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高桩码头是在软弱地基上修建的一种主要结构型式,其工作特点是通过桩台将作用在码 头上的荷载经桩基传给地基。高桩码头是应用广泛的主要码头结构型式,适用于可以沉桩的各种地基,特别适用于软土地基;高桩码头的缺点是对地面超载和装卸工艺变化的适应性差,耐久性不如重力式和板桩式码头,构件易损坏且难修复。
3.4 高桩码头的结构型式
高桩码头按上部结构分为板梁式、桁架式、无梁板式和承台式等。
桁架式码头上部结构主要由面板、纵梁、桁架和水平连杆组成。桁架式高桩码头整体性好,刚度大,由于上部结构高度大,当水位差较大时还可以采用两层或多层系览,曾是我国解放前普遍采用的一种结构型式。但由于施工比较麻烦,造价也较高,所以在水位差不大的海岸港和河口港中逐渐被板梁式高桩码头所替代。目前主要适用于水位差较大需多层系览的内河港口。对于掩护的海港和需防震设防的港口采用桁架式码头型式也可增加码头的刚度和整体性。
无梁板式高桩码头上部结构由面板、桩帽和靠船构件组成,面板直接支承在桩帽上,其结构简单,施工迅速,造价也低。面板为双向受力构件,采用双向预应力有困难;面板位置高,使靠船构件悬臂长度增大,给靠船构件的设计带来困难;此外桩的自由度大,对结构的整体刚度和桩的耐久性不利。因此无梁板式高桩码头仅适用于水位差不大、集中荷载较小的中小型码头。
承台式高桩码头上部结构主要由水平承台、胸墙和靠船构件组成,承台上面用砂、石料回填。承台一般采用混凝土或钢筋混凝土结构。这种结构刚度大、整体性好,但自重大,需桩多,在良好持力层不太深且能打支撑桩的地基上较适用。
根据给类结构型式的优缺点及适用条件,确定选用梁板式上部结构。结合浙江沿海码头设计经验,确定本工程采用高桩梁板式结构。
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4 码头荷载的计算
4.1 作用在船舶上的风荷载
根据《港口工程荷载规范》(JTJ215—98),第10.2.1条,作用在船舶上的风荷载可按以下公式计算:
?52F?73.6?10AVxwx? xwFyw?49.0?10?5AywVy2?
式中:Fxw、Fyw——分别为作用在船舶上的计算风压力横向和纵向分力(KN);
Axw、Ayw——分别为船体水面以上横向和纵向受风面积(m2)
其中Axw、Ayw可按以下公式计算,10万吨级散货船半载或压载时:
logAxw?0.283?0.727logDW
logAyw?0.019?0.628logDW 其中船舶的重量按照最大的10万吨来计算可得: Axw?8280(m) Axw?1440(m)
Vx,Vy——分别为设计风速的横向和纵向分量(m/s) 船舶在超过7级大风的时候风水V=17m/s,所以计算的时候去V=17m/s 船舶在水面以上最大轮廓尺寸:L=250m,B=43m
在《港口工程荷载规范》(JTJ215—98) 查表10.2.3 得ζx=0.60;ζy=1.00,所以计算出
22Fxw?73.6?10?5?8280?172?0.6?1056.7(kN)
Fyw?49.0?10?5?1440?172?1.00?203.9(kN)
4.2 作用在船舶上的水流力
1.水流对船舶的船尾横向分力和船尾横向分力,根据《港口工程荷载规范》(JTJ215—98)
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中的附录第E.0.2条得:
Fxsc?Cxsc??2V2B? V2B?
Fxmc?Cxmc??2式中:Fxsc、Fxmc——水流对船舶船首和船尾的横向分力(kN); Cxsc、Cxmc——水流对船舶船首和船尾的横向分力系数;
ρ——水的密度(t/m3)海水的密度为1.025 t/m3
V——水流速度 舟山的海水水流速度是1.6m/s
B?——船舶吃水线以下的横向投影面积
根据《港口工程荷载规范》(TJT215-98),附录E.0.4.1,可按以下公式算出B? logB??0.484?0.612logDW 得
Bt=3499(m2)
CxscCxmc按照JTJ215-98《港口工程荷载规范》附表E.0.3可得: d—系靠船结构的前沿水深
D—与船舶计算载度相适应的平均吃水
d=设计高水位+码头底面高程=3.50+18.01=21.51m 此时D取船舶满荷载的时候的吃水 D=14.3m
d/D?21.51/14.3?1.5,可得Cxsc=0.09 Cxmc=0.04
1 Fxsc?0.09??1.025?1.62?3499?413.2 (KN)
21 Fxmc?0.04??1.025?1.62?3499?183.6 (KN)
22.船舶撞击力
船舶靠岸时的法向撞击力根据《港口工程荷载规范》(JTJ215-98),第10.6.2条,船舶靠岸时的有效撞击能量可用下式计算:
E0??2?MVn2
式中: E0——船舶靠岸时的有效撞击能(kJ);
?——有效动能系数,对于橡胶护舷?可取0.7~0.8之间,取0.7;
M——船舶质量(t),按满载排水量计算; Vn——船舶靠岸的法向速度(m/s)
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满载吃水量: log?f?0.177?0.991logDW
?0.177?0.991log100000
=5.132
M??f?135519t
根据《港口工程荷载规范》(JTJ215-98)表10.6.4-1查得:Vn取0.08 m/s
E0?0.7?135519?0.082?303.6(kJ) 2根据《海港工程设计手册(中)》附录1(618页),选用DA-A600H×3500标准反力型橡胶护舷:
吸收能量E=364kJ 反力R=1442kN
船舶靠岸时的切向撞击力,根据《港口工程荷载规范》(JTJ215-98),第10.6.6条,船舶撞击力沿码头长度方向的分力标准值按下式计算:
H?Fx?
式中,H—船舶撞击力沿码头长度方向的分力标准值; Fx—船舶撞击力法向分力标准值;
?—船舶与橡胶护舷之间的摩擦系数,取0.3—0.4。这里取0.4。
则H?1442?0.4?576.8(kN)
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5 面板的计算
5.1 面板的简单计算数据
面板厚度为50cm 横梁采用倒T形截面 纵梁采用矩形截面
桩采用边长直径1000mm的预应力钢筋混凝土管桩 横向排架间矩均为6米,板在纵梁上的搁置长度25cm
5.2 跨度计算
图5-2-1 横截面断面图
图5-2-2 纵截面断面图
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