第八章 高桩梁板码头上部结构选型与

面板设计
装配式单向连续板: 计算装配式单向连续板时，应考虑施工和使用两种计算情况。施工时期，板
的接头尚未浇注，预制板是按简支板工作的，其上作用有板的自重和施工荷载。 施工荷载主要有施工机械荷载、堆料和堆放构件荷载，对于叠合式板，施工荷载 还包括现浇混凝土的重量。使用时期，接头混凝土已达到设计强度，应按连续板 计算，这时的荷载包括码头地面各种使用荷载和面板上的垫层重量(如路面、道 渣、填土等重量)，不考虑面板的自重，因为它是在成为连续板之前作用的。使 用时期，板的内力等于上述的作为连续板产生的内力和作为简支板在板自重作用 下产生的内力之和。 ②双向板
面板设计
②进行横向板带计算时，同样假定作用在面板上的竖向荷载全部由横向板带承 受，活荷载亦按最不利情况布置。对于竖向均布荷载，计算荷载取作用在板带宽 度上的实际荷载值，对于竖向集中荷载，取纵向板带内力计算得出的支座反力作 为计算荷载，并按集中荷载的实际位置作用在横向板带上。作用在码头上的船舶 荷载(系缆力和撞击力)，亦应考虑到各横向排架之间进行分配。 3.计算板带的计算弯矩
高桩梁板码头上部结构选型与设计
面板设计 梁和梁系的选型和设计
面板设计
一、面板的主要型式与发展
1.面板型式 ①按受力条件分类：单向板、双向板、连续板和简支板。 ②按支承条件：无梁面板、有梁面板。 ③按施工条件：现浇板、预制装配式整体板、迭合板、梁板式组合构件、空 心板。 2.各种板型的优缺点 3.发展趋势
面板设计
为了符合板带的实际受力情况，必须对上面求得的弯矩值M进行修正，即计 算弯矩Mc．
M c nmM 式中:n跨度折减系数；m荷载折减系数.
M和n值表
荷载性质
m
均布荷载
0.7
集中荷载
1.0
n
l
Bs
/
32
/
l
2 z
l Bs / 3/ lz
表中： Bs桩帽宽度，不得大于lz/3；lz桩的中心距。
双向板由于双向变形和双向受力，计算比较复杂，弯矩采用系数查表方法。
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四边自由支承的板：均布荷载和局部均布荷载产生的弯矩，可按我国交通部《港 口工程技术规范》中高桩码头的附录计算。 与梁整体连接的板：应考虑梁对板的固结作用，先按四边自由支承的板计算出两 个方向的最大弯矩Ma和Mb，然后乘以考虑梁对板的固结作用的分配系数： 两个方向的跨中弯矩分别为+0.525Ma和+0.525Mb； 两个方向的支座弯矩分别为-0.75Ma和-0.75Mb。 切力可近似地按两个方向的单向板计算，荷载根据板内一点的两个方向挠度相等 的原则，分配到各单向板上。 (二)无梁面板 无梁板直接支承在桩帽上，系一空间问题，目前还没有一种既简便又精确的计算 方法，一般采用近似的所谓“代替框架法”。这个方法的基本步骤是：先将空间 问
高桩码头设计
1.高桩码头设计的主要内容有哪些？ 2.高桩码头的面板、纵梁、横梁和桩有哪些布置方式？它们对结构内力 计算有何影响？ 3.为提高高桩码头的整体性，可以在结构布置和构造上采取哪些措施？ 4.简述高桩码头的面板、纵梁、横向排架的设计方法？ 5.注意桩、梁、板的连接（几何、钢筋等）？
荷载作用在支座附近时: b=b1+2X 但不小于L/3+2X，又不大于荷载作用在跨
中情况的b值。
荷载作用在支座边缘时： b=b1 但不小于L/3。
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式中：b单向板在集中荷载作用下的有效分布宽度；b1集中荷载在横跨方向的传 布宽度；L板的计算跨度；X集中荷载中心至支座的距离。 ②有自由边的板 当集中荷载位于自由边附近且距离小于b/2时，有效分布宽度应按下式采用：
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1）空心板有限元模型 2）空心板优化设计 目标函数：单位长度板的材料和模板造价之和。 约束条件：强度、构造要求等。 3）优化设计步骤 ①初拟截面尺寸（高度、孔洞数及尺寸）、材料等级； ②计算受力钢筋截面面积和箍筋数量； ③计算造价 ④重复步直至造价最小为止。 具体设计方法及步骤参见文献[2]。
4.计算弯矩沿板带宽度的分配
纵横向板带的计算图式是假定支座处沿整个板带宽度为线支承，而实际上是
由桩帽局部支承。桩帽尺寸比板带小很多，因此，计算弯矩沿板带宽度的分布
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是不均匀的，中间大两边小。为了解决计算弯矩沿板带宽度的分配，将整个计算
板带分为两种配筋板带：桩上配筋板带和跨中配筋板带，宽度均为 li li1 / 4 和 ln ln1 / 4 其分配情况如下。
随着高桩码头大管径桩基的应用，码头大管径桩距和码头排架间距的增大， 板的厚度也要相应增加，从而抵消了采用大直径管桩降低造价的效果。为了解 决这一问题，我国研制了高强粗钢筋预应力大空心板和钢筋混凝土微折板。
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(一)有梁面板 1.计算图式 根据实际结构型式、板的尺寸、支承性质和接头的构造情况确定是单向板还是双
面板设计
题简化为双向平面问题，用线支承代替点支承，最后用经验系数进行修正。
1.计算图式
将无梁面板划分为若干互相垂直的纵向和横向计算板带(通常把与码头线平行
的方向称为纵向，垂直码头线方向称为横向)，板带宽度分别为：
bi Li Li1 / 2
bn Ln Ln1 / 2
bi ,bn 分别为横、纵向计算板带的宽度； li ,li1横向桩列的中心距； ln ,ln1纵向排
根据上述计算荷载和计算图式求得的板带弯矩M，并不符合板带的实际受力 情况，这是因为①在确定桩台的计算跨度时，取的是桩的中心距，而桩帽是具 有一定宽度的，实际跨度小于计算跨度；②在确定计算荷载时，没有考虑板的 双向受力性质，而假定作用在板上的竖向荷载全部由纵向板带或横向板带独自承 受，而实际上荷载是由纵向板带和横向板带共同承受的。
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由于码头上使用的空心板是多连简体，除受布满全板的均布面荷载或受垂直 板跨方向的均布线荷载作用下可简化为梁条计算外，其余荷载难以求得理论解。 用有限元法计算时，不能采用薄板单元，宜采用空间等参单元，因位移参数多， 计算规模相当大。
南京水科院提出了一 种新的设计方法。即应用 有限棱柱条法，将空心板 结构分割为若干个棱柱条， 空间三维问题转化为平面 二维问题，利用结构优化 设计的方法进行设计。
桩的中心距。
把计算板带连同下面的基桩构成的排架作为独立的柔性桩台进行计算。柔性
桩台的厚度等于无梁板的厚度(不包括摩损层厚度)，其计算跨度等于桩的中心
距。
①纵向板带只承受竖向荷载，可按连续梁计算。梁的支承性质可用下式判别：
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6EIK / l 3 式中：E、I分别为纵向板带材料的弹性模量和断面的惯性矩；K桩顶的弹性变位 系数；1纵向桩列桩的中心距。
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四、钢筋混凝土微折板
1. 微折板的几何特性 2.微折板的力学特性 ①微折板具有明显的拱作用； ②在使用期间，横向是微折板的主要受力方向， 纵向内力一般较小，剪力一般不起控制作用； ③整体性好，空间刚度大； ④肋是整个结构中受力最不利的薄弱环节，结构 破坏首先从肋开始，然后导致整个上部结构破坏。 3.微折板的设计方法
梁和梁系的选型和设计
二、纵梁计算
按刚性支承连续梁计算，计算方法参考《钢筋混凝土结构》。
三、横梁计算
1.计算原则 有叉桩：假定叉桩承受水平力和垂直力，直桩承受垂直力，水平力对横梁产生的 内力忽略不计，按弹性支承连续梁计算。 无叉桩：横梁在垂直力作用下按弹性支承连续梁计算；在水平力作用下按支承不 考虑沉陷的刚架计算。 2.横梁的计算跨度确定（有叉桩、无叉桩）
当α≥0.15时，应按弹性支承连续梁计算；当α<0.15时，可按刚性支承连续 梁计算。 ②横向板带既承受竖向荷载，又承受水平荷载，应按柔性桩台横向排架进行计算. 2.计算荷载 ①进行纵向板带计算时，假定作用在面板上的竖向荷载(包括板的自重)全由纵向板 带承受，其中活荷载在顺着跨度方向应按实际可能出现的最不利情况布置。当竖 向集中荷载不位于纵向桩列的中心线上，而位于两相邻桩列之间时，应按求简支 梁反力的原则，将荷载分配至两相邻的纵向板带上。
q0
P
a1b1
P 为分布在a1×b1面积上的集中力。
4.单向板在集中荷载作用下的有效分布宽度
集中荷载有效分布宽度的概念：板承受集中荷载作用的宽度既不是板的实际宽度
B也不是b1，而是介于这两者之间，这个承受集中荷载的板宽称为有效分布宽度.
规定:根据理论计算和试验研究的结果，规定如下
①单向板
荷载作用在跨中时: b=b1+L/3 但不小于2L/3;
向板、是简支、连续还是悬臂板等。
2.计算跨度
3.集中荷载的传递宽度
假定：集中荷载按45度角在垫层内扩散。
单轮：顺板跨方向 a1=a2+2H
横板跨方向 b1=b2+2H
多轮：顺板跨方向 a1=a2+2H+Y 横板跨方向 b1=b2+2H+X
Y、X分别为顺、横板跨方向的最外轮子的中心距。
面板设计
传递以后的荷载强度按下式计算：
b’=b/2+X’ 式中：b’集中荷载位于自由边附近时的分布工作宽度；X’集中荷载中心至自由边 的距离。 ③悬臂板(如板式靠船构件)
b=b1+2X 式中：X集中荷载中心至固定边的距离。 ④横向铰接的简支空心板
面板设计
当铰点切力足够，在各构件内的横向挠度符合直线变化假定的情况下(每块板 较窄时，一般宽跨比小于1/4)，可采用公路桥梁铰接板荷载横向分布的计算方法 来确定荷载横向分配，并确定有效分布宽度。当不符合上述条件时，每块板应按 两边自由的板确定有效分布宽度。 ⑤装配式整体板(如叠合板等)
当板间拼缝能保证其整体性时，集中荷载作用下的有效分布宽度按四边支承 的整体板确定；当板间拼缝不能保证其整体性而符合情况④时，应按情况④确定 板的有效分布宽度。 5.内力计算 ①单向板 板的计算宽度：均布荷载作用下的单向板，一般取单宽(1m)；集中荷载作用下的