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1、港口工程学 Shanghai Maritime University 上海海事大学 第四章 高桩码头 本章要点 1.高桩码头的 结构形式及其特点 2.高桩码头的 一般构造 3. 高桩码头的 结构布置 4.板梁式高桩码头的 计算 面板的内力计算 纵梁的内力计算 横向排架的内力计算 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 第四节 高桩码头的计算 高桩码头设计与施工规范 JTS167-1-2010 几个重要概念： 关于“板的类型” 1.简支板、连续板、悬臂板 （板之间的 连接形式 不同） 一、面板内力计算 按照“简支板”和“连续板”来区分 板的计算跨度 l0： 剪 2. 单向板、
2、双向板（受力情况不同） 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： 四边支承板： 长边计算跨度 /短边计算跨度 2； 单向板 双向板 平面内扭转 15 （一）均布荷载作用下的内力计算 l 0 l 0 q q l 0 跨度方向 宽 度 方 向 q1m q1m q m 双向板 单向板 单向板： 注意“ 跨度方向 ”与“ 宽度方向 ” （二） 集中荷载作用下的内力计算 需要区分： 接触宽度、传递宽度、计算宽度 集中荷载 接触宽度 ： a0、 b0 集中荷载 传递宽度 ： a1、 b1 shaSa 201 shbSb 201 传递后的荷载强度 q0： 集中
3、荷载 P 11 0 ba P q 均布荷载 q0 h s （二）集中荷载作用下的内力计算： 1. 双向板：求得“ 传递宽度 ”后即可求解内力 （弯矩、剪力） l 0 l 0 传递后的荷载强度 q0： 11 0 ba P q a 1 b ao b o q01m q 0 1m 2.单向板：还需进一步计算 “计算宽度” 集中荷载弯距 计算宽度 ： ac、 bc、 bc 集中荷载剪力 计算宽度 ： acs、 bcs、 bcs cc ba Pq 0 单个集中荷载： a1=a0+2hs b1=b0+2hs a c 单向板： 注意“ 跨度方向 ”与“ 宽度方向 ” 宽 度 方 向 l 0 跨度方向 a1=a
4、c b ao b o b c ac+S b c+S ScSc ba P q 0 多个集中荷载： q01m cc ba Pq 0 ac 总结一下： 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） 2） a1、 b1 ： 集中荷载传递宽度（面板） 3） ac、 bc、 bc： 集中荷载作用下弯矩计算宽度（面板） a. 单向板：查表 4-4-2，注意区分“跨度方向”与“宽度方 向” b.双向板：等于传递宽度 4） acs、 bcs、 bcs： 集中荷载作用下剪力计算宽度（面板） a. 单向板：查表 4-4-2，注意区分“跨度方向”与“宽度方 向” b. 双向板：等于传递
5、宽度 （三）一种特殊情况： 与梁整体连接的连续板 （一）计算图式和计算跨度 支座处断开的纵梁：简支梁 支座处整体连接： 连续梁 30 6 l KIE bb 二、纵梁内力计算 弹性支承连续梁 刚性支承连续梁 弹性支承连续梁 刚性支承连续梁 15.0 1. 反映支座弹性性质的系数 15.0 弹性支承连续梁 刚性支承连续梁 K：支座压缩系数（支座反力系数）， m/kN B2 （二）计算荷载 纵梁的计算荷载包括： 纵梁自重； 直接作用在纵梁上的使用荷载 （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 面板支座反力 。 关键： 如何考虑第 项？ 单向板：向受力的两边均分 双向板：将面板
6、上的均布 荷载按一定的分配方法 向纵、横梁分配 平面内扭转 15 均布荷载 线荷载 集中力 一定要注意： l0:短跨方向的计算跨度 双向板 （三）内力计算方法 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 方程； 不等跨不等刚度的弹性支承连续梁：五弯矩 方程 。 请参阅 结构力学 、 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 （一）计算图式的确定 1.计算段长 平面内扭转 15 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 柔性桩台： EI c，位移变形， 梁
7、板式和无梁板式 3.桩端固定性质 （ 1）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： 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； 4 0 m ppbb L IE l IE ：固接 c、 4 0 m ppbb L IE l IE ：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 受弯嵌固点位置 （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
8、浪力 2.效应组合 1. 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 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 （ 1）面板直接搁置在横梁上： 两边支承两边自由 均布荷载 线荷载 面板 横梁 （ 2）面板四边支承： 单向板：长边大于短边的 2倍 面板 纵梁 横梁 均布荷载 线荷载 集中力 （ 2）面板四边支承： 双向板： 面板 纵梁 横梁 均布荷载 线荷载 集中力 面板 横梁 均布荷载 线荷载 （ 2）支座的竖向压缩系数 Kn A、单直桩： Kn=K B、双直桩： Kn=K/2 C、叉桩： n 考虑
9、系缆力的作用位置：码头面以上 0.30.5m 系缆力 撞击力作用位置 悬臂梁式靠船构件： 计算要点： （ 1）取撞击力为设计荷载； （ 2）最不利情况： A、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 设施上； 1. 由直桩和叉桩支承的横梁内力计算 A、 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： 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： 五弯距方程 D、 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 K1 K2 K3 K4 K5 K6 M2 M3 M4 M5
10、 0 1R 0 2R F2 F3 F4 F6 F5 F1 F7 0 3R 0 4R 05R 06R 思路 :令 k=6，则 n=2、 3、 4、 5，联立并求解方程组 M1 M2 M3 M4 M5 M6 中间支座弯距 横梁任意截面的弯距、剪力和各支座反力 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=0 n=3, M1+M2+M3+M4+M5=0 n=4, M2+M3+M4+M5+M6=0 n=5, M3+M4+M5+M6=0 （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
11、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 n 高桩码头设计与施工规范 内力图削峰 第五节 、高桩码头构件强度和整体 稳定验算 一、构件强度和抗裂计算 1. 混凝土强度等级 对某些预制安装构件 （桩）， 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 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 （ 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： 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
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