高桩码头课程设计任务书及指导书(2010级)

港口工程课程设计

任务书及指导书

长沙理工大学水利工程学院港航工程系

2014年3月

港口工程课程设计任务书

（一）设计任务

已知某海港拟建工程处设计高水位3.5m、设计低水位1.0m，根据不同靠泊船型、设计岸坡坡度、码头荷载等要求（详见任务分配表），完成一个顺岸式高桩码头的断面设计，并完成码头横向排架的计算，分别计算承载能力极限状态和正常使用极限状态下横梁内力及桩力，包括进行荷载组合，求出最大内力（包括内力包络图）。

绘制码头的平立面及横断面图各一张。

（二）设计要求

1．所有计算及作图均应遵守港口工程技术规范的有关规定；

2．完成有必要说明的设计计算书1份，要求文字简明，计算正确，誊写清楚、工整，按撰写规范要求；

3．绘制结构平立面图1张、结构断面图1张（折合不少于1张A2图纸）。

4．分别绘制承载能力极限状态持久组合时横梁弯矩包络图和剪力包络图、正常使用极限状态持久状况时横梁弯矩包络图和剪力包络图、承载能力极限状态短暂组合时横梁弯矩图和剪力图。（折合不少于1张A2图纸）

（三）考核内容与方式

1．考核内容

1）课程设计期间的考勤；

2）综合运用理论知识分析解决实际问题的能力、查阅资料的能力、独立工作的能力、计算机应用能力等；

3）课程设计成果：设计说明书、计算表格、结构总图、计算程序等。

2．考核方式

平时成绩（考核内容中1、2项）占40%；

课程设计成果占60%。

（四）参考书目

本次课程设计可参考以下书籍：

《结构力学》、《材料力学》、《土力学》、《港口水工建筑物》（Ⅰ、Ⅱ册）、《桩基工程》、《港口工程结构设计算例》、《高桩码头算例》、《水工钢筋混凝土结构学》、《高桩码头设计与施工规范》、《港口工程混凝土结构设计规范》、《港口工程荷载规范》、《港口工程地基规范》等。

港口工程课程设计指导书

本课程设计应遵循港口工程技术规范有关篇册的规定，并按以下指导和提示进行。

1、横向排架计算方法与计算简图

本码头为梁板式码头，根据受力特征采取简化相应计算方法，并说明理由。

取一个横向排架作为计算单元，计算段长度为横向排架间距。

2、桩台特征

横梁的几何特征应按施工期，使用期分别计算。

由桩的压缩系数换算成横梁各支承点的压缩系数时，对于前沿双直桩，由于两根桩的相互影响，刚性系数需折减为原来的0.85。

3、设计荷载

（1）自重：钢筋混凝土γs=25kN/m2；素混凝土γc=24 kN/m2。

（2）门机荷载：门机型号为Mh-2-250～Mh-6-250（参见任务分配表），考虑1台或2台门机作用，门机轮压及布置参照《港口工程荷载规范》，为简化计算，其产生的支座反力按简支梁计算（参见图1）。

（3）轮胎吊最大起重量25～30吨，支腿压力只考虑作用在两端梁上，在支座处产生弯矩。

（4）堆货荷载20～30 kN/m2，可考虑如下几种布置情况：

①门机不工作，横梁上全部布载；

②门机不工作，在门机轨道之间范围内堆载；

③门机工作时，门机下堆载，堆载距门机轨道1.5m，为计算方便，

假定荷载分布在轨道之间。

（5）船舶荷载，控制荷载主要为系缆力和撞击力。

4、荷载分析

对于未直接绘出的荷载值应进行计算。此外，为了简化计算，有些荷载应向某一点简化，其有关注意事项如下：

1）施工期（短暂组合）和使用期（持久组合）横梁搁置情况不同。

2）门机梁自重不包括钢轨及现浇部分（现浇部分也可计入面板）。

3）系缆力和撞击力，直接受力排架承担50%，两相邻排架各分担25%，为简化计算，船舶荷载中的水平力宜向横梁中和轴简化，垂直力向靠近码头前沿的第一个支座简化。

4）轮胎吊的作用

按简支梁法将支腿及轮压力分配到计算排架上来，各支腿压力轮压可由港口工程规范查得，图2为排架间距6m，轮胎吊型号为30t时的情况（该数据仅供参考，具体取值需根据断面设计确定）。

图1 门机荷载

图2 轮胎吊荷载

5、材料

基桩：40#砼，其弹性模量E h =3.25×104MPa ； 横梁：30#砼，其弹性模量E h =3.00×104 M Pa ； Ⅱ、Ⅲ级钢筋，其弹性模量E g =2.0×105MPa ；

6、弹性支承连续梁计算 （1）计算公式

根据结构力学中五弯矩方程计算弹性支承连续梁，对于等跨等截面，各支承压缩系数不同的梁的五弯矩方程式为：

()11211122222221(

)463n n n n n n n n n K K K l l M M M K K K l EI

l l EI l -----+⎡⎤⎡⎤

+--++++⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦ 1112222

22()6n n n n n K K K l M M EI l l l ++++⎡⎤+--+⎢⎥⎣⎦

()11111112O O O

n n n n n n n n n n a b K R K R K R lEI lEI l ++--++⎡ΩΩ⎤⎛⎫=-++-+ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦

①任意断面弯矩 1O

n x x x

n n n n l x

M M M M l l --=++ ②任意断面剪力 n

n n O x

x l M M Q Q 1

--+= ③支座反力 111

O

n n n n

n n n M M M M R R l l -++--=+

+

④桩力

垂直荷载作用直桩桩力

n

n R N = ，

垂直荷载作用叉桩桩力

212sin sin()e n

N R ααα=

+ ， 1

12sin sin()f n N R ααα=+ 水平荷载作用叉桩桩力

2

12cos sin()e N H

ααα=

+

1

12cos sin()f N H

ααα=-

+