浇层厚度取150mm，磨耗层厚度取50mm。连续板计算跨度：3.4 横梁断面 前方桩台采用倒 T 形截面，下部预制安装，上部采用现浇，构成现场叠合式结构，断面结构尺寸见图。单位：m3.5 纵梁断面 前方桩台采用矩形截面，断面结构尺寸见图。单位：m编号截面名称类型参数1横梁B=1H=1.6b1=0.4h1=0.62纵梁B=0.5H=1截面名称截面面积(m2)截面惯性矩(m4)弹性模量(kPa材料重度(

12、kN/m3)材料名称横梁10.20493.25E+0725C40纵梁0.50.04173.25E+0725C403.6桩全长及桩顶高程确定 码头面顶高程4.0m，码头前泥面底高程-5.25m，桩底标高-30m，桩嵌入桩帽30mm，故桩全长31.5m，桩顶高程1.5m。3.7 靠船构件 靠船构件采用悬臂梁式，用来固定防冲设备，沿码头长度方向布置20个靠船构件。靠船构件之间设纵向水平撑，水平撑断面取35cm30cm，与靠船构件外边线的距离取15cm。靠船构件尺寸，沿码头前沿方向宽度为0.6m；靠船构件底部高程为0.3m；B1=0.8m；B2=0.4m；H1=1.5m；H2=0.4m3.8 接岸结构

13、 因采用宽桩台，故采用矮小的挡土墙，结合抛石基床的挡土墙形式。为减少回填土和接岸结构沉降对码头桩基的影响，接岸结构与码头结构之间采用简支板连接。4 码头附属设施4.1 防冲设备 码头吨位较小，从经济可行性出发，只需设置空心轮胎护舷。1000一3000吨级的码头应采用尺寸不小于14.00-20型的空心轮胎。间距取6m，每个靠船构件上布置两个，即一榀排架共布置20个轮胎护舷。4.2 系船设备 根据1000t 船舶系缆力下限值查得系船柱规格为150KN级，选用单挡檐型，间距取为18.3m，沿码头长度方向共设置7个，系船柱中心线距码头前沿线的距离取0.7m。4.3 其他设备4.3.1 门机轨道 门机轨

14、道布置在码头的前方桩台上，距码头前沿2m，间距为10.5m。门机轨道下设纵梁。4.3.2 供水供电管沟 设置在前边纵梁和起重机梁轨道之间。为了派出管沟内的积水，管沟应有一定的坡度并在沟底设置排水孔。4.3.3 护轮槛护轮槛参数为：b1=0.3m； b2=0.25m； h1=0.25m 码头后沿是否有护轮坎：无5 计算5.1 轨道梁计算 轨道梁按弹性支承连续梁计算。5.1.1 计算跨度 施工期纵梁为简支状态，故计算跨度按简支梁计算。弯矩计算跨度：剪力计算跨度：5.1.2 计算荷载a. 纵梁自重：b. 面板支座力：根据高桩码头设计与施工规范JTJ291-98中4.2.2的有关规定：两边支承两边自由

15、的板可按单向板计算。四边支承板长边与短边的计算跨度之比大于或等于2时可按单向板计算，长边与短边的计算跨度之比小于2时可按双向板计算。 前桩台的横向排架间距是6m,横向排架中的桩距是3.5m，两者之比小于2，按双向板计算；面板是两边支承在横梁上，两边支承在纵梁上，因此此处面板为双向板。其自重及作用在板上面的均布荷载通过如图2-1所示传给纵、横粱。其中 对于面板边缘悬臂部分，则按照单向板计算，沿码头长度方向的单向板将均布荷载传给横梁，沿码头宽度方向的单向板将均布荷载传递给纵梁，码头四个角落的面板按对角线分别将均布荷载传递给纵梁和横梁。 面板悬臂部分荷载传递图 面板角落部分荷载传递图则面板传到轨道梁

16、受上的力如下图：c. 堆货荷载：前方承台：50KPa，则堆货荷载传到轨道梁受上的力如下图：d门机荷载：，轨距：10.5m；支腿纵距：10.5m，每只腿四个轮子；轮压：海侧轨250kN/轮，陆侧轨250kN/轮 单位：m荷载组合 a.承载能力极限状态持久组合：永久荷载+散货荷载+门机 b.正常使用极限状态持久状况的标准组合：永久荷载+散货荷载+门机5.1.3 内力计算结果 a.承载能力极限状态持久组合： b.正常使用极限状态持久状况的标准组合:5.2 一般纵梁计算 一般纵梁按弹性支承连续梁计算。和轨道梁相比，少了门机荷载，故受力比较简单。5.2.1 计算跨度施工期纵梁为简支状态，故计算跨度按简支

17、梁计算。弯矩计算跨度：剪力计算跨度：5.2.2 计算荷载a 纵梁自重： b 面板支座力： c 堆货荷载通过面板的支座力： 荷载组合 a.承载能力极限状态持久组合：永久荷载+散货荷载 b.正常使用极限状态持久状况的标准组合：永久荷载+散货荷载5.2.3 内力计算结果 a. 承载能力极限状态总效应组合 b.正常使用极限状态持久状况的标准组合：永久荷载+散货荷载5.3横向排架计算5.3.1 计算图示：5.3.2 横梁计算跨度 全部由直桩支承时，取桩轴线与梁底面线交点之间的距离；叉桩由直桩和叉桩支承时，取直桩轴线和叉桩的两桩轴线交点的垂线与梁底面线交点之间的距离，即都为5.25m。5.3.3 计算荷载

18、a 横梁自重：b 面板自重横梁 ：c 面板自重纵梁横梁：d 纵梁自重横梁：e 堆货荷载横梁：f 堆货荷载纵梁横梁：g 门机滚动荷载轨道梁横梁：250KN/腿3） 作用组合 a施工期组合 承载能力极限状态短暂状况作用效应的短暂组合编号组合内容1永久荷载2永久荷载+施工均布荷载 正常使用极限状态持久状况的频遇组合编号组合内容1永久荷载2永久荷载+施工均布荷载 b使用期组合 承载能力极限状态持久状况作用效应的持久组合编号组合内容1永久荷载+散货荷载+门机+船舶系缆力2永久荷载+散货荷载+门机+船舶靠岸撞击力 正常使用极限状态持久状况的标准组合编号组合内容1永久荷载+散货荷载+门机+船舶系缆力2永久荷

19、载+散货荷载+门机+船舶靠岸撞击力5.3.4 内力计算结果 a. 施工期每种组合类型下的作用效应包络值(1) 承载能力极限状态短暂状况作用效应的短暂组合(2) 正常使用极限状态持久状况的频遇组合横梁端部位移：Min=-.01(mm)，Max=0(mm) b. 使用期每种组合类型下的作用效应包络值(1)承载能力极限状态持久状况作用效应的持久组合(3) 正常使用极限状态持久状况的标准组合横梁端部位移：Min=-.54(mm)，Max=1.72(mm) c.横梁包络值汇总承载能力极限状态计算结果组合弯矩Min(kNm)弯矩Max(kNm)剪力Min(kN)剪力Max(kN)持久组合-1432.206

20、2137.753-1347.8921164.186短暂组合-205.621122.5136-179.634156.156偶然组合0000地震组合0000汇总-1432.2062137.753-1347.8921164.186正常使用极限状态计算结果组合弯矩Min(kNm)弯矩Max(kNm)剪力Min(kN)剪力Max(kN)竖向位移Min(mm)竖向位移Max(mm)持久状况的作用效应标准组合-954.8041442.466-915.111790.756-4.190持久状况的作用效应频遇组合-158.1794.24124-138.18120.12-1.10持久状况的作用效应频遇准永久组合000000短暂状况的作用效应组合000000 d.桩汇总结果(桩受压为正,受拉为负,应力压为正,拉为负)承载能力极限状态桩汇总结果桩号截面位置轴力Max(kN)轴力Min(kN)弯矩MAX(kNm)应力Max(MPa)应力Min(MPa)是否满足1桩顶1487.62870.833.515.492.93是1桩底1541.56915.7820.175.602.89是2桩顶1480.04757.363.515.552.54是2桩底1533.98802.3118.85.552.4