港口航带与海岸工程毕业设计浙江舟山武钢煤碳码头设计

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目 录

1 绪论 .............................................................. 3

1.1 舟山港概况 ................................................... 3 1.2 舟山港信息 ................................................... 3 2 设计资料 .......................................................... 4

2.1 货运资料 ..................................................... 4 2.2 设计船型 ..................................................... 4 2.3 水文气象资料 ................................................. 4 2.4 地形地质资料 ................................................. 5 3 码头的主要尺寸及平面布置 .......................................... 7 3.1 码头的主要尺寸 ............................................... 7 3.2 码头平面布置 ................................................. 8 3.3 码头的结构选型 ............................................... 8 3.4 高桩码头的结构型式 ........................................... 9 4 码头荷载的计算 ................................................... 10

4.1 作用在船舶上的风荷载 ........................................ 10 4.2 作用在船舶上的水流力 ........................................ 10 5 面板的计算 ....................................................... 13

5.1 面板的简单计算数据 .......................................... 13 5.2 跨度计算 .................................................... 13 5.3 板的配筋比例 ................................................ 15 6 纵梁的计算 ....................................................... 18

6.1 纵梁计算及数据 .............................................. 18 6.2 跨度计算 .................................................... 18 6.3 工艺荷载 .................................................... 19 6.4 作用效应 .................................................... 20 6.5 作用的效益组合 .............................................. 31 6.6 纵梁的配筋计算 .............................................. 35 7 横梁的计算 ....................................................... 38 7.1 横梁截面图 .................................................. 38

7.2 横梁配筋计算 ................................................ 38 7.3 正常使用下极限状态验算 ...................................... 39 8 桩基的计算 ....................................................... 42

8.1 桩基的基本情况 .............................................. 42 8.2 持久状况桩的轴力计算 ........................................ 42 8.3 持久状况桩的弯矩计算 ........................................ 44 8.4 桩身内力计算 ................................................ 46

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9 靠船构件的计算 ................................................... 47 9.1 概述 ......................................................... 47

9.2 靠船构件内力计算 ............................................ 47 9.3 靠船构件的配筋计算 .......................................... 48 10 岸坡稳定的计算 .................................................. 52

10.1 计算原理 ................................................... 52 10.2 计算条件 ................................................... 52 10.3 稳定性计算 ................................................. 52 10.4 结论 ....................................................... 52 [参考文献] .......................................................... 54

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浙江舟山武钢煤炭码头设计

徐

（浙江海洋学院 海运与港航建筑工程学院，浙江 舟山 316004）

摘 要

本设计选题源自于实际工程项目建设舟山武钢矿石码头，在综合考虑已有设计资料和设计条件的基础上，分析已有的设计个案，来进行此课题的设计。通过实际工程项目进行研究设计，理论联系实际，通过对项目的设计研究，更进一步的理解和运用学习到的知识，更为熟练自如的掌握知识，为以后在实际工作中积累相应的经验和知识。

[关键词]高桩；煤炭码头；内力计算；连接形式；配筋

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A design of WuGang Port

Xu

School of Maritime and Civil Engineering Zhejiang ocean University,Zhoushan,Zhejiang,316004

[Abstract]design topics from the actual project construction Zhoushan Wuhan Iron

ore terminal design, comprehensive consideration on the basis of the existing design data and design conditions, the analysis of the existing design cases, to make this topic. Through actual projects, study design, theory with practice, learning to understand and apply through the study of the design of the project, further knowledge, more skilled and comfortable grasp of knowledge, accumulated experience and knowledge in the practical work for the future .

[Key Words]high-pile pier, internal force and strength calculation, connection type,reinforcement

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1 绪论

1.1 舟山港概况

舟山港区域是我国港口资源最优秀和最丰富的地区之一，港域内近岸水深10米以上的深水岸线长约333公里，港口建设可用岸线约为223公里，其中尚未开发的深水岸线约为184公里。港口目前已建成各类泊位达750多个，吞吐能力超过2亿吨。经过近几年的发展，舟山港已初步形成了一干线四大基地，即集装箱远洋干线港、国内最大的矿石中转基地、国内最大的原油转运基地、国内沿海最大的液体化工储运基地和华东地区重要的煤炭运输基地。成为上海国际航运中心的重要组成部分和深水外港，是国内发展最快的综合型大港。

1.2 舟山港信息

航道：全市港域水面宽阔，航门水道众多，其中以虾峙门航道、金塘水道、册子水道、

佛渡水道、乌沙门水道、岱山水道为主体构成25条海上网络通道，分别组成了东、南、西、北向的四条主航道即：虾峙门航道(东)，水深18．2米、佛渡水道(南)，水深14—85米、金塘水道(西)，水深20一100米和册子水道(北)，水深25—9l米，此外，还有条帚门和衢山、绿华山水道。上述水道可通向国内沿海地区及亚太地区的各大港口城市。虾峙门国际航道，高潮水深21．4—22．4米，最浅处低潮水深18．2米，15万吨级载重货轮可自由进出，20万吨级船舶可乘潮进港，如稍加整治，航道水深可达一23米。本课题设计的模拟地点是舟山武钢，地处舟山六横凉潭岛，频临条帚门航道和虾峙门航道，地理位置优越，区位优势明显。 锚地：舟山海域锚地众多，可供大型船舶锚泊用的水面共有119平方公里，水深11—25米，形成大中小的组合锚地，可同时容纳锚泊万吨以上船舶数千艘。可供万吨以上船舶锚泊、装卸、避风的主要锚地，有马峙锚地、野鸭山锚地、清滋门锚地、六横东北锚地、衢山南锚地、白节山锚地、绿华山锚地等；供外轮引航待命的有虾峙门锚地等。各航道与锚地相互衔接，集疏方便，遮蔽性能好，形成舟山港域独特的优越性。

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2 设计资料

2.1 货运资料

年吞吐量达到1500万吨

2.2 设计船型

码头 卸船码头 装卸码头 船型 70000DWT散货船 总长 （m） 230 型宽 （m） 32.3 43.0 14 型深 （m） 19.1 20.5 8 满载吃水（m） 13.9 14.3 5.8 100000DWT250 散货船 3000DWT散货船 97 2.3 水文气象资料

2.3.1 水文资料

1.水位

设计高水位：3.50m 设计低水位：1.20m 极端高水文：5.60m 极端低水位：-2.10m 2.水流

根据调查和查资料，舟山武钢地区的最大设计流速约1.6m/s

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3.波浪

根据调查和查资料，舟山武钢地区的50年一遇码头前沿设计波浪要素见下表： 波向 NW-NNW W-WNW SW-WSW S-SSW 计算潮位 设计高水位 设计低水位 设计高水位 设计低水位 设计高水位 设计低水位 设计高水位 设计低水位 H1%（m） 2.12 2.02 2.53 1.89 2.84 2.13 3.45 2.78 H4% （m） 1.81 1.71 2.13 1.58 2.38 1.78 2.93 2.36 H （m） 0.92 0.88 1.09 0.82 1.23 0.93 1.51 1.38 T （s） 4.24 4.16 4.62 4.01 4.92 4.29 5.46 5.25 2.3.2 气象资料

1.风

一年的常风向是东风和东北风，出现的频率是9%和10%。春夏两季多东南风和东风，秋冬两季多北风和东北风。查资料得到舟山地区的最大风速是31.1m/s，一年有八级以上的大风天数是25天。 2.温度

历年≥35℃一年平均的天数是16.1天，历年≤0℃一年平均的天数是25.4天。舟山地区冬季海水不会出现冰冻现象，不会影响施工。 3.雨雪

一年中最大降水量大约是1621.3毫米，最小降水量约为567.3毫米，年平均降水量为1049.8毫米，平均每年积雪天数是5.6D，大暴雨的天数是8D。

2.4 地形地质资料

2.4.1 地形

港区陆域平坦，已建少量库场，后方土地充裕。地面高程一般在6.5米左右。港区江面极为开阔，自建港以来，港址处微冲不淤，水下地形变化状况较小。

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2.4.2 地质

该区为冲击土层，根据地质钻探，拟建码头区各土层的分布（自上而下）及其物理力学性能如下：

1.灰色壤土及淤泥质壤土层：为表层土，陆区表层1~3米为人工填土，底面高程一般在▽－15.0米左右。厚度大，层间混杂不均，薄层细砂、云母片、贝壳，土质极不均匀，流动性可塑。

2.灰色细砂及粉砂层：夹不均匀薄层粘土、云母、贝壳等。质不均，呈饱和状，标准贯入试验结果，层顶N=10，随深度递增，层底面一般可达N=40,平均N=25。经测定相对密度Dr=0.55，属中密状，底面高程一般在▽－21.0米左右。

3.灰色壤土：层厚约3~4米左右，夹不均匀细砂、质不均，饱和状，该土层较表层土略佳，可塑~硬塑，底面高程一般在▽－25.0米左右。

4.灰色细砂层：夹不均匀细砂、云母、贝壳等。标准贯入试验N=35~40，属密实状。该土层厚度较大，钻孔未钻透。

各土层的物理力学指标如下图所示：

序容重含水量ε 孔隙比 压缩系数 液限ωL(%) 塑限ωP(%) 原状 qu(N/m3) 重塑 灵敏度 固结快剪指标 φ(度) C (KN/m2) 1 2 3 4 18.1 19.1 18.8 19.4 35.4 28.5 32.6 26.1 1.07 / 0.8 / 0.045 0.016 0.025 / 34.1 30.5 20.6 45 5.6 8.1 18 26 11.3 21 32 12 0 23 0

γ(KN/号 m3) N=26，Dr=0.56 25.1 66 6.0

N=35~40 6

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3 码头的主要尺寸及平面布置

3.1 码头的主要尺寸

3.1.1 码头面高程

根据《海港总平面设计规范》（JTJ211-99），第4.3.4条，码头面高程设计按下式计算：

E?HWL??0?h??

其中：HWL——设计高水位，根据设计资料是3.50m

η0——设计高水位时50年一遇H1%（波列累积率为1%的波高）波峰面高度2.83m h——码头上部结构高度，取常规值2.50m

Δ——波峰面以上至上部结构面的富裕高度，一般根据实际工程可以取0～1.0m，在这个设计当中取1.00m

E=3.50+2.83+2.50+1.00=9.83m

所以码头的前沿高程为9.83m

3.1.2 码头前沿设计水深

根据《海港总平面设计规范》（JTJ211-99），第4.3.5条，码头前沿设计水深按下式计算：

D?T?Z1?Z2?Z3?Z4

其中：D——码头前沿设计水深

T——设计最大船型满载吃水的水深，根据设计资料最大船型满载吃水的水深是14.3m Z1——龙骨下最小富裕水深，该水域属淤泥质河床，取Z1=0.2m Z2——波浪富裕水深，波高一般较小，可不考虑，取Z2=0m Z3——船舶配载不均而增加的吃水，取Z3=0.15m

Z4——备淤深度，由于港区微冲不淤，水下地形变化小，取Z4=0.4m D=14.3+0.2+0+0.15+0.4=15.05m

所以码头底高程：码头底高程=设计低水位-D=1.20-15.05=-13.85m 所以码头的前沿顺着14m的等深线布置

3.1.3 码头的长度

设定该设计的码头只有1个泊位，根据《海港总平面设计规范》（JTJ211-99），第4.3.5条，

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码头的长度按下式计算：

Lb=L+2d

式中：

L——设计最长的船长，所以取250m

d——富裕长度，采用《海港总平面设计规范》（JTJ211-99）表4.3.6中的数值30m 所以：

Lb?250?2?30?310m （一个泊位的长度）

因此该设计的码头就只有一个泊位所以取码头的长度为310m。

3.1.4 码头宽度

根据《海港工程设计手册》，取水域宽度为2～2.5米。本设计采用UCT-15（自重约1200T）桥式抓斗卸船机（起重小车），卸船机能力1500t/h，最大起重量为20.5t，外伸距38m，轨距30m，取距水域2.5m，所以码头宽度B=30+2.5+2.5=30m。

3.2 码头平面布置

3.2.1 港区水域的平面布置

1.码头前停泊水域宽度

根据《海港总平面设计规范》（JTJ211-99），第4.2.4条，由于设计的港区淤积较小，取2倍的船宽，设计船型的最大型宽为43m，所以

B1=2×43=86m

2.根据《海港总平面设计规范》（JTJ211-99），第4.2.5条，考虑到船舶掉转头，取1.5倍的最大船长，所以

B2=1.5×250=375m

3.码头前沿线按14m等深线布置，这样可充分利用水深条件好的优点节约挖泥量，并可充分保证码头岸坡的稳点，因此停泊区的水深也能满足要求。

3.3 码头的结构选型

结合舟山地区的地形地质等自然因素考虑，此煤炭码头的结构为高桩式。

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高桩码头是在软弱地基上修建的一种主要结构型式，其工作特点是通过桩台将作用在码 头上的荷载经桩基传给地基。高桩码头是应用广泛的主要码头结构型式，适用于可以沉桩的各种地基，特别适用于软土地基；高桩码头的缺点是对地面超载和装卸工艺变化的适应性差，耐久性不如重力式和板桩式码头，构件易损坏且难修复。

3.4 高桩码头的结构型式

高桩码头按上部结构分为板梁式、桁架式、无梁板式和承台式等。

桁架式码头上部结构主要由面板、纵梁、桁架和水平连杆组成。桁架式高桩码头整体性好，刚度大，由于上部结构高度大，当水位差较大时还可以采用两层或多层系览，曾是我国解放前普遍采用的一种结构型式。但由于施工比较麻烦，造价也较高，所以在水位差不大的海岸港和河口港中逐渐被板梁式高桩码头所替代。目前主要适用于水位差较大需多层系览的内河港口。对于掩护的海港和需防震设防的港口采用桁架式码头型式也可增加码头的刚度和整体性。

无梁板式高桩码头上部结构由面板、桩帽和靠船构件组成，面板直接支承在桩帽上，其结构简单，施工迅速，造价也低。面板为双向受力构件，采用双向预应力有困难；面板位置高，使靠船构件悬臂长度增大，给靠船构件的设计带来困难；此外桩的自由度大，对结构的整体刚度和桩的耐久性不利。因此无梁板式高桩码头仅适用于水位差不大、集中荷载较小的中小型码头。

承台式高桩码头上部结构主要由水平承台、胸墙和靠船构件组成，承台上面用砂、石料回填。承台一般采用混凝土或钢筋混凝土结构。这种结构刚度大、整体性好，但自重大，需桩多，在良好持力层不太深且能打支撑桩的地基上较适用。

根据给类结构型式的优缺点及适用条件，确定选用梁板式上部结构。结合浙江沿海码头设计经验，确定本工程采用高桩梁板式结构。

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4 码头荷载的计算

4.1 作用在船舶上的风荷载

根据《港口工程荷载规范》（JTJ215—98），第10.2.1条，作用在船舶上的风荷载可按以下公式计算：

?52F?73.6?10AVxwx? xwFyw?49.0?10?5AywVy2?

式中：Fxw、Fyw——分别为作用在船舶上的计算风压力横向和纵向分力（KN）；

Axw、Ayw——分别为船体水面以上横向和纵向受风面积（m2）

其中Axw、Ayw可按以下公式计算，10万吨级散货船半载或压载时：

logAxw?0.283?0.727logDW

logAyw?0.019?0.628logDW 其中船舶的重量按照最大的10万吨来计算可得： Axw?8280(m) Axw?1440(m)

Vx,Vy——分别为设计风速的横向和纵向分量（m/s） 船舶在超过7级大风的时候风水V=17m/s，所以计算的时候去V=17m/s 船舶在水面以上最大轮廓尺寸：L=250m，B=43m

在《港口工程荷载规范》（JTJ215—98） 查表10.2.3 得ζx=0.60；ζy=1.00，所以计算出

22Fxw?73.6?10?5?8280?172?0.6?1056.7(kN)

Fyw?49.0?10?5?1440?172?1.00?203.9(kN)

4.2 作用在船舶上的水流力

1.水流对船舶的船尾横向分力和船尾横向分力，根据《港口工程荷载规范》（JTJ215—98）

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中的附录第E.0.2条得：

Fxsc?Cxsc??2V2B? V2B?

Fxmc?Cxmc??2式中：Fxsc、Fxmc——水流对船舶船首和船尾的横向分力（kN）； Cxsc、Cxmc——水流对船舶船首和船尾的横向分力系数；

ρ——水的密度（t/m3）海水的密度为1.025 t/m3

V——水流速度 舟山的海水水流速度是1.6m/s

B?——船舶吃水线以下的横向投影面积

根据《港口工程荷载规范》（TJT215-98），附录E.0.4.1，可按以下公式算出B? logB??0.484?0.612logDW 得

Bt=3499（m2）

CxscCxmc按照JTJ215-98《港口工程荷载规范》附表E.0.3可得： d—系靠船结构的前沿水深

D—与船舶计算载度相适应的平均吃水

d=设计高水位+码头底面高程=3.50+18.01=21.51m 此时D取船舶满荷载的时候的吃水 D=14.3m

d/D?21.51/14.3?1.5，可得Cxsc=0.09 Cxmc=0.04

1 Fxsc?0.09??1.025?1.62?3499?413.2 (KN)

21 Fxmc?0.04??1.025?1.62?3499?183.6 (KN)

22.船舶撞击力

船舶靠岸时的法向撞击力根据《港口工程荷载规范》（JTJ215-98）,第10.6.2条，船舶靠岸时的有效撞击能量可用下式计算：

E0??2?MVn2

式中： E0——船舶靠岸时的有效撞击能（kJ）；

?——有效动能系数，对于橡胶护舷?可取0.7～0.8之间，取0.7；

M——船舶质量（t），按满载排水量计算； Vn——船舶靠岸的法向速度（m/s）

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满载吃水量： log?f?0.177?0.991logDW

?0.177?0.991log100000

=5.132

M??f?135519t

根据《港口工程荷载规范》（JTJ215-98）表10.6.4-1查得：Vn取0.08 m/s

E0?0.7?135519?0.082?303.6(kJ) 2根据《海港工程设计手册（中）》附录1（618页），选用DA-A600H×3500标准反力型橡胶护舷：

吸收能量E=364kJ 反力R=1442kN

船舶靠岸时的切向撞击力，根据《港口工程荷载规范》（JTJ215-98）,第10.6.6条，船舶撞击力沿码头长度方向的分力标准值按下式计算：

H?Fx?

式中，H—船舶撞击力沿码头长度方向的分力标准值； Fx—船舶撞击力法向分力标准值；

?—船舶与橡胶护舷之间的摩擦系数，取0.3—0.4。这里取0.4。

则H?1442?0.4?576.8(kN)

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5 面板的计算

5.1 面板的简单计算数据

面板厚度为50cm 横梁采用倒T形截面 纵梁采用矩形截面

桩采用边长直径1000mm的预应力钢筋混凝土管桩 横向排架间矩均为6米，板在纵梁上的搁置长度25cm

5.2 跨度计算

图5-2-1 横截面断面图

图5-2-2 纵截面断面图

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5.2.1 简支板计算跨度

根据JTJ291-98《高桩码头设计与施工规范》4.1.3，简支板计算跨度应按下列公式计算 弯矩计算：取lo?ln?h，但不大于lo?ln?e 剪力计算取l0?ln 式中l0—计算跨度(m)； ln—净跨(m) ; h—板的厚度(m)； e—板的搁置长度(m)

排架间距10m，板的搁置长度为0.25m 简支板弯矩计算跨度

lo?ln?h?8.2?0.5?8.7(m)

但要不大于

lo?ln?e?8.2?0.25?8.45(m) 取lo?8.45(m)

连续板计算跨度应按下列公式计算 (1)弯矩计算

当B1?0.1l时，l0?l 当B1?0.1l时，l0?1.1ln

(2)剪力计算

l0?ln

式中l—梁的中心距离(m)；

B1—梁的上翼缘宽度(m)

短边方向：

B1?0.6?0.1l?0.6m

lo?1.1ln?1.1?4.5?4.95(m)

长边方向：

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B1?1?0.1l?1m

l0?1.1ln?1.1?8.2?9.02m

5.3 板的配筋比例

5.3.1 配筋的简单数据

保护层厚度为c=50mm 钢筋直径为20mm，则 a?c?d20?50??60mm 预制板厚度h=500mm，则有效高度为h-a=440mm 224混泥土采用C30，轴心抗压强度fc=15.0MPa，弹性模量Ec?3.00?10MPa，钢筋采用热5轧钢筋Ⅰ级（Q235），强度设计值fy=210MPa，弹性模量Es?2.1?10MPa。

在长跨跨中所受最大正弯矩是231.69kN·m，支座最大负弯矩-69.771kN·m，在短跨跨中所受最大正弯矩是47.889kN·m，支座最大负弯矩-100.254kN·m。

5.3.2 配筋计算

（1）长跨方向支座负弯矩：

1.20?69.771?106??0.003 截面抵抗矩系数： ?s?22fcbh015.0?8700?440?dM截面相对受压区高度：??1?1?2?s?1?1?2?0.003?0.003 ???b?0.614

纵向受力钢筋面积：

As??fc15bh0?0.003??8700?440?820.29mm2 fy210As/bh0?820.29/8700?440?0.02%??min?0.15%

选用?14@200（共44根，As=6772mm2） （2）长跨方向跨中正弯矩

因跨中正弯矩数值与支座负弯矩相差不大，取与支座配筋相同。故长跨方向跨中处底部

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受力钢筋也为?14@200。

（3）短跨方向支座负弯矩：

1.20?100.254?106?s???0.008 22fcbh015.0?5000?440?dM??1?1?2?s?1?1?2?0.008?0.008

As??fc15bh0?0.008??5000?440?1257??min?bh0?3300（mm2） fy210选用?14@200（共25根，As=3848mm2），满足最小配筋率的要求。 （4）短跨方向夸中正弯矩：

为方便施工，跨中采用与支座相同的配筋。故短跨方向底部受力钢筋也为?16@200。

5.3.3 面板弯矩作用下的裂缝验算

根据《港口工程混凝土结构设计规范》（JTJ267-98）第5.6.1条，在使用阶段允许出现裂缝的钢筋混凝土构件，应验算荷载的长期效应组合下的裂缝宽度。根据第5.6.2条，按下式进行验算：

Wmax??1?2?3?sl?c?d?Es??0.30?1.4?te??? ??te?式中：Wmax──最大裂缝宽度（mm）；

As Ate?1──构件受力特征系数，对受弯构件，取1.0；

?2──考虑钢筋表面形状的影响系数，对光面钢筋，取1.4； ?3──考虑荷载长期效应组合或重复荷载影响的系数，取1.5；

c──最外排纵向钢筋的保护层厚度，当大于50mm时，取50mm；

d──钢筋直径；

?te──纵向受拉钢筋的有效配筋率，

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当?te?0.01时，取?te=0.01；当?te?0.1时，取?te=0.1； Ate──有效受拉混凝土截面面积； As──受拉区纵向钢筋截面面积； 1.长跨方向跨中正弯矩作用下的裂缝验算：

?Aste?A?6772?0.006?0.01，取0.01， te8700?2?60M6 ?l33.24?10sl?0.87h??60.31MPa 0As0.87?440?6772 W?max???sl?c?d1?2?3E?s??0.30?1.4??te? ? ?1.0?1.4?1.5?60.312.1?105???50?14??0.30?1.4?0.01??

?0.123(mm) <0.25(mm)，满足要求。

2.短跨方向跨中正弯矩作用下的裂缝验算： ?Aste?A?3848?0.006?0.01，取0.01 te5000?2?60 ?M6 lsl?0.87h?27.642?10?18.766MPa 0As0.87?440?3848 Wmax???sl?c?d?1?2?3E?s??0.30?1.4??te?? ?1.0?1.4?1.5?18.766?2.1?105??50?16??0.30?1.4?0.01??

?0.039(mm) <0.25(mm)，所以满足要求。

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6 纵梁的计算

6.1 纵梁计算及数据

6.1.1 断面图

6-1-1 纵梁断面图 6.1.2 纵梁计算原则

1.施工期：预制纵梁安装在下横梁上，按简支梁计算，作用在梁上的荷载为预制梁自重及现浇接头混凝土重量，此时梁的有效断面为预制断面。

2.使用期：纵梁按刚性支撑连续梁计算，作用在梁上的荷载为码头面层自重和使用期可变作用，此时梁的有效断面为叠合断面，连续梁的内力计算采用清华大学土木系研制的结构力学求解器进行计算。

6.2 跨度计算

预制梁长为8.20m，搁置长度300.0mm，净跨7.60m，横向排架间距10.0m，如图6-2纵梁跨度示意图，弯矩和剪力计算跨度可依照《高桩码头设计与施工规范》（JTJ291-98）第4.2.1条进行计算。

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图6-2-1 纵梁跨度示意图

6.2.1 简支梁计算

弯矩计算跨度：l0?ln?e?7.60?0.30?7.90m 剪力计算跨度：l0?ln?7.60m 其中：l0──计算跨度 ln──净跨

e──搁置长度

6.2.2 连续梁计算

弯矩计算跨度：l0?1.05ln?7.98m 剪力计算跨度：l0?ln?7.60m 其中：l──横梁或桩帽中心距 B2──纵梁支座、横梁或桩帽宽度

6.3 工艺荷载

6.3.1 永久荷载的作用

1.预制纵梁以及现浇接头自重：γ=25.0kN/m3

2.面层自重：γ=24.0kN/m3

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6.3.2 可变荷载的作用

1.门机荷载：沿码头岸线布置两台UCT-15桥式抓斗起重机，当吊臂位置沿1、2、3方向时A、B、C、D支腿的竖向荷载按比例可由《港口工程荷载规范》（JTJ215-98）附表C.2查得。两机支腿之间距离达到最小的时候即为1.50m，两门机吊臂按位置1采用。如图6-3 吊臂位置图

图6-3-1 吊臂位置图

2.货物荷载：q=20.0kPa

6.4 作用效应

6.4.1 施工期

施工期要考虑到预制梁的自重及现浇面板及预制面板的重量，在施工期面板的重量全部由纵梁的预制部分承担。考虑施工时接缝混凝土未达到设计强度，故按简支梁来计算。

预制部分及现浇接头自重：

q1?3.10?25.0?77.50 kN/m 面板自重传递到纵梁上的荷载： q2?1?6.0?0.7?25.0?52.50 kN/m 2 q?q1?q2?77.50?52.50?130.00 kN/m

M?121ql0??130.00?7.982?1034.80 kN·m 88

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Q?11ql0??130.00?7.60?494.00 kN 22施工期承载能力极限状态设计值：

M1?1034.80?1.2?1241.76 kN·m

Q1?494.00?1.2?592.80(kN) 施工期正常使用极限状态设计值（长期效应组合）：

M1?1034.80(kN·m) Q1?494.00(kN)

6.4.2 工作期

工作期按五跨连续梁计算

1.门机荷载：本设计采用UCT-15（自重大约1200T）桥式抓斗卸船机，卸船机能力1500t/h，最大起重量为20.50t，轨距30.0m，支腿间距18.0m，每个支腿4个轮子，轮压p=750.0kN 第一种情况：

图6-4-1 荷载图

图6-4-2 弯矩图

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图6-4-3 剪力图

第二种情况：

图6-4-4 荷载图

图6-4-5 弯矩图

22

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图6-4-6 剪力图

第三种情况：

图6-4-7 荷载图

图6-4-8 弯矩图

23

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图6-4-9 剪力图

第四种情况：

图6-4-10 荷载图

图6-4-11 弯矩图

24

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图6-4-12 剪力图

2.堆货荷载：q=20.0kpa，当荷载分配到主梁上时为52.51kN/m 第一种情况：

图6-4-13 荷载图

图6-4-14 弯矩图

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图6-4-15 剪力图

第二种情况：

图6-4-16 荷载图

图6-4-17 弯矩图

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图6-4-18 剪力图

第三种情况：

图6-4-19 荷载图

图6-4-20 弯矩图

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图6-4-21 剪力图

第四种情况：

图6-4-22 荷载图

图6-4-23 弯矩图

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表6-2 纵梁使用期剪力值 kN

Q值 作用 ①面板及面层 ②门机作业 ③堆货荷载 承载能力极限状态设计值 正常使用极限状态 （长期） 正常使用极限状态 （短期）

结计算式 结计算式 结计算式

137.57 1407.78 234.91

①×1.2+②×1.5+

A B C D E F -70.31 -1500 -105.94

①×1.2+②×1.5+

183.42 134

-210.93 -145

174.15 519.63 310.29

①×1.2+②×1.5+

-165.08 -229

165.08 178

-174.25 -228

210.93 198.62 317.82

①×1.2+②×1.5+

-183.43 -1217.73 -276.37

①×1.2+②×1.5+

0 198.62 409.03

①×1.2+②×1.5+

-137.57 -46.27 -234.91

①×1.2+②×1.5+

9.50 4.21 314.06

①×1.2+②×1.5+

9.03 2.27 0.37 -302.75

①×1.2+②×1.5+

-325.36

①×1.2+②×1.5+

258.78

①×1.2+②×1.5+

-262.55

①×1.2+②×1.5+

③

×1.4×0.7

③

×1.4×0.7

③

×1.4×0.7

③

×1.4×0.7

③

×1.4×0.7

③

×1.4×0.7

③

×1.4×0.7

③

×1.4×0.7

③

×1.4×0.7

③

×1.4×0.7

③

×1.4×0.7

③

×1.4×0.7

250-243255-275129-394312-388862.51

①×1.0+②×0.6+

-2317.55

①×1.0+②×0.6+

698.78

①×1.0+②×0.6+

-464.70

①×1.0+②×0.6+

果 6.97 8.19 2.13 3.28 2.51 3.34 5.11 6.95

①×1.0+②×0.6+

①×1.0+②×0.6+

①×1.0+②×0.6+

①×1.0+②×0.6+

①×1.0+②×0.6+

①×1.0+②×0.6+

①×1.0+②×0.6+

①×1.0+②×0.6+

③

×0.6

③

×0.6

③

×0.6

③

×0.6

③

×0.6

③

×0.6

③

×0.6

③

×0.6

③

×0.6

③

×0.6

③

×0.6

③

×0.6

112-103118-127672.10

①×1.0+②×0.8+

-172138-170520.79

①×1.0+②×0.8+

-1079.89

①×1.0+②×0.8+

364.59

①×1.0+②×0.8+

-306.28

①×1.0+②×0.8+

果 3.18 3.87 1.56 8.67

①×1.0+②×0.8+

①×1.0+②×0.8+

①×1.0+②×0.8+

①×1.0+②×0.8+

6.15 9.71 0.00

①×1.0+②×0.8+

①×1.0+②×0.8+

①×1.0+②×0.8+

③

×0.8

③

×0.8

③

×0.8

③

×0.8

③

×0.8

③

×0.8

③

×0.8

③

×0.8

③

×0.8

③

×0.8

③

×0.8

③

×0.8

145-135151-163838.09

-224179-220624.08

-1378.71

486.12

-362.51

34

果 1.72 5.05 4.22 4.59 6.50 7.92 8.59

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6.6 纵梁的配筋计算

6.6.1 正截面承载力的计算

1.参数

C30混泥土：fc?15.0MPa，Ec?3.00?10MPa

钢筋采用Ⅱ级钢筋：fy?310.0MPa，Es?2.00?10MPa 2.使用期时跨中承载力的配筋计算

由表6-1知：跨中最大弯矩Mmax?6737.20(kN?m) 因纵梁面积较大，按两排配筋：

541.20?6737.20?106?s???0.042 2fcbh015.0?1500?29102?dM??1?1?2?s?1?1?2?0.042?0.042?0.544

As??fc15.0bh0?0.042??1500?2910?8870.80mm2 fy310?Asmin??min?A?0.0015?3000?1500?6750 mm2

选取1828(As?8870.80mm）

3.施工期跨中承载力配筋校核

由前面的计算可知施工期纵梁跨中最大弯矩设计值为1216.25（kN·m），施工期梁截面高度为2500.00mm。

受压区高度x?2fyAsfcb?310?8870?122.20 mm

15.0?1500相对受压区高度??x122.20??0.051?0.544 h02410截面抵抗矩系数?s??(1?0.5?)?0.051??1?0.5?0.051??0.050 极限弯矩设计值：

2Mu??sfcbh0?0.050?15.0?1500?19102?10?6?4104.11km?m

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弯矩设计值M?1216.25?Mu?d?4104.11?3420.10 km·m

1.24.使用期时支座承载力配筋计算：

由表6-1知：支座最大负弯矩Mmin=-4035.10（kN·m）

1.20?4035.10?106?s???0.025 2fcbh015.0?1500?29102?dM??1?1?2?s?1?1?2?0.025?0.025

As??fc15.0bh0?0.025??1500?2910?5280.24mm2 fy310?Asmin??min?A?0.0015?3000?1500?6350mm2

选取1425As=5280.24mm2

6.6.2 斜截面承载力的计算 1.使用期的斜截面承载力计算

根据表6-2可以知道，持久状况剪力设计值最大值Qmax=3945.50kN。

从《港口工程混凝土结构设计规范》（JTJ267-98）第5.2.1条可以知道，受弯构件受剪截面应满足下列要求：

hw?h0?3000.0?90.0?2910.0(mm)，b?1500.0mm

因为 所以

hw2910.0??1.94?4.00 b1500.01?d(0.25fcbh0)?1?(0.25?15.0?1500.0?2910.0)?12323.90kN?V?3945.50kN1.10所以受剪截面符合要求 故只需要按构造配置箍筋。

按《水工混凝土结构》表5-1，选用四肢直径12mm的箍筋，当h?1200时，smax?350，取

s?200mm

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2.施工期斜截面承载能力验算

由前面可以计算得到施工期支座最大剪力设计值Vmax?594.95kN，施工期纵梁截面高度为2000.0mm。

Vc?0.07?hfcbh0

?h?800h?8001100?0.85，当h?1100mm时，取h为1100mm Vc?0.07?0.85?15.0?1500.0?2910.0?3895.76kN

Vmax?593.95kN?Vc76??3895.d1.2?3246.47kN

所以满足要求。

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7 横梁的计算

7.1 横梁截面图

图7-1 横梁截面图

7.2 横梁配筋计算

7.2.1 正截面的承载力计算

1.参数：C30混凝土，f4

c=15.0MPa，Ec=3.00×10MPa 采用Ⅱ级钢筋，f5y=310MPa，Es=2.0×10MPa 按两排配筋

2.承载力极限状态下跨中的强度配筋：

根据以往的经验跨中最大弯矩大约为：9500.00kN?m h0?h?a?3300?90?3210.0(mm)

??dM1.20?9500.00?106s?f2??0.041 cbh015.0?1800?3210.02 ??1?1?2?s?1?1?2?0.041?0.042?0.544

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