第6章 结构设计
方向分成若干段，每一个分段是一空间整体结构。严格的说，高桩码头的结构计算，应取一个结构分段，按空间结构进行计算，但是这样计算比较复杂。一般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T型梁，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。
6.3.1 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
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（JTJ 291-98）“4.2.7”。
6.3.2 计算参数
施工期，横梁按简支梁计算时：
弯矩计算跨度：l0?ln?e=4.4+0.2=4.6，但不大于1.05ln 剪力计算跨度：l0?ln=4.4
式中：l0—计算跨度m； ln—净跨m； e—搁置长度m。
使用期及浇完街头混凝土后，横梁按弹性支撑连续梁进行计算，横向排架的计算跨度据《高桩码头设计与施工规范》第4.2.2条规定均取5m。
结构断面特性:见表6.3.2.1）
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第6章 结构设计
阶段 截面图 (mm) 截面积 (m) 2中和轴 (m) 惯性矩I (m) 4混凝土弹性模量E (KNm) 2EI(KN?m) （计入10%钢筋面积） 537.26?10 预制安装阶段 使用阶段 0.825 0.66 0.1183 （计入10%钢筋面积） C35 315?10 5 1.155 0.886 0.2875 （计入10%钢筋面积） C35 5315?10 90.563?10 5 表（6.3.2.1）
6.3.3 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）横梁自重：??25KNm3；
（2）面板传给横梁自重：??25KNm3； （3）现浇面层自重：??24KNm3； （4）纵梁自重：??25KNm3； 2）可变作用： （1）堆货荷载：30KPa
（2）装卸桥荷载：每台装卸桥4组轮子，每组8个，海侧P?500KNP?380KN轮，路侧
轮。
（3）船舶荷载：①系缆力：按9级风计算， V?22ms。②撞击力：船舶靠岸速度
V?0.1ms。
6.3.4 作用效应计算
（1）使用期：按弹性支承连续梁计算。 轴向刚性系数：
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第6章 结构设计
CeN?1L0EzFZ?1C0 （6.3..4.1）
式中：L0—桩自由长度段（m）；Ez—桩材料的弹性模量（KPa）；取315?105；
2Fz—桩断面的面积 0.6×0.6=0.36(m)。
C0?(115~145)R(C0桩入土段的刚性系数，R单桩垂直极限承载力)
（6.3..4.2）
R?1(U?qfiil?qRA)?rR
（6.3..4.3）
rR根据地质资料得：
?qfili?3?1.7?15?5.2?15?4.2?32?4.8?50?0.6?35?1?80?1.6?70?4.7?85?2.4?120?0.7?75?2.2 ?68?3.7?90?3.8?2426.5 rR?1.45 qR?4000
则R?11.45(0.6?4?2426.5?4000?0.6?0.6)?6512.22(KN)
由上式（6.3..4.2）得，C0?748905.3~944271.9取8?105KNm 码头前沿顶高程到水底距离为：5.5+16.2=21.7m
码头前沿桩顶到水底距离为：21.7-0.15-0.5-1.2-0.9=18.95m 根据图6.3.1，由几何知识求得每根桩的自由长度为：
图6.3.1
L01?18.1 L02?16.72 L03?15.95 L04?14.28 L05?12.26 L06?10.95 L07?9.28 L08?9.04 L09?7.22 由公式（6.3.4.1）得出每根桩的轴向刚性系数分别为：
CeN1?118.11?3.5?105
315?105?0.6?0.6?8?105CeN2?116.721?3.67?105
315?105?0.6?0.6?8?105CeN3?115.951?3.76?105
315?105?0.6?0.6?8?105
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第6章 结构设计
CeN4?114.28315?10?0.6?0.6CeN5?112.26315?10?0.6?0.6CeN6?110.95315?10?0.6?0.6CeN7?19.28315?10?0.6?0.6CeN8?19.04315?10?0.6?0.6CeN9?17.22315?10?0.6?0.6555555?18?1018?1018?1018?1018?1018?10555555?3.99?105
?4.32?105
??4.51?105
??4.8?105
??4.89?105
??5.3?105
?由支座刚性系数公式：
Cn,v?CeNncos?n（单桩支座） Cm,v?sin(?m??m?)sin?m?CeNm222?sin?mCeNm?2（叉桩支座）
简化计算的基本假定：桩两端为铰接；作用在横向排架上的水平力完全由叉桩承受；横向排架中的横梁，只承受垂直力和弯矩作用，按弹性支承连续梁工作，然后便可采用五弯矩方程式进行计算，计算的基本体系见图6.3.2
图6.3.2
得支座的刚性系数为：
C0V?6.6?10 C1V?3.67?10 C2V?3.99?10 C3V?4.23?10 C4V?4.51?10 C5V?4.8?10 C6V?9.2?10
5555555列出五弯矩方程
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第6章 结构设计
?11M1??12M2??13M3??nP?0?21M1??22M2??23M3??24M4??nP?0 ?31M1??32M2??33M3??34M4??35M5??nP?0 （6.3..4.4）
?42M2??43M3??44M4??45M5??nP?0?53M3??54M4??55M5??nP?0?l11?l3EI?3EI?11l2C?(10,Vl?12111l)C?l21,VC2,V?5511221113?90.563?105?3?90.563?105?526.6?105?(5)3.76?105?253.99?105
?9.1?10-7?2112?l6EI?l(1111111l?l)C?(?)2,VlllC1,V?56?90.563?105?15(111215?5)3.99?105?253.76?105
??3.18?10?7?1113?l2C2,V
?113.99?105?1?10?725?l21?16EI?l(1l?111111l)C?(?)1,VlllC2,V?516?90.563?105?5(15?15)1213.99?105?253.76?105
??3.18?10?7?l?l122?3EI3EI?1l2C?(11,Vl?12111l)C?l22,VC3,V?5511221113?90.563?105?3?90.563?105?523.76?105?(5)3.99?105?254.23?105
?9.36?10-7?l1l(1l?123?6EI?l)1C?1(1?1)1 3,VlllC2,V?2.97?10?7
??11l2C?0.95?10?724
3,V?1131?l2C?1.0?10?7
2,V?l132?6EI?l(1l?1l)1C?1(1?1)1 2,VlllC3,V29