“高桩码头设计”演示文稿.ppt
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1、高桩码头设计n n1.概述2.作用与作用效应组合3.板梁式码头4.其它型式高桩码头的设计特点5.桩基6.接岸结构和岸坡稳定7算例1、概述、概述 1.1 结构组成及特点结构组成及特点 高桩码头是建造在软土地基上的主要高桩码头是建造在软土地基上的主要码头结构形式之一。它的基本组成可分为码头结构形式之一。它的基本组成可分为两个部分:高桩桩台(或称高桩承台)结两个部分:高桩桩台(或称高桩承台)结构和接岸结构,其构成如图构和接岸结构,其构成如图1.1.1。1、概述、概述1、概述、概述n n 桩台结构分成窄桩台和宽桩台(包括两个以上的桩台,如分为前方桩台、中桩台和后方桩台)。n n 桩台结构型式的计算简图
2、可按桩台的刚度分为三种:刚性桩台、柔性桩台和无刚性桩台。1.2 主要结构形式及构造要求主要结构形式及构造要求n n1.2.1 主要结构形式主要结构形式(大家应该很熟悉了大家应该很熟悉了,这里不讲了这里不讲了.)n n1.2.2 一般构造要求一般构造要求(自己看自己看,做到能熟练做到能熟练查到查到.)n n1.2.3 提高高桩码头耐久性的措施提高高桩码头耐久性的措施 (1)尽量选用钢筋混凝土结构,减少钢)尽量选用钢筋混凝土结构,减少钢结结 构。构。采用预应力混凝土构件,防止构件出现裂采用预应力混凝土构件,防止构件出现裂缝。缝。1.2 主要结构形式及构造要求主要结构形式及构造要求n n(2 2)简
3、化构件外形,减少外露面。)简化构件外形,减少外露面。结构通风良好,减少潮湿条件,并避免有积水。结构通风良好,减少潮湿条件,并避免有积水。n n(3 3)遵守)遵守水运工程混凝土质量控制标准水运工程混凝土质量控制标准规定,规定,遵守遵守海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范规规定,确保混凝土保护层厚度,提高混凝土密实性,定,确保混凝土保护层厚度,提高混凝土密实性,尽量采用高性能混凝土尽量采用高性能混凝土.具体规定要知道以下这些具体规定要知道以下这些表在哪本规范中可以查到表在哪本规范中可以查到:工程建设标准强制性工程建设标准强制性条文水运工程部分条文水运工程部分第页表第页
4、表.第页表第页表.n n强制性条文很重要,希望大家注意,其中必多有强制性条文很重要,希望大家注意,其中必多有考题考题1.2 主要结构形式及构造要求主要结构形式及构造要求n n(4 4)对钢筋混凝土构件采用涂料保护,其部位可)对钢筋混凝土构件采用涂料保护,其部位可在设计高水位附近梁的底面和侧面;面板底部;在设计高水位附近梁的底面和侧面;面板底部;浪溅区的其它构件。浪溅区的其它构件。n n(5 5)钢管桩应进行系统的防腐处理,符合)钢管桩应进行系统的防腐处理,符合港口港口工程桩基规范工程桩基规范的规定。可分别采用涂料、阴级的规定。可分别采用涂料、阴级保护和预留钢板厚度等防腐措施。保护和预留钢板厚度
5、等防腐措施。n n(6 6)对腐蚀性较强的散货码头、盐码头,应采取)对腐蚀性较强的散货码头、盐码头,应采取措施防止有害物质渗透使钢筋锈蚀,如增加面板措施防止有害物质渗透使钢筋锈蚀,如增加面板顶层钢筋保护层厚度,采用微膨胀混凝土填充预顶层钢筋保护层厚度,采用微膨胀混凝土填充预制构件接头等。制构件接头等。2、作用与作用效应组合、作用与作用效应组合n n(这一节很重要,大家一定已经在设计中掌握了,所以这里就不讲了但是有些细节希望大家不要疏忽,譬如表中的.中的“注”要注意记住可能会考)即当某一非主导可变作用与主导可变作用完全相关时,则该作用亦按主导可变作用考虑3、板梁式码头、板梁式码头3.2 3.2
6、板板板板3.2.1 3.2.1 钢筋混凝土板的内力计算原则钢筋混凝土板的内力计算原则钢筋混凝土板的内力计算原则钢筋混凝土板的内力计算原则码头面板根据使用要求、荷载情况,施工条码头面板根据使用要求、荷载情况,施工条码头面板根据使用要求、荷载情况,施工条码头面板根据使用要求、荷载情况,施工条件可设计成实心板或空心板、预制安装板或叠合件可设计成实心板或空心板、预制安装板或叠合件可设计成实心板或空心板、预制安装板或叠合件可设计成实心板或空心板、预制安装板或叠合板、简支板或连续板等等,在码头设计中划分成板、简支板或连续板等等,在码头设计中划分成板、简支板或连续板等等,在码头设计中划分成板、简支板或连续板
7、等等,在码头设计中划分成单向板或双向板进行内力分析。单向板可通过有单向板或双向板进行内力分析。单向板可通过有单向板或双向板进行内力分析。单向板可通过有单向板或双向板进行内力分析。单向板可通过有效分布宽度、弯矩系数简化为简支梁的方法进行效分布宽度、弯矩系数简化为简支梁的方法进行效分布宽度、弯矩系数简化为简支梁的方法进行效分布宽度、弯矩系数简化为简支梁的方法进行计算。双向板可按计算。双向板可按计算。双向板可按计算。双向板可按“规范规范规范规范”附录附录附录附录B B进行计算;进行计算;进行计算;进行计算;单向板和双向板的划分,(大家都会,所以不讲单向板和双向板的划分,(大家都会,所以不讲了)了)3
8、、板梁式码头、板梁式码头n n3.2.2 板的计算跨度板的计算跨度板按支承情况分为简支板和连续板,板按支承情况分为简支板和连续板,此两种板的计算跨度与板的搁置长度此两种板的计算跨度与板的搁置长度e,板板厚厚h,净跨净跨Ln等有关。计算跨度的确定见表等有关。计算跨度的确定见表3.2.2-1和图和图3.2.2-1。3、板梁式码头、板梁式码头板的计算跨度板的计算跨度板的计算跨度板的计算跨度表表表表.项项 目目简支板简支板连续板连续板弯矩计算弯矩计算L0=L0=LnLn+h+h但不大于但不大于LnLn+e+e当当B10.1LB10.1L时,时,L0=L0=LnLn当当B10.1LB10.1L时,时,L
9、0=1.1LnL0=1.1Ln剪力计算剪力计算L0=L0=LnLnL0=L0=LnLnn n注:注:注:注:L0L0计算跨度;计算跨度;计算跨度;计算跨度;n n LnLn净跨;净跨;净跨;净跨;n n LL梁的中心间距;梁的中心间距;梁的中心间距;梁的中心间距;n n hh板的厚度;板的厚度;板的厚度;板的厚度;n n ee板的搁置长度;板的搁置长度;板的搁置长度;板的搁置长度;n n B1B1梁上翼缘宽度。梁上翼缘宽度。梁上翼缘宽度。梁上翼缘宽度。3、板梁式码头、板梁式码头n n图图.板的跨度板的跨度n n(a a)简支板;(简支板;(b b)连续板连续板3、板梁式码头、板梁式码头图图3.
10、2.2-2 3.2.2-2 板与梁整体连接构造图板与梁整体连接构造图1 1、面板主筋;、面板主筋;2 2、纵梁主筋;、纵梁主筋;3 3、面板分布筋;、面板分布筋;4 4、纵梁;、纵梁;5 5、箍筋、箍筋3、板梁式码头、板梁式码头n n 对叠合板的内力尚可按下列规定计算:预制板的自重及施工荷载产生的内力,按简支板计算;对可变作用产生的内力,当板与梁整体连接时(图3.2.2-2)可按连续板采用弯距系数法计算;当板不与梁整体连接时,按简支板计算。3、板梁式码头、板梁式码头n n3.2.3 集中荷载在单向板或双向板上的传集中荷载在单向板或双向板上的传递宽度递宽度集中荷载在顺板跨及垂直板跨方向的传递宽度
11、确定方法相同。见表3.2.3及图3.2.3-1和图3.2.3-2。(这些表格请大家记住,自己看)3、板梁式码头、板梁式码头集中荷载在板上的传递宽度集中荷载在板上的传递宽度集中荷载在板上的传递宽度集中荷载在板上的传递宽度表表表表.n n式中:式中:a1a1集中荷载在平行板跨方向的传递宽度(集中荷载在平行板跨方向的传递宽度(mm););n n a0 a0集中荷载在平行板跨方向的接触宽度(集中荷载在平行板跨方向的接触宽度(mm););n n hshs垫层厚度(垫层厚度(mm););n n S S最外面集中荷载的中心间距(最外面集中荷载的中心间距(mm););n n b1 b1集中荷载在垂直板跨方向的
12、传递宽度(集中荷载在垂直板跨方向的传递宽度(mm););n n b0 b0集中荷载在垂直板跨方向的接触宽度(集中荷载在垂直板跨方向的接触宽度(mm););项项 目目平行板跨方向(平行板跨方向(a a向)向)垂直板跨方向(垂直板跨方向(b b向)向)单个集中荷载单个集中荷载a1=a0+2hsa1=a0+2hsb1=b0+2hsb1=b0+2hs多个集中荷载多个集中荷载a1=a0+S+2hsa1=a0+S+2hsb1=b0+S+2hsb1=b0+S+2hs3、板梁式码头、板梁式码头图图3.2.3-1 3.2.3-1 单个集中荷载传递宽度单个集中荷载传递宽度 图图3.2.3-2 3.2.3-2 多个
13、集中荷载传递宽度多个集中荷载传递宽度n n 注:多个集中荷载的传递宽度注:多个集中荷载的传递宽度n n 不交叉时,按单个集中荷载计算不交叉时,按单个集中荷载计算3、板梁式码头、板梁式码头n n3.2.4 3.2.4 单向板在集中荷载作用下的弯矩和剪力计算宽度单向板在集中荷载作用下的弯矩和剪力计算宽度单向板在集中荷载作用下的弯矩和剪力计算宽度单向板在集中荷载作用下的弯矩和剪力计算宽度n n单向板因双对边的支承条件不同,故在相对应的平行单向板因双对边的支承条件不同,故在相对应的平行板跨方向和垂直板跨方向的内力分配宽度不同,且与荷载板跨方向和垂直板跨方向的内力分配宽度不同,且与荷载的作用位置属中置荷
14、载还是偏置荷载而异。不同条件下的的作用位置属中置荷载还是偏置荷载而异。不同条件下的弯距和剪力计算宽度如下:弯距和剪力计算宽度如下:n n(1 1)单向板在集中荷载作用下的弯矩计算宽度,按下列)单向板在集中荷载作用下的弯矩计算宽度,按下列规定确定。规定确定。n n1 1)平行板跨方向的弯距计算宽度可按下式计算:)平行板跨方向的弯距计算宽度可按下式计算:n n ac=a1 ac=a1 (3.2.4-13.2.4-1)n n式中:式中:acac平行板跨方向的弯矩计算宽度(平行板跨方向的弯矩计算宽度(mm););n n a1 a1集中荷载在平行板跨方向的传递宽度(集中荷载在平行板跨方向的传递宽度(mm
15、)。)。3、板梁式码头、板梁式码头n n2)垂直板跨度方向的弯矩计算宽度知道在规范哪里可以查到就可以了具体应用时查规范,可以不介绍公式n n3)当有多个荷载同时作用时,弯矩计算宽度重叠时,其计算宽度取bc+s,s为最外面集中荷载的中心距离。3、板梁式码头、板梁式码头n n2 2)单向板在集中荷载作用下的剪力计算宽度,按)单向板在集中荷载作用下的剪力计算宽度,按下列规定确定:下列规定确定:n n1 1)平行板距方向的剪力计算宽度可按下式计算:)平行板距方向的剪力计算宽度可按下式计算:n n acsacs=a1 =a1 (3.2.4-53.2.4-5)n n式中:式中:acsacs平行板跨方向的剪
16、力计算宽度平行板跨方向的剪力计算宽度(mm););n n a1 a1集中荷载在平行板跨方向的传递宽度集中荷载在平行板跨方向的传递宽度(mm)。)。n n2 2)垂直板跨方向的剪力计算宽度公式知道在规范垂直板跨方向的剪力计算宽度公式知道在规范哪里可以查到就可以了哪里可以查到就可以了3、板梁式码头、板梁式码头3.2.5 3.2.5 集中荷载在悬臂板上的弯矩计算宽度(图集中荷载在悬臂板上的弯矩计算宽度(图集中荷载在悬臂板上的弯矩计算宽度(图集中荷载在悬臂板上的弯矩计算宽度(图3.2.53.2.5),可按下式计算:),可按下式计算:),可按下式计算:),可按下式计算:bcbc=b1+2x =b1+2x
17、 (3.2.4-83.2.4-8)式中:式中:bcbc悬臂板上的弯矩计算宽度(悬臂板上的弯矩计算宽度(mm););b1 b1平等悬臂板固定边上荷载接触面的宽度(平等悬臂板固定边上荷载接触面的宽度(mm););x x荷载接触面积中心至支座边的距离(荷载接触面积中心至支座边的距离(mm)。)。n n图图图图3.2.5 3.2.5 悬臂板计算宽度悬臂板计算宽度悬臂板计算宽度悬臂板计算宽度3、板梁式码头、板梁式码头n n3.2.6 板的内力计算板的内力计算n n单向板主要是单向弯曲破坏,用弯矩系数法考虑荷载位置和板的支承条件计算板的弯矩;单向板在集中荷载作用下又呈双向应力状态,而双向板在集中荷载作用下
18、的抗剪性能试验研究,板的破坏形态均为冲切破坏。破坏时板中形成冲切锥体3、板梁式码头、板梁式码头n n单向板和双向板的内力计算方法 是重点一般计算大家都会这里不讲了大家注意熟悉掌握双向板承受集中荷载时,受冲切承载力的计算3、板梁式码头、板梁式码头n n(3 3)双向板受冲切承载力可按下列规定确定。)双向板受冲切承载力可按下列规定确定。n n1 1)双向板承受集中荷载作用时,受冲切承载力可按下式)双向板承受集中荷载作用时,受冲切承载力可按下式计算:计算:n n(3.2.6-133.2.6-13)n n式中:式中:F1uF1u受冲切承载力设计值(受冲切承载力设计值(kNkN););n n 结构系数,
19、取结构系数,取1.11.1;n n 系数,一般取系数,一般取0.70.7,支座处取,支座处取0.850.85;n n ftft混凝土轴心受拉强度设计值,对叠合板,取预制板混凝土轴心受拉强度设计值,对叠合板,取预制板和叠合层中混凝土强度较低值(和叠合层中混凝土强度较低值(MPaMPa););图图3.2.6-5 3.2.6-5 双向板双向板冲切示意图冲切示意图n n1 1、荷载接触面积;、荷载接触面积;2 2、支座、支座n n umum冲切锥体的周长(冲切锥体的周长(mmmm););n n h0 h0板有有效高度(板有有效高度(mmmm)。)。3、板梁式码头、板梁式码头2 2)冲切锥体的周长(图)
20、冲切锥体的周长(图)冲切锥体的周长(图)冲切锥体的周长(图3.2.6-53.2.6-5)可按下列公式计算。)可按下列公式计算。)可按下列公式计算。)可按下列公式计算。1 1、当荷载接触面积边缘距支座距离、当荷载接触面积边缘距支座距离、当荷载接触面积边缘距支座距离、当荷载接触面积边缘距支座距离dh0dh0时:时:时:时:um=4(a+h0)um=4(a+h0)(3.2.6-143.2.6-14)2 2、当当当当dh0d0.05LB20.05L时,时,L=1.05LnL=1.05LnL0=LL0=L剪力计算剪力计算L0=L0=LnLnL0=L0=LnLnL0=L0=LnLn3、板梁式码头、板梁式码
21、头n n注注:L0L0计算跨度;计算跨度;LnLn净跨;净跨;LL横梁或桩帽中心间距;横梁或桩帽中心间距;n nee搁置长度;搁置长度;B2B2纵梁的支座横梁或桩帽宽度。纵梁的支座横梁或桩帽宽度。n n(2 2)纵梁内力按下列规定计算)纵梁内力按下列规定计算n n1 1)支承于桩帽上的连续梁,其内力应按弹性支承连续梁)支承于桩帽上的连续梁,其内力应按弹性支承连续梁计算。计算。n n2 2)支承于横梁上的装配整体式纵梁,具有弹性支承性质。)支承于横梁上的装配整体式纵梁,具有弹性支承性质。对于重要工程宜按弹性支承连续梁计算,一般工程可简化对于重要工程宜按弹性支承连续梁计算,一般工程可简化按刚性支承
22、连续梁计算。按刚性支承连续梁计算。n n3 3)弹性支承连续纵梁的支座反力系数按下列规定采用:)弹性支承连续纵梁的支座反力系数按下列规定采用:n n1 1、支承于桩帽的纵梁,取其支承处桩的轴向反力系数;、支承于桩帽的纵梁,取其支承处桩的轴向反力系数;n n2 2、搁置在横梁上的纵梁,取搁置处横梁在单位力作用下、搁置在横梁上的纵梁,取搁置处横梁在单位力作用下的垂直变形值。的垂直变形值。3、板梁式码头、板梁式码头n n3.3.2 3.3.2 横向排架计算横向排架计算横向排架计算横向排架计算n n板梁式码头是把每个结构段中等间距的每一个横向排架作为一个板梁式码头是把每个结构段中等间距的每一个横向排架
23、作为一个计算单元,按平面问题进行简化计算,求得基桩和横梁的内力,计算计算单元,按平面问题进行简化计算,求得基桩和横梁的内力,计算时应先确定几个问题:时应先确定几个问题:n n1 1、高桩桩台的刚度:桩台的刚度分为刚性桩台、柔性桩台和非刚性、高桩桩台的刚度:桩台的刚度分为刚性桩台、柔性桩台和非刚性桩台三种。桩台三种。n n2 2、确定桩端的固定性质:一般分为铰接、固接和弹性嵌固。在柔性、确定桩端的固定性质:一般分为铰接、固接和弹性嵌固。在柔性桩台的横向排架中,一般有两种情况:即排架中有叉桩和全部为直桩桩台的横向排架中,一般有两种情况:即排架中有叉桩和全部为直桩两种情况。当排架布置有叉桩时,作用在
24、横向排架上的水平力绝大部两种情况。当排架布置有叉桩时,作用在横向排架上的水平力绝大部分由叉桩承受,桩台位移小,可假定成桩两端为铰接,水平力由于铰分由叉桩承受,桩台位移小,可假定成桩两端为铰接,水平力由于铰接变为叉桩的轴向力;垂直力作用在横梁上,横梁可按弹性支承连续接变为叉桩的轴向力;垂直力作用在横梁上,横梁可按弹性支承连续梁计算,用五弯矩方程式求解;当排架全是直桩时,水平力全部由直梁计算,用五弯矩方程式求解;当排架全是直桩时,水平力全部由直桩承受,计算时应考虑桩与桩台为固结,特别是在桩的底端为铰接时,桩承受,计算时应考虑桩与桩台为固结,特别是在桩的底端为铰接时,桩端必须为固接才是稳定结构。此时
25、,可按桩土共同作用的刚架计算桩端必须为固接才是稳定结构。此时,可按桩土共同作用的刚架计算或按具有弹性支承的刚架计算。或按具有弹性支承的刚架计算。3、板梁式码头、板梁式码头n n3 3、此节应该是重点,以下规定大家应该掌握此节应该是重点,以下规定大家应该掌握n n(1 1)横向排架的计算跨度按下列规定确定:)横向排架的计算跨度按下列规定确定:n n1 1)全部由单桩支承时(图)全部由单桩支承时(图3.3.2-13.3.2-1(a a),宜取桩轴线与宜取桩轴线与梁底面线交点之间的距离;梁底面线交点之间的距离;n n2 2)单桩和叉桩支承时(图)单桩和叉桩支承时(图3.3.2-1(3.3.2-1(b
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