高桩码头计算说明.docx
《高桩码头计算说明.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高桩码头计算说明.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高桩码头计算说明
第6章水工建筑物
6.1建设内容
本工程拟建5万t级通用泊位2个。
水工建筑物包括码头平台、固定引桥与护岸。
结构安全等级均为二级。
6.2设计条件
6.2.1设计船型
5万t级散货船：
船长X船宽X型深X满载吃水=223X32.3X17.9
xi2.8m
6.2.2风况
基本风压0.70Kpa
按九级风设计，风速为22m/s，超过九级风时，船舶离港去锚地避风。
6.2.3水文
（1）设计水位（85国家高程）
设计高水位：
2.77m极端高水位：
4.18m
设计低水位：
-2.89m极端低水位：
-3.96m
（2）水流
水流设计流速V=1.2m/s
流向：
与船舶纵轴线平行。
（3）设计波浪：
波浪重现期为50年，设计高水位下H痹1.81m;
H%=1.52m;H13%=1.22m;
Tmean=3.8s,L=22.96mio
624地质条件
码头平台与固定引桥区在勘察控制深度范围内地基土层为海陆
交互相沉积、陆相冲洪积成因类型和凝灰岩风化岩层，从上而下分别为淤泥、块石、残积粘性土、强风化凝灰岩与中风化凝灰岩。
其中淤泥层厚为20.95m〜51.15m;块石厚度分布不均；残积粘性土厚度3.5〜9.69m;强风化凝灰岩厚度分布不均；中风化凝灰岩最大揭露厚度为5.70m,未揭穿。
其物理力学性质指标见表3-2。
护岸与陆域部分在勘察控制深度范围内地基土层自上而下分别为耕土、淤泥、粘土、角砾混粉质粘土、粘土、含角砾粉质粘土、强风化基岩与中等风化基岩等。
其中，淤泥厚15.50〜37.00m;粘土层
厚0.7〜26.00m;角砾混粉质粘土厚0.8〜16.00m;含角砾粉质粘土厚4.5〜32.80m;强风化基岩厚0.2〜3.70m;中等风化基岩最大揭露深度为6.90m,未揭穿。
其物理力学性质指标见表3-3。
6.2.5设计荷载
6.2.5.1船舶荷载
（1）系缆力
N上［「Fx：
•'Fy：
］
nsin：
cos-cos：
cos-
式中：
7Fx,7Fy――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（kN）;
K――系船柱受力分布不均匀系数，K取1.3;
n――计算船舶同时受力的系船柱数目，取n=5;
a——系船缆的水平投影与码头前沿线所成的夹角
（°），取a=30°;
B――系船缆与水平面之间的夹角（°），取B=15
情况一：
风向与船舶纵轴线垂直时，Vx=22m/s;Vy=0。
'Fx=857.1105.646.9=1009.6kN；'Fy=88.5kN
计算得：
N=476KN
情况二：
风向与船舶纵轴线平行时，Vx=0;Vy=22m/s。
'Fx=105.646.9=152.5kN；'Fy二184.188.5=272.6kN
计算得：
N=139KN
根据《港口工程荷载规范》（JTS144-1-2010）（本章以下简称“规范”表10.2.5-1，5万吨级船舶计算系缆力小于650kN时，按650kN选用，故系缆力标准值为650kN
系缆力标准值N的横向分力N，纵向分力N，竖向分力NZ:
Nx=Nsin:
cos：
=650sin30’cos15=313.93kN
Ny=Ncoscos：
=650cos30cos15=543.74kN
Nz二Nsinl：
-650sin15=168.23kN
（2）撞击力
船舶靠岸时的有效撞击能量：
E0mVn2
2
式中：
?
――有效动能系数，取0.75；
m船舶质量，按满载排水量计算，查“规范”表H.0.1，
m=61100t;
Vn――船舶靠岸时法向速度，查“规范”表10.4.4-1对于有掩护的海港，取0.1m/s。
P20.752
E0mVn611000.1=229.1kJ
22
选用SUC1150H超级鼓型橡胶护舷，
吸能：
E=294kJ反力R=589kN
（3）波浪引起的船舶撞击力
因码头前波浪较小，经验算比较，小于船舶靠岸时的撞击能量。
（4）挤靠力
F'j=（K'j/n）x艺Fx
式中：
F'j――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；
K'j――挤靠力分布不均匀系数，取1.3;
艺Fx――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（KN,计1009KN；
n——与船舶接触的橡胶护舷的组数或个数，取5
个。
经计算，F'j=1.3x1009/5=262KN
前边梁前沿采用DA-A400Ht胶护舷（L=1.5m）,其吸能量67.6KJ,反力达404.7KN。
625.2永久作用
码头结构自重力：
钢筋混凝土：
丫=25KN/m
素混凝土：
丫=24KN/m
6.2.5.3可变作用
6.2.5.3.1方案一
6.2.5.3.1.1码头平台
（1）桥式抓斗卸船机
轨距：
12m,轮数：
8X4,基距：
18m其它参数参考“规范”表
C.0.4中X1250-30型选取。
（2）40t多用途门座式起重机
轨距：
12m轮数8X4,基距：
12m其它参数参考“规范”表
C.0.1中Mh-40-35型选取。
（3）堆货荷载：
码头前沿：
20kPa
前方堆场：
80kPa（构件计算）
60Kpa（整体计算）
62531.2护岸
后方填料：
乱毛石，容重为22KN/mi
前沿线后15m内考虑40t平板车或10Kpa的均布荷载
前沿线后15m外考虑lOOKpa的均布荷载
62532方案二
6.2.5.3.2.1码头平台
（1）带斗门座式起重机
轨距：
12m,轮数：
8X4,基距：
18m其它参数参考“规范”表
C.0.3中Mh-40-35型选取。
（2）40t多用途门座式起重机同方案一
（3）堆货荷载同方案一
625.322护岸同方案一
6.3结构方案
6.3.1水工结构方案
（1）方案一：
码头结构为高桩梁板式。
平台长度为521m宽度为40m。
平台共分为7段，其中，首尾段长度为74.5m，中间5段长度均为74.4m。
各段之间变形缝宽20mm每段桩台排架间距均为10m除首尾悬臂长2.3m外，其余悬臂均为2.2m。
每榀排架下设©1500钢管桩8根，均为直桩。
根据地质钻孔揭示的土层表明，在厚层淤泥软土以下的土层为块石和强风化至中风化基岩，均可作为持力层。
但桩基直接打入有
困难，拟采用先将基桩沉桩至块石层顶面，然后采用钻孔灌注砼芯柱
法成桩。
桩顶现浇倒T型横梁，下横梁底宽1.8m，高1.5m;上横梁宽1.2m，高（含现浇面层厚度）2.5m。
下横梁间搁置预应力轨道梁与非预应力纵（前边）梁，梁上搁置预制面板，而后通过现浇节点及面层使结构整体化。
排架前沿设靠船构件，并采用SUC1150H鼓型橡
胶护舷，同时在前边梁处设DA-A400H型橡胶护舷（L=1.5m）。
平台前沿设650KN系船柱。
固定引桥分为4座，自北向南分别为1#、2#、3#、4#引桥。
引桥长度分别为189.31m、166.782m143.341m115.062m。
除1#引桥宽度为12m外，其它引桥宽度均为9m引桥分为架空段与实体段。
实体段做法同护岸挡墙。
架空段引桥桩基采用©1000PHC预应力管桩，桩端入块石层或中风化基岩1m桩顶现浇帽梁，而后安装预应力空
心板、实心板及非预应力空心板，而后现浇面层。
引桥两侧设仿木栏杆。
护岸采用低桩挡墙结构。
基础为两根©800PHC管桩，桩端入角砾混粉质粘土层1.6m。
桩基横向间距为5m桩基之间塞填碎石垫层，而后现浇钢筋混凝土底板（厚1m）与挡墙。
挡墙上部外侧坡度为10:
1,内侧坡度为3.5:
1。
挡墙上现浇胸墙（1.75m高），并设1m高的混凝土护栏。
挡墙、胸墙及护栏每隔20m设变形缝，缝宽20mm以沥青砂浆塞填。
挡墙后设泄水孔，并设倒滤设施，而后回填乱毛石，并铺筑二片石垫层与倒滤层。
护岸挡墙前抛填块石镇压，宽度不小于5m,
厚度不小于80cm
（2）方案二
码头结构为高桩梁板式，码头平台长度为521m,宽度为40m,平台共分为7段，其中，首尾段长度为74.5m,中间5段长度均为74.4m。
各段之间变形缝宽20mm每段桩台横向排架间距为7m除首尾悬臂长2.3m外，其余悬臂均为2.2m。
每榀排架下设©1500钻孔灌注桩8根，均为直桩。
基桩钢护筒穿过淤泥层，沉至块石层顶面，然后采用钻孔灌注砼芯桩成桩。
桩顶现浇倒T型横梁。
下横梁底宽1.8m，高
1.5m;上横梁宽1.2m，高（包括现浇面层厚度）2.5m。
下横梁间搁置预制轨道梁与纵梁，梁上搁置预制面板，而后通过现浇节点及面层使结构整体化。
其它同方案一。
固定引桥平面布置同方案一。
基础采用©1000钻孔灌注桩，桩
端入块石或中风化基岩1m桩基上现浇帽梁，安装预制T梁。
护岸平面布置同方案一，基础采用©800钻孔灌注桩，桩端入中
风化基岩0.5m。
6.3.2结构计算
6.3.2.1作用效应组合
6.3.2.1.1码头平台
（1）承载能力极限状态持久组合（设计高低水位分别验算）
11.2X自重+1.4X堆载+0.7x（1.5X船舶撞击力+1.5X门机
（桥抓）非工作状态）
21.2X自重+1.4X堆载+0.7X（1.4X系缆力+1.5X门机（桥抓）非工作状态）
31.2X自重+1.4X系缆力+0.7X（1.4X堆载+1.5X门机（桥抓）
非工作状态）
41.2X自重+1.4X系缆力+0.7X1.5X门机（桥抓）非工作状态
51.2X自重+1.5X船舶撞击力+0.7X（1.4X堆载+1.5X门机
（桥抓）非工作状态）
61.2X自重+1.5X船舶撞击力+0.7X1.5X门机（桥抓）非工作状态）
71.2X自重+1.5X门机（桥抓）工作状态+0.7X1.4X堆载
（2）正常使用极限状态持久状况下的短期效应组合
8自重+0.8X（堆载+船舶撞击力+门机（桥抓）非工作状态）
9自重+0.8X（堆载+门机（桥抓）工作状态）
10自重+0.8X（堆载+系缆力+门机（桥抓）非工作状态）
6.3.2.1.2固定引桥
（1）承载能力极限状态持久组合（设计高低水位分别验算）
11.2X自重+1.4X人群荷载+0.7X1.4X水流力
21.2X自重+1.4X水流力+0.7X1.4X人群荷载
31.2X自重+1.4X汽车荷载+0.7X1.4X水流力
（2）正常使用极限状态持久状况下的短期效应组合
4自重+0.8X（人群荷载+水流力）
5自重+0.8X（汽车荷载+水流力）
6.3.2.1.3护岸
11.0X自重+1.35X土压力（稳定性验算时）
21.2X自重+1.35X土压力（桩基计算时）
6.3.2.2主要计算结果
码头平台主要计算结果表
表6-1
方案
计算项目
计算结果
出现工况
备注
万案一
最大桩轴力设计值
相应桩身弯矩
7413KN
低水位⑦
钢管桩+砼芯柱
+10m■排
架间距
167KN-m
最大桩身弯矩
相应桩力
845KN-m
低水位④
2430KN
横梁最大弯矩
5790KN-m
低水位⑦一台门机工作时
-12680KN-m
低水位⑦两台门机同时工作时
排架最大水平位移
23mm
高水位⑤
排架最大竖向位移
-18mm
高水位⑦
万案一
最大桩轴力设计值
相应桩身弯矩
8400KN
低水位⑦
钻孔灌注
桩+7m
排架间距
0KN-m
最大桩身弯矩
相应桩力
1555KN-m
低水位④
2960KN
横梁最大弯矩
6215KN-m
低水位⑦一台门机工作时
-8030KN-m
低水位⑦两台门机同时工作时
排架最大水平位移
28mm
高水位⑥
排架最大竖向位移
5mm
高水位⑦
引桥排架主要计算结果表
表6-2
万案
计算项目
计算结果
备注
万案一
最大桩轴力设计值
3158kN
PHCtt基+预应
力空心板
最大桩身弯矩
603kN?
m
帽梁最大弯矩
-624kN?
m
833kN?
m
最大水平位移
51mm
万案一
最大桩轴力设计值
3512kN
钻孔灌注桩+预
制T梁
最大桩身弯矩
785kN?
m
帽梁最大弯矩
-624kN?
m
833kN?
m
最大水平位移
37mm
护岸上部结构计算结果表
表6-3
部位
计算项目
作用效应
设计值
结构抗力
设计值
结论
护岸
胸墙抗滑验算
13.0KN
34.47KN
安全
胸墙抗倾验算
6.5KN•m
32.8KN•m
安全
挡墙抗滑验算
78.7KN
164.9KN
安全
挡墙抗倾验算
123.6KN•m
402.6KN•m
安全
基床顶面应力值
（Tmax=119.8KPa
450KPa
安全
圆弧滑动安全系数
1.013（处理前）/1.504（处理后）
安全
最大桩轴力设计值
1010.8KN
1659/3541KN
安全
6.323桩基竖向极限承载力计算
63231码头平台下桩基计算
（1）©1500钢管桩竖向极限承载力标准值
按ZK32计算，淤泥层厚31.90m,块石层厚5.3m,强风化基岩④层厚6.1m，强风化基岩⑤层按3.9m计。
入土深度按47.2m计算。
Q1=12X3.14X1.5X31.9/1.55+3.14X1.4X（5.3X90+6.1X80+3.9X120）/1.65+3.14/4X1.42X7000/1.65=11508KN
按块石层厚10m计算
Q2=12X3.14X1.5X31.9/1.55+3.14X1.4X90X10/1.65+3.14/4X1.42x5500/1.65=8690KN
（2）©1500钻孔灌注桩竖向极限承载力
按ZK32计算
Q仁3.14X1.5X（31.9X12+5.3X90+6.1X80+3.9X
120）/1.65+3.14
2
/4X1.5X7000/1.65=12676KN
按块石层厚10m计算
Q2=3.14X1.5X（31.9X12+10X90）/1.65+3.14/4X1.52X5500/1.65
=9549KN
6.3.2.3.2固定引桥下桩基计算
（1）©1000预应力管桩竖向极限承载力标准值
按ZK32计算，淤泥层厚31.90m,入块石层1m考虑到施工时块石层的破碎，该层仅计端阻力值。
Q1=3.14X1.0X31.9X12/1.45+3.14/4X（12-0.742）X11000/1.45
=3424KN
（2）©1000钻孔灌注桩竖向极限承载力标准值
按ZK32计算，淤泥层厚31.90m,入块石层1m
2
Q2=3.14X1.0X（31.9X12+1X90）/1.65+3.14/4X1X5500/1.65
=3516KN
6.3.2.3.3护岸下桩基计算
（1）©800预应力管桩竖向极限承载力标准值
按Z03计算，淤泥层厚19.7m,粘土层厚22.4m,角砾混粉质粘
土层按1.6m厚计
Q仁3.14X0.8X（17.98X11+22.4X18+1.6X56）/1.45+3.14/4
x（12
0.742）X2400/1.45=1659KN
（2）©800钻孔灌注桩竖向极限承载力
按Z03计算，淤泥层厚19.7m,粘土层厚22.4m,角砾混粉质粘土层厚2.8m，强风化凝灰岩厚0.3m,中风化凝灰岩厚按0.5m计。
考虑实际施工误差，中风化凝灰岩层不计侧摩阻力值。
Q2=3.14X0.8X（17.98X11+22.4X16+2.8X52+0.3X100）/1.65+
3.14/4X0.82X8000/1.65=3541KN
6.3.2.3主要水工工程量
水工建筑物主要工程数量表（方案一）
表6-4
部位
序号
名称
单位
数量
备注
1
①1500X18钢管桩
t/根
20189/448
均为直桩，入块石层或
强风化基岩10m
2
钢管桩嵌岩（块石）砼
3m
17241
现浇C30
3
桩顶锚固砼
3m
1131
现浇C40
码
4
横梁
3m
11155
现浇C40
5
靠船构件
m/榀
91/56
预制C40
头
6
预应力轨道梁
m/根
1354/98
预制C40
7
前边梁
m/根
1147
现浇C40
平
8
纵梁
m/根
5433/490
预制C40
台
9
面板
m/块
4102/1176
预制C40
10
面层
3m
8403
现浇C40
11
悬臂板
3
m
1474
现浇C40
12
护轮槛
3m
84
现浇C40
13
系船柱块体
3m
100
现浇C40
14
650KN系船柱
个
20
15
SUC鼓型橡胶护舷
套
56
两鼓一板
16
DA-A400H玄梯护舷
套
49
L=1.5m
17
QU80钢轨
m
993
18
仿木栏杆
m
601
19
非金属纤维
Kg
10957
20
①1000PH®桩
m/根
1782/96
均为直桩,预应力C80
21
桩顶锚固砼
3m
62
现浇C40
固
22
横梁
3m
798
现浇C40
疋
23
预应力空心板
m/块
2419/260
预应力C50
24
非预应力空心板
m/块
28/9
预制C40
引
25
实心板
m/块
137.3/13
预制C40
26
面层
3m
882.3
现浇C40
桥
27
护轮槛
3m
105
28
仿木栏杆
m
1170
29
非金属纤维
Kg
1086
30
淤泥开挖
3m
12156
31
碎石垫层
3m
2816
护
32
①800PHCI桩
m/根
4006/420
预应力C80,入角砾混粉
质粘土1.6m
33
砼挡墙
3m
7314
岸
34
胸墙
3m
2287
35
回填乱毛石
3m
6177
36
二片石垫层
3m
1644
37
混合倒滤层
3
m
6100
38
抛石镇压层
3
m
7170
39
护栏
3
m
883
水工建筑物主要工程数量表（方案二）
表6-5
部位
序号
名称
单位
数量
备注
1
①1500钻孔灌注桩
m/根
74566/616
直桩，入块石层或强风
化基岩10m
2
靠船构件
m/榀
125/77
预制C40
3
横梁
3m
15338
现浇C40
4
轨道梁
m/根
11275/140
预制C40
5
前边梁
m/根
1080
现浇C40
码
6
纵梁
m/根
5116/700
预制C40
7
面板
m/块
3743/1180
预制C40
头
8
面层
3m
8403
现浇C40
平
9
悬臂板
3m
1474
现浇C40
10
护轮槛
3m
84
现浇C40
台
11
系船柱块体
3m
100
现浇C40
12
650KN系船柱
20
13
SUC115鼓型橡胶护舷
套
77
两鼓一板
14
DA-A400Hlt胶护舷
套
70
15
QU80!
冈轨
m
990
16
钢质栏杆
Kg
4808
17
非金属纤维
Kg
10957
18
①1000钻孔灌注桩
m/根
3586/96
直桩，入中风化基岩1m
引
19
帽梁
3m
798
现浇C40
桥
20
实心板
mV块
1373/13
预制C40
21
T型梁
mV根
4516/232
预制C40
22
面层
3m
882.3
现浇C40
23
护轮槛
3m
105
现浇C40
24
钢质栏杆
Kg
9360
25
非金属纤维
Kg
1086
护
岸
26
淤泥开挖
3m
12156
27
碎石垫层
3m
2816
28
①800钻孔灌注桩
m/根
8445/420
现浇C30,入中风化基岩
0.5m
29
砼挡墙
7314
现浇C40
30
胸墙
3m
2281
现浇C40
31
护栏
3m
882.4
32
抛石镇压
3m
7170
33
回填乱毛石
3m
6177
10〜100Kg
34
二片石垫层
3m
1644
35
混合倒滤层
3m
6100
6.4方案比选及推荐方案
方案比选表
表6-6
优点
缺点
万案一
1.采用钢管桩，桩端入块石层或强风化基岩，桩基承载力强，排架间距大，桩数少，桩型对地基适应性强，且施工速度较快。
2.引桥与护岸基础米用预制
1.地质起伏较大，较复杂，
需一桩一孔勘察，勘察费用较高。
2.钢结构防腐要求咼。
桩，施工速度快。
万案一
1.米用钻孔灌注桩，对基础适应性较强。
2.防腐要求略低。
1.桩数量多，造价较咼，施工速度较慢。
经综合比选，本阶段推荐方案一为水工结构方案
升级会员 