高桩码头计算说明.docx

1、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=223X32.3X17.9xi2.8m6.2.2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

2、年，设计高水位下H痹1.81m;H%=1.52m;H13%=1.22m;Tmean=3.8s , L=22.96mio624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20.95m51.15m;块石厚度分布不均；残积粘性土厚度 3.59.69m;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、

3、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 15.5037.00m;粘土层厚0.726.00m;角砾混粉质粘土厚0.816.00m;含角砾粉质粘土 厚4.532.80m;强风化基岩厚0.23.70m;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：n sin ： cos - cos： cos -式中：7 Fx ,7 Fy 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

4、，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 =857.1 105.6 46.9 =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 =105.6 46.9 =152.5kN ； Fy 二 184.1 88.5= 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

5、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 ： =650 sin30 cos15 =313.93kNNy = N cos cos： =650 cos30 cos15 = 543.74kNNz 二 Nsin l： -650 sin 15 =168.23kN（2） 撞击力船舶靠岸时的有效撞击能量：E0 mVn22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

6、的海港，取0.1m/s。P 2 0.75 2E0 mVn 61100 0.1 =229.1kJ2 2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=1.3 x 100

7、9/5=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/m6.2.5.3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：8X 4,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8X 4,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

8、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：8X 4,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

9、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

10、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、166.782m 143.341m 115.062m。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

11、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

12、.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

13、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）11.2 X自重+1.4 X堆载+0.7 x（ 1.5 X船舶撞击力+1.5 X门机（桥抓）非工作状态）21.2 X自重+1.4 X堆载+0.7 X （1.4 X系缆力+1.5 X门机（桥抓） 非工作状态）31.2 X自重+1.4 X系缆力+0.7 X （1.4 X堆载+1.5 X门机（桥抓）非工作状态）41.2 X自重+1.4 X系缆力+0.7 X 1.5 X门机（桥抓）非工作状态51.2 X自重+1.5 X船舶撞击力+0.7 X（ 1.4 X堆载+

14、1.5 X门机（桥抓）非工作状态）61.2 X自重+1.5 X船舶撞击力+0.7 X 1.5 X门机（桥抓）非工作 状态）71.2 X自重+1.5 X门机（桥抓）工作状态+0.7 X 1.4 X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+0.8 X （堆载+船舶撞击力+门机（桥抓）非工作状态）9自重+0.8 X （堆载+门机（桥抓）工作状态）10自重+0.8 X（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）11.2 X自重+1.4 X人群荷载+0.7 X 1.4 X水流力21.2 X自重+1.4 X水流力

15、+0.7 X 1.4 X人群荷载31.2 X自重+1.4 X汽车荷载+0.7 X 1.4 X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+0.8 X（人群荷载+水流力）5自重+0.8 X（汽车荷载+水流力）6.3.2.1.3护岸11.0 X自重+1.35 X土压力（稳定性验算时）21.2 X自重+1.35 X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2430KN横梁最大弯矩

16、5790KN- m低水位一台门机工作时-12680KN- m低水位两台门机同时工作时排架最大水平位移23mm高水位排架最大竖向位移-18mm高水位万案一最大桩轴力设计值相应桩身弯矩8400KN低水位钻孔灌注桩+7m排架间距0KN- m最大桩身弯矩相应桩力1555KN- m低水位2960KN横梁最大弯矩6215KN- m低水位一台门机工作时-8030KN - m低水位两台门机同时工作时排架最大水平位移28mm高水位排架最大竖向位移5mm高水位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3158kNPHCtt基+预应力空心板最大桩身弯矩603kN?m帽梁最大弯矩-6

17、24kN?m833kN?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?m833kN?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13.0KN34.47KN安全胸墙抗倾验算6.5KN m32.8KN m安全挡墙抗滑验算78.7KN164.9KN安全挡墙抗倾验算123.6KN m402.6KN m安全基床顶面应力值(T max=119.8KPa450KPa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1010.8

18、KN1659/3541KN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 层厚6.1m，强风化基岩层按3.9m计。入土深度按47.2m计算。Q1=12X 3.14 X 1.5 X 31.9/1.55+3.14 X 1.4 X (5.3 X 90+6.1 X 80+3.9 X 120)/1.65+3.14/4 X 1.42 X 7000/1.65=11508KN按块石层厚10m计算Q2=12 X 3.14 X 1.5 X 31.9/1.55+3.14 X 1.4 X

19、90 X 10/1.65+3.14/4 X 1.42x 5500/1.65=8690KN(2) 1500钻孔灌注桩竖向极限承载力按ZK32计算Q仁3.14 X 1.5 X (31.9 X 12+5.3 X 90+6.1 X 80+3.9 X120)/1.65+3.142/4 X 1.5 X 7000/1.65=12676KN按块石层厚10m计算Q2=3.14 X 1.5 X (31.9 X 12+10 X 90)/1.65+3.14/4 X 1.52 X 5500/1.65=9549KN6.3.2.3.2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3

20、1.90m,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=3.14 X 1.0 X 31.9 X 12/1.45+3.14/4 X ( 12-0.74 2 ) X 11000/1.45=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1m2Q2=3.14 X 1.0 X ( 31.9 X 12+1 X 90) /1.65+3.14/4 X 1 X 5500/1.65=3516KN6.3.2.3.3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

21、层按1.6m厚计Q仁3.14 X 0.8 X (17.98 X 11+22.4 X 18+1.6 X 56)/1.45+3.14/4x( 120.74 2)X 2400/1.45=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=3.14 X 0.8 X( 17.98 X 11+22.4 X 16+2.8 X 52+0.3 X 100) /1.65+3.14/4 X 0.82X 8000/1.65=354

22、1KN6.3.2.3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11500X 18钢管桩t/根20189/448均为直桩，入块石层或强风化基岩10m2钢管桩嵌岩(块石)砼3 m17241现浇C303桩顶锚固砼3 m1131现浇C40码4横梁3 m11155现浇C405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C407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C4010面层3 m8403现浇C4011悬臂板3m1474现浇C4012护轮槛3 m84现浇C4013系

23、船柱块体3 m100现浇C4014650KN系船柱个2015SUC鼓型橡胶护舷套56两鼓一板16DA-A400H玄梯护舷套49L=1.5m17QU80钢轨m99318仿木栏杆m60119非金属纤维Kg1095720 1000PH 桩m/根1782/96均为直桩,预应力C8021桩顶锚固砼3 m62现浇C40固22横梁3 m798现浇C40疋23预应力空心板m/块2419/260预应力C5024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C4026面层3 m882.3现浇C40桥27护轮槛3 m10528仿木栏杆m117029非金属纤维Kg108630淤泥开挖3

24、m1215631碎石垫层3 m2816护32 800PHCI桩m/根4006/420预应力C80,入角砾混粉质粘土 1.6m33砼挡墙3 m7314岸34胸墙3 m228735回填乱毛石3 m617736二片石垫层3 m164437混合倒滤层3m610038抛石镇压层3m717039护栏3m883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11500钻孔灌注桩m/根74566/616直桩，入块石层或强风化基岩10m2靠船构件m/榀125/77预制C403横梁3 m15338现浇C404轨道梁m/根11275/140预制C405前边梁m/根1080现浇C40码6纵梁m/根

25、5116/700预制C407面板m/块3743/1180预制C40头8面层3 m8403现浇C40平9悬臂板3 m1474现浇C4010护轮槛3 m84现浇C40台11系船柱块体3 m100现浇C4012650KN系船柱2013SUC115鼓型橡胶护舷套77两鼓一板14DA-A400Hlt 胶护舷套7015QU80!冈轨m99016钢质栏杆Kg480817非金属纤维Kg10957181000钻孔灌注桩m/根3586/96直桩，入中风化基岩1m引19帽梁3 m798现浇C40桥20实心板mV块1373/13预制C4021T型梁mV根4516/232预制C4022面层3 m882.3现浇C4023

26、护轮槛3 m105现浇C4024钢质栏杆Kg936025非金属纤维Kg1086护岸26淤泥开挖3 m1215627碎石垫层3 m281628800钻孔灌注桩m/根8445/420现浇C30,入中风化基岩0.5m29砼挡墙7314现浇C4030胸墙3 m2281现浇C4031护栏3 m882.432抛石镇压3 m717033回填乱毛石3 m617710100Kg34二片石垫层3 m164435混合倒滤层3 m61006.4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