《港口水工建筑物》课程设计

四、面板内力计算
由于按照整体板计算面板内力，故将面板视为连续板，则面板计算跨度为：
B1 = 0.65m > 0.1× l = 0.1 × 3.5 = 0.35m
面板长 6.6m，则面板长短边之比为
，∴ l0 = 1.1× ln = 1.1× 2.85 = 3.135m
6.6 = 2.1 > 2 ，故该面板按单向板考虑。 3.135
土层名称 灰色淤泥质壤土 灰色淤泥质土壤和壤土 灰色粉砂及细砂 灰色细砂 fi(kpa) 5 10 50 120 1100 1500 2700 σ(kpa)
满载排水量：180000KN 宽度：19.5m
设计低水位：+1.0m
5．设计荷载 1）堆货： q1 = 20 KPa ， q2 = 40KPa 。 2）10T 轮胎吊，最大轮压 115 KN ，支脚接地面积 0.3m × 0.3m 。 3）铁路荷载采用调车机车荷载，荷载系数 K = 0.85 ，中 -活荷载见《荷载规 范》。
P ⎛ ac l− 4bc ⎜ 2 ⎝
115 0.5 ⎞ ⎞ ⎛ ⎟ = 1.3 × 4 ×1.33 × ⎜ 2 − 2 ⎟ = 49.178 KN ⋅ m ⎝ ⎠ ⎠
故跨中弯矩 M 0 max = M 1 + M 2 + M 3 = 10 + 5.575 + 49.178 = 64.75KN ⋅ m 板厚 h = 0.35m ，梁高 H = 1.17m 则
Fs3 =
P 1⎛ P P ⎞ × acs × y1 + ⎜ − ⎟ × 0.5 × y2 ′ ′ ⎠ acs × bcs 2 ⎝ acs × bcs acs × bcs
115 1 ⎛ 115 115 ⎞ × 0.5 × 0.912 + ⎜ − ⎟ × 0.5 × 0.94 0.5 × 1.95 2 ⎝ 0.5 × 0.95 0.5× 1.95 ⎠
= 82.58KN 故支座剪力 Fs支座 = Fs1 +Fs2 +Fs3 =14.45+8.506+82.58=105.1KN 2、中跨面板 ①跨中弯矩 跨中弯矩影响线及最不利加载：
4P ac ⋅ B
P = 115KN ， ac = a1 = 0.5m ， B = 6.6m q = 11.15KPa ， q1 = 20 KPa l 3.5 2l 2 × 3.5 bc = b1 + = 0.5 + = 1.667 < = ≈ 2.33m 3 3 3 3
acs = a1 = 0.5m bcs = b1 + h = 0.5 + 0.35 = 0.85m < l0 2.85 = = 0.95m 3 3
∴ bcs = 0.95m < 2.2m ，故按一个轮胎吊轴载计算；
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′ = 0.95 + 0.5 × 2 = 1.95m bcs
P = 115KN
故跨中弯矩 M 0 max = M 1 + M 2 + M 3 = 30.625 + 17.073 + 73.617 = 121.315KN ⋅ m 板厚 h = 0.35m ，梁高 H = 1.17m 则
h 0.35 = = 0.3 > 0.25 ，故弯矩修正系数为 0.7 H 1.17
因此边跨连续面板跨中弯矩 M max = 0.7 × M 0 max = 0.7 ×121.315 = 84.924KN ⋅ m ②支座剪力
P acs ⋅ bcs
支座剪力影响线及最不利加载位置：
P ′ acs ⋅ bcs
q + q1
q = 11.15KPa
q1 = 20 KPa
y2
y1
+
l0 = 2.85m
1
1 1 堆货产生的支座剪力： Fs1 = × q1 × l0 = × 20 × 2.85 = 28.5KN 2 2 1 1 面板自重产生的支座剪力： Fs2 = × q × l0 = × 11.15 × 2.85 = 15.889KN 2 2 轮胎吊产生的支座剪力：由影响线可知，轮胎吊位于支座附近时为最不利位置，如 上图所示，则：
②面板自重： q = 24 × 0.1 + 25 × ( 0.15 + 0.2 ) = 11.15KPa ； ③10T 轮胎吊的轮压。
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计算边跨及中跨面板内力如下： 1、边跨面板 ①跨中弯矩 跨中弯矩影响线及最不利加载位置：
p= P ac bc
q + q1
ac = a1 = 0.5m
l 2 2l 2 × 2 bc = b1 + = 0.5 + = 1.167 < = ≈ 1.33m 3 3 3 3
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Fs3 =
P 1⎛ P P × acs × y1 + ⎜ − acs × bc 2 ⎝ acs × bcs acs × bc
⎞ ⎟ × 0.24 × y2 ⎠
=
115 1 ⎛ 115 115 ⎞ × 0.5 × 0.827 + ⎜ − × 0.24 × 0.945 0.5 × 1.33 2 ⎝ 0.5× 0.85 0.5× 1.33 ⎟ ⎠
4 4
二、结构尺寸
1 ． 预制板厚 20 cm ，现浇 15 cm ，垫层厚 10 cm ，钢轨用 P43 ，高 14cm ，底宽 11.4cm。 2．轨道梁高 150cm，底宽 45cm；中间纵梁高 130cm，底宽 35cm；边梁总高 130cm， 底 宽 30cm。 3．横梁分上横梁和下横梁，下横梁 80 × 80cm ，上横梁 40 ×150cm 。 4．靠船牛腿尺寸见图 5。 5．其他：打桩拉应力取 5.50Mpa。 建筑物等级：二级。
10T 轮胎吊支脚接地面积 0.3m × 0.3m ，垫层厚 0.1m ，故轮压传递宽度为：
a1 = a0 + 2 hs = 0.3 + 2 × 0.1 = 0.5 m
该面板内力计算考虑 3 种荷载： ①堆货： q1 = 20 KPa ；
b1 = b0 + 2hs = 0.3 + 2 × 0.1 = 0.5m
=
= 82.96 KN 故支座剪力 Fs支座 = Fs1 +Fs2 +Fs3 =28.5+15.889+82.96=127.35KN
五、纵梁的计算
5.1 荷载分析 （一）永久作用 （1）面板自重： P = 24 × 0.1 + 25 × ( 0.15 + 0.2 ) = 11.15KPa （2）纵梁自重： ①边梁：尺寸如图所示 1 ⎡ ⎤ q = 25 × ⎢0.3 × 0.9 + 0.2 × 0.4 + × ( 0.4 + 0.3 ) × 0.2 ⎥ = 10.5KN / m 2 ⎣ ⎦ ②门机梁：尺寸如图所示 1 ⎡ ⎤ q = 25 × ⎢ 0.45 × 1 + 0.65 × 0.3 + × ( 0.65 + 0.45) × 0.2⎥ = 18.875KN / m 2 ⎣ ⎦ ③中间纵梁：尺寸如图所示
h 0.35 = = 0.3 > 0.25 ，故弯矩修正系数为 0.7 H 1.17
因此边跨连续面板跨中弯矩 M max = 0.7 × M 0 max = 0.7 × 64.75 = 45.325KN ⋅ m ②支座剪力 支座剪力影响线及最不利加载位置：
P acs bcs P ′ acs bcs
acs = a1 = 0.5m bcs = b1 + h = 0.5 + 0.35 = 0.85m >
∴ bc = 1.33m < 2.2m ，故按一个轮胎吊轴载计算；
l = 2m
+
0.5
1 1 堆货产生的跨中弯矩： M 1 = × q1 × l 2 = × 20 × 22 = 10KN ⋅ m 8 8 1 1 面板自重产生的跨中弯矩： M 2 = × q × l 2 = ×11.15 × 22 = 5.575 KN ⋅ m 8 8 轮胎吊产生的跨中弯矩：由影响线可知，轮胎吊位于跨中时为最不利位置，如上图 所示，则： M 3 = (1 + µ )
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4）门机采用 M 4 − 4 − 25 ，最大轮压为 250 KN 。 当一台门机作业时，按工作情况Ⅱ 确定轮压。若为两台门机工作，则按 情况Ⅰ确定轮压，此时门机处于最小间距位置。有关门机在各种工作状态下的轮 压见《荷载规范》。 5）系缆力为 Pk = 350 KN ，作用点距码头面 0.4m，取 α = 30° ， β = 15° 。 6）撞击力为 P = 570KN ，一个排架承受的撞击力 p=285KN 。 7）码头所在地区地域烈度小于 6 度，码头前波高小于 1m。 6．材料 1）面板：C25，受力钢筋 16Mn； 2）横梁、纵梁：C25，受力钢筋 16Mn； 3） 50×50cm 预应力空心方桩： C40，预应力钢筋 25MnSi，非预应力钢筋， A3 钢，计算时 50×50cm 预应力空心方桩 C0=374000KN。 4）弹性模量： C25： Eb=2.85×10 Mpa C40： Eb=3.3×10 Mpa
l0 1.445 = = 0.48m 3 3
y2 y1
q + q1
∴ bcs = 0.85m < 2.2m ，故按一个轮胎吊轴载计算； 1
+
l0 = 1.445m
P = 115KN ， bc = 1.33m
1 1 堆货产生的支座剪力： Fs1 = × q1 × l0 = × 20 × 1.445 = 14.45KN 2 2 1 1 面板自重产生的支座剪力： Fs2 = × q × l0 = × 11.15 × 1.445 = 8.056KN 2 2 轮胎吊产生的支座剪力：由影响线可知，轮胎吊位于支座附近时为最不利位置，如 上图所示，则：