高桩码头说明书(1)

高桩码头课程设计
系名称：建筑工程系
专业：港口航道与海岸工程班级：班
学号： 60122071
姓名：王
指导教师：刘佳
2015年11 月30 日
目录
（居中，宋体小二，自动生成，全文多倍行距1.25）
1.课程设计目的（宋体小四，数字英文均为新罗马）...........................................
2.设计资料 .............................................................................................................
2.1码头用途（宋体小四，首行缩进2个字符） ................................................
2.2工艺要求 ............................................................................................................
2.2.1靠泊作业船舶要求（宋体五号，首行缩进4个字符）
2.2.2起重机作业要求
2.2.3堆货荷载要求
2.2.4码头设施
2.3自然条件
2.3.1地理位置
2.3.2地质条件
2.3.3水位资料
2.4施工条件
2.5码头规划尺度
3.码头结构设计
3.1码头形式选择
3.2码头结构尺度
3.2.1码头宽度的确定
3.2.2码头结构沿长度方向的分段
3.3桩基
3.3.1钢筋混凝土桩
3.3.2桩长计算
3.3.3桩帽尺寸
3.4上部结构
3.4.1结构系统
3.4.2横梁
3.4.3纵梁
3.4.4面板
3.4.5面层
4.码头附属设备
4.1缓冲设备
4.2系船设备
4.3工艺管沟
4.4护轮坎
4.5接岸结构
5.荷载计算
5.1永久荷载
5.2可变荷载
5.2.1堆货荷载
5.2.2门机荷载
5.2.3船舶荷载
5.2.4纵梁
1.课程设计目的
高桩码头课程设计是港口工程课的重要教学环节之一,是在学完港口工程课的基础上进行的,通过课程设计要达到以下教学目的：
1．巩固和加深港工课所学的知识；
2．培养运用所学知识解决实际工程问题的能力，掌握设计方法；
3．提高计算和绘图技能，培养编写技术文件的能力。

2. 设计资料
2.1 码头用途
拟设计的高桩码头系河北省沧州地区黄骅港(原名大口河港)二期工程的主要港口水工建筑物,供3000吨级沿海杂货船和1000吨级驳船系、靠及装卸件杂货之用，主要货种为玉米、棉花、盐、砂石料、土特产品等。

2.2 工艺要求：
2.2.1靠泊作业船舶要求
满足长100米、型宽14米、满载赤水5.5米，载货量为3000吨，满载排水量为4900吨2艘沿海杂货船同时靠泊和装卸作业之要求。

2.2.2起重机作业要求
满足轨距为10.5米起重量为5吨伸臂为25米的Mh-2-250型门座起重机在码头上作业的要求。

2.2.3堆货荷载要求
码头上均布荷载为前沿地带：q1=25KN/m2、前方堆场：q2=40KN/m2
2.2.4码头设施
码头前沿应设置系、靠船设施及供电、供水设施，以供船舶安全方便系靠，装卸作业和取得补给。

2.3 自然条件
2.3.1地理位置
按二期工程件杂货港区规划，拟建码头位于宣惠河河口段的左侧，黄骅港一期煤码头下游约360米处的河段处，港区附近地形和地物见1:2000港区总平面图和1:10000航道图，港区规则方案见可行性研究报告。

2.3.2地质条件
拟建码头处的地基土壤物理力学性质指标，可据1#钻孔资料确定，见表2.1。

地震：按60设防。

(不考虑地震荷载)
2.3.3水位资料
设计高水位：+1.614（黄海零点），设计低水位：-1.746；
极端高水位：+3.114，极端低水位：-3.646；
平均潮位：0.00 施工水位：0.8
2.4 施工条件
建材供应：砂、石料均由外地（山东及河北）通过水、陆运输运入工地，三材由国家按计划满足供应，钢筋品种、规格按实际构造需要选用。

施工条件：由于当地码头施工力量薄弱，故码头施工可委托交通部第一航务工程局一公司承担，如作灌注桩方案可委托天津市地基基础开发公司来承担。

由于新建码头系在原港区附近，因此水陆运输、水电供应均能满足施工要求。

天津大学仁爱学院本科生课程设计（宋体小五号，只有正文有）表2.1
3
2.5 码头规划尺度
码头长：206米；码头前沿标高：+3.30米（黄海零点）
设计水深：D=T+Z1+Z2+Z3+Z4 =5.5+0.4+0+0+0.4=6.3m
港池底标高：-1.746-6.3=-8.30 取-8.3m
D—码头前沿设计水深；
T—设计船型满载吃水；
Z1—龙骨下最小富余水深；
Z2—波浪富余深度，取Z2=0；
Z3—船舶因配载不均匀而增加的尾吃水；
Z4—备於深度。

3. 码头结构设计
3.1 码头形式选择
拟建码头区域内黏土层厚度超过10米，适合建高桩码头，选用梁板式的上部结构型式。

梁板式的优点：各构件受力明确合理，由于采用预应力钢筋混凝土结构，提高了构件抗裂性能，减少了钢筋用量，横向排架跨度大，桩的承载力能充分发挥；装配程度高，施工速度快，故此次码头设计中采用高桩梁板式结构。

3.2 码头结构尺度
3.2.1码头宽度的确定
该码头为满堂式码头，用纵缝分为前方桩台和后方桩台。

前方桩台去14米（前轨到海侧距离为1.5米，装卸设备轨距10.5米，后轨后面的富裕宽度2米），后方桩台宽度为20米，码头桩台总宽度34米（图3.1）。

岸坡开挖坡度为1:3。

3.2.2码头结构沿长度方向的分段
为避免在结构中产生过大的温度应力和沉降应力，应沿码头长度方向隔一定距离设置变形缝。

变形缝宽度取25mm，缝内用泡沫塑料填充。

变形缝间距即为码头沿纵向分段长度，分成4段，每段68米。

变形缝形式采用悬臂梁式结构（如图3.2）。

对不均匀沉降适应性强，悬臂长度取1.4m。

为防止相邻两分段水平位移不一致，变形缝在平面上应做成凹凸形，凹凸缝齿高取300mm。

3.2.3基桩的布置
①横向排架中桩的布置（如图3.3）
前方桩台10.5/2=5.25m，前方桩台下设双直桩，后方轨道下设叉桩，中间设一根单直桩；
后方桩台（20-1×2）/4=4.5m，5根全部采用单直桩。

②横向排架间距和桩的纵向布置（在一个纵向分段内）
前方桩台：设11组排架，间距为6.52m，两侧悬臂长1.4m。

6.52×10+1.4×2=68m；
后方桩台：设16组排架，间距为4.35m，两侧悬臂长1.4m。

4.35×15+1.4×2=68m。

3.3 桩基
3.3.1钢筋混凝土桩
①采用预应力钢筋混凝土桩，能有效的解决吊运和打桩过程中出现的裂桩问题，并可节省钢材。

②桩的断面形式为方形，断面尺寸为500mm×500mm。

③空心桩，采用胶囊充气作内膜，空心直径为300mm。

④预制钢筋混凝土桩沿长度为分三部分：桩头段、桩腰段和桩尖段（如图3.4）。

桩头段和桩尖段箍筋适当加密；桩顶加设3~5层钢筋网。

桩尖做成尖楔形，桩尖长度采用1.2b(b为桩宽500mm)等于600mm，箍筋加密范围3b=1500mm。

桩头段为实心的，箍筋加密范围4b=2000mm。

3.3.2桩长计算
桩顶高程为+1.20m，桩尖打至21.40m,直桩桩长22.6m，斜桩桩长23.8m。

3.3.3桩帽尺寸
桩帽采用现浇钢筋混凝土，构造如图3.5
直桩桩帽顶面尺寸1200mm×1200mm，底面尺寸800mm×800mm；
叉桩桩帽顶面尺寸2054mm×2054mm，底面尺寸1654mm×1654mm；
桩帽高度600mm。

3.4 上部结构
3.4.1结构系统
上部结构采用梁板式，由面板、纵梁、横梁、桩帽和靠船构建组成，还布置工艺管沟和门机轨道梁等。

由于只设门机不设铁路，故前方桩台采用两根纵梁系统（门机前后轨道梁），而不设其他纵梁，将面板直接放在横梁上，码头面上的堆货荷载和流动机械荷载通过面板传给横梁，门机荷载直接由门机轨道梁承受，作用在靠船构件和系船柱上的船舶荷载通过横梁传给基桩。

后方桩台不设纵梁，将面板直接放在横梁上。

3.4.2横梁
前方桩台：要求横梁与下面的基桩整体连接，构成横向排架，所以横梁采用连续梁。

断面形式采用倒T型，尺寸如图3.6。

后方桩台，因为受力简单（不受水平力作用）且没有横向整体性的要求，故横梁可采用简支梁，断面形式采用倒梯形，尺寸如图3.7。

3.4.3纵梁
仅在门机轨道下面设置，断面形式为空心矩形，下部预制900mm，上部现浇300mm（如图3.8）。

3.4. 4面板
单向板可采用预制钢筋混凝土空心面板，板之间的横向接缝做成铰接形式（图3.9），缝内用C30细石混凝土密实填充。

板的平面尺寸：前方桩台3.5m×6m；后方桩台3m×4m。

3.4.5面层
面层厚50mm，作用是找平码头地面和作为磨耗层。

为防止面层混凝土在气温变化时引起膨胀或收缩而产生裂缝，故设伸缩缝，为竖向不贯通的假缝，缝宽10mm，缝深10mm，用木条填塞，缝的间距为4m。

面层做排水坡，坡度为0.5%；在面层中隔一定距离设置排水孔：为排除蒸汽，在面板内设置排气孔，直径为50mm，间距为3m。

3.4.6靠船构件
采用悬臂板式靠船构件，由悬臂板，胸墙板和水平纵梁三部分组成（如图3.10），每两个横向排架之间设一块，悬臂板在预制场整体预制，运到现场安装，并与横梁整体连接。

4. 码头附属设备
4.1 缓冲设备
采用圆筒型中空橡胶护舷，结构简单，安装方便，吊挂的橡胶筒活动自由，摩擦阻力小。

根据船舶撞击力的计算，选择规格为Φ800Φ400标准型，单个长度3米，沿纵向布置在横梁处，圆筒轴线位于平均水位处（0.00）。

（如图4.1）
4.2 系船设备
采用普通系船柱，根据船舶系缆的计算，选择25吨级单档檐型（如图4.2），由铸铁柱壳、定位板、锚板、锚栓及其垫圈和螺母组成，系船柱中心位置距码头前沿1米，沿纵向间距24米布置一个。

系船柱固定在面板与横梁的现浇部分。

4.3 工艺管沟
码头前沿要求铺设为船舶供水和供电的水管和电缆，这些管线均放在专业管沟内，管沟位置设置在靠船板和门机轨道梁之间。

管沟尺寸宽1.4米，深1.1米；底面高程2.05m，管沟盖板厚100mm。

为防止水管和电缆经长时间使用发生漏水漏电的情况，二者应分别设置。

在管沟底部设置排水孔。

4.4 护轮槛
沿码头前沿布置，断面尺寸：200mm×200mm。

4.5 接岸结构
由于码头后方场地黏土层很深、土质软弱，故采用L型现浇钢筋混凝土挡土墙，下面打入长5米直径为400mm的木桩，如图4.3。

5荷载计算
上部结构均采用C30混凝土，基桩采用C40混凝土：素混凝土γ=24KN/m3，钢筋混凝土γ=25KN/m3。

5.1 永久荷载
①面层自重24×0.05×6=7.2KN/m
②面板自重（3.5×6×0.5-9×π×0.152×6）×25/3.5=47.75 KN/m
③纵梁自重（0.4×1.2-π×0.12-0.5×0.2）×25×6=52.29 KN/m
④横梁自重（0.4×1.2+0.8×0.3）×25=18 KN/m
⑤靠船构件自重（0.1×0.1+0.2×4.15+1/2×0.2×1.1+1/2×0.2×2.85+1.6×0.2）×25×6+0.4×0.2×0.4×25=194.45 KN/m
⑥工艺管沟（盖板）自重0.1×1.7×25×6=25.5 KN/m
⑦护轮坎自重0.2×0.2×6×24=5.76 KN/m
5.2 可变荷载
5.2.1堆货荷载q1= 25 KN/m2
传递给横梁的线布荷载25×6=150 KN/m
当荷载在码头面上满布时对横向排架的作用最不利。

5.2.2门机荷载
Mh-5-30型门机起重机的荷载通过轨道传到纵梁上，通过纵梁传到横梁上。

门机共有4个支腿，每个支腿下有2个轮子（如图1.1）。

当吊臂在位置I时，对横向排架的作用最不利，所以选择计算这种情况。

以横向排架为支座，码头沿纵向简化为5跨连续梁，分别计算门机在三个位置时的支座反力，可求出作用在横向排架上的最大荷载。

表1.1
表1.2
表1.3
注：表格中的系数β是移动的集中荷载作用下5跨连续梁支座截面剪力系数，剪力V=βQ。

从以上计算可以得到作用在两根门机轨道梁上的荷载最大值为428.976KN。

5.2.3船舶荷载
由于此码头不考虑水流作用，且按最不利因素计算即风向完全垂直于码头岸线，故公式可简化为F x=F xw=73.6×10-5A xw V x2ξ
F xw ----------风压力的横向分力；
A xw---------------- 船体水面以上横向受风面积；
V x------------------ 设计风速V的横向分量；
ξ----------风压不均匀折减系数，根据船长等于100米，查表取0.9。

F xw =73.6×10-5 ×349.96×26.82×0.9=166.5KN；
N=1.2×166.5/（2×0.5×0.996）=206.85KN；
Nx=Nsinαcosβ=99.9KN
Ny=Ncosαcosβ=173KN
Nz=Nsinβ=53.5KN
由于码头有缓冲设备，船舶靠岸时产生的撞击力按有效冲击能量计算，E0=1/2 ρMVn2计算。

M-------船舶质量，取4900t；
Vn-----船舶靠岸时的法向速度，有掩护情况，查表得0.15m/s；
ρ-----有效动能系数，取0.7；
E0 =38.59KN·m，查橡胶护舷性能表反力R=242KN。

5.2.4纵梁计算
参考规范及资料
[1] JTS144-1-2010，港口工程荷载规范[S]．北京：人民交通出版社，2010．
[2] 邱驹主编．港口水工建筑物[M]．北京：天津大学出版社，2002．
CAD制图线粗标准：
图框：0.35mm
图幅：0.7mm
外部轮廓线：0.35mm
内部线：0.25mm
标注：0.15mm
设计说明字体：国标仿宋，5mm（实际）加
粗，宽高比为0.8
其他字体：国标仿宋，2.5mm，宽高比0.8 平立面图打A1的图纸，断面图打A2的图纸（1：100）。