第四章高桩码头第五节.pptx

第四章第四章 高桩码头高桩码头本章要点本章要点 1.高桩码头的结构形式及其特点结构形式及其特点 2.高桩码头的一般构造一般构造 3.高桩码头的结构布置结构布置4.板梁式高桩码头的计算计算 面板的内力计算面板的内力计算 纵梁的内力计算纵梁的内力计算 横向排架的内力计算横向排架的内力计算 靠船构件的内力计算靠船构件的内力计算5.高桩码头的构件强度和整体稳定验算构件强度和整体稳定验算第四节第四节 高桩码头的计算高桩码头的计算高桩码头设计与施工规范高桩码头设计与施工规范JTS167-1-2010几个重要概念：几个重要概念：关于关于“板的类型板的类型”1.1.简支板、连续板、悬臂板简支板、连续板、悬臂板 （板之间的（板之间的 连接形式连接形式 不同）不同）一、面板内力计算一、面板内力计算按照按照“简支板简支板”和和“连续板连续板”来区分来区分板的计算跨度板的计算跨度l0：剪剪2.2.单向板、双向板（受力情况不同）单向板、双向板（受力情况不同）单向板：单向板：两边支承两边自由；四边支承板：长边计算跨度/短边计算跨度2；双向板：双向板：四边支承板：长边计算跨度/短边计算跨度2；单向板单向板双向板双向板平面内扭转平面内扭转15（一）均布荷载作用下的内力计算（一）均布荷载作用下的内力计算 q 1mq 1mq m双向板双向板单向板单向板单向板：单向板：注意注意“跨度方向跨度方向”与与“宽度方向宽度方向”（二）（二）集中荷载作用下的内力计算集中荷载作用下的内力计算 需要区分：需要区分：接触宽度、传递宽度、计算宽度接触宽度、传递宽度、计算宽度 集中荷载接触宽度接触宽度：a0、b0集中荷载传递宽度传递宽度：a1、b1传递后的荷载强度传递后的荷载强度q0：集中荷载集中荷载P均布荷载均布荷载q0hs（二）集中荷载作用下的内力计算：（二）集中荷载作用下的内力计算：1.双向板：求得双向板：求得“传递宽度传递宽度”后即可求解内力后即可求解内力（弯矩、剪力）（弯矩、剪力）传递后的荷载强度传递后的荷载强度q0：a1b aoboq0 1mq0 1m2.单向板：还需进一步计算单向板：还需进一步计算“计算宽度计算宽度”集中荷载弯距计算宽度计算宽度：ac、bc、bc集中荷载剪力计算宽度计算宽度：acs、bcs、bcs单个集中荷载：单个集中荷载：a1=a0+2hs b1=b0+2hsac单向板：单向板：注意注意“跨度方向跨度方向”与与“宽度方向宽度方向”a1=acb aobobcac+Sbc+S多个集中荷载：多个集中荷载：q0 1mac总结一下：概念：针对集中荷载情况概念：针对集中荷载情况1）a0、b0：集中荷载接触宽度（面层、垫层）集中荷载接触宽度（面层、垫层）2）a1、b1：集中荷载传递宽度（面板）集中荷载传递宽度（面板）3）ac、bc、b c：集中荷载作用下弯矩计算宽度（面板）集中荷载作用下弯矩计算宽度（面板）a.单向板：查表单向板：查表4-4-2，注意区分，注意区分“跨度方向跨度方向”与与“宽度方宽度方向向”b.双向板：等于传递宽度双向板：等于传递宽度4）acs、bcs、b cs：集中荷载作用下剪力计算宽度（面板）集中荷载作用下剪力计算宽度（面板）a.单向板：查表单向板：查表4-4-2，注意区分，注意区分“跨度方向跨度方向”与与“宽度方宽度方向向”b.双向板：等于传递宽度双向板：等于传递宽度（三）一种特殊情况：（三）一种特殊情况：与梁整体连接的连续板与梁整体连接的连续板（一）计算图式和计算跨度（一）计算图式和计算跨度支座处断开的纵梁：简支梁支座处断开的纵梁：简支梁支座处整体连接：支座处整体连接：连续梁连续梁二、纵梁内力计算二、纵梁内力计算弹性支承连续梁弹性支承连续梁刚性支承连续梁刚性支承连续梁弹性支承连续梁弹性支承连续梁刚性支承连续梁刚性支承连续梁 1.反映支座弹性性质的系数反映支座弹性性质的系数 弹性支承连续梁弹性支承连续梁刚性支承连续梁刚性支承连续梁K：支座压缩系数（支座反力系数），m/kNB2（二）计算荷载（二）计算荷载纵梁的计算荷载包括：纵梁的计算荷载包括：纵梁自重；纵梁自重；直接作用在纵梁上的使用荷载直接作用在纵梁上的使用荷载 （门机荷载、铁路荷载轨道梁）；（门机荷载、铁路荷载轨道梁）；由面板自重及面板上使用荷载产生的由面板自重及面板上使用荷载产生的面板支座反力面板支座反力。关键：关键：如何考虑第如何考虑第项？项？单向板：向受力的两边均分单向板：向受力的两边均分双向板：将面板上的均布双向板：将面板上的均布荷载按一定的分配方法荷载按一定的分配方法向纵、横梁分配向纵、横梁分配平面内扭转平面内扭转15 均布荷载均布荷载 线荷载线荷载 集中力集中力一定要注意：一定要注意：l l0 0:短跨方向的计算跨度短跨方向的计算跨度双向板双向板（三）内力计算方法（三）内力计算方法 等跨等刚度刚性支承连续梁：查表法；等跨等刚度刚性支承连续梁：查表法；不等跨不等刚度的刚性支承连续梁：三弯矩不等跨不等刚度的刚性支承连续梁：三弯矩方程；方程；不等跨不等刚度的弹性支承连续梁：五弯矩不等跨不等刚度的弹性支承连续梁：五弯矩方程方程。请参阅请参阅结构力学结构力学、力学手册力学手册简化为平面问题，一榀横向排架为一个计算单元，计算段长等于横向排架的间距。三、横向排架内力计算三、横向排架内力计算（一）计算图式的确定（一）计算图式的确定1.计算段长平面内扭转平面内扭转15 排架间距排架间距2.桩台刚度刚性桩台：EI，桩台只有位移没有变形，承台式和桁架式承台式和桁架式 柔性桩台：EIc，位移变形，梁板式和无梁板式梁板式和无梁板式3.桩端固定性质（1）桩与地基的连接：）桩与地基的连接：a、端承桩：入土浅，底端铰接；b、摩擦桩：入土深，弹性嵌固，需考虑桩的受弯计算长度；（2）桩与桩台的连接：）桩与桩台的连接：a、排架内有叉桩：水平位移小，铰接；b、全部采用直桩：水平位移大，固接；：固接c、：铰接4.横梁计算跨度5.桩的受弯计算长度计算长度自由长度嵌固点深度计算长度自由长度嵌固点深度受弯嵌固点位置受弯嵌固点位置（二）计算荷载及其效应组合（二）计算荷载及其效应组合（1）永久作用上部结构自重力、固定设备自重力（2）可变作用堆货荷载、起重运输机械荷载、铁路荷载、船舶荷载、施工荷载、波浪力2.效应组合效应组合1.作用作用（1）针对计算内容，最不利情况；（2）不可能同时出现的荷载不应组合（计算软件中（计算软件中冲突荷载的设置）冲突荷载的设置）；（3）可变作用应分清主导作用和非主导作用。3.荷载的传递形式荷载的传递形式（1）面板直接搁置在横梁上：）面板直接搁置在横梁上：两边支承两边自由 均布荷载均布荷载 线荷载线荷载 面板面板 横梁横梁（2）面板四边支承：）面板四边支承：单向板：长边大于短边的2倍 面板面板 纵梁纵梁 横梁横梁 均布荷载均布荷载 线荷载线荷载 集中力集中力（2）面板四边支承：双向板：面板面板 纵梁纵梁 横梁横梁 均布荷载均布荷载 线荷载线荷载 集中力集中力 面板面板 横梁横梁 均布荷载均布荷载 线荷载线荷载（2）支座的竖向压缩系数KnA、单直桩：Kn=KB、双直桩：Kn=K/2C、叉桩：n考虑系缆力的作用位置：码头面以上0.30.5m系缆力系缆力撞击力作用位置撞击力作用位置悬臂梁式靠船构件：悬臂梁式靠船构件：计算要点：计算要点：（1）取撞击力为设计荷载；）取撞击力为设计荷载；（2）最不利情况：）最不利情况：A、全部撞击力由一个构件承受；、全部撞击力由一个构件承受；B、撞击力作用点取在设计低水位以上第一排防冲、撞击力作用点取在设计低水位以上第一排防冲设施上；设施上；1.由直桩和叉桩支承的横梁内力计算A、受力条件：受力条件：垂直力、水平力对横梁中和轴产生的力矩B、计算模型：计算模型：弹性支承连续梁，弹性支承连续梁，支座的竖向压缩系数Kn（桩的轴向反力系数K）C、计算方法：计算方法：五弯距方程D、基本未知量：基本未知量：中间支座处横梁截面弯距（三）柔性桩台横向排架的计算理论计算方法（三）柔性桩台横向排架的计算理论计算方法K1K2K3K4K5K6M2M3M4M5F2F3F4F6F5F1F7思路思路:令令k=6，则，则n=2、3、4、5，联立并求解方程组，联立并求解方程组M1M2M3M4M5M6中间支座弯距中间支座弯距横梁任意截面的弯距、剪力和各支座反力横梁任意截面的弯距、剪力和各支座反力桩身轴力桩身轴力k=6，n=2、3、4、5，四个方程求解四个未知量:n=2,M1+M2+M3+M4=0n=3,M1+M2+M3+M4+M5=0n=4,M2+M3+M4+M5+M6=0n=5,M3+M4+M5+M6=0（三）柔性桩台横向排架的计算数值计算方法（三）柔性桩台横向排架的计算数值计算方法丰海软件易工软件计算内容：轨道梁内力计算；一般纵梁的内力计算；横向排架内力计算。考虑桩帽对内力的影响对由不考虑桩帽作用得到的横梁弯距乘以折减系数对由不考虑桩帽作用得到的横梁弯距乘以折减系数n n高桩码头设计与施工规范高桩码头设计与施工规范内力图削峰内力图削峰第五节第五节、高桩码头构件强度和整体、高桩码头构件强度和整体稳定验算稳定验算一、构件强度和抗裂计算一、构件强度和抗裂计算1.混凝土强度等级混凝土强度等级 对某些预制安装构件对某些预制安装构件（桩），（桩），施工应力起控制施工应力起控制作用，需按施工期产生的内力进行强度配筋和抗裂作用，需按施工期产生的内力进行强度配筋和抗裂验算。验算。桩的配筋和抗裂验算。桩的配筋和抗裂验算。（1）吊桩应力（用于配筋）2.钢筋混凝土构件的配筋与抗裂验算钢筋混凝土构件的配筋与抗裂验算A、吊桩：桩由水平变成垂直吊入打桩设备龙口B、影响因素：吊点位置、下吊索长度、桩轴与水平面夹角等现场吊桩现场吊桩（2）沉桩应力（沉桩拉应力与压应力：用于裂缝验算）港口工程桩基规范JTJ254-98 P15P16二、高桩码头整体稳定性验算圆弧滑动法：圆弧滑动法：结构自重和上部荷载通过桩基传至滑动面以下，抗滑稳定验算时不予考虑；不计桩的抗滑作用，作为安全储备。验算开挖后岸坡的稳定性即可验算开挖后岸坡的稳定性即可