高樁碼頭說明書(1)

1、高樁碼頭課程設(shè)計(jì)高樁碼頭課程設(shè)計(jì)系系 名名 稱：稱： 建筑工程系建筑工程系 專專 業(yè)：業(yè)： 港口航道與海岸工程港口航道與海岸工程班班 級：級： 班班 學(xué)學(xué) 號：號： 6012207160122071 姓姓 名：名： 王王 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 劉佳劉佳 2015 年年 11 月月 30 日日1目 錄（居中，宋體小二，自動生成，全文多倍行距 1.25）1.課程設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)目的（宋體小四，數(shù)字英文均為新羅馬）（宋體小四，數(shù)字英文均為新羅馬）.2.設(shè)計(jì)資料設(shè)計(jì)資料.2.1碼頭用途（宋體小四，首行縮進(jìn) 2 個(gè)字符）.2.2工藝要求.2.2.1 靠泊作業(yè)船舶要求（宋體五號，首行縮進(jìn) 4 個(gè)字符）2.

2、2.2 起重機(jī)作業(yè)要求2.2.3 堆貨荷載要求2.2.4 碼頭設(shè)施2.3自然條件2.3.1 地理位置2.3.2 地質(zhì)條件2.3.3 水位資料2.4施工條件2.5碼頭規(guī)劃尺度3.碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1碼頭形式選擇3.2碼頭結(jié)構(gòu)尺度3.2.1 碼頭寬度的確定3.2.2 碼頭結(jié)構(gòu)沿長度方向的分段3.3樁基3.3.1 鋼筋混凝土樁3.3.2 樁長計(jì)算3.3.3 樁帽尺寸3.4上部結(jié)構(gòu)3.4.1 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)3.4.2 橫梁3.4.3 縱梁3.4.4 面板3.4.5 面層24.碼頭附屬設(shè)備碼頭附屬設(shè)備4.1緩沖設(shè)備4.2系船設(shè)備4.3工藝管溝4.4護(hù)輪坎4.5接岸結(jié)構(gòu)5.荷載計(jì)算荷載計(jì)算5.1永久荷

3、載5.2可變荷載5.2.1 堆貨荷載5.2.2 門機(jī)荷載5.2.3 船舶荷載5.2.4 縱梁天津大學(xué)仁愛學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)（宋體小五號，只有正文有）11. 課程設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)目的高樁碼頭課程設(shè)計(jì)是港口工程課的重要教學(xué)環(huán)節(jié)之一,是在學(xué)完港口工程課的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,通過課程設(shè)計(jì)要達(dá)到以下教學(xué)目的：1 鞏固和加深港工課所學(xué)的知識；2 培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際工程問題的能力，掌握設(shè)計(jì)方法；3 提高計(jì)算和繪圖技能，培養(yǎng)編寫技術(shù)文件的能力。2. 設(shè)計(jì)資料設(shè)計(jì)資料2.1 碼頭用途碼頭用途擬設(shè)計(jì)的高樁碼頭系河北省滄州地區(qū)黃驊港(原名大口河港)二期工程的主要港口水工建筑物,供 3000 噸級沿海雜貨船和 100

4、0 噸級駁船系、靠及裝卸件雜貨之用，主要貨種為玉米、棉花、鹽、砂石料、土特產(chǎn)品等。2.2 工藝要求：工藝要求：2.2.1 靠泊作業(yè)船舶要求滿足長 100 米、型寬 14 米、滿載赤水 5.5 米，載貨量為 3000 噸，滿載排水量為 4900 噸 2 艘沿海雜貨船同時(shí)靠泊和裝卸作業(yè)之要求。2.2.2 起重機(jī)作業(yè)要求滿足軌距為 10.5 米起重量為 5 噸伸臂為 25 米的 Mh-2-250 型門座起重機(jī)在碼頭上作業(yè)的要求。2.2.3 堆貨荷載要求碼頭上均布荷載為前沿地帶：q1=25KN/m2、前方堆場：q2=40KN/m22.2.4 碼頭設(shè)施碼頭前沿應(yīng)設(shè)置系、靠船設(shè)施及供電、供水設(shè)施，以供船舶

5、安全方便系靠，裝卸作業(yè)和取得補(bǔ)給。 2.3 自然條件自然條件2.3.1 地理位置按二期工程件雜貨港區(qū)規(guī)劃，擬建碼頭位于宣惠河河口段的左側(cè)，黃驊港一期煤碼頭下游約 360 米處的河段處，港區(qū)附近地形和地物見 1:2000 港區(qū)總平面圖和 1:10000 航道圖，港區(qū)規(guī)則方案見可行性研究報(bào)告。 2.3.2 地質(zhì)條件擬建碼頭處的地基土壤物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，可據(jù) 1#鉆孔資料確定，見表2.1。地震：按 60設(shè)防。(不考慮地震荷載)天津大學(xué)仁愛學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)（宋體小五號，只有正文有）22.3.3 水位資料設(shè)計(jì)高水位：+1.614（黃海零點(diǎn)） ，設(shè)計(jì)低水位：-1.746；極端高水位：+3.114，極端低

6、水位：-3.646；平均潮位：0.00 施工水位：0.8 2.4 施工條件施工條件建材供應(yīng)：砂、石料均由外地（山東及河北）通過水、陸運(yùn)輸運(yùn)入工地，三材由國家按計(jì)劃滿足供應(yīng)，鋼筋品種、規(guī)格按實(shí)際構(gòu)造需要選用。施工條件：由于當(dāng)?shù)卮a頭施工力量薄弱，故碼頭施工可委托交通部第一航務(wù)工程局一公司承擔(dān)，如作灌注樁方案可委托天津市地基基礎(chǔ)開發(fā)公司來承擔(dān)。由于新建碼頭系在原港區(qū)附近，因此水陸運(yùn)輸、水電供應(yīng)均能滿足施工要求。天津大學(xué)仁愛學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)（宋體小五號，只有正文有）3表 2.1快剪固快土層標(biāo)高（m）土壤名稱含水量W（%）天然重度（KN/m2）空隙比e（）CKg/cm2（）CKg/cm2允許承載力（K

7、N/m2）樁側(cè)極限摩阻力（KN/m2）樁端極限阻力（KN/m2）-1.35至-3.45粘土（軟一流塑）36.718.51.055.90.1812.20.10801015-3.45至-13.45粘土（軟一流塑）38.618.31.097.00.1121.00.14802540-13.45至-26.85亞砂土（軟塑）21.219.90.6528.00.1415045601800天津大學(xué)仁愛學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)（宋體小五號，只有正文有）42.5 碼頭規(guī)劃尺度碼頭規(guī)劃尺度碼頭長：206 米；碼頭前沿標(biāo)高：+3.30 米（黃海零點(diǎn)）設(shè)計(jì)水深：D=T+Z1+Z2+Z3+Z4 =5.5+0.4+0+0+0.4

8、=6.3m港池底標(biāo)高：-1.746-6.3=-8.30 取-8.3mD碼頭前沿設(shè)計(jì)水深；T設(shè)計(jì)船型滿載吃水；Z1龍骨下最小富余水深；Z2波浪富余深度，取 Z2=0；Z3船舶因配載不均勻而增加的尾吃水；Z4備於深度。3. 碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 碼頭形式選擇碼頭形式選擇擬建碼頭區(qū)域內(nèi)黏土層厚度超過 10 米，適合建高樁碼頭，選用梁板式的上部結(jié)構(gòu)型式。梁板式的優(yōu)點(diǎn)：各構(gòu)件受力明確合理，由于采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，提高了構(gòu)件抗裂性能，減少了鋼筋用量，橫向排架跨度大，樁的承載力能充分發(fā)揮；裝配程度高，施工速度快，故此次碼頭設(shè)計(jì)中采用高樁梁板式結(jié)構(gòu)。3.2 碼頭結(jié)構(gòu)尺度碼頭結(jié)構(gòu)尺度3.2.1

9、碼頭寬度的確定該碼頭為滿堂式碼頭，用縱縫分為前方樁臺和后方樁臺。前方樁臺去 14 米（前軌到海側(cè)距離為 1.5 米，裝卸設(shè)備軌距 10.5 米，后軌后面的富裕寬度 2 米），后方樁臺寬度為 20 米，碼頭樁臺總寬度 34 米（圖 3.1）。岸坡開挖坡度為1:3。天津大學(xué)仁愛學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)（宋體小五號，只有正文有）53.2.2 碼頭結(jié)構(gòu)沿長度方向的分段為避免在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力和沉降應(yīng)力，應(yīng)沿碼頭長度方向隔一定距離設(shè)置變形縫。變形縫寬度取 25mm，縫內(nèi)用泡沫塑料填充。變形縫間距即為碼頭沿縱向分段長度，分成 4 段，每段 68 米。變形縫形式采用懸臂梁式結(jié)構(gòu)（如圖 3.2）。對不均勻沉

10、降適應(yīng)性強(qiáng)，懸臂長度取 1.4m。為防止相鄰兩分段水平位移不一致，變形縫在平面上應(yīng)做成凹凸形，凹凸縫齒高取 300mm。3.2.3 基樁的布置橫向排架中樁的布置（如圖 3.3）前方樁臺 10.5/2=5.25m，前方樁臺下設(shè)雙直樁，后方軌道下設(shè)叉樁，中間設(shè)一根單直樁；后方樁臺（20-12）/4=4.5m，5 根全部采用單直樁。天津大學(xué)仁愛學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)（宋體小五號，只有正文有）6橫向排架間距和樁的縱向布置（在一個(gè)縱向分段內(nèi)）前方樁臺：設(shè) 11 組排架，間距為 6.52m，兩側(cè)懸臂長 1.4m。6.5210+1.42=68m；后方樁臺：設(shè) 16 組排架，間距為 4.35m，兩側(cè)懸臂長 1.4

11、m。4.3515+1.42=68m。3.3 樁基樁基3.3.1 鋼筋混凝土樁采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁，能有效的解決吊運(yùn)和打樁過程中出現(xiàn)的裂樁問題，并可節(jié)省鋼材。樁的斷面形式為方形，斷面尺寸為 500mm500mm?？招臉?，采用膠囊充氣作內(nèi)膜，空心直徑為 300mm。預(yù)制鋼筋混凝土樁沿長度為分三部分：樁頭段、樁腰段和樁尖段（如圖3.4） 。樁頭段和樁尖段箍筋適當(dāng)加密；樁頂加設(shè) 35 層鋼筋網(wǎng)。樁尖做成尖楔形，樁尖長度采用 1.2b(b 為樁寬 500mm)等于 600mm，箍筋加密范圍3b=1500mm。樁頭段為實(shí)心的，箍筋加密范圍 4b=2000mm。3.3.2 樁長計(jì)算樁頂高程為+1.20m，

12、樁尖打至 21.40m,直樁樁長 22.6m，斜樁樁長 23.8m。天津大學(xué)仁愛學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)（宋體小五號，只有正文有）73.3.3 樁帽尺寸樁帽采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，構(gòu)造如圖 3.5直樁樁帽頂面尺寸 1200mm1200mm，底面尺寸 800mm800mm；叉樁樁帽頂面尺寸 2054mm2054mm，底面尺寸 1654mm1654mm；樁帽高度 600mm。3.4 上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)3.4.1 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)上部結(jié)構(gòu)采用梁板式，由面板、縱梁、橫梁、樁帽和靠船構(gòu)建組成，還布置工藝管溝和門機(jī)軌道梁等。天津大學(xué)仁愛學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)（宋體小五號，只有正文有）8由于只設(shè)門機(jī)不設(shè)鐵路，故前方樁臺采用兩根縱梁

13、系統(tǒng)（門機(jī)前后軌道梁） ，而不設(shè)其他縱梁，將面板直接放在橫梁上，碼頭面上的堆貨荷載和流動機(jī)械荷載通過面板傳給橫梁，門機(jī)荷載直接由門機(jī)軌道梁承受，作用在靠船構(gòu)件和系船柱上的船舶荷載通過橫梁傳給基樁。后方樁臺不設(shè)縱梁，將面板直接放在橫梁上。3.4.2 橫梁 前方樁臺：要求橫梁與下面的基樁整體連接，構(gòu)成橫向排架，所以橫梁采用連續(xù)梁。斷面形式采用倒 T 型，尺寸如圖 3.6。后方樁臺，因?yàn)槭芰唵危ú皇芩搅ψ饔茫┣覜]有橫向整體性的要求，故橫梁可采用簡支梁，斷面形式采用倒梯形，尺寸如圖 3.7。3.4.3 縱梁僅在門機(jī)軌道下面設(shè)置，斷面形式為空心矩形，下部預(yù)制 900mm，上部現(xiàn)澆300mm（如圖 3

14、.8） 。3.4. 4 面板單向板可采用預(yù)制鋼筋混凝土空心面板，板之間的橫向接縫做成鉸接形式天津大學(xué)仁愛學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)（宋體小五號，只有正文有）9（圖 3.9） ，縫內(nèi)用 C30 細(xì)石混凝土密實(shí)填充。板的平面尺寸：前方樁臺 3.5m6m；后方樁臺 3m4m。3.4.5 面層 面層厚 50mm，作用是找平碼頭地面和作為磨耗層。為防止面層混凝土在氣溫變化時(shí)引起膨脹或收縮而產(chǎn)生裂縫，故設(shè)伸縮縫，為豎向不貫通的假縫，縫寬 10mm，縫深 10mm，用木條填塞，縫的間距為 4m。 面層做排水坡，坡度為 0.5%；在面層中隔一定距離設(shè)置排水孔：為排除蒸汽，在面板內(nèi)設(shè)置排氣孔，直徑為 50mm，間距為

15、3m。3.4.6 靠船構(gòu)件采用懸臂板式靠船構(gòu)件，由懸臂板，胸墻板和水平縱梁三部分組成（如圖3.10） ，每兩個(gè)橫向排架之間設(shè)一塊，懸臂板在預(yù)制場整體預(yù)制，運(yùn)到現(xiàn)場安裝，并與橫梁整體連接。4. 碼頭附屬設(shè)備碼頭附屬設(shè)備4.1 緩沖設(shè)備緩沖設(shè)備采用圓筒型中空橡膠護(hù)舷，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，吊掛的橡膠筒活動自由，摩擦阻力小。根據(jù)船舶撞擊力的計(jì)算，選擇規(guī)格為 800400 標(biāo)準(zhǔn)型，單個(gè)長度 3 米，沿縱向布置在橫梁處，圓筒軸線位于平均水位處（0.00） 。 （如圖 4.1）天津大學(xué)仁愛學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)（宋體小五號，只有正文有）104.2 系船設(shè)備系船設(shè)備采用普通系船柱，根據(jù)船舶系纜的計(jì)算，選擇 25

16、噸級單檔檐型（如圖 4.2） ，由鑄鐵柱殼、定位板、錨板、錨栓及其墊圈和螺母組成，系船柱中心位置距碼頭前沿 1 米，沿縱向間距 24 米布置一個(gè)。系船柱固定在面板與橫梁的現(xiàn)澆部分。4.3 工藝管溝工藝管溝碼頭前沿要求鋪設(shè)為船舶供水和供電的水管和電纜，這些管線均放在專業(yè)管溝內(nèi)，管溝位置設(shè)置在靠船板和門機(jī)軌道梁之間。管溝尺寸寬 1.4 米，深 1.1 米；底面高程 2.05m，管溝蓋板厚 100mm。為防止水管和電纜經(jīng)長時(shí)間使用發(fā)生漏水漏電的情況，二者應(yīng)分別設(shè)置。在管溝底部設(shè)置排水孔。4.4 護(hù)輪檻護(hù)輪檻天津大學(xué)仁愛學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)（宋體小五號，只有正文有）11沿碼頭前沿布置，斷面尺寸：200m

17、m200mm。4.5 接岸結(jié)構(gòu)接岸結(jié)構(gòu)由于碼頭后方場地黏土層很深、土質(zhì)軟弱，故采用 L 型現(xiàn)澆鋼筋混凝土擋土墻，下面打入長 5 米直徑為 400mm 的木樁，如圖 4.3。5 荷載計(jì)算荷載計(jì)算上部結(jié)構(gòu)均采用 C30 混凝土，基樁采用 C40 混凝土：素混凝土=24KN/m3，鋼筋混凝土 =25KN/m3。5.1 永久荷載永久荷載面層自重 240.056=7.2KN/m面板自重 （3.560.5-90.1526）25/3.5=47.75 KN/m縱梁自重 （0.41.2-0.12-0.50.2）256=52.29 KN/m橫梁自重 （0.41.2+0.80.3）25=18 KN/m靠船構(gòu)件自重

18、（0.10.1+0.24.15+1/20.21.1+1/20.22.85+1.60.2）256+0.40.20.425=194.45 KN/m工藝管溝（蓋板）自重 0.11.7256=25.5 KN/m護(hù)輪坎自重 0.20.2624=5.76 KN/m5.2 可變荷載可變荷載5.2.1 堆貨荷載 q1= 25 KN/m2天津大學(xué)仁愛學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)（宋體小五號，只有正文有）12傳遞給橫梁的線布荷載 256=150 KN/m當(dāng)荷載在碼頭面上滿布時(shí)對橫向排架的作用最不利。5.2.2 門機(jī)荷載 Mh-5-30 型門機(jī)起重機(jī)的荷載通過軌道傳到縱梁上，通過縱梁傳到橫梁上。門機(jī)共有 4 個(gè)支腿，每個(gè)支腿

19、下有 2 個(gè)輪子（如圖 1.1） 。當(dāng)?shù)醣墼谖恢?I 時(shí)，對橫向排架的作用最不利，所以選擇計(jì)算這種情況。以橫向排架為支座，碼頭沿縱向簡化為 5 跨連續(xù)梁，分別計(jì)算門機(jī)在三個(gè)位置時(shí)的支座反力，可求出作用在橫向排架上的最大荷載。表 1.11 左1 右1， 左1，右系數(shù) 0.0775-0.0209-1.00.0剪力（KN）34.1-9.196-160.00.0支座反力（KN）43.296（拉）160（壓）總支座反力（KN）116.704（壓）表 1.21 左1 右1， 左1，右系數(shù) -0.10680.0273-0.02590.1025剪力（KN）-46.99212.012-4.1441.681支座反

20、力（KN）59.004（壓）20.544（壓）總支座反力（KN）79.548（壓）表 1.31 左1 右1， 左1，右系數(shù) -1.00.00.0144-0.0545天津大學(xué)仁愛學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)（宋體小五號，只有正文有）13剪力（KN）-4400.02.304-8.72支座反力（KN）440（壓）11.024（拉）總支座反力（KN）428.976（壓）注：表格中的系數(shù) 是移動的集中荷載作用下 5 跨連續(xù)梁支座截面剪力系數(shù)，剪力 V=Q。從以上計(jì)算可以得到作用在兩根門機(jī)軌道梁上的荷載最大值為 428.976KN。 5.2.3 船舶荷載由于此碼頭不考慮水流作用，且按最不利因素計(jì)算即風(fēng)向完全垂直于碼頭岸線，故公式可簡化為 Fx=Fxw=73.610-5AxwVx2Fxw -風(fēng)壓力的橫向分力；Axw- 船體水面以上橫向受風(fēng)面積；Vx- 設(shè)計(jì)風(fēng)速 V 的橫向分量；-風(fēng)壓不均勻折減系數(shù)，