1、高樁碼頭課程設計高樁碼頭課程設計系 名 稱： 建筑工程系 專 業： 港口航道與海岸工程班 級： 班 學 號： 60122071 姓 名： 王 指導教師： 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.課程設計目的課程設計目的（宋體小四，數字英文均為新羅馬）（宋體小四，數字英文均為新羅馬）.2.設計資料設計資料.2.1碼頭用途（宋體小四，首行縮進 2 個字符）.2.2工藝要求.2.2.1 靠泊作業船舶要求（宋體五號，首行縮進 4 個字符）2.2.2 起重機作業要求2.2.3 堆貨荷載要求2.2.4 碼頭設施2.3自然條件2.3.1 地

2、理位置2.3.2 地質條件2.3.3 水位資料2.4施工條件2.5碼頭規劃尺度3.碼頭結構設計碼頭結構設計3.1碼頭形式選擇3.2碼頭結構尺度3.2.1 碼頭寬度的確定3.2.2 碼頭結構沿長度方向的分段3.3樁基3.3.1 鋼筋混凝土樁3.3.2 樁長計算3.3.3 樁帽尺寸3.4上部結構3.4.1 結構系統3.4.2 橫梁3.4.3 縱梁3.4.4 面板3.4.5 面層24.碼頭附屬設備碼頭附屬設備4.1緩沖設備4.2系船設備4.3工藝管溝4.4護輪坎4.5接岸結構5.荷載計算荷載計算5.1永久荷載5.2可變荷載5.2.1 堆貨荷載5.2.2 門機荷載5.2.3 船舶荷載5.2.4 縱梁天

3、津大學仁愛學院本科生課程設計（宋體小五號，只有正文有）11. 課程設計目的課程設計目的高樁碼頭課程設計是港口工程課的重要教學環節之一,是在學完港口工程課的基礎上進行的,通過課程設計要達到以下教學目的：1 鞏固和加深港工課所學的知識；2 培養運用所學知識解決實際工程問題的能力，掌握設計方法；3 提高計算和繪圖技能，培養編寫技術文件的能力。2. 設計資料設計資料2.1 碼頭用途碼頭用途擬設計的高樁碼頭系河北省滄州地區黃驊港(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 1000 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、土特產品等。2.2 工藝

4、要求：工藝要求：2.2.1 靠泊作業船舶要求滿足長 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 艘沿海雜貨船同時靠泊和裝卸作業之要求。2.2.2 起重機作業要求滿足軌距為 10.5 米起重量為 5 噸伸臂為 25 米的 Mh-2-250 型門座起重機在碼頭上作業的要求。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 碼頭設施碼頭前沿應設置系、靠船設施及供電、供水設施，以供船舶安全方便系靠，裝卸作業和取得補給。 2.3 自然條件自然條件2.3.1 地理位置按二期工程件雜

5、貨港區規劃，擬建碼頭位于宣惠河河口段的左側，黃驊港一期煤碼頭下游約 360 米處的河段處，港區附近地形和地物見 1:2000 港區總平面圖和 1:10000 航道圖，港區規則方案見可行性研究報告。 2.3.2 地質條件擬建碼頭處的地基土壤物理力學性質指標，可據 1#鉆孔資料確定，見表2.1。地震：按 60設防。(不考慮地震荷載)天津大學仁愛學院本科生課程設計（宋體小五號，只有正文有）22.3.3 水位資料設計高水位：+1.614（黃海零點） ，設計低水位：-1.746；極端高水位：+3.114，極端低水位：-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：砂

6、、石料均由外地（山東及河北）通過水、陸運輸運入工地，三材由國家按計劃滿足供應，鋼筋品種、規格按實際構造需要選用。施工條件：由于當地碼頭施工力量薄弱，故碼頭施工可委托交通部第一航務工程局一公司承擔，如作灌注樁方案可委托天津市地基基礎開發公司來承擔。由于新建碼頭系在原港區附近，因此水陸運輸、水電供應均能滿足施工要求。天津大學仁愛學院本科生課程設計（宋體小五號，只有正文有）3表 2.1快剪固快土層標高（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（KN/m2）樁側極限摩阻力（KN/m2）樁端極限阻力（KN/m2）-1.35至-3.45粘土（軟

7、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天津大學仁愛學院本科生課程設計（宋體小五號，只有正文有）42.5 碼頭規劃尺度碼頭規劃尺度碼頭長：206 米；碼頭前沿標高：+3.30 米（黃海零點）設計水深：D=T+Z1+Z2+Z3+Z4 =5.5+0.4+0+0+0.4=6.3m港池底標高：-1.746-6.3=-8.30 取-8.3mD碼頭前沿設計水深；T設計

8、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. 碼頭結構設計碼頭結構設計3.1 碼頭形式選擇碼頭形式選擇擬建碼頭區域內黏土層厚度超過 10 米，適合建高樁碼頭，選用梁板式的上部結構型式。梁板式的優點：各構件受力明確合理，由于采用預應力鋼筋混凝土結構，提高了構件抗裂性能，減少了鋼筋用量，橫向排架跨度大，樁的承載力能充分發揮；裝配程度高，施工速度快，故此次碼頭設計中采用高樁梁板式結構。3.2 碼頭結構尺度碼頭結構尺度3.2.1 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

9、側距離為 1.5 米，裝卸設備軌距 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。天津大學仁愛學院本科生課程設計（宋體小五號，只有正文有）53.2.2 碼頭結構沿長度方向的分段為避免在結構中產生過大的溫度應力和沉降應力，應沿碼頭長度方向隔一定距離設置變形縫。變形縫寬度取 25mm，縫內用泡沫塑料填充。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構（如圖 3.2）。對不均勻沉降適應性強，懸臂長度取 1.4m。為防止相鄰兩分段水平位移不一致，變形縫在平面上應做成凹凸形，

10、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，前方樁臺下設雙直樁，后方軌道下設叉樁，中間設一根單直樁；后方樁臺（20-12）/4=4.5m，5 根全部采用單直樁。天津大學仁愛學院本科生課程設計（宋體小五號，只有正文有）6橫向排架間距和樁的縱向布置（在一個縱向分段內）前方樁臺：設 11 組排架，間距為 6.52m，兩側懸臂長 1.4m。6.5210+1.42=68m；后方樁臺：設 16 組排架，間距為 4.35m，兩側懸臂長 1.4m。4.3515+1.42=68m。3.3 樁基樁基3.3.1 鋼筋混凝土樁采用預應力鋼筋混凝

11、土樁，能有效的解決吊運和打樁過程中出現的裂樁問題，并可節省鋼材。樁的斷面形式為方形，斷面尺寸為 500mm500mm。空心樁，采用膠囊充氣作內膜，空心直徑為 300mm。預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加密；樁頂加設 35 層鋼筋網。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。樁頭段為實心的，箍筋加密范圍 4b=2000mm。3.3.2 樁長計算樁頂高程為+1.20m，樁尖打至 21.40m,直樁樁長 22.6m，斜樁樁長 23.8m。天津大學仁愛學院本科生課程

12、設計（宋體小五號，只有正文有）73.3.3 樁帽尺寸樁帽采用現澆鋼筋混凝土，構造如圖 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 上部結構上部結構3.4.1 結構系統上部結構采用梁板式，由面板、縱梁、橫梁、樁帽和靠船構建組成，還布置工藝管溝和門機軌道梁等。天津大學仁愛學院本科生課程設計（宋體小五號，只有正文有）8由于只設門機不設鐵路，故前方樁臺采用兩根縱梁系統（門機前后軌道梁） ，而不設其他縱梁，將面板直接放在橫梁上，碼頭面上的堆貨荷載和流動機械荷

13、載通過面板傳給橫梁，門機荷載直接由門機軌道梁承受，作用在靠船構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，構成橫向排架，所以橫梁采用連續梁。斷面形式采用倒 T 型，尺寸如圖 3.6。后方樁臺，因為受力簡單（不受水平力作用）且沒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 縱梁僅在門機軌道下面設置，斷面形式為空心矩形，下部預制 900mm，上部現澆300mm（如圖 3.8） 。3.4. 4 面板單向板可采用預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

14、津大學仁愛學院本科生課程設計（宋體小五號，只有正文有）9（圖 3.9） ，縫內用 C30 細石混凝土密實填充。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引起膨脹或收縮而產生裂縫，故設伸縮縫，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置排水孔：為排除蒸汽，在面板內設置排氣孔，直徑為 50mm，間距為 3m。3.4.6 靠船構件采用懸臂板式靠船構件，由懸臂板，胸墻板和水平縱梁三部分組成（如圖3.

15、10） ，每兩個橫向排架之間設一塊，懸臂板在預制場整體預制，運到現場安裝，并與橫梁整體連接。4. 碼頭附屬設備碼頭附屬設備4.1 緩沖設備緩沖設備采用圓筒型中空橡膠護舷，結構簡單，安裝方便，吊掛的橡膠筒活動自由，摩擦阻力小。根據船舶撞擊力的計算，選擇規格為 800400 標準型，單個長度 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）天津大學仁愛學院本科生課程設計（宋體小五號，只有正文有）104.2 系船設備系船設備采用普通系船柱，根據船舶系纜的計算，選擇 25 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

16、置距碼頭前沿 1 米，沿縱向間距 24 米布置一個。系船柱固定在面板與橫梁的現澆部分。4.3 工藝管溝工藝管溝碼頭前沿要求鋪設為船舶供水和供電的水管和電纜，這些管線均放在專業管溝內，管溝位置設置在靠船板和門機軌道梁之間。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長時間使用發生漏水漏電的情況，二者應分別設置。在管溝底部設置排水孔。4.4 護輪檻護輪檻天津大學仁愛學院本科生課程設計（宋體小五號，只有正文有）11沿碼頭前沿布置，斷面尺寸：200mm200mm。4.5 接岸結構接岸結構由于碼頭后方場地黏土層很深、土質軟弱，故采用 L 型現澆

17、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 荷載計算荷載計算上部結構均采用 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靠船構件自重 （0.10.1+0.24.15+1/20.21.1+1/20.22.85+1.60.2）256

18、+0.40.20.425=194.45 KN/m工藝管溝（蓋板）自重 0.11.7256=25.5 KN/m護輪坎自重 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天津大學仁愛學院本科生課程設計（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當荷載在碼頭面上滿布時對橫向排架的作用最不利。5.2.2 門機荷載 Mh-5-30 型門機起重機的荷載通過軌道傳到縱梁上，通過縱梁傳到橫梁上。門機共有 4 個支腿，每個支腿下有 2 個輪子（如圖 1.1） 。當吊臂在位置 I 時，對橫向排架的作用最不利，所以選擇計算

19、這種情況。以橫向排架為支座，碼頭沿縱向簡化為 5 跨連續梁，分別計算門機在三個位置時的支座反力，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 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 -0.10680.0273-0.02590.1025剪力（KN）-46.99212.012-4.1441.681支座反力（KN）59.004（壓）20.544（壓）總支座反力（KN）79.548（壓）表 1.31

20、 左1 右1， 左1，右系數 -1.00.00.0144-0.0545天津大學仁愛學院本科生課程設計（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 是移動的集中荷載作用下 5 跨連續梁支座截面剪力系數，剪力 V=Q。從以上計算可以得到作用在兩根門機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，且按最不利因素計算即風向完全垂直于碼頭岸線，故公式可簡化為 Fx=Fxw=73.610-5AxwVx2Fxw -風壓力的橫向分力；Axw- 船體水面以上橫向受風面積；Vx- 設計風速 V 的橫向分量；-風壓不均勻折減系數，根據船長