天津港集装箱码头结构设计与施工组织设计.doc
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1、目 录第1章 设计背景11.1 工程概述11.2 设计原则11.3 设计依据11.4 设计任务1第2章 设计资料32.1 地形条件32.2 气象条件32.3 水文条件错误!未定义书签。2.4 泥沙条件错误!未定义书签。2.5 地质条件错误!未定义书签。2.6 地震条件错误!未定义书签。2.7 荷载条件32.8 施工条件4第3章 设计成果53.1 总体设计成果53.2 结构方案成果53.3 施工图设计成果53.4 关键性技术要求53.5 设计成果评价6第4章 总平面设计74.1 工程规模74.2 布置原则74.3 设计船型错误!未定义书签。4.4 作业条件74.5 总体尺度错误!未定义书签。4.
2、5.1 码头泊位长度错误!未定义书签。4.5.2 码头前沿高程错误!未定义书签。4.5.3 码头前沿停泊水域尺度错误!未定义书签。4.5.4 码头前船舶回旋水域尺度错误!未定义书签。4.5.5 陆域设计高程错误!未定义书签。4.5.6 航道设计尺度错误!未定义书签。4.6 平面方案比选错误!未定义书签。4.7 装卸工艺设计错误!未定义书签。第5章 结构选型85.1 结构型式85.2 结构布置85.3 构造尺度85.4 作用分析95.4.1 永久作用错误!未定义书签。5.4.2 可变作用错误!未定义书签。5.4.3 偶然作用9第6章 结构设计106.1 面板设计106.1.1 计算原则106.1
3、.2 计算参数116.1.3 作用分析116.1.4 作用效应计算126.1.5 作用效应组合146.1.6 验算及配筋156.1.7 抗裂验算176.2 纵梁设计176.2.1 计算原则186.2.2 计算参数186.2.3 作用分析196.3 横向排架206.3.1 计算原则206.3.2 计算参数206.3.3 作用分析226.3.4 作用效应计算226.3.5 作用效应组合346.3.6 验算及配筋366.3.7 抗裂验算386.4 基桩设计396.4.1 计算原则396.4.2 计算参数396.4.3 作用效应计算396.4.4 作用效应组合416.4.5 桩身强度验算4143第1章
4、 设计背景第1章 设计背景1.1 工程概述规划建设中的天津港东疆港区位于天津港东北部,北临永定新河口,南临天津港主航道,西临规划反“F”航道,东临渤海湾海域,为浅海滩涂人工造陆形成的三面环海半岛式港区。港区南北长约10公里,东西宽3公里,总面积约30平方公里。它是天津港的重要组成部分,也是东疆保税港区的坐落地,是天津市建设中国北方国际航运中心和国际物流中心、发展港口经济和海洋经济的重要载体,也是推进天津滨海新区开发开放和改革试验的重点区域。1.2 设计原则(一) 总体设计符合国家、地方经济发展规划和总体部署,遵循国家和行业有关工程建设法规、政策和规定。(二) 结合国情,采用成熟的技术、设备和材
5、料,使工程设计安全可靠、使用方便、工程量少、总造价低、施工进度快,获得较好的经济效益和社会效益。(三) 注重工程区域生态环境保护,不占用土地,方便管理,节省投资。1.3 设计依据主要遵循交通部高桩码头设计与施工规范、海港总平面设计规范、港口工程荷载规范、港口工程混凝土结构设计规范、港口工程桩基规范、港工建筑物、海港工程设计手册、建筑结构静力计算手册、港口规划与布置等。1.4 设计任务(1) 设计内容1) 码头平面布置及码头结构设计;2) 根据资料初步设计的码头结构断面;3) 结构计算;4) 完成设计说明书,计算书;5) 完成施工图6) 完成配筋图等图纸的绘制。(2) 提交成果1) 设计说明书和
6、计算书,毕业设计摘要(汉译英),约300600字左右(限一页);2) 码头结构设计图纸,断面图,平面图投影正确;3) 外文翻译,翻译与本专业毕业设计(论文)相关的外文资料,不少于2000汉字,并附原文。(3) 质量要求1) 研究报告内容完整,表述清晰,公式、图表齐全,必须按学校统一格式和要求装订。2) 用绘制结构设计图纸,图纸要符合工程绘图规范要求,尺度齐全,布局合理,信息充足。3) 毕业设计、论文要规范化。第2章 设计资料第2章 设计资料2.1 地形条件天津港位于渤海湾沿岸海河入海口,地形地势平坦开阔,为港口设备、建筑及城市规划提供了广大的陆域空间2.2 气象条件(1)气温年平均气温 12.
7、3 年平均最高气温 16.2 年平均最低气温 9.1 极端最高气温 39.9(1955年7月24日) 极端最低气温 -18.3(1953年1月17日)(2)降水年平均降水量 586.0mm年最大降水量 1083.5mm(1964年)年最小降水量 278.4mm(1968年)一日最大降水量 191.5mm(1975年7月30日)(3)风本区常风向为E向,出现频率为11.71%;次常风向为S向,频率为10.34%;强风向为E向,该向6级风的频率为1.96%,全年各向6级风所出现的频率为3.65%。 (4)雷暴年平均雷暴日数为27.5天,多发生在67月份。(5)雾能见度1km的大雾多年平均为16.5
8、个雾日,雾多发生在秋冬季节,日出后很快消散。根据资料统计,能见度1km的大雾实际出现天数为5.0天。(6)相对湿度平均相对湿度 65% 最大相对湿度 100% 最小相对湿度 3%2.3 荷载条件针对工程使用要求,分析确定作用于水工建筑物上的主要荷载,并给出相应标准值。2.4 施工条件(1) 施工条件:施工单位具备码头施工所需要的的各种机具和钢筋混凝土构件的预制厂,施工单位的技术力量雄厚,施工经验丰富。工程施工现场的“三通一平”条件好,即供水供电有保障,道路畅通,施工场地平整,为工程施工带来了方便。(2) 材料供应:当地石料丰富,水泥,砂,钢材和木材可由水路或铁路运入。第3章 设计成果第3章 设
9、计成果3.1 总体设计成果本工程为45000吨级的集装箱码头,共有2个泊位。集装箱泊位长度267米,码头总岸线长为660米。码头前沿停泊水域宽度为70米,码头前沿回旋水域半径为540米,设计航道为双向航道,宽度为236.6米,航道水深为14.258米,码头顶高程6.0,码头前沿水底高程为-13.11。集装箱泊位的年通过能力为35万TEU,需要堆场面积将近10万。散货泊位采用的是10t门机,为满足吞吐量要求,配置了4台门机。集装箱泊位则配置3台40t装卸桥。3.2 结构方案成果本码头的结构形式为梁板式高桩码头,上部结构主要由板、纵梁,横梁、桩帽和靠船构件组成,下部结构主要有桩。板为预制钢筋混凝土
10、板,梁为叠合梁,桩采用预应力混凝土方桩。结构安全等级为二级。作用在水工建筑物上的主要荷载有堆货荷载、装卸桥荷载、正面吊、拖挂车以及船舶荷载。3.3 施工图设计成果施工期:板简支板计算;梁的计算分两种情况,一种按简支梁计算,一种按连续梁计算。试用期:板按双向连续板计算;梁按连续梁计算。主要技术参数有桩的轴向刚性系数、纵向刚性系数、混凝土轴心抗拉强度、抗压强度、钢筋抗拉及抗压强等。横向排架计算方法时采用结构力学的力法得出五弯矩方程求解梁的内力。经计算和验算,码头的稳定性、结构强度以及抗裂都满足。主要施工图有横梁配筋图、板的配筋图、桩的配筋图等。3.4 关键性技术要求工程施工主要分为桩基施工和上部结
11、构施工。桩基施工主要工作有桩的预制和运输、设置打桩定位基线及测量平台、定位沉桩、装的临时固定和处理。上部结构施工的主要工作及顺序是:现浇桩帽、安装预制梁、安装靠船构件、板的安装、现浇混凝土、现浇面层等。沉桩用的是锤击法沉桩,沉桩时要考虑以下几方面:要考虑到所有的桩位都能施打;考虑到水位、水深和风、浪、流的影响;考虑到工程分段;考虑到土壤变形的影响;尽量减少沉桩对岸坡稳定的影响;尽量减少打桩船的移架、改架、移锚的次数;要考虑水域锚缆的布置。桩打好后,应满足设计承载力的要求,要控制沉桩桩尖标高的同时,控制打桩的最后贯入度。基桩沉好后,桩顶高于或低于设计标高,需截桩或接桩。梁板的安装要控制好安装位置
12、线,预留施工缝和变形缝。3.5 设计成果评价整个毕业设计过程,我都始终保持着严谨的科学态度,实事求是和严肃负责的工作作风,并且不断同知道老师一起发现问题,分析并解决问题,同时加深了对基础理论的理解,扩大了专业知识面,锻炼了自己的理论计算和设计绘图等能力。设计成果包含正确的设计思想,演算过程严谨正确,严格遵守各项设计与施工规范。毕业设计工作安排井然有序,脉络清晰,主次分明,重点突出,望指导老师能进一步加强与学生的交流。第4章 总平面设计第4章 总平面设计总平面设计主要包括工程规模确定、主要水工建筑物的总体尺度、生产作业工艺设计、平面布置方案比选。不同的工程其具体的设计内容也不同。港口工程:水域布
13、置及尺度(港外水域,如进港航道、港外锚地;港内水域,如港内航道、船舶转头水域、港内锚地、船舶制动水域、船舶回旋水域、港池、码头前水域;导航助航标志;防波堤),码头布置及尺度(码头水工建筑物、前方作业地带、仓库、堆场和连接通道),陆域布置及尺度(仓储、集疏运、生产生活辅助设施等),装卸作业工艺设计(选择装卸作业机械化系统确定合理的工艺流程配备装卸作业系统基本要素,如操作人员、库场以及各种附属设施)等;航道整治工程:一般包括整治水位确定、整治线的布置、各种整治建筑物的尺度及其布置等;渠化工程:一般包括渠化梯级的确定、各种过船建筑物的主要尺度及其布置等;围垦与海塘工程:一般包括围垦方案的确定、围垦后
14、各部分的利用规划以及平面布置等。4.1 工程规模天津港东疆港区位于天津港东北部,北临永定新河口,南临天津港主航道,西临规划反“F”航道,东临渤海湾海域,为浅海滩涂人工造陆形成的三面环海半岛式港区。港区南北长约10公里,东西宽3公里,总面积约30平方公里。本工程为东疆港区集装箱码头2号泊位。4.2 布置原则(一) 总平面布置应满足本区域岸线规划的要求,满足港口整体发展的需要,充分与已建工程和将来预留发展工程相协调。(二) 总平面布置与当地的自然条件相适应,结合岸线资源使用现状,远近结合并留有发展余地。(三) 充分利用已有的设施和依托条件,尽量减少工程数量,节省建设投资。(四) 码头及航道布置合理
15、,满足码头、船舶安全作业要求。(五) 符合国家环保、安全、卫生等有关规定。4.3 作业条件第5章结构选型第5章 结构选型5.1 结构型式重力式、板桩式及高桩码头是码头结构的主要形式。重力式一般适用于较好的地基;板桩式适用于所有板桩可沉入的地基,但板桩是薄壁结构,抗弯能力有限,一般适用于万吨级一下的码头;高桩式一般适用于软土地基,对于表层由近代沉积土组成,硬土层位置较低的地基,目前高桩码头几乎是唯一可行的结构形式。根据当地地质条件的特点,码头采用高桩式结构形式。根据的当地的水位差和荷载条件码头上部采用梁板式结构形式。因设计船型为450000吨级集装箱船,系揽力标准值为620KN,撞击力标准值为8
16、25KN,码头受到的水平力大,码头桩基中至少需设置一对叉桩(若基桩采用钢筋混凝土方桩)。5.2 结构布置码头的前方桩台受荷载复杂且荷载较大,所以,桩基中布置两对叉桩,它们分别位于24m装卸桥轨道梁下面,每组排架 16根桩,排架间距7m;上部结构采用连续的梁板结构,以增强码头的整体性,纵、横梁相连的双向板。5.3 构造尺度结构尺度结构总尺度的确定。结构宽度:码头结构总宽度主要取决于岸坡的稳定性和挡土结构位置。假定开挖岸坡坡度为1:4,挡土结构采用重力式挡土墙,再结合平面布置中确定的码头前沿底高程-13.11m,和码头面高程+6.0m,在地形的横断面图中可确定码头结构的总宽度为68。其中,前方桩台
17、宽30m,主要用于装卸桥的布置;后方桩台宽35m,主要起连接作用。结构沿码头长度方向的分段:为避免在结构中产生过大的湿度应力和沉降应力,沿码头长度方向隔一定距离应设置变形缝。从地质纵剖面图可知,地基的土层分布较均匀,故结构沿码头长度可分为10段,每段长63m,每个结构段的两端做成悬臂式上部结构。桩顶的高程:桩顶的高程取为混凝土浇筑的施工水位3.35m。表5-1 前方桩台的结构构造 (单位:mm)构件名称材料施工方法断面形式及尺寸桩预应力钢筋混凝土预制600600空心方桩空心直径300单桩桩帽钢筋混凝土现浇平面尺寸15001500高度800叉桩桩帽钢筋混凝土现浇平面尺寸25001500高度800
18、横梁预应力钢筋混凝土叠合梁花篮形断面。预制部分为T形断面,顶宽1020,底宽600,高度1200;现浇部分为矩形断面,宽度600,高度80024m跨装卸桥路侧轨道梁预应力钢筋混凝土叠合梁预制部分为矩形断面,宽度800,高度1200;现浇部分也为矩形断面,宽度740,高度500连系梁预应力钢筋混凝土叠合梁预制部分为矩形断面,宽度600,高度1200;现浇部分也为矩形断面,宽度540,高度500面板预应力钢筋混凝土装配式整体板厚度500,在横梁上搁置宽度为180,在纵梁上搁置宽度为30面层混凝土现浇厚度1505.4 作用分析 5.4.1 偶然作用基本烈度为7度,地震设计烈度取基本烈度。根据水运工程
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