港口工程学课程设计书

《港口工程学》课程设计设计计算书组号三姓名xxxxxx学号xxxxxxxxxxxxx2014年6月目录一码头总体设计 (3)1.1码头泊位长度确定 (3)1.2码头桩台宽度确定 (3)1.3码头高程和桩台高度 (4)1.4桩基设计与布置 (4)1.5靠船构件设计与布置 (6)二面板尺寸设计 (6)2.1 面板形式 (6)2.2 板的搁置形式与搁置长度 (6)2.3 梁格布置 (6)三纵梁设计与计算 (8)3.1 轨道梁计算 (8)3.1.1 断面设计 (8)3.1.2 计算跨度 (8)3.1.3 计算荷载 (9)3.1.4 内力计算结果 (10)3.2 一般纵梁计算 (12)3.2.1 断面设计 (12)3.2.2 计算跨度 (12)3.2.3 计算荷载 (12)3.2.4 内力计算结果 (13)四横梁的设计与计算 (15)4.1 断面设计 (15)4.2 计算跨度 (16)4.3 计算荷载 (17)4.4 内力计算结果 (17)1 码头总体设计1.1 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：d L L b 2+=式中 :中的数值采用表）富裕长度（）设计船长（）码头泊位长度（ 1-4,m d m L m ---b L表4-1 富裕长度d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13.51m ，所以泊位长度为113.02m 。

1.2 码头桩台宽度确定①结构宽度：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。

由于在上海天津一带，岸坡开挖坡度多取1:2.5，所以此处假定开挖岸坡坡度为1:2.5；挡土结构采用重力式挡土墙，再结合平面布置中确定的码头前沿底高程 -5.25m ，和码头面高程4.0m ，在地形的横断面图中可确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7.48m ，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间距为2cm 。

②结构沿码头长度方向的分段：为避免在结构中产生过大的湿度应力和沉降应力，沿码头长度方向隔一定距离应设置变形缝。

从结构沿码头长度可分为2段，每段长56.5m ，每个结构段的两端做成悬臂式上部结构，桩台沿长度方向在端部得悬臂段取1.25m 、沿宽度方向在端部的悬臂段取2m 。

由于根据设计要求整个码头沿变形缝分为两个桩台，两个桩台的受力方式基本相同，所以计算时只算一个桩台。

两个桩台间采用凹凸缝连接形式。

1.3 码头高程和桩台高度①码头顶高程：取码头面高程为4.0m。

②码头前设计底高程：取-5.25m。

③桩台高度：根据横纵梁、桩帽及面板、面层的高度确定桩台高度，此处采用现浇倒T型梁，因此根据横纵梁、面板、面层的高度可初步拟定桩台高度为3m。

④桩顶的高程：规定桩顶高程取施工水位，施工水位建议取1m，综合考虑码头顶面高程及桩台高度，桩顶的高程取为1.3m，由于桩插入桩帽0.3m，因取桩帽底高程1m。

1.4 桩基设计与布置由《港口水工建筑物》中桩基布置原则：○1应能充分发挥桩基承载力，且使同一桩台下的各桩受力尽量均匀，使码头的沉降和不均匀沉降较小；○2应使整个码头工程的建设比较经济；○3应考虑桩基施工的可能与方便。

根据规范拟定：1)前门机梁下设置双直桩，后门机梁下设置叉桩，叉桩倾斜度为3:1在双直桩和叉桩之间设置一根直桩。

排架中桩距取 3.5m，两端悬臂部分取2m。

2)沿码头长度方向排架等间距布置，间距取6m，两端悬臂部分均取1.25m。

3)桩基为600mm*600mm预应力钢筋混凝土空心方桩，边长为0.6m，空心圆直径0.3m。

图1-1 码头断面图图1-2 桩型图1.5 靠船构件设计与布置沿码头前沿方向宽度(m)=1；靠船构件底部高程(m)=1.95；B1(m)=0.6；B2(m)=0.4；H1(m)=1.95；H2(m)=0.42 面板尺寸设计2.1 面板形式面板采用叠合板形式，预制部分为20cm,现浇部分为25cm。

采用面板与面层一起浇筑：面层厚度取5cm。

2.2 板的搁置形式与搁置长度根据《港口水工建筑物》表4-2-2，构件名称板装配式纵梁装配式横梁简支板装配式整体板搁置长度（cm）20 15 20 20采用装配式整体板，面板搁置长度取15mm。

2.3 梁格布置根据《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。

图2-1 面板荷载传递图其中kPa2.0=+⨯=⨯q8.924252.0=l5.3m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。

图2-2 面板悬臂部分荷载传递图图2-3 面板角落部分荷载传递图3 纵梁设计与计算3.1 轨道梁计算3.1.1 断面设计根据《港口水工建筑物》纵梁的断面形式有矩形、花篮形（含半花篮形）和π形。

由于此处拟定将纵梁搁置在横梁上，纵梁采用矩形断面。

纵梁的高度应根据受力计算确定，而宽度主要由剪力计算确定。

又根据一般规定可知纵梁的高度一般为90-120cm ，宽度一般为30-50cm ，此处拟定纵梁为花篮形断面，宽度40cm ，高度90cm 。

图3-1 纵梁截面3.1.2 计算跨度本设计将纵梁设计为刚性支承连续梁，根据《港口水工建筑物（第二版）》中表4-4-4中规定，刚性支承连续梁的计算跨度如下：弯矩计算中：当l B 05.02≤时，l l =0 ；当l B 05.02>时，n l l 05.10= 。

式中：l ——横梁（或桩帽）中心距（m ）；2B ——纵梁支座（横梁或桩帽）宽度（m ）剪力计算：n l l =0式中： )m 0计算跨度（-l ；)m 净跨（-n l 。

此处： 其中m B 2.02=，m l 6=,m l B 3.005.02=≤；m l n 6.54.06=-=则：弯矩计算中：m l l 60==剪力计算中：m l l n 6.54.060=-==3.1.3 计算荷载1） 永久荷载a 纵梁自重：m kN /99.04.025=⨯⨯b 面板支座力：图3-1-3-1 面板自重传给轨道梁的力一块面板传给一根纵梁的力：kN 8875.728.95.025.3)65.2(=⨯⨯⨯+ 面板的支座力；kN 44.368875.7221=⨯ 对于一般纵梁，承受两块板的重力，所以其面板支座力为kN 8875.72，而轨道梁承受一块板的重力，所以其面板支座力为kN 44.36。

2） 可变荷载c 堆货荷载通过面板的支座力：图3-1-3-2 散货荷载传给轨道梁的力轨道梁承受的通过面板传递的堆货荷载的支座力：kN 94.18521505.025.3)65.2(=⨯⨯⨯⨯+d 门机荷载：根据设计资料可知门机类型为254--h M ,轨距为10.5m ，支腿纵距为10.5m ，每只腿有4个轮子，轮压：海侧轨250kN/轮，陆侧轨250kN/轮。

图3.3 门机荷载计算简图3）荷载组合：a+b+c+d3.1.4 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3.2 一般纵梁计算 3.2.1 断面设计与轨道梁相同，矩形断面，宽度40cm ，高度90cm 。

3.2.2 计算跨度与轨道梁相同，即： 弯矩计算：m l l 60==剪力计算：m l l n 6.54.060=-==3.2.3 计算荷载1） 永久荷载a 纵梁自重：m kN /99.04.025=⨯⨯b 面板支座力：图3-2-3-1 面板自重传给轨道梁的力一块面板传给一根纵梁的力：kN 8875.728.95.025.3)65.2(=⨯⨯⨯+ 面板的支座力；kN 44.368875.7221=⨯对于一般纵梁，承受两块板的重力，所以其面板支座力为kN 8875.72，而轨道梁承受一块板的重力，所以其面板支座力为kN 44.36。

2） 可变荷载c 堆货荷载通过面板的支座力：普通纵梁承受的通过面板传递的堆货荷载的支座力：kN 875.371221505.025.3)65.2(=⨯⨯⨯⨯⨯+3） 荷载组合：a+b+c 承载能力极限状态持久组合组合1:永久荷载+散货荷载1+门机1正常使用极限状态持久状况的标准组合 组合1:永久荷载+散货荷载1+门机13.2.4 内力计算结果承载能力极限状态持久组合组合1:永久荷载+散货荷载1+门机1正常使用极限状态持久状况的标准组合组合1:永久荷载+散货荷载1+门机14 横梁的设计与计算4.1 断面设计根据《港口水工建筑物》第四章高桩码头第二节可知横梁的横断面形式一般矩形、倒T形、花篮形和倒梯形四种，其中前三种主要用于前方桩台的横梁。

此处拟定的纵梁为花篮形且将搁置在横梁上，因此拟定横梁断面形式为倒T 形。

结构采用部分预制部分现浇的形式，预制部分搁置长度按表4-2-2，选取20cm，中间部分现浇。

桩帽参数确定：桩帽底部高程(m) 桩帽高度(m) 中心坐标X(m) 类型L(m) B(m) DL(m) DB(m)1 1 12 类型1 1.8 .9 0 02 1 1 5.5 类型1 .9 .9 0 03 1 1 9 类型1 .9 .9 0 04 1 1 12.5 类型1 1.8 .9 0 0根据《高桩码头设计与施工规范》JTS167-1-2010 4.4.1.中有关规定，桩帽外包最小宽度，截面小于或等于600mm×600mm的方桩取150mm。

桩帽高度不宜小于0.5倍桩帽宽度，且不得小于600mm。

所以，桩帽选用类型1,桩帽高度0.9m，双直桩和叉桩上桩帽宽度1.8m，普通纵梁下桩帽宽0.9m。

根据《港口水工建筑物》第四章高桩码头第二节可知横梁的宽度根据计算确定，并应考虑纵梁或板的搁置长度等构造要求，现浇混凝土横梁尚应考虑打桩偏位的影响，倒T型横梁的上横梁宽约为35-45cm，高度一般为80-150cm。

下横梁宽度一般为90-120cm，高度一般为60-80cm。

故本设计拟定倒T形梁断面尺寸为：下横梁高60cm，宽100cm；上横梁高90cm，宽40cm。