二界沟渔港工程梁板式高桩码头结构毕业设计

'二界沟渔港工程梁板式高桩码头结构毕业设计目录第一章设计背景21.1工程概况21.2设计原则21.3设计依据21.4设计任务2第2章设计资料32.1地形条件32.2气象条件32.3水文条件42.4泥沙条件52.5工程地质及水文地质62.5.1工程地质条件62.5.2水文地质条件62.5.2.1水文地质62.5.2.2地下水对混凝土侵蚀性分析62.6地震效应62.7土的物理力学性质62.8工程地质评价及建议6第3章设计成果83.1总体设计成果83.2结构方案成果83.3施工图设计成果83.4关键性技术要求83.6设计成果评价84章总平面设计94.1工程规模94.2布置原则94.3设计船型94.4码头泊位数的确定94.5总体尺度11II 4.5码头前水域124.5.1供渔船停靠及装卸所需水域宽度124.5.2供渔船回转的水域124.5.3码头前沿设计水深124.5.4码头前水域底高程124.6锚地124.7进港航道13第5章结构选型145.1结构型式145.2结构布置145.3构造尺度145.4作用分析155.4.1永久作用155.4.2可变作用15第6章结构设计196.1面板设计196.1.1计算原则196.1.2计算参数206.1.3作用分析206.1.4作用效应计算216.2作用效应组合236.3验算及配筋246.3.1抗裂验算266.4纵梁设计276.4.1计算参数276.4.2作用分析276.5横向排架316.5.1计算原则316.5.2计算参数32致谢61参考资料及设计规范62外文资料及译文64毕业设计任务书65设计进度计划表66II第1章设计背景第1章66 第1章设计背景第1章设计背景1.1工程概况盘锦市二界沟渔港工程位于辽东湾北部，辽河口与双台子河口之间的海岸线。1.2设计原则（一）总体设计符合国家、地方经济发展规划和总体部署，遵循国家和行业有关工程建设法规、政策和规定。（二）结合国情，采用成熟的技术、设备和材料，使工程设计安全可靠、使用方便、工程量少、总造价低、施工进度快，获得较好的经济效益和社会效益。（三）注重工程区域生态环境保护，不占用土地，方便管理，节省投资。1.3设计依据主要遵循交通部《高桩码头设计与施工规范》、《渔港总平面设计规范》、《港口工程荷载规范》、《港口工程混凝土结构设计规范》、《港口工程桩基规范》、《港口水工建筑物》、《海港工程设计手册》、《建筑结构静力计算手册》、《港口规划与布置》、《工程水文学》、《水工钢筋混凝土学》、《水运工程抗震设计规范》等。1.4设计任务（1）设计内容1)渔港总平面布置；2)卸鱼码头结构设计（桩式结构）；3)结构计算；4)完成设计说明书，计算书；5)完成施工图6)完成配筋图等图纸的绘制。（2）提交成果1)设计说明书和计算书，毕业设计摘要（汉译英），约300～600字左右（限一页）；2)码头结构设计图纸，断面图，平面图投影正确；3)外文翻译，翻译与本专业毕业设计（论文）相关的外文资料，不少于2000汉字，并附原文。（3）质量要求1)研究报告内容完整，表述清晰，公式、图表齐全，必须按学校统一格式和要求装订。2)用绘制结构设计图纸，图纸要符合工程绘图规范要求，尺度齐全，布局合理，信息充足。3)毕业设计、论文要规范化。66 第2章设计资料第2章设计资料2.1地形条件盘锦市二界沟渔港位于辽东湾北部，辽河口与双台子河口之间的海岸线，地理坐标东经121°57′20″，北纬40°48′30″.2.2气象条件（1）气温年平均气温8.6℃月平均最高气温28.1℃，出现在7月份月平均最低气温-14.7℃，出现在1月份极端最高气温35℃（1955年7月25日）极端最低气温-29.3℃（1964年2月3日）（2）降水本地区集中降水月份为7~8月份年平均降水量645.3mm年最大降水量985.0mm（1995年）年最小降水量364.2mm（1978年）一日最大降水量219.3mm（1957年）（3）风况本港区风况呈季节性变化，每年4月5月风速较大，平均风速5.5米每秒，8月9月风速较小，风俗一般在3.4米每秒左右。历史该地区台风发生的次数较少，每次风力在7级到8级，最大风速为26.0,米每秒。本地区多年各向最大风速及风向频率分布情况见表1，据此绘出最大风速及风向频率玫瑰图。由玫瑰图可知，本地区常风向为SSW、NNE，强风向为SSW、NNE、NE、SE。结合港区地形图，可确定本港常风向与强风向均为SSW。66 第2章设计资料方位NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNWC最大风速m/s182216129914131820201212142016风向频率(%)9207211339128322358表1盘锦多年各向最大风速及风向频率表（4）冰清本港平均结冰日数为90天，结冰初日为11月末，消冰日为翌年3月初。结冰期港内渔船基本上坞。无渔船作业。（5）雾况本港历年平均雾日为14.5日，月平均雾日为1.2天。雾持续最长时间为2天，大多数在一天左右（6）相对湿度平均相对湿度66%每年7月8月相随湿度较高，可达80%~81%每年的2月3月相对湿度较低，在56%~57%左右。2.3水文条件（1）潮汐和海流本区潮汐类型为不规则半日潮型，多年平均潮差为2.64米，最大潮差为4.40米。平均涨潮历时4小时28分，平均落潮历时7小时16分。本港各种特征潮位最高潮位5.19m最低潮位-0.44m平均高潮位3.23m平均低潮位0.51m设计水位设计高水位4.2m设计低水位0.1m极端高水位5.15m极端低水位-1.40m66 第2章设计资料以上各种高程基准面均为营口地区高潮基准面，该基准面在黄海基准面一下2.0m。本海区的潮流形式为往复流，涨潮流向为NE→SW，落潮流流向为SW→NE。涨落潮流速均在0.2m/s~0.3m/s。(2)波浪波浪概况港区常波向及强波向均为SSW向，当地无测波资料，根据大洼地区气象资料（1986~2001年有关风资料）推算设计波浪如下表2所示。WSWS五十年Hm1.150.980.950.81.691.451.421.21.301.101.060.9Ts3.43.63.1二十五年Hm1.110.940.920.771.491.281.241.051.181.00.970.82Ts3.03.23.0二年Hm0.960.810.790.661.231.041.010.851.130.960.930.78Ts3.03.13.02.4泥沙条件盘锦二界沟渔港河道两侧滩涂的土质为河海幼年沉积物，沉积层较厚，含盐量高，属滨海盐土，岸滩呈沙泥质，盘锦近海海水含有一定量泥沙。根据对二界沟渔港1949年以来的几十年观察，二界沟渔港河道没有发生明显的回淤、移位或岸线变形等现象。可见，海水虽含泥沙，但对渔港及河道影响不大。数十年来，二界沟渔港河道始终保持通畅、无明显淤积现象的原因在于该河道中的泥沙沉积效应与河水的冲刷的效应基本上抵消。而形成这种冲刷效应的因素有两种：一是二界沟河是潮水涨落通道，也是王家和于树两农场斤8万亩稻田合一万余亩虾池排水入海的通道。因此每逢稻田、虾池排水，相当于二界沟河水位进入汛期时的水位。河水流速较大，对河道长生很强的冲刷作用。目前本港机动船有600余艘，总功率可达33628马力，这些渔船进出港时，因其螺旋桨的搅动、旋动，可将河道表面层的淤泥搅卷扬起，使之成为悬浮状态，加上落潮及稻田和虾池的排水作用，可将部分泥沙携带入海。因此，在一定程度上起到疏浚河道的作用。66 第2章设计资料2.5工程地质及水文地质为工程设计需要，辽宁省水利勘测设计院第一地质勘探大队，于2003年1~2月进行现场地质勘探及土样物理力学指标试验分析。现场共布设10个孔位，钻探结果分述如下。2.5.1工程地质条件本次勘察查明，在钻探所达深度范围内，场地地层属多元结构，现分述如下：层淤泥质粉质粘土：灰黑色、饱和、流塑状态、含贝壳、层底埋深6.00-6.70m，层厚5.10-6.20m。粉土，灰黑色、均匀、饱和、中密状态、含粉细砂20%左右，局部含少量贝克，层底埋深12.0m，层厚5.3-6.00m。层分值粘土：深灰色，均匀、饱和；可塑-硬塑状态，含粉细砂20%左右，局部含少量贝壳，本次勘察深度未穿透该层，股层底埋深不详，层厚大于8.00m。2.5.2水文地质条件2.5.2.1水文地质地下水为咸水。地下水埋深0.5m。地下水受海水补给，无含水层，地下水以滞水形式存在于土层之中。地下水径流条件不好，排泄於海洋。地下水443.80德国度。PH=7.6显示弱碱性。2.5.2.2地下水对混凝土侵蚀性分析（1）水解性侵蚀经计算分析PH>PHs,无水性侵蚀。判定结果：地下水对混凝土无分解性侵蚀。（2）碳酸性侵蚀经计算分析判定结果：无碳酸性侵蚀。（3）结晶性分析经计算分析判定结果：地下水对混凝土有结晶性侵蚀。（4）分解结晶复合性侵蚀经计算分析判定结果：无分解结晶复合性侵蚀。2.6地震效应按国家地震局的有关文件，本场地的地震设防烈度为7度。根据国家标准《水运工程抗震设计规范》（JTJ225-98）的规定，从场地土的性质和波速数据判定，属于中软场地土，场地类别为二类。2.7土的物理力学性质土的物理力学性质指标统计详见物理力学指标统计表。2.8工程地质评价及建议本次勘查结果表明，场地和地基稳定，适宜进行本工程的建设。66 第2章设计资料根据土工试验成果及现场原位测试数据，各层土的地基承载力标准值建议为：（表3）注：*仅供参考根据拟建工程特点、场地及周围环境条件，宜采用桩基础。以粉质粘土为桩端持力层。各层土的端阻力和侧阻力如下：单桩极限阻力标准值和极限侧阻力标准值（表4）采用桩基方案设计时，应注意下列问题：（1）施工前在现场尽兴压桩试验验证，必要时根据实验结果做适当调整。（2）桩基工程正式施工前，应在现场试桩，以核实施工条件，合适相应的撞见标高，核实单桩承载力，核实穿透硬夹层的可能性。（3）地下水对混凝土有结晶性侵蚀，应对混凝土采用必要的防护措施。（4）上部有淤泥质粉质粘土呈流塑状态，施工开挖时边坡不易形成，应采取必要的保护措施。（5）本地区的证设防烈度为7度。（6）本地区标准冻结深度为1.10m。地层编号地层名称承载力标准值（kPa）压缩模量压缩系数1淤泥质粉质粘土40*2.50.92粉土1305*0.5*3粉质粘土2009.00.2表三地层编号地层名称极限端阻力标准值（kPa)极限端阻力标准值（kPa）1淤泥质粉质粘土92粉土323粉质粘土150040表四66 第3章设计成果第3章设计成果3.1总体设计成果本工程为年卸港量6万吨级的渔港，共有18个泊位。码头总岸线长为870米。宽码头顶高程5.15m，码头前沿水底高程为-3.5m。3.2结构方案成果本码头的结构形式为梁板式高桩码头，上部结构主要由板、纵梁，横梁、桩帽和靠船构件组成，下部结构主要有桩。板为叠合板，桩采用预应力混凝土方桩。结构安全等级为二级。作用在水工建筑物上的主要荷载有堆货荷载、汽车荷载、以及船舶荷载等。3.3施工图设计成果施工期：板简支板计算；梁的计算分两种情况，一种按简支梁计算，一种按连续梁计算。试用期：板按双向连续板计算；梁按连续梁计算。主要技术参数有桩的轴向刚性系数、纵向刚性系数、混凝土轴心抗拉强度、抗压强度、钢筋抗拉及抗压强等。横向排架计算方法时采用结构力学的力法得出五弯矩方程求解梁的内力。经计算和验算，码头的稳定性、结构强度以及抗裂都满足。主要施工图有横梁配筋图、板的配筋图、桩的配筋图等。3.4关键性技术要求工程施工主要分为桩基施工和上部结构施工。桩基施工主要工作有桩的预制和运输、设置打桩定位基线及测量平台、定位沉桩、装的临时固定和处理。上部结构施工的主要工作及顺序是：现浇桩帽、安装预制梁、安装靠船构件、板的安装、现浇混凝土、现浇面层等。沉桩用的是锤击法沉桩，沉桩时要考虑以下几方面：要考虑到所有的桩位都能施打；考虑到水位、水深和风、浪、流的影响；考虑到工程分段；考虑到土壤变形的影响；尽量减少沉桩对岸坡稳定的影响；尽量减少打桩船的移架、改架、移锚的次数；要考虑水域锚缆的布置。桩打好后，应满足设计承载力的要求，要控制沉桩桩尖标高的同时，控制打桩的最后贯入度。基桩沉好后，桩顶高于或低于设计标高，需截桩或接桩。梁板的安装要控制好安装位置线，预留施工缝和变形缝。3.6设计成果评价整个毕业设计过程，我都始终保持着严谨的科学态度，实事求是和严肃负责的工作作风，并且不断同知道老师一起发现问题，分析并解决问题，同时加深了对基础理论的理解，扩大了专业知识面，锻炼了自己的理论计算和设计绘图等能力。设计成果包含正确的设计思想，演算过程严谨正确，严格遵守各项设计与施工规范。毕业设计工作安排井然有序，脉络清晰，主次分明，重点突出，望指导老师能进一步加强与学生的交流。66 第4章总平面设计4章总平面设计总平面设计主要包括工程规模确定、主要水工建筑物的总体尺度、生产作业工艺设计、平面布置方案比选。不同的工程其具体的设计内容也不同。港口工程：水域布置及尺度（港外水域，如进港航道、港外锚地；港内水域，如港内航道、船舶转头水域、港内锚地、船舶制动水域、船舶回旋水域、港池、码头前水域；导航助航标志；防波堤），码头布置及尺度（码头水工建筑物、前方作业地带、仓库、堆场和连接通道），陆域布置及尺度（仓储、集疏运、生产生活辅助设施等），装卸作业工艺设计（选择装卸作业机械化系统→确定合理的工艺流程→配备装卸作业系统基本要素，如操作人员、库场以及各种附属设施）等；航道整治工程：一般包括整治水位确定、整治线的布置、各种整治建筑物的尺度及其布置等；渠化工程：一般包括渠化梯级的确定、各种过船建筑物的主要尺度及其布置等；围垦与海塘工程：一般包括围垦方案的确定、围垦后各部分的利用规划以及平面布置等。4.1工程规模盘锦市二界沟渔港位于辽东湾北部，辽河口与双台子河口之间的海岸线，地理坐标东经121°57′20″，北纬40°48′30″.4.2布置原则（一）总平面布置应满足本区域岸线规划的要求，满足港口整体发展的需要，充分与已建工程和将来预留发展工程相协调。（二）总平面布置与当地的自然条件相适应，结合岸线资源使用现状，远近结合并留有发展余地。（三）充分利用已有的设施和依托条件，尽量减少工程数量，节省建设投资。（四）码头及航道布置合理，满足码头、船舶安全作业要求。（五）符合国家环保、安全、卫生等有关规定。4.3设计船型本设计的主要船型是8154型尾滑道渔轮，数量：6艘，满载排水量439t，载重量135t，主机功率441kw，全长43.5m，型宽7.6m,型深3.8m，尾吃水3.3m,干舷高1.0m，设计航速12kn，燃油量53t，船员26人。4.4码头泊位数的确定卸港量的计算由时间序列法知66 第4章总平面设计根据《渔港总体设计规范》8.2的有关规定计算如下：（1）卸鱼码头码头泊位数的确定（1）（2）式中:--卸鱼码头泊位数;Q—水产品年卸港量，t;Z—年平均作业天数d，为年日历夭数减去因恶劣天气、码头维修及休渔期影响渔港作业天数。因恶劣天气及码头维修影响渔港作业天数根据本港实际情况确定，如无实测资料，取40^60d;—泊位日卸鱼能力，t/d;—卸鱼码头泊位利用率，为船舶年平均占用泊位作业时间与年平均作业时间之比，—泊位日有效卸鱼时间，h，按表3确定;—泊位有效卸鱼能力，t/h，如无实测资料，人工卸鱼取2-V4t/h.船用吊机取5-9t/h，卸鱼机械取10~15t/h,其中Q=5.9362万吨，其中休渔期和修船期60天，极端恶劣天气40天，结冰期90天。故Z=365-60-40-90=175天，K取0.55卸鱼码头，取14h，取8。取=6个（2）供水码头泊位数(3)（4）式中:—供冰码头泊位数;W—每吨水产品加冰量，取1.0-1.3,t/t;—泊位日加冰能力，—供冰码头泊位利用率，按表2确定;—泊位日有效加冰时间，h，按表3确定;—碎冰机有效碎冰能力，t/h，如无实测资料，取20~40t/h,W取1.0，Q=5.9362万吨，取6h，取30，取0.53，Z=175天=4个（3）物资码头泊位数的确定本渔港位于渤海区（5）个（4）特一级渔港修船泊位按下列公式（6）计算66 第4章总平面设计（6）式中:—修船码头泊位数;—i类型渔船全年大中小修在修船码头上的船数;—i类型渔船全年大中小修在修船码头上的工期，d，按表1确定;—修船码头泊位利用率，取0.75-0.85;m—渔船停靠修船码头的并排船数，取2-3.一、二、三级渔港根据需要可设1-2个修船泊位。取0.8，m取3个（5）根据需要可设一个油码头泊位。4.5总体尺度（1）码头共计18个泊位，总长度为870m。在同一前沿线在同一前沿线连续设置多个泊位的泊位长度及其占用的码头长度可按下式确定。根据《渔港总体设计规范》8.2.6泊位长度m端部泊位中间泊位为设计代表船型全长md为泊位富裕长度，宜取0.1-0.15m码头长度系指设计代表船型在码头前沿停靠所需的水工建筑物的长度。端部泊位=1.15=1.1543.5=50.025m中间泊位=1.1=1.143.5=47.85m若两个端部泊位，则共计16个中间泊位，码头岸线总长度为870m。（2）据《渔港总体设计规范》8.5码头前沿高程按式中--码头前沿高程，m;--设计高水位,m;--超高,m，取0.5~1.5m特一级及一级渔港取大值，二、三级渔港取小值。=4.2m,取1.5m5.7m码头前沿宜设排水坡，坡度仪采用0.5%~1%，取0.5%。66 第4章总平面设计4.5码头前水域据《渔港总体设计规范》8.6有关规定：4.5.1供渔船停靠及装卸所需水域宽度供渔船停靠及装卸所需水域宽度与渔船并排系泊船数有关，单船系泊宜取2倍设计代表船型全宽，多船并排系泊尚应增加并排渔船的总宽度。并排船数宜取2-4条。即单船系泊所需水域宽度为2，多船并排为一设计代表船型全宽，(m)，一并排船数。取3条，=7.6m2=15.2m,=30.4m4.5.2供渔船回转的水域渔船回转的水域，对顺岸码头应沿码头全长设置，宽度可取1.5-2.5倍设计代表船型全长。取2倍设计船长，即243.5=87m。顺岸码头前沿水域边缘，自泊位端部与码头前沿线宜成300^-450交角向外扩展，扩展部分应达到码头前水域水深。4.5.3码头前沿设计水深码头前沿设计水深，应保证渔船安全靠离码头，顺利进行装卸作业。按《渔港总体设计规范》8.6.6按式H=T+h式中:H—码头前沿设计水深，m;T—设计代表船型满载吃水，m;h-富裕水深，m，根据底质确定，土质取0.3m，石质取0.5m注:如码头前有泥沙回淤，应另增加回淤富裕量，不宜小于0.4m。其中T=3.3m,h=0.3m所以H=3.6m.4.5.4码头前水域底高程据《渔港总体设计规范》8.6.7码头前水域底高程，应由设计低水位与码头前沿设计水深之差决定。其中设计低水位为0.1m,码头前沿设计水深为3.6m即L.W.L-H=0.1-3.6=-3.5m,式中：L.W.L--设计低水位，H--码头前沿设计水深。4.6锚地据《渔港总体设计规范》8.7有关规定：单锚系泊单锚系泊:适用于避风锚泊。锚泊面积为以R为半径的圆形面积(见图9)，其半径可按下式计算:R=(5~6)十,式中:R--锚泊半径，m；66 第4章总平面设计—极端高水位时锚地水深，m；--设计代表船型全长，m。资料不全，不予计算。4.7进港航道据《渔港总体设计规范》8.8有关规定：渔港航道应同时满足捕捞渔船双向通航和进港大型船舶单向通航的需要，双向航道宽度式中:—设计代表船型在设计通航水位时，满载吃水船底水平面处的航道净宽，m。注：无、风、浪、流影响时，取小值;有风、浪、流影响时，取大值。取=7=77.6=53.2m。66 第5章结构选型第5章结构选型5.1结构型式重力式、板桩式及高桩码头是码头结构的主要形式。重力式一般适用于较好的地基；板桩式适用于所有板桩可沉入的地基，但板桩是薄壁结构，抗弯能力有限，一般适用于万吨级一下的码头；高桩式一般适用于软土地基，对于表层由近代沉积土组成，硬土层位置较低的地基，目前高桩码头几乎是唯一可行的结构形式。根据当地地质条件的特点，码头采用高桩式结构形式。根据的当地的水位差和荷载条件码头上部采用梁板式结构形式。码头受到的水平力大，码头桩基中至少需设置一对叉桩（若基桩采用钢筋混凝土方桩）。5.2结构布置码头每组排架5根桩，排架间距7m；上部结构采用连续的梁板结构，以增强码头的整体性，纵、横梁相连的双向板。5.3构造尺度结构尺度结构总尺度的确定。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。假定开挖岸坡坡度为1:2，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-3.5m，和码头面高程+5.15m，在地形的横断面图中可确定码头结构的总宽度为15.55m。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。从地质纵剖面图可知，地基的土层分布较均匀，故结构沿码头长度可分为15段，每段长58m，每个结构段的两端做成悬臂式上部结构。66 第5章结构选型表5-1前方桩台的结构构造（单位：mm）构件名称材料施工方法断面形式及尺寸桩预应力钢筋混凝土预制400×400实心方桩单桩桩帽钢筋混凝土现浇平面尺寸1000×1000高度600叉桩桩帽钢筋混凝土现浇平面尺寸2000×1500高度600横梁预应力钢筋混凝土叠合梁矩形断面。预制部分为矩形断面，4000×400×1000连系梁预应力钢筋混凝土叠合梁预制矩形断面，宽度400，高度1000面板预应力钢筋混凝土叠合板厚度200，在横梁上搁置宽度为180，在纵梁上搁置宽度为30面层混凝土现浇厚度1505.4作用分析5.4.1永久作用码头结构自重力计算时，钢筋混凝土容重：，混凝土：。5.4.2可变作用包括堆货、起重和运输机械荷载、汽车、缆车、人群、船舶、风、浪、水流、施工荷载、可变作用引起的土压力。根据《港口工程荷载规范》（JTJ251-98），毕业设计主要考虑以下几项：（一）堆货均布荷载20KPa（二）船舶作用荷载①作用于船舶上的风荷载《港口工程荷载规范》10.2作用在船舶上的计算风压力：（5-1）式中：—分别为船体水面以上横向和纵向的受风面积，135吨渔船船半载或压载时：66 第5章结构选型（5-2）（5-3）DW--船舶载重量—分别为设计风速的横向和纵向分量，船舶在超过九级风（最大风速V=22），要进港避风，所以控制风速船舶在水面以上的最大轮廓尺寸：B=7.6m，L=43.5m。查表风压不均匀折减系数②作用于船舶上的水流力1）水流对船舶作用产生的水流力船首横向分力和船尾横向分力：式中--分别为水流对船首横向分力和船尾横向分力--分别为水流力船首横向分力系数和船尾横向分力系统--水的密度对海水（t/）,对海水--水流速度（m/s）--船舶吃水线以下的横向投影面积()式中：；（d为施工水位加上底标高）,查表E.0.3：，。则2）水流对船舶作用产生的水流力纵向分力：（5-5）（5-6）66 第5章结构选型（5-7）式中：v—水的运动粘性系数，按表E.0.8选用，取水温10，故--水流对船舶作用产生的水流力纵向分力(kN)--水流力纵向力分力系数--水的密度（t/）--水流速度(m/s)--船舶吃水线以下的表面积()--水流对船舶作用的雷诺数b--系数L--船舶吃水线长度（m）由表E.0.9得b=0.009则式中L--船长（m）D--船舶吃水（m）B--船宽（m）--船舶方形系数3）系缆力按《港口工程荷载规范》（JTJ251-98）10.4的规定（5-8）式中：K—系船柱受力分布不均匀系数，实际受力的系船柱数目时k取3；n—计算船舶同时受力的系船柱数目；n=2—系船缆的水平投影与码头前沿形成的夹角，取30；—系船缆与水平面之间的夹角，取15。—分别为可能同时出现的风和水流对船舶作用产生的横向分力总和及纵向分力总和。情况一：，。66 第5章结构选型情况二：；。根据“荷载规范”10.4.5条规定：N=50kN系缆力标准值N的横向投影，纵向投影，竖向投影：4）挤靠力按《港口工程荷载规范》（JTJ251-98）10.5的规定本算例橡胶护舷间断布置，护弦间距5m，与船舶接触的橡胶护舷共15组。其中--橡胶护舷间断布置时作用于一组或一个橡胶护舷上的挤靠力标准值（kN）--挤靠力不均匀系数取1.3n--与船舶接触的橡胶护舷的组数或个数（5-9）5)撞击力《港口工程荷载规范》（JTJ251-98）10.6的规定船舶靠岸时的撞击力：船舶靠岸时的有效撞击能量：（5-10）式中：—有效动能系数，取0.7–0.8，，取0.75；—船舶靠岸法向速度，查《港口工程荷载规范》中表10.6.4-1；取0.2—船舶质量。满载排水量：选用D3003001000标准型橡胶护舷：E=11.8KJ,反力R=294.3kN.66 第6章结构设计第6章结构设计6.1面板设计本设计中，前、后边板为单向板，计算较为简单，在此仅计算四边与纵、横梁相连的双向板，6.1.1计算原则（1）施工期：预制面板安装在横梁上，按简支板计算（2）使用期：面板与纵、横梁整体连接，为连续板，板的内力计算，首先按四边简支板计算出两个方向的跨中弯矩和，连续板的跨中弯矩取和；支座弯矩取和高桩码头设计施工规范（JTJ291—98）中4.1.9条，集中荷载作用下的冲切承载力按JTJ291—98中4.1.10条计算6.1.2计算参数（1）简支板排架间距7m，板的搁置长度0.18m弯矩计算：取（2）连续板短边方向：长边方向：式中：为梁的上翼缘宽度；为梁的中心距离；为计算跨度；为净跨；为板厚；为搁置长度。66 第6章结构设计6.1.3作用分析（1）永久作用：结构自重：现浇面层：；。预制面板：；。（2）可变作用：1）短暂状况可变作用：施工荷载2.5kPa。预制板吊运：预制板尺寸预制板吊运时取动力系数2）持久状况可变作用：①均布荷载60kPa。②汽车荷载15kPa。6.1.4作用效应计算(1)短暂状况（施工期）：按简支板计算永久作用：板自重弯矩计算可变作用：施工荷载：弯矩计算(2)持久状况（使用期）：按四边简支板计算。1）永久作用：①板自重：同短暂状况②面层荷载：即查表得66 第6章结构设计连续板的跨中弯矩连续板的支座弯矩（2）可变作用1)堆货荷载q=20kPa跨中弯矩连续板的跨中弯矩连续板的支座弯矩2）汽车荷载汽车荷载15kPa据《港口工程荷载规范》（JTJ215-98）8汽车荷载有关规定如图所示据《高桩码头设计与施工规范》（JTJ291-98）4.1.5规定，其中，a=0.2,=0.15,=0.2+20.15=0.5m同时=0.5+20.15=0.8m--集中荷载在平行板跨方向的传递宽度（m）--集中荷载在平行板跨方向的接触宽度（m）--垫层厚度（m）据《高桩码头设计与施工规范》（JTJ291-98）附录B四边简支板承受集中荷载的弯矩计算66 第6章结构设计式中，--系数，按，由表B.0.1查得；a,b即表B.0.1，；，--系数，按，b=2,由表B.0.1查得。1）式中=0.5m,=2（0.8+0.75）=3.1m查表得，=0.250，=0.1842）式中=0.5mb=2=1.6m查表得=0.218=0.132其中=0.75m所以=0.25==6.28kNm=4.88kNm跨中及支座处弯矩表6-1计算结果汇总作用短跨跨中长跨跨中短跨支座长跨支座永久荷载面板自重28.73面层自重2.272.96-3.25-4.22可变荷载短暂状况施工荷载14.37吊运内力1.912.96-2.97-4.22持久状况堆货荷载39.2721.95-56.10-31.35汽车荷载3.302.56-4.69-3.66注：表中单位为66 第6章结构设计6.2作用效应组合计算出各种组合状况下板的长短跨跨中和支座处弯矩。一．承载力极限状态的作用效应组合：（1）持久状况作用效应的持久组合：（6-1）式中：；=1.3长跨跨中：短跨跨中：长跨跨支：短跨跨支：（2）短暂状况作用效应的短暂组合：（6-2）式中：；。二．正常使用极限状态的作用效应组合：（1）持久状况作用的短期效应组合：（6-3）式中：。长跨跨中：短跨跨中：长跨跨支：短跨跨支：（2）持久状况作用的长期效应组合：（6-4）式中：长跨跨中：短跨跨中：长跨跨支：66 第6章结构设计短跨跨支6.3验算及配筋据《高桩码头设计与施工规范》（JTJ291-98）4.1.10的规定（1）受冲切承载力计算受冲切承载力设计值：（6-5）式中：；；（混凝土）满足受冲切承载力。（2）板的配筋1）长跨最大正弯矩为：满足要求。选取（1340）配筋率=0.182％％满足配筋率要求。2）长跨最大负弯矩为：=0.358满足要求。66 第6章结构设计选取（1340）配筋率：％满足配筋率要求。3）短跨最大正弯矩为：<=0.358满足要求。选取4（1340）配筋率：满足配筋率要求。4）短跨最大负弯矩为：<=0.358满足要求。选取（2094）配筋率：％满足配筋率要求。6.3.1抗裂验算面板最大抗裂宽度可按下列公式计算：（6-7）66 第6章结构设计（6-8）式中：－最大裂缝宽度；—构件受力特征系数，受弯构件取2.1；—最外排纵向受拉钢筋的保护层厚度，取50mm；—纵向受拉钢筋的有效配筋率，当时，取0.01；当时，取0.1；—有效受拉混凝土截面面积，对受弯构件，取为；—受拉区纵向钢筋截面面积，取受拉较大一侧的钢筋截面面积；—按荷载长期效应组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力，按公式计算。取0.03满足要求6.4纵梁设计纵梁的内力计算参考高桩码头设计与施工规范（JTJ291-98）“4.2.5”。6.4.1计算参数预制梁长6.6m，搁置长度0.3m，连续梁支承宽度0.4m，净跨6.0m，横向排架间距7m。（1）简支梁弯矩计算跨度，但不大于，取=6.3m剪力计算式中：为计算跨度；为净跨；为搁置长度（2）连续梁弯矩计算跨度，取中到中剪力计算66 第6章结构设计6.4.2作用分析面板上的永久作用和可变作用（包括短暂状况和持久状况）。（1）永久作用：1）预制纵梁及现浇接头自重：2）面层自重：（2）可变作用：堆货荷载：q=20KPa施工期1）永久作用（自重）面层面板纵梁自重250.41=10施工荷载2.53.5=8.75内力计算M=Q=2）预制吊运支座反力跨中弯矩M=支座处弯矩使用期按刚性支撑连续梁计算《高桩码头设计与施工规范》（JTJ291-98）4.2.5永久作用：自重q=40.1kN/m可变作用：堆货荷载20kPa203.5=70kN/m永久作用M=66 第6章结构设计Q=可变作用堆货荷载跨中弯矩支座弯矩剪力-0.62q=-286.44kN计算结果列表跨中支座剪力施工期纵梁242.36153.88吊运5-1.25使用期自重内力218.34-132.33可变荷载304.91-335.41-286.44合计523.26-335.41-418.77⒉作用效应组合66 第6章结构设计持久状况持久组合=1.2=1.5M=719.38KN•mQ=588.46kN短暂状况短暂组合=1.2=1.3M=414.04KN•mQ=531.17kN⒊纵梁配筋计算（使用预应力先张法）A基本资料（1）材料选用混凝土：C35，预应力钢筋：热处理钢筋非预应力钢筋及箍筋：HPB235（2）荷载恒载活载准永久值系数（3）施工荷载①采用先张法生产，台座长度80m②张拉预应力筋时，采用超张拉工艺③混凝土达90%设计强度时放松预应力筋④蒸汽养护，采用两阶段升温体制B承载力计算①确定非预应力筋数量根据构造要求设2φ10架立筋，但考虑其不受力，②计算预应力筋截面积=0.125γs=[1+(1-2αs)]/2=0.968；=772.5mm2选5根16mm直径预应力钢筋=1005mm2支座处配筋66 第6章结构设计αs=M/fbh=0.058γs=[1+(1-2αs)]/2=0.985；=354mm2选2根16mm直径预应力钢筋=402mm2截面几何尺寸满足要求（4）抗裂度验算满足要求（3）箍筋计算采用φ10箍筋，并取n=2，则箍筋间距为150mm.6.5横向排架高桩码头建筑物的横向排架是高桩码头建筑物的基本结构系统，它是由横向布置的基桩和将它们连成整体的上部结构构件（亦称桩台）组成。不同的上部结构，其构件是不同的：梁板式为横梁；无梁板式为横向板带；承台式为水平承台；桁架式为桁架等。高桩码头建筑物；沿码头长度方向分成10段，每一个分段是一空间整体结构。严格的说，高桩码头的机构计算，应该取一个结构分段，按空间结构进行计算，但只这样计算比较复杂。除了重要的码头建筑物按空间结构用电子计算机进行计算外，一般均把它简化为平面问题进行计算。在柔性桩台的横向排架中，如布置有叉桩，考虑到作用于桩台上的水平了绝大部分由叉桩承受，，桩台水平位移较小，为简化计算，可假定桩与桩台为铰接。进行高桩码头横向排架计算的目的是求解连接基桩的上部结构和基桩的内力。横梁为预应力混凝土叠合梁。面板以下部分为预制预应力混凝土矩形梁，其上部与面板连接部分为横梁的现浇叠合部分。横梁内力计算分别施工期和使用期两个阶段计算。6.5.1计算原则（一）施工期：分为四个施工阶段，需要分别计算其内力。（1）安装横梁，横梁搁置在桩帽上，按简支梁计算内力。（2）安装靠船构件，安好后现浇纵横梁接头。（3）安装面板及现浇面板接头混凝土，此时横梁按弹性支承连续梁计算。（4）施工期梁的有效断面为预制断面，作用在梁上的荷载为永久作用。（二）使用期66 第6章结构设计使用期按弹性支承连续梁计算，作用在梁上的荷载为码头面层混凝土和各种使用荷载，使用期梁的有效断面为叠合断面。横向排架的内力计算参考《高桩码头设计与施工规范》（JTJ291-98）“4.2.7”。6.5.2计算参数计算简图如图所示一、荷载计算结果1、汽车荷载P=1.5t2、均布荷载（堆货）2t/3、船舶荷载1）靠船力每个排架上4.914kN2)系缆力水平力H=2.415t,垂直力V=1.294t最不利荷载组合，汽车荷载均布荷载组合，系缆力和靠船力组合。二、基本数据横梁截面bh=0.4,C35混凝土单桩轴向反力系数K=+叉桩轴向反力系数K=66 第6章结构设计计算：各桩的反力系数桩的特性系数项目构件EFCK桩131.50.1618726120010100桩231.50.1618801110010100桩331.50.1618826130010100桩431.50.161882643桩531.50.16188264366 第6章结构设计--分项系数=1.45U--桩的周长1.6m--桩端阻力，据《桩基规范》4.2.4取=1500A--桩截面面积0.16据资料有，求得每根桩的特性系数桩1=605.10桩2=667.59桩3=688.44桩4=688.69桩5=688.69计算结果======4、各种单位力作用下的内力计算在荷载情况比较复杂时，一般都先以各种单位力来进行计算（一）工况一M=166 第6章结构设计（二）工况二q=1（三）工况三H=1(四）工况四P=166 第6章结构设计(五）工况五P=1(六）工况六P=166 第6章结构设计(七）工况七P=1单位力作用下支座反力表达式荷载工况项目桩节点内力工况一单桩100-10420-14430044叉桩4000405工况二单桩140-20424-24434-1.5544叉桩43.55-1.20405单桩10000466 第6章结构设计工况三2004430044叉桩4000405工况四单桩1100042004430044叉桩4000405工况五单桩1000042104430044叉桩4000405工况六单桩1000042004431044叉桩4000405工况七单桩1000042004430044叉桩410040566 第6章结构设计三、各种单位力作用下的内力计算1、工况四：汽车荷载作用下单位集中力P=1t时，计算如下（1)右支座反力计算式，可得66 第6章结构设计(2)将（2）式代入（1）式得到(3)对中间支座2及3写出三弯矩方程(4)横梁E=3.15,I=，由附录查出，代入上述三弯矩方程得,(5)将（3）式代入到（5）式中，解得,=-0.134t-m=0.024t-m将，,带回（2）式，便可求出各支座反力=0.967t=0.018t()=-0.0455t=0.006t66 第6章结构设计于是各桩轴向反力：=0.003t1、工况三作用单位水平力H=1t时此时====0由前述式可得2、工况一作用单位弯矩，计算如下（1）由支座反力计算式，可得========(2)将（2）式代入（1）式得到（3）66 第6章结构设计对中间支座写出三弯矩方程（4）横梁E=3.15,I=，由附录查出，代入上述三弯矩方程得,(5)将（3）式代入到（5）式中，解得,=-0.508t-m=-0.334t-m将，,带回（2）式，便可求出各支座反力=0.377t=-0.0795t=0.04t=-0.0835t于是各桩轴向反力：=-0.044t4.工况二作用单位一的均布荷载计算如下（1）66 第6章结构设计由支座反力计算式，可得========（2）将（2）式代入（1）式得到(3)对中间支座写出三弯矩方程（4）横梁E=3.15,I=，由附录查出，代入上述三弯矩方程得,（5）将（3）式代入到（5）式中，解得,=-3.207t-m=1.508t-m将，,带回（2）式，便可求出各支座反力=3.698t=1.481t=1.428t66 第6章结构设计=1.227t于是各桩轴向反力：=0.646t4.工况五作用单位一的集中荷载，计算如下（1）由支座反力计算式，可得========（2）将（2）式代入（1）式得到（3）对中间支座写出三弯矩方程（4）横梁E=3.15,66 第6章结构设计I=，由附录查出，代入上述三弯矩方程得,（5）将（3）式代入到（5）式中，解得,=0.899t-m=-0.13t-m将，,带回（2）式，便可求出各支座反力=0.222t=0.523t=0.287t=-0.0325t于是各桩轴向反力：=-0.017t6、工况六作用一单位集中荷载（1）由支座反力计算式，可得==66 第6章结构设计======（2）将（2）式代入（1）式得到（3）对中间支座写出三弯矩方程（4）横梁E=3.15,I=，由附录查出，代入上述三弯矩方程得,（5）将（3）式代入到（5）式中，解得,=-0.247t-m=0.549t-m将，,带回（2）式，便可求出各支座反力=-0.618t=0.261t=0.0664t=0.137t于是各桩轴向反力：66 第6章结构设计=0.072t6、工况七作用一单位集中荷载（1）由支座反力计算式，可得========（2）将（2）式代入（1）式得到（3）对中间支座写出三弯矩方程（4）横梁E=3.15,66 第6章结构设计I=，由附录查出，代入上述三弯矩方程得,（5）将（3）式代入到（5）式中，解得,=-0..089t-m=-0.230t-m将，,带回（2）式，便可求出各支座反力=-0.0445t=-0.013t=0.0575t=0.9425t于是各桩轴向反力：=0.261t偶然状况偶然状况设计遵照《水运工程抗震设计规范》（JTJ-98）中的有关规定进行，计算图示如下水平向总地震惯性力标准值取设计低水位（1）结构自重力面层=0.152415.557=391.86kN面板=0.22515.557=544.25kN横梁L=15.55-3.55=12m=12251=300kN桩：入水前入水后66 第6章结构设计总桩重地震时取桩身重力折减系数=0.37堆货荷载=20715.55=2177kNW==3448.63KN(2)水平向地震总惯性力标准值《水运工程抗震设计规范》（JTJ-98）5.2.1-1,C取0.30，=0.1，按表5.1.4采用本地基土为二类土，按表4.1.3所以，==0.30.10.813448.63=83.80KN各种单位力作用下的计算成果表弯矩或桩力简图工况1-1-0.508-0.3340.377-0.0795-0.04-0.044-0.0442-2-3.2071.5083.6981.4811.4280.6460.64630000001.5811.58166 第6章结构设计40-0.134-0.0240.9760.018-0.046-0.006-0.006500.889-0.130.2220.5230.287-0.017-0.01760-0.2470.549-0.6180.2610.6640.0720.07270-0.189-0.089-0.230-0.045-0.0130.0580.261实际荷载作用下计算成果表简图荷载类别弯矩或桩力/外荷值支座弯矩结构自重=244.4=244.44=244.44=233.87=8.6-17.253.55115.1110.78198.12220.7931.1631.16堆货=560=560=560=388.50212.05186.62124.32431.7517.649.949.9系缆力M=-48.2H=-24.15V=12.94-48.222.7615.8-5.64.01.32.022.02挤靠力M=9.8H=4.94.94.98-3.373.69-0.78-0.437.37.3撞击力H=294.3M=-588.6-588.6-299-195.6221.9-46.8-23.6853.4853.4地震力H=83.8000000132.4132.466 第6章结构设计简图荷载类别弯矩或桩力/外荷值跨中弯矩支座剪力结构自重=244.44=244.44=244.44=233.87=8.617.5489.0344.458.7117.92193.55堆货=560=560560=338.5109.99232.7493.38-87.07-97.25184.32系缆力M=-48.2H=-24.15V=12.9435.519.37.8415.1726.321.68挤靠力M=9.8H=4.9-7.4-4.13-1.64427.0298.39-18.26撞击力H=294.3M=-588.6443.8247.898.3-24.37-6.161.14地震力H=83.8000000作用弯矩跨中弯矩（kN•M）支座弯矩永久作用①结构自重17.5489.0344.4-17.253.55115.1可变作用②堆货荷载109.99232.7493.380212.05186.62④系缆力36.519.37.84-48.222.7615.8⑤撞击力443.8247.898.3-5.88-2.99-195.6⑥挤靠力-7.4-4.13-1.644.94.98-3.37偶然作用⑦地震力000000承载能力极限状态持久组合1.2①+1.5[(⑥+⑦)0.7]9.95100.6550.82-13.2971.73133.0666 第6章结构设计1.2①+1.5[0.7(⑤+⑦)]487.04367.03156.495-26.8161.12-67.26正常使用极限状态持久作用短期效应组合①+0.8④46.74104.4750.67-55.7671.76127.74①+0.8⑥11.6285.7343.1-13.2857.53112.4正常使用极限状态持久作用长期效应组合①+0.6④39.44100.6149.1-46.1267.21124.58①+0.6⑥13.186.5543.42-14.2656.54113.1荷载的效应组合表⒌横梁配筋计算（一）由以上结果分析得出横梁内力：跨中最大弯矩：=487.04KN•m支座处弯矩:=-67.26KN•m=61.6KN（二）横梁断面：bh=4001000㈢设计资料：混凝土C35=16.7KN/mm2；受力筋：热扎Ⅲ级钢筋fy=360N/mm2；箍筋：热扎Ⅰ级钢筋fy=210N/mm2；保护层：a0=50mmh0=h-a0=1000-50=950mm.①正截面配筋计算：（1）跨中：αs=M/fbh=487.04×106/16.7×400×9502=0.08γs=[1+(1-2αs)]/2=[1+(1-0.08)]/2=0.979；As=M/fhoγs=487.04×106/0.979×360×950=1455mm2选配5φ20As=1570mm2ρ=As/bho=1570/400×950=0.41％>ρmin=0.2％满足配筋要求要求（2）支座：αs=M/fbh=67.26×106/16.7×400×9502=0.011；66 第6章结构设计γs=[1+(1-2αs)]/2=[1+(1-0.011)]/2=0.99；As=M/fhoγs=67.26×106/0.99×360×950=198.6mm2选配3φ20As=942mm2ρ=As/bho=942/400×950=0.25％>ρmin=0.2％②斜截面配筋计算：（1）截面验算：0.25fcbho/γd=0.25×16.7×400×950/1.1=1442.3KN＞Qmax=60.6KN故截面符合要求。（2）配筋验算：判别是否配置腹筋=0.7×1.0×1.57×400×950=417.6＞Qmax=60.6KN故此截面只需配置构造箍筋，选用φ10＠200。③使用期抗裂验算：面板最大抗裂宽度可按下列公式计算：（6-7）（6-8）式中：－最大裂缝宽度；—构件受力特征系数，受弯构件取2.1；—最外排纵向受拉钢筋的保护层厚度，取50mm；—纵向受拉钢筋的有效配筋率，当时，取0.01；当时，取0.1；—有效受拉混凝土截面面积，对受弯构件，取为；—受拉区纵向钢筋截面面积，取受拉较大一侧的钢筋截面面积；—按荷载长期效应组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力，按公式计算。取0.03=2.1故Wmax=0.09＜0.2；符合要求。66 第6章结构设计6.6靠船构件靠船构件与横梁整体预制，材料同横梁依据《高桩码头设计与施工规范》附录A,P在横向排架中的最大分配系数α=1①正截面配筋计算：αs=M/fbh，M=294.31.5=441.45=0.036；γs=[1+(1-2αs)]/2=0.99；As=M/fhoγs=1304mm2选配6φ20As=1884mm2ρ=As/bho=0.0.25％>ρmin=0.2％②斜截面配筋计算：（1）截面验算：0.25fcbho/γd=2884.5kN＞Qmax=294.3kN故截面符合要求。（2）配筋验算：判别是否配置腹筋=835.24>Qmax=294.3kN截面只需配置构造箍筋。选取φ10＠200五、桩的计算⒈设计数据按《港口工程桩基规范》有关规定计算本设计采用预应力（先张法）实心方桩，桩长18m，主筋保护层C为50mm，尺寸400mm×400mm；采用C50混凝土，当施加预应力时，取C40（75%的C50强度值），其强度指标见下表：强度指标强度标准值强度设计值弹性模量强度等级fckftkfcftEcC4026.82.219.11.713.25×104C5032.42.6423.11.893.45×104钢筋采用25MnSi冷拉Ⅲ级钢筋，强度标准值fpyk=500MPa,设计值fpy=420MPa,弹性模量Es=1.8×105MPa。⒉吊运配筋计算66 第6章结构设计①桩在吊运时采用四点吊，有吊运弯矩M=56.4KN.m配筋计算按受弯构件：=M/fcbh02=0.05=[1+(1-2)1/2]/2=0.97;=395.5mm2;②按受拉构件：As=N/fy=5968mm2因此，配6φ28和5φ25，As=6149mm2⒊由荷载组合的结果分析得：N1=2029.47KN;N2=803.22KN;N3=1375.54KN;N4=1978.62KN;根据《桩基规范》4.2.4条：桩的极限承载力：Qd=1/гR(UΣqfili+qRA)由于桩打入很深，qr值很大，故满足承载力要求。⒋桩的配筋计算：（1）.本桩采用先张法的张拉工艺，属于轴心受压构件，锤击桩的应力取5MPa,根据《混凝土规范》6.2.7条：预应力轴心受压构件正截面受压承载力按下式计算：Nu=1/г{Ф[fA+f´A´s-(σ´po-f´py)A´p]}式中：Nu－正截面受压承载力（N）；гd－结构系数，先张法取=1.0；A－构件混凝土截面面积（mm2）；A´s－全部受压非预应力钢筋截面面积（mm2），本设计中全部为预应力钢筋，即A´s=0；A´p－全部受压预应力钢筋截面面积（mm2），σ´po－混凝土法向应力为零时预应力钢筋的应力（MPa）选取4φ16和4φ18，计算：σ´po=σcon-σea.根据6.1.2条：σcon=0.9f=0.9×500=450Mpa。b.根据6.1.7条：σ=aEs/l66 第6章结构设计式中：a－张拉端锚具变形和钢筋内缩值（mm），按表6.1.7取a=3mm；l－张拉端至锚固端之间的距离，取l=27000mm；σ－由锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失（MPa）；σ=18Mpa；c.根据6.1.6条：σ=0σ==0.05σcon=22.5Mpa；则第一批损失为：σ=σ+σ+σ=40.5Mpa;d.根据6.1.10.1条：σ´=(A+220ασ´pc/f´cu)/(1+15ρ´)式中：σ´－混凝土收缩徐变引起的受压区预应力钢筋的预应力损失（MPa）；σ´pc－受压区预应力钢筋在各自合力点处混凝土法向压应力（MPa）；σ´pc=σ=(σcon-σ)Ap/A0；α=Es/E==5.54；α=0；An=Ac+0=0.2m2；A=An+αAp=2.22×10σ=(σcon-σ1l)Ap/A0=7Mpa；σ´pc/f´cu=7/40=0.175＜0.5；ρ´=(As′+Ap)/Ao=0.028；f´cu－施加预应力时的混凝土立方体抗压强度（MPa），取40；ρ´－受压区预应力钢筋配筋率；αc－与混凝土强度等级有关的修正系数，取1.0；A－参数，先张法A=45。σ´=(A+220ασ´pc/f´cu)/(1+15ρ´)=65.78Mpa；σl=σ+σ´=106Mpa；σ´po=σcon-σl=344Mpa；e.Φ－预应力混凝土轴心受压构件稳定系数，按表6.2.7查得，l/b=11000/370=30；取Φ=0.70；f´yf´py－非预应力，预应力钢筋的抗压强度设计值，f´y=300N/mm2；f´py=420N/mm2Nu=2742KN；（2）桩所承受的锤击力：Nu′=5×10×0.2/γd=1000KN＜Nu=2742KN；66 第6章结构设计经验算得各种承载力均符合要求。（3）运输及吊运内力计算：由于运输时采用外支点堆放，故不必验算；根据《桩基规范》附录D：本桩属于A型桩，采用四点吊吊桩。吊立时：M1=αβгqL水平吊运时：M2=0.01115αгqL式中：M—计算最大弯矩设计值（KN.M）；β—桩的吊立弯矩系数；г—作用分项系数，取г=1.20；q—桩的单位长度重力标准值（KN/）；L—吊运桩长（包括桩尖）（m），取L=30m。得：吊立时：M1=αβгqL=131.41KN.m水平吊运时：M2=0.01126αгqL=94.85KN.m根据《混凝土荷载规范》6.2.4.2条：混凝土受压区高度按矩形截面计算：fbx=fpyAp+(σ´po-fpy′)Ap′式中：fy，fpy′—受拉区，受压区纵向预应力钢筋强度设计值；fy=300N/mm2；fpy′=420N/mm2；得：x=273.38mm；根据6.2.4.2条：公式(6.2.4-2)得：Mu=fbx(ho-x/2)-(σ´po-fpy′)Ap（ho-ap′）/γd式中：Mu—正截面受弯承载力（KN.M）；γd—结构系数，先张法取γd=1.0；ap`，—受压区纵向预应力钢筋合力点至受压区边缘距离（mm）；Mu=719.77KN.M＞M=57.43KN.M；所以满足要求。(4)打桩时凝土抗拉强度计算：66 第6章结构设计根据《桩基规范》5.3.4.2条：预应力混凝土桩进行锤击，沉桩拉应力验算时，应按下式要求：γsσs≤σpc/γpc+ft；式中：γs—锤击沉桩拉应力分项系数，取1.10；σs—锤击沉桩拉应力标准值（Mpa），取σs=5Mpa；σpc—扣除全部预应力损失后桩边缘混凝土的预应力值Mpa；ft—混凝土轴心抗拉强度设计值（Mpa），取ft=1.89Mpa；γpc—混凝土预应力分项系数，取γpc=1.0；γsσs=1.1×5.0=5.5Mpa；σpc′=Npo/Ao=(σcon-σl)Ap/Ao=9.42Mpa；σpc/γpc+ft=11.31Mpa＞γsσs=5.5Mpa；故满足要求。(5)斜截面的强度计算：根据《混凝土荷载规范》：矩形截面的预应力受弯构件，当仅配有箍筋时，其余截面受剪承载力应按下列公式计算：Vu=(Vc+Vsv+Vp)/γd式中：Vu—构件斜截面受剪承载力（N）；γd—结构系数，取γd=1.1；Vc—混凝土的受剪承载力（N），按5.2.3条计算：Vc=0.07αhfcbho=562.47KN；保护层a=50mm。Vsv—箍筋的受剪承载力（N），按5.2.3条计算：由于桩只考虑轴向变位，其弯曲变位可略不计，故只需构造配置箍筋，取Φ8＠200即可满足。Vsv=1.25fyvAsvho/s=72.62KN；V—由预应力所提高的构件受剪承载力（N），V=0.05N；N—计算截面上混凝土法向预应力为零时的预应力钢筋的合力（N）。按6.1.18条：N=(σcon-σl)Ap=2090.66KN；V=104.5KN；Vc+V=666.97KN；Vu=701.34KN；(6)抗裂验算：本设计由于桩臂较薄，认为在长期作用效应中，不出现裂缝，只是在短期组合时出现裂缝，由《港口工程混凝土结构设计规范》3.3.2条：混凝土拉应力限制系数α=1.0（由于桩在水下区）；根据《港口工程混凝土结构设计规范》6.4.1.2条：B级构件66 第6章结构设计σsc-σpc≤αγfσlc-σpc≤0式中：σsc、σlc—在荷载效应的短期组合长期组合，长期组合下裂抗裂验算边缘的混凝土法向应力（Mpa）；γ—受拉区混凝土塑性影响系数；f—混凝土轴心抗拉强度标准值（Mpa），按附表A取用。根据6.4.2条：σsc=Ms/Wo±Ns/Ao；σlc=Ml/Wo+Nl/Ao；Ns，Ms—按荷载效应的短期组合计算的轴向力值（KN），弯矩值(KN.m)；Nl，Ml—按荷载效应的长期组合计算的轴向力值（KN），弯矩值(KN.m)；Ao—构件换算截面面积(mm2)；Wy—换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩(mm3)。由于Ms，Ml相对于Ns，Nl比较小可忽略，只考虑Nl，Ns，故：σsc=Ns/Ao=9.46Mpa；σlc=N1/Ao=11.29Mpa；σsc-σpc=-1.83Mpa＜0；αγf=2.64Mpa；故：σsc-σpc＜αγf；σLc-σpc=11.29-11.31=-0.02Mpa＜0；经上述验算得，说明在任何荷载组合下，均符合要求。六、桩帽计算横梁方向斜桩轴线与横粮轴线成13°。，由《高桩码头设计与施工规范》第4.3.3.2条将桩帽连同基桩按平面刚架计算。横梁计算作用在桩帽上的作用力设计值P=601.06KN；66 第6章结构设计得到q=453.63KN/m；1/2q=226.82KN/m；F=221.15KN；X=0.361m;a=x-b/4=0.199m;=F×a=44.01KN.m；=1.1=48.41KN.m；式中：--受拉钢筋截面积（mm2），桩帽配筋宽度为1.1m，设桩帽配筋为8φ25=3927mm2f--钢筋受拉强度设计值（Mpa）.f=310Mpa;--截面有效高度（mm）；得到=Mu/0.85f=49.72mmh=+C+d/2=22.22mm.取桩帽为700mm七、整体稳定验算⒈整体稳定计算利用圆弧滑动法验算整体稳定性：⒉整体稳定安全系数根据《港口工程地基规范》第5.3.2.1条规定：整体稳定安全系数技术公式如下：K=66 致谢致谢经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，通过此次毕业设计，弥补了以前学习过程当中很多的不足。作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有吕美君老师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。其次，还要感谢大学四年来教过我的所有老师，是他们帮我打下专业知识的基础。同时还要感谢我所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至此次毕业设计的顺利完成。再次，感谢天津城市建设学院为我提供了良好的学习条件，以及四年来对我的大力栽培。最后向我的父亲、母亲致谢，感谢他们的养育之恩，感谢他们对我的理解与支持。66 参考资料及设计规范参考资料及设计规范[1]中华人民共和国行业标准.海港总平面设计规范(JTJ211-99)[S].北京：人民交通出版社.[2]中华人民共和国行业标准.港口工程荷载规范(JTJ215-98)[S].北京：人民交通出版社.[3]中华人民共和国行业标准.海港水文规范（JTJ213-98）[S].北京：人民交通出版社.[4]中华人民共和国行业标准.重力式码头设计与施工规范(JTJ290-98)[S].北京：人民交通出版社.[5]中华人民共和国行业标准.高桩码头设计与施工规范(JTJ291-98)[S].北京：人民交通出版社.[6]中华人民共和国行业标准.防波堤设计与施工规范(JTJ298-98)[S].北京：人民交通出版社.[7]中华人民共和国行业标准.港口及航道护岸工程设计与施工规范(JTJ300-2000)[S].北京：人民交通出版社.[8]中华人民共和国行业标准.板桩码头设计与施工规范（JTJ292—98）[S].北京：人民交通出版社.[9]中华人民共和国行业标准.港口工程混凝土结构设计规范(JTJ267-98)[S].北京：人民交通出版社.[10]中华人民共和国行业标准.港口工程地基规范(JTJ250-98)[S].北京：人民交通出版社.[11]中华人民共和国行业标准.港口工程钢结构设计规范（JTJ283-99）[S].北京：人民交通出版社.[12]中华人民共和国行业标准.海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范（JTJ275-2000）[S].北京：人民交通出版社.[13]中华人民共和国行业标准.水运工程抗震设计规范(JTJ225-98)[S].北京：人民交通出版社.[14]中华人民共和国行业标准.港口工程环境保护设计规范(JTJ231-94)[S].北京：人民交通出版社.[15]中华人民共和国行业标准.装卸油品码头防火设计规范(JTJ237-99)[S].北京：人民交通出版社.[16]中华人民共和国行业标准.港口工程地质勘察规范(JTJ240-97)[S].北京：人民交通出版社.[17]中华人民共和国行业标准.港口工程灌注桩设计与施工规范(JTJ248-2001)[S].北京：人民交通出版社.66 参考资料及设计规范[1]中华人民共和国行业标准.港口工程嵌岩桩设计与施工规程(JTJ285-2000)[S].北京：人民交通出版社.[2]中华人民共和国行业标准.开敞式码头设计与施工技术规程(JTJ295-2000)[S].北京：人民交通出版社.[3]中华人民共和国行业标准.码头附属设施技术规范(JTJ297-2001)[S].北京：人民交通出版社.[4]中华人民共和国行业标准.港口工程桩基动力检测规程(JTJ249-2001)[S].北京：人民交通出版社.[5]中华人民共和国行业标准.港口工程质量检验评定标准（JTJ221-98）[S].北京：人民交通出版社.[6]交通部第一航务工程勘查设计院.海港工程设计手册（上册）[S].北京：人民交通出版社，1994.[7]交通部第一航务工程勘查设计院.海港工程设计手册（中册）[S].北京：人民交通出版社，1994.[8]交通部第一航务工程勘查设计院.海港工程设计手册（下册）[S].北京：人民交通出版社，1994.[9]邱驹.港工建筑物.天津：天津大学出版社，2002.[10]韩理安．港口水工建筑物（第二版）[S]．北京：人民交通出版社，200866 参考资料及设计规范毕业设计任务书本次设计的港址是位于天盘锦市二界沟港区。根据港口的地质条件、通航能力等，采用高桩码头结构。本次设计主要包括码头总平面设计，码头断面形式的确定，还有是码头整体稳定性验算等。设计中主要包括港口的平面布置和高桩码头的计算。其中港口的平面布置包括平面尺寸、形状、位置、形式；泊位数；以及码头上的各种系船和附属设施的布置与计算。在达到设计要求情况的前提下进行方案优化比选。高桩码头计算是分别对设计高水位、低水位、极端高水位、低水位情况进行验算，然后通过内力组合进行内力计算及配筋。最后通过设计说明书、平面图、结构图，施工图，完成本次的毕业设计。1.1工程概况盘锦市二界沟渔港工程位于辽东湾北部，辽河口与双台子河口之间的海岸线。1.2设计原则（一）总体设计符合国家、地方经济发展规划和总体部署，遵循国家和行业有关工程建设法规、政策和规定。（二）结合国情，采用成熟的技术、设备和材料，使工程设计安全可靠、使用方便、工程量少、总造价低、施工进度快，获得较好的经济效益和社会效益。（三）注重工程区域生态环境保护，不占用土地，方便管理，节省投资。1.3设计依据主要遵循交通部《高桩码头设计与施工规范》、《渔港总平面设计规范》、《港口工程荷载规范》、《港口工程混凝土结构设计规范》、《港口工程桩基规范》、《港口水工建筑物》、《海港工程设计手册》、《建筑结构静力计算手册》、《港口规划与布置》、《工程水文学》、《水工钢筋混凝土学》、《水运工程抗震设计规范》等。1.4设计任务（1）设计内容1)渔港总平面布置；2)卸鱼码头结构设计（桩式结构）；3)结构计算；4)完成设计说明书，计算书；5)完成施工图6)完成配筋图等图纸的绘制。（2）提交成果1)设计说明书和计算书，毕业设计摘要（汉译英），约300～600字左右（限一页）；2)码头结构设计图纸，断面图，平面图投影正确；66 参考资料及设计规范1)外文翻译，翻译与本专业毕业设计（论文）相关的外文资料，不少于2000汉字，并附原文。（1）质量要求1)研究报告内容完整，表述清晰，公式、图表齐全，必须按学校统一格式和要求装订。2)用绘制结构设计图纸，图纸要符合工程绘图规范要求，尺度齐全，布局合理，信息充足。3)毕业设计、论文要规范化。66 第2章设计资料66'