高桩码头设计”.ppt

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1、高桩码头设计,1、概述,1.1 结构组成及特点 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1.1.1。,1、概述,1、概述,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）。桩台结构型式的计算简图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,1.2.1 主要结构形式(大家应该很熟悉了,这里不讲了.)1.2.2 一般构造要求(自己看,做到能熟练查到.)1.2.3 提高高桩码头耐久性的措施(1）尽量选用钢筋混凝土结构，减少钢结 构。采用

2、预应力混凝土构件，防止构件出现裂缝。,1.2 主要结构形式及构造要求,（2）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。（3）遵守水运工程混凝土质量控制标准规定，遵守海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范规定，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.具体规定要知道以下这些表在哪本规范中可以查到:工程建设标准强制性条文水运工程部分第页表.第页表.强制性条文很重要，希望大家注意，其中必多有考题,1.2 主要结构形式及构造要求,（4）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；浪溅区的其它构件。（5）钢管桩应进行系统的防腐处

3、理，符合港口工程桩基规范的规定。可分别采用涂料、阴级保护和预留钢板厚度等防腐措施。（6）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。,2、作用与作用效应组合,(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,3.2 板3.2.1 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，施工条件可设计成实心板或空心板、预制安装板或

4、叠合板、简支板或连续板等等，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“规范”附录B进行计算；单向板和双向板的划分，（大家都会，所以不讲了）,3、板梁式码头,3.2.2 板的计算跨度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e，板厚h，净跨Ln等有关。计算跨度的确定见表3.2.2-1和图3.2.2-1。,3、板梁式码头板的计算跨度表.,注：L0计算跨度；Ln净跨；L梁的中心间距；h板的厚度；e板的搁置长度；B1梁上翼缘宽度。,3、板梁式码头,图.板的跨度（a）简支板；（b）连续板,3、板梁式码头,

5、图3.2.2-2 板与梁整体连接构造图1、面板主筋；2、纵梁主筋；3、面板分布筋；4、纵梁；5、箍筋,3、板梁式码头,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,3.2.3 集中荷载在单向板或双向板上的传递宽度集中荷载在顺板跨及垂直板跨方向的传递宽度确定方法相同。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、板梁式码头集中荷载在板上的传递宽度表.,式中：a1集中荷载在平行板

6、跨方向的传递宽度（m）；a0集中荷载在平行板跨方向的接触宽度（m）；hs垫层厚度（m）；S最外面集中荷载的中心间距（m）；b1集中荷载在垂直板跨方向的传递宽度（m）；b0集中荷载在垂直板跨方向的接触宽度（m）；,3、板梁式码头,图3.2.3-1 单个集中荷载传递宽度 图3.2.3-2 多个集中荷载传递宽度 注：多个集中荷载的传递宽度 不交叉时，按单个集中荷载计算,3、板梁式码头,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

7、如下：（1）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。1）平行板跨方向的弯距计算宽度可按下式计算：ac=a1（3.2.4-1）式中：ac平行板跨方向的弯矩计算宽度（m）；a1集中荷载在平行板跨方向的传递宽度（m）。,3、板梁式码头,2）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3）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,2）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：1）平行板距方向的剪力计算宽度可按下式计算：acs=a1（3.2.4-5）式中：acs

8、平行板跨方向的剪力计算宽度（m）；a1集中荷载在平行板跨方向的传递宽度（m）。2）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,3、板梁式码头3.2.5 集中荷载在悬臂板上的弯矩计算宽度（图3.2.5），可按下式计算：bc=b1+2x（3.2.4-8）式中：bc悬臂板上的弯矩计算宽度（m）；b1平等悬臂板固定边上荷载接触面的宽度（m）；x荷载接触面积中心至支座边的距离（m）。,图3.2.5 悬臂板计算宽度,3、板梁式码头,3.2.6 板的内力计算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

9、载作用下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,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,（3）双向板受冲切承载力可按下列规定确定。1）双向板承受集中荷载作用时，受冲切承载力可按下式计算：（3.2.6-13）式中：F1u受冲切承载力设计值（kN）；结构系数，取1.1；系数，一般取0.7，支座处取0.85；ft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（MPa）；图3.2.6-5 双向板冲切示意图1、荷载接触面积；2、支座 um冲

10、切锥体的周长（mm）；h0板有有效高度（mm）。,3、板梁式码头2）冲切锥体的周长（图3.2.6-5）可按下列公式计算。1、当荷载接触面积边缘距支座距离dh0时：um=4(a+h0)（3.2.6-14）2、当dh0时：um=4a+3h0+d（3.2.6-15）,图3.2.6-5 双向板冲切示意图1、荷载接触面积；2、支座3）双向板承受均布荷载所产生的剪力，可按跨中挠度相等的原则，将均布荷载分配于两个位于跨中且相互正交的单位宽度的板条上，板条按简支梁的方法计算。（有考题）,3、板梁式码头,3.2.7 板的构造要求（请熟读规范，做到能迅速查到）3.2.8 铰接空心板（不是重点，不必细看）,3、板梁

11、式码头,3.3 纵梁和横向排架高桩码头是个空间结构，受力复杂，计算繁杂，有条件时可进行空间计算。为简化计算，现行规范规定，可在纵向和横向两个方向按平面问题进行计算，简化成解纵梁和横向排架。根据不同的结构特点，可将纵梁按弹性支承连续梁或刚性支承连续计算，分别按五弯矩方程或三弯矩方程求解内力；横向排架可按柔性桩台计算或刚架计算。横梁可按弹性支承连续梁计算；桩是横向排架的弹性支承，桩顶的变位对横向排架内力有很大影响。,3、板梁式码头,3.3.1 纵梁计算（1）纵梁的计算跨度见表3.3.1（此表大家应该掌握）纵 梁 的 计 算 跨 度表.,3、板梁式码头,注:L0计算跨度；Ln净跨；L横梁或桩帽中心间

12、距；e搁置长度；B2纵梁的支座横梁或桩帽宽度。（2）纵梁内力按下列规定计算1）支承于桩帽上的连续梁，其内力应按弹性支承连续梁计算。2）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，一般工程可简化按刚性支承连续梁计算。3）弹性支承连续纵梁的支座反力系数按下列规定采用：1、支承于桩帽的纵梁，取其支承处桩的轴向反力系数；2、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。,3、板梁式码头,3.3.2 横向排架计算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：1、

13、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。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，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。,3、板梁式码头,3、此

14、节应该是重点，以下规定大家应该掌握（1）横向排架的计算跨度按下列规定确定：1）全部由单桩支承时（图3.3.2-1（a）,宜取桩轴线与梁底面线交点之间的距离；2）单桩和叉桩支承时（图3.3.2-1(b)），取单桩轴线和叉桩的两桩轴线交点的垂线与梁底面交点之间的距离。,3、板梁式码头,图3.3.2-2 抛石棱体假想地表面1设计抛石面；2假想地表面；3抛石棱体（2）码头下面设抛石棱体，在计算桩的水平承载力和垂直承载力时，各桩的假想地表面在桩轴线上的位置，可取码头前沿泥面与实际斜坡面交点的1/2处（图3.3.2-2）,3、板梁式码头,1）横向排架内力宜按柔性桩台计算。图3.3.2-2 抛石棱体假想地表

15、面2）由叉桩和直桩支承的横梁，在进行横向排架计算时可假定桩两端为铰接。在垂直荷载（包括水平力对横梁中和轴产生的力矩）作用下，横梁可按弹性支承连续梁计算；水平力可由叉桩承受。,3、板梁式码头,3）桩与横梁之间采用嵌固连接的全直桩码头，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。按弹性支承的刚架计算时，在水平力作用下可按刚架进行计算，桩的计算长度可采用嵌固点法确定；在垂直荷载（包括水平力对横梁中和轴产生的力矩）作用下，横梁按弹性支承连续梁计算。嵌固点的计算方法可按现行行业标准港口工程桩基规范确定。（本辅导材料的“桩基”部分）,3、板梁式码头,4）当有桩帽时，应考虑桩帽对横梁内力的影响。5

16、）横梁与靠船构件一起预制时，应考虑翻转吊运时产生的内力。6）全部由直桩组成的码头，码头的水平变位应满足使用要求。为减少码头的水平变位，桩与横梁或桩帽之间宜采用嵌固连接。嵌固连接要求可按现行行业港口工程桩基规范确定（本辅导材料的“桩基”部分）。3.3.3 构造要求（请熟读规范，有考题，应该能迅速查规范）,3、板梁式码头,3.4 桩帽3.4.1 桩帽尺寸的确定 桩帽的平面形状及尺寸主要决定于基桩的布置形式，一般单桩多为方形，叉桩多为矩形，少数管桩情况用圆形。平面尺度要考虑打桩时的允许偏差和桩帽与桩之间的整体连接，为此应遵守下列规定：（1）顶面尺寸，按预制梁的宽度、梁或板的搁置长度，以及预制构件安装

17、允许偏差确定。（2）底面尺寸，直桩桩帽应考虑桩径（或边长）、打桩允许偏位和外包最小宽度等因素；叉桩桩帽尚应考虑斜桩与垂线的夹角和斜桩水平扭角，以及两斜桩轴线在桩帽底面交点的距离等因素。,3、板梁式码头,（3）打桩允许偏位，直桩桩帽或叉桩桩帽可只考虑一个打桩允许偏位值。允许偏位值可按现行行业标准港口工程桩基规范确定。（4）桩帽外包最小宽度，截面小于或等于600mm600mm的方桩可取150mm；预应力混凝土管桩，当桩与桩帽为铰接连接时可取0.25倍桩径，当桩与桩帽为嵌固连接时可取 0.4倍桩径。（5）桩帽的高度应由计算确定，同时应考虑桩伸入桩帽的长度，以及桩顶钢筋或预应力混凝土管桩桩芯钢筋锚固长

18、度的要求。桩帽设计不宜小于0.5倍桩帽宽度，且不得小于600mm。,3、板梁式码头,图3.4.2 梁在桩帽上的反力分布图（a）简支梁；（b）连续梁（单桩）；（c）连续梁（叉桩）3.4.2 桩帽内力的确定（此节比较重要，以下计算图式和方法要掌握）(1)梁在桩帽上的反力分布规律:为方便计算进行了简化，简支梁可按图3.4.2-1（a）,连续梁（单桩或叉桩）可按图3.4.2-1（b）或（c）确定。对全直桩码头在确定桩帽顶面反力时尚应考虑桩帽顶部弯矩的影响。,3、板梁式码头,（2）桩帽内力确定原则桩帽单向受力可按平面计算，双向受力可按两个互相垂直的平面分别计算。叉桩桩帽斜桩与横梁铅垂直之间有一平面夹角，

19、属空间结构。为方便计算，可简化为平面刚架，所以规定当斜桩轴线与横梁轴线的平面夹角15时，可将桩帽同基桩按平面刚架计算，所得内力应乘以1.10 增大系数。,3、板梁式码头,（3）桩帽承载力应按下列规定计算：当纵梁搁置在叉桩桩帽（或双直桩桩帽）时，截面的计算宽度可按三倍的搁置梁宽，但不得大于两斜桩之间的中心距离。根据以上试验研究结果，规定桩帽承载力计算如下：,3、板梁式码头,1）桩帽顶面受弯承载力按下列公式计算：FaMU(3.4.2-1)MU=0.85Asfyho(3.4.2-2)F桩帽顶面一侧荷载合力的设计值（N）；a外力臂（mm）；直桩桩帽：方桩桩帽取荷载合力点至桩边缘的水平距离，管桩桩帽取荷

20、载合力点至距桩中心 0.589倍桩半径处的水平距离，叉桩桩帽：沿纵梁搁置方向，方桩取荷载合力点距两桩连线1/4桩宽的水平距离，管桩取荷载合力点至两桩中心线连线的水平距离；沿横梁搁置方向，取值与直桩桩帽相同。在确定外力臂时尚应考虑打桩偏位影响；,3、板梁式码头,MU桩帽受弯承载力设计值（Nmm）；As受拉钢筋截面面积（mm2）。配筋宽度：直桩桩帽，以及叉桩桩帽沿横梁搁置方向，取桩帽宽度；叉桩桩帽沿纵梁搁置方向，取纵梁宽的3倍，且不大于桩帽长度；fy钢筋受拉强度设计值（MPa）；ho截面有效高度（mm）。2）桩帽顶面局部受压承载力计算：（不讲了）3）当叉桩桩帽受水平力作用时，桩帽宜按偏心受压构件计

21、算。,3、板梁式码头,图3.4.2-1桩帽钢筋布置图(a)直桩桩帽；(b)叉桩桩帽1横向箍筋；2纵向箍筋；3水平箍筋（4）桩帽的配筋按下列规定确定：1）桩帽受力情况较为复杂，在构造上必须保证桩帽具有较好的整体性，桩帽纵、横向受力钢筋应做成封闭形，并在端部设弯钩。箍筋应互相嵌套，纵横向横向受力筋布置在顶层和底层，水平箍筋对阻止冲压块体的外胀和下陷有明显作用，水平箍筋不仅应做成封闭式而且应套在纵、横筋的最外面。（图3.4.2-1）。,3、板梁式码头,2）桩帽顶面纵横向钢筋配筋率之比不应超过1.5。方桩桩帽受力钢筋直径不得小于14mm，预应力混凝土管桩桩帽受力钢筋直径不得小于16mm。桩帽受力钢筋间

22、距不宜大于200mm。（以上一些构造要求请大家自己看规范，做到能迅速查到）3.5 靠船构件（不是重点，可以不看）,4、其它型式高桩码头的设计特点,4.1 桁架式码头的设计特点(不是重点,不必看了.)4.2 无梁板式码头的设计特点(是重点,应该仔细看.)无梁板式高桩码头的面板直接支承在桩帽上，可用有限元法，一般采用“代替框架法”。即把空间问题简化成平面问题；将面板划分为互相垂直的若干纵向和横向的板带连同基桩作为独立排架进行计算；对算出的内力用经验系数进行修正。,4、其它型式高桩码头的设计特点,4.2.1 计算图式 将无梁面板按横向和纵向桩列划分为若干相互垂直的横向和纵向的板带。板带计算跨度的确定

23、同板梁式码头横向排架的计算跨度。无梁板带的计算宽度见图4.2.1-1，可按下列计算公式计算。（1）纵向排架计算板带宽度：（4.2.1-1）（2）横向排架计算板带宽度：（4.2.1-2）式中：、横向排架两相邻跨跨度（mm）；、纵向排架两相邻跨跨度（mm）。,4、其它型式高桩码头的设计特点,图4.2.1-1 纵向板带和横向板带划分 计算板带与下面的基桩构成独立的排架，板带一般属柔性桩台，其厚度等于板厚；计算跨度等于柱的中心距；纵、横向排架的桩两端的固定性质根据具体结构形式及构造要求，可为铰接、固结和弹性嵌固，参照板梁式码头选用。,4、其它型式高桩码头的设计特点,4.2.2 计算要点及构造要求（1）

24、无梁板纵向排架和横向排架根据桩基布置情况，可按平面问题进行计算。当符合式(4.2.2-1)条件时桩两端应按固接计算。（4.2.2-1）式中：Eb面板的弹性模量（kPa）；Ib计算板带的截面惯性矩（m4）；L0 计算跨度（m）；E0桩的弹性模量（kPa）；Ip桩的截面惯性矩（m4）；Lm桩的受弯计算长度，当两根桩受弯计算长度不等时，取平均值（m）。,4、其它型式高桩码头的设计特点,（2）无梁板纵向排架可按弹性支承连续梁计算，当符合式(4.2.2-2)条件时，可按刚性支承连续梁计算。（4.2.2-2）式中：K桩的轴向反力系数（m/kN）。,4、其它型式高桩码头的设计特点,（3）无梁板的计算荷载：均

25、布荷载可取作用在计算板宽度上的均布荷载数值并考虑最不利布置；集中荷载可按下列规定计算：1）纵向排架：当集中荷载作用在纵向排架桩的中心线上时，按实际的荷载计算。当集中荷载不作用在纵向排架的中心线上时，可近似地按简支梁分配原则，将该荷载分配至两相邻排架上，分别进行计算。2）横向排架：按纵向排架内力分析得出的支座反力，通过试算找出使横向排架产生最大内力的荷载及其位置为最不利组合时的反力，作为集中荷载，并按原荷载位置作用在横向排架上进行计算。,4、其它型式高桩码头的设计特点,（4）无梁板的计算应考虑桩帽对跨度的影响，其计算弯矩应乘以折减系数。(具体公式可以不介绍.)（5）无梁板纵向配筋板带和横向配筋板

26、带各分为桩上板带和跨中板带（图4.2.2-1）两部分，板带宽分别为1/4（）及1/4()。,4、其它型式高桩码头的设计特点,图4.2.2-1 纵向配筋板带和横向配筋板带 1-桩上板带；2-跨中板带,4、其它型式高桩码头的设计特点,（6）无梁板配筋板带弯矩的分配，可按下列规定确定：1）有桩帽情况下的均布荷载：支座弯矩：桩上板带75%，跨中板带25%；跨中弯矩：桩上板带55%，跨中板带45%。2）集中荷载作用下配筋板带弯矩的分配，集中荷载产生的弯矩由计算宽度承受，其计算宽度按下列规定计算（图4.2.2-2）。1、集中荷载位于跨中时：(4.2.2-4)但不小于1/3，亦不大于计算板带宽度；,4、其它

27、型式高桩码头的设计特点,1-#2纵向排架；2-#1纵向排架；3-横向排架,4、其它型式高桩码头的设计特点,2、集中荷载位于支座附近时：bc=bo+2hs（4.2.2-5）但不小于1/3，亦不大于计算板带宽度；式中：bc计算板带宽度（m）；bo集中荷载与码头面接触宽度（m）；hs垫层厚度（m）；L0计算跨度（m）。,4、其它型式高桩码头的设计特点,3、bc小于或等于桩上或跨中配筋板带宽度时，集中荷载产生的弯矩，全部由bc承受。4、bc等于计算板带宽度时，集中荷载产生的弯矩同均布荷载产生的弯矩，按桩上板带和跨中板带分配。,4、其它型式高桩码头的设计特点,（7）无梁板为双向受力结构，对支座弯矩及跨中

28、弯矩尚应分别乘以经验折减系数m,均布荷载m可取0.7；集中荷载m可取1.0。（8）预制无梁板或靠船构件的接缝混凝土强度等级宜较预制构件提高一级。接缝钢筋的连接宜采用环扣式接头（图4.2.2-3）。环形钢筋搭接长度不小于5d7d（d为受力钢筋直径），环形钢筋的弯曲半径R2.5d，顺接缝配筋由计算确定，但不少于4根，直径不小于16mm。,4、其它型式高桩码头的设计特点,4.3 墩式码头的设计特点 墩式码头通常由靠船墩、系船墩、工作平台、人行桥和接岸的引桥组成。墩式码头的墩体结构可根据使用要求、施工能力和自然条件确定，可采用实体式、空箱式、刚架式或桁架式。墩台一般采用钢筋混凝土结构，做成刚性结构。,

29、4、其它型式高桩码头的设计特点,4.3.1 墩台上部不同结构形式的设计特点(只了解一下形式就可以.)（1）实体式（2）空箱式（3）刚架式或桁架式墩台上部结构：桁架码头的横向排架由基桩和桁架组成，当此刚架或桁架结构设置底部平台时，平台厚度由计算确定，但不宜小于0.8m，对受力或平面尺度较小的墩台，可适当减少.,4、其它型式高桩码头的设计特点,4.3.2 墩式码头的基桩布置(一般性了解)桩基布置一般有两种布置形式：扇形式和叉桩式。扇形式由单斜桩和直桩组成（图4.3.2(a、b)），其特点是各桩的轴向力比较均匀，但墩台位移和桩端弯矩较大，适用于垂直荷载较大，水平力和扭矩较小的情况。叉桩式由直桩、单斜

30、桩和叉桩组成（图4.3.2(c、d)），其特点是沿叉桩方向墩台的位移和桩端弯矩较小，但叉桩的轴力较大，适用于水平力的扭矩较大的情况。基桩布置应根据墩台受力情况，并考虑施工方便进行布置。布置时除按一般桩基布置的规定执行外，尚应注意以下问题：基桩宜对称布置；垂直荷载较大时，可适当布置直桩；承受扭矩的墩台，不应采用桩轴线延长交于一点的布置形式；斜桩或叉桩水平投影延长线交点的距离宜加大，以增加抗扭刚度。墩子的基桩多而密且方向复杂，布置时应考虑各桩施打的可能性和方便。,4、其它型式高桩码头的设计特点,图4.3.2 桩基布置示意图(a)（b）为扇形式；(c)(d)为叉桩式,4、其它型式高桩码头的设计特点,

31、4.3.3 墩式码头基桩内力的计算(不是重点,可以不看)4.4 柔性靠船桩的设计特点(不必看了)4.5 大水位差码头的设计特点(不必看了),5、桩基,5.1 桩基的种类与布置(大家应该都知道,不讲了)5.2 桩的轴向反力系数(此节重点,大家应该掌握)桩的轴向反力系数K是桩在单位轴向力作用下桩顶的轴向位移（m/KN）。通常它由两部分组成：一部分是桩身的弹性变形，另一部分是由地基土引起的变形。K值直接影响桩台的变形和上部结构的内力及桩力，是结构计算中的重要参数。K的确定应根据试桩的荷重沉降（PS）曲线确定。当无试桩资料时，可按下列规定确定：,5、桩基,（1）摩擦桩可按下式计算:(此式应该记住)（5

32、.2.1-1）（5.2.1-2）式中K桩的轴向反力系数，即桩在单位轴向力作用下的桩顶轴向位移（m/kN）；LO桩在泥面以上长度（m）；Ep桩材料的弹性模量（kPa）；Ap桩身横截面面积（m2）；C桩入土部分的单位沉降所需的轴向力，其沉降值包括土中桩身的压缩变形与桩端下土的沉降变形两部分（kN/m）；Qud单桩垂直极限承载力标准值（kN）,5、桩基,（2）支承在岩石上的桩可按下式计算：（5.2.1-3）式中L桩身全长（m）,5、桩基,5.3 桩基计算5.3.1 一般要求及计算要点桩的承载力应根据不同的受力情况，分别按桩身结构强度和地基土对桩的支承能力进行计算，并取其小值为控制值。对实际有可能同时

33、在桩身出现的荷载，应按设计极限状态和设计状况进行组合。（1）桩在下列情况应按承载能力极限状态设计：1）根据桩的受力情况进行桩的垂直承载力和水平承载力计算；2）当桩端平面以下存在软弱下卧层时，应验算软弱下卧层的承载力。3）桩身受压、受弯、受拉和受扭承载力计算；4）桩的自由长度较大时，应验算桩的压屈稳定等。,5、桩基,（2）桩在下列情况应按正常使用极限状态设计：1）预应力混凝土桩、预应力混凝土管桩和钢筋混凝土桩的抗裂或限裂；2）柔性系靠船桩的水平变形等。桩基设计应考虑沉降和水平变形对使用的影响。,5、桩基,（4）在桩基中，桩与桩的中心距等于、大于6倍桩径或桩宽，以及中心距为36倍桩径或桩宽，且桩端

34、进入良好持力层时，可按单桩设计。其他情况可按群桩设计。（5）桩基宜选择中密或密实砂层、硬粘性土层、碎石类土或风化岩层等良好土层作为桩端持力层，以此尽量减少基桩的沉降。桩端进入持力层的深度（不包括桩尖部分长度），对粘性土和粉土不宜小于2倍桩径，密实砂土和碎石类土不宜小于1倍桩径。如良好持力层较厚，施工条件和桩身强度许可时，桩端进入持力层的深度宜达到桩端阻力的临界深度。“临界深度”指超过此深度后，端阻力不再随深度而增加，基本接近常数。砂土、碎石土临界深度约为36倍桩径；粉土和粘性土约为510倍桩径，硬粘土约为7倍桩径。,5、桩基,（6）在桩端以下4倍桩径范围内，如存在软弱土层时，应考虑冲剪破坏的可

35、能性。（7）为减少码头沉降应采取以下措施：1）同一桩台下的基桩，宜打至同一土层，且桩端标高不宜相差太大；2）当桩端进入不同的土层时，各桩沉桩贯入度不宜相差过大；3）同一桩台基桩桩端不应打入软硬不同土层。,5、桩基,5.3.2 单桩垂直承载力(这一节是重点,大家应该比较熟悉,就不讲了.关于群桩的计算公式,可以不看)5.3.3 水平力作用下桩的计算承受水平力和力矩作用的单桩，其桩身内力和变形的计算，桩入土深度的选用，有三种方法：传统的m法、py曲线法和NL法。（1）承受水平力或力矩作用的单桩，其入土深度应满足弹性长桩条件。当采用m法时，弹性长桩、中长桩和刚性桩的划分标准可按表5.3.3-1确定。(

36、这个规定大家应记住),5、桩基 性长桩、中长桩和刚性桩的划分标准,注：Lt桩的入土深度（m）；T桩的相对刚度系数（m）。（5.3.3-1）式中：EP桩材料的弹性模量（kN/m2）IP桩截面的惯性距（m4）m 桩侧地基土的水平抗力系数随深度增长的比例常数（kN/m4）b0桩的换算宽度（m），b0取2d，d为受力面桩宽或桩径。当地基土成层时，m采用地面以下1.8T深度范围内各土层m的加权平均值。,5、桩基,5.4 混凝土桩的结构设计5.4.1 吊桩内力和沉桩应力(大家不要忽视此节,要掌握)(1)吊运内力：预制混凝土桩在吊运时，应将桩重力乘以动力系数，起吊和水平吊运时宜取1.3，吊立过程中宜取1.1

37、。在计算吊运内力时，应考虑桩长、截面尺寸、吊点位置、桩架高度、下吊索长度、桩的实心段长度、桩的浸水长度以及吊立过程中桩轴线与水平面的夹角等。所选用的吊点位置及施工工艺宜使桩受力合理。桩在水平吊运过程中可采用同一套吊点。桩的吊运主要根据桩长可采用二点吊或四点吊，也可根据具体情况采用六点吊或其它布点形式进行吊立。其目的是尽量使桩身弯矩最小，正负弯矩大体相等，以减少钢筋用量。当采用二点吊或四点吊时，其吊点位置和内力计算可按表5.4.1-1和5.4.1-2确定。(这几个表希望大家熟记),5、桩基二点吊桩的吊点位置及弯距计算公式表,注：M计算最大弯距设计值（kNm）；a动力系数，按第5.4.1条规定取用

38、；r 作用分项系数，取1.20；q桩的单位长度重力标准值（kN/m），A型桩指空心截面或实心截面的单位长度重力，B型桩指空心段单位长度重力；L吊运桩长（包括桩尖）（m）。,5、桩基四点吊桩的吊点位置及弯距计算公式表,注：桩的吊立弯矩系数。桩的吊立弯矩系数可按表5.4.2采用：,5、桩基桩的吊立弯矩系数,注：本表为下吊索计算长度S=0.5L时的计算值。S为扣除吊索捆绑长度的净长。吊高H=0.8L1.5L，且20m。,5、桩基,（2）沉桩应力；锤击沉桩过程中，桩身出现拉、压应力，它受多种随机因素的影响。一般情况，拉应力最大值发生在沉桩初期或中间时段，出现于桩身中、上部。压应力最大值发生在沉桩终期，

39、出现于桩的顶部和底端部。锤击应力属于动应力范畴，它与桩身材料的动强度有关。在动载荷作用下，桩身的应变速率与动强度有内在的联系。为简化设计，现给出的标准值，已是经过动静换算和处理过的静应力值，可直接用于设计。1）锤击沉桩拉应力的标准值可按下列规定采用。预应力混凝土桩拉应力标准值分为5.0、5.5、6.0和6.5 MPa四级；后张法预应力混凝土大直径管径拉应力标准值为6.0 MPa9.0 MPa。可据经验酌情增减。拉应力的取值应根据锤型、锤击速度大小、桩垫性能、桩长及土质情况等综合考虑。凡符合下列情况之一时取较小值。1、锤型和锤击速度较小时；2、采用弹性较大的软桩垫，如120mm厚的水泥袋纸桩垫；

40、3、桩长小于30m；4、无较明显的硬、软土层相间情况。,5、桩基,2）锤击沉桩压应力的标准值按下列规定采用。预应力混凝土桩和钢筋混凝土桩压应力标准值可取12.0 MPa20.0 MPa；后张法预应力混凝土大直径管桩压应力标准值可取25.0 MPa。可根据经验酌情增减。预应力混凝土桩和钢筋混凝土桩压应力标准值的取值应根据桩端支承性质、桩截面大小、桩长、选用的桩锤及地基条件综合考虑。凡符合下列情况之一时，可取较小值：1、锤型和锤击速度较小时；2、采用刚度较小而弹性较大的软桩垫；3、桩长小于30m；4、有不易造成偏心锤击的地质条件,5、桩基,5.4.2 预应力混凝土桩和钢筋混凝土桩的计算与构造（1）

41、预应力混凝土桩和钢筋混凝土在下列情况下应进行正截面承载力计算及抗裂验算：1）预应力混凝土桩和钢筋混凝土桩在施工及使用时期均应进行正截面承载力计算；2）预应力混凝土桩在施工和使用时期均应进行抗裂验算。钢筋混凝土桩在吊运和吊立过程中应进行抗裂验算。（2）桩在进行正截面承载力计算和抗裂验算时，应根据实际受力情况，按表5.4.2规定计算。,5、桩基桩的正截面承载力计算及抗裂度验算项目表,注：当承受较大扭矩作用时，尚应对受扭情况进行验算。在进行预应力混凝土桩顶部的正截面承载力计算及抗裂验算时，应考虑预应力钢筋在其传递范围内预应力值的降低。（4）桩的构造(请大家自己看,作到能迅速查到),5、桩基,5.5

42、钢管桩结构设计5.5.1 计算和构造（1）钢管桩在使用时期和施工时期应分别进行强度计算和稳定性验算。（2）钢管桩管壁的厚度由两部分组成：1）有效厚度：管壁在外力作用下所需要的厚度，应按计算确定。2）预留腐蚀厚度：为建筑物在使用年限内管壁腐蚀所需要的厚度，应按计算确定。（3）钢管桩管壁的计算厚度：使用时期，应取有效厚度；施工时期，可根据施工期限，防腐蚀效果，在计算厚度内计入全部或部分的腐蚀厚度。,5、桩基,（4）当钢管桩打入良好持力层，且沉桩困难时，桩外径与壁厚之比不宜大于70。（5）钢管桩宜采用两点吊。钢管桩在吊运时将桩重乘以动力系数。水平吊运宜取 1.3,吊立过程宜取1.1。（8）桩顶锚固形

43、式应满足下列要求(请大家自己看),5、桩基,5.5.2 防腐蚀（1）在海港工程中，根据环境对钢管桩的腐蚀程度，沿桩身可划分为五个腐蚀区。对有掩护海港，大气区和浪溅区的分界线为设计高水位加1.5m；浪溅区和水位变动区的分界线为设计高水位减1.0m；水位变动区和水下区的分界线为设计低水位减1.0m；水下区与泥下区的分界线为泥面。河港工程中，钢管桩可参照海港工程划分腐蚀区。（2）钢管桩必须进行防腐蚀处理。防腐蚀措施有：1）外壁加覆防腐涂层或其他覆盖层；2）增加管壁预留腐蚀裕量厚度,5、桩基,3）水下采用阴极保护，如外加电流或牺牲阳极；4）选用耐腐蚀钢种。（3）防腐蚀措施的选择，应根据建筑物的重要性、

44、使用年限、当地腐蚀环境、结构部位、施工可能性、维护方法以及防腐材料来源等，经技术经济比较确定。对海港工程，可按表5.5.2-1综合采用，或采取其他有效措施进行保护；对河港工程，可参照海港工程选用。,5、桩基(以下这些表格和公式,请大家记住,做到能熟练查到),海港工程钢管桩的防腐措施 表5.5.2-1,5、桩基,（4）钢管桩的预留腐蚀厚度可参照类似环境下钢结构的腐蚀实测数据确定。亦可按下式计算。（5.5.2）式中 在建筑物使用年限t年内，钢管桩所需要的管壁预留单面腐蚀厚 度（mm）；V 钢材的单面年平均腐蚀速度（mm/a）；采用涂层保护或阴极保护，或采用阴极保护与涂层联合防腐措施 时的保护效率（

45、%）；采用涂层保护或阴极保护，或采用阴极保护与涂层联合防腐措施 时的使用年限（a）；t 被保护的钢结构设计使用年限（a）。采用防腐措施的海港工程，如使用年限超过10年，其水下区以上部位的预留腐蚀厚度不应小于2mm。,5、桩基,（5）海港工程，碳素钢的单面年平均腐蚀速度（V）可按表5.5.2-2取值，有条件时也可根据现场实测确定；河港工程，在平均低水位以上，年平均腐蚀速度可取0.06mm/a，平均低水位以下，年平均腐蚀速度可取0.03mm/a。海港工程碳素钢的单面年平均腐蚀速度,5、桩基,注：表中年平均腐蚀速度适用于PH=410的环境条件，对有严重污染的环境，应适当增大。当采用低合金钢时，可参照

46、表中数值取值，但大气区应适当减小.对水质含盐量层次分明的河口或年平均气温高、波浪大和流速大的环境，其对应部位的年平均腐蚀速度应适当增大。,5、桩基,（6）当采用涂层保护时，在涂层的设计使用年限内其保护率可取80%95%；当采用阴极保护时，其保护效率P可按表5.5.2-3取值；当采用涂层与阴极保护联合防护措施时，其保护效率在平均潮位以下可取85%95%；平均潮位以上仅按涂层的保护效率取值。阴极保护效率P,5、桩基,（7）涂层的涂刷范围和材料满足下列要求。1）涂刷范围：在桩顶处，涂层应伸入桩帽（或横梁）底标高以上50mm100mm；在水位变动区，应至设计低水位以下1.5m；在水下区，应至泥面以下1

47、.5m。如沉桩困难，预计桩端可能达不到设计标高时，涂刷范围应适当加大。2）采取阴极保护时，涂层宜与阴极保护联合作用，但涂层材料应具有耐电压和耐碱等良好性能。3）采用阴极保护的工程，所需保护和每根钢管桩之间应进行导电连接。型钢或钢筋等导电体与钢管桩必须采用焊接，不得采用钢丝绑扎等方法。（8）工程投产使用后，对钢管桩的防腐设施，应按设计要求进行不间断地维护和管理.,6、接岸结构和岸坡稳定,6.2.1 岸坡稳定性验算 码头岸坡在施工时期和使用时期应按下列规定进行稳定性验算：1、施工时期应验算岸坡由于挖泥、回填土、抛填块石和吹填等对稳定性的影响，并考虑打桩震动所带来的不利因素。施工时期按可能出现的各种

48、受荷情况，与设计低水位组合，进行岸坡稳定性计算。2、使用时期应按可能出现的各种受荷情况，与极端低水位组合，进行岸坡稳定性验算。河港码头尚应考虑水位骤降的影响。在可冲刷河段或海岸建造高桩码头时，尚应考虑冲刷对岸坡稳定的影响。3、有抗震设防要求的地区，应计算地震作用下的岸坡稳定验算，可与设计低水位组合，计算方法见水运工程抗震设计规范（JTJ225-98）。,7、算例,1在四边支承的钢筋混凝土板的计算中，区分为单向板或双向板的条件，是板的长边与短边的计算跨度之比为 C。A：1.0；B：1.5；C：2.0；D：2.5。2码头面板顶层宜设纵、横向构造钢筋，其配筋率可取受力钢筋截面面积的 C。A：5%；B：10%；C：15%；D：1.5%。3对快速施工的高桩接岸结构，岸坡的地基土为饱和软粘土，在进行施工期岸坡稳定验算时，采用总应力法计算圆弧滑动整体稳定，在选用抗剪强度指标时，最宜采用 D。A：固结快剪值；B：直剪快剪值；C：有效剪值；D：十字板剪。4码头承受水平力的直径采用钢管桩，直径1400mm，此桩的惯性矩IP=0.02m4，钢材的弹性模量EP=2.0105MPa，其桩侧地基土的水平抗力系数随深度增长的比例系数m=5000KN/m4。用m法计算此桩为弹性长桩时的入土深度为 B。A：7.75m；B：12.4m；C：14.24m；D：16.44m。,课程完毕!,