專利名稱：一種拱式縱梁碼頭結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種拱式縱梁碼頭結構設計，屬于港口工程結構領域。
背景技術：
在船舶大型化和碼頭泊位深水化的趨勢下，如何從減少工程費用出發(fā)，提出一種既能適應大型船舶的靠泊，又能充分發(fā)揮基樁承載能力的大型深水碼頭，已成為港口工程界的重要研究課題?，F(xiàn)有的拱式結構碼頭均將拱應用于橫梁和面板上，且存在的共同問題是型式復雜，對荷載和跨度要求高，僅適用于荷載不大的碼頭，因此目前國內(nèi)各大港口仍以重力式和高樁梁板式這兩種結構為主。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是針對背景技術的缺陷，提供一種拱式縱梁碼頭結構。本實用新型為解決上述技術問題采用以下技術方案一種拱式縱梁碼頭結構，其特征在于包括拱式縱梁、橫向支撐結構、面板、兩個樁基墩臺及其基樁；所述橫向支撐結構包括橫梁和N個橫向水平撐；其中，所述拱式縱梁橫向擱置在樁基墩臺上，包括上弦桿、拱圈梁，所述上弦桿與拱圈梁相交；其中，上弦桿的高度及寬度均與拱圈梁相同，所述N個橫向水平撐依次擱置在上弦桿的牛腿上，與之構成梁格；相鄰橫向水平撐的間距根據(jù)面板的內(nèi)應力及施工的影響因素確定；所述面板擱置在所述N個橫向水平撐構成的梁格的平面上；所述橫梁分別設置在拱式縱梁的兩端，高度與拱式縱梁的高度相同。優(yōu)選的，本實用新型的一種拱式縱梁碼頭結構，面板采用迭合板，包括現(xiàn)澆層和磨耗層。優(yōu)選的，本實用新型的一種拱式縱梁碼頭結構，還包括附加構件，所述附加構件包括吊桿、拉桿、腹桿；其中腹桿采用豎桿式，設置在拱圈梁與上弦桿之間，其一端垂直連接橫向水平撐的下方，另一端與拱圈梁連接，腹桿的寬度與上弦桿及拱圈梁一致；所述拉桿采用 “工”字鋼，橫向水平設置在拱圈梁下方；所述吊桿設置在拱圈梁和拉桿之間，用于連接拉桿與拱式縱梁。優(yōu)選的，本實用新型的一種拱式縱梁碼頭結構，拱圈梁、上弦桿、橫向水平撐、腹桿的截面均為矩形。優(yōu)選的，本實用新型的一種拱式縱梁碼頭結構，腹桿與橫向水平撐的截面尺寸相同。優(yōu)選的，本實用新型的一種拱式縱梁碼頭結構，基樁采用全直樁式結構的鋼管樁。優(yōu)選的，本實用新型的一種拱式縱梁碼頭結構，鋼管樁的外層涂覆100%含量聚氨脂涂料。優(yōu)選的，本實用新型的一種拱式縱梁碼頭結構，在水下區(qū)及泥面以下區(qū)，所述鋼管樁的外層還包括一層陰極保護層。本實用新型采用以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有以下技術效果1、提高施工速度拱式縱梁結構可使排架間距大幅度增加，既減少了基樁的數(shù)量還減少水下施工工程量，而且大型構件可以在陸上預制、現(xiàn)場安裝，加快了施工速度。2、降低工程造價高樁碼頭的沉樁費用較高，在工程造價中占較大比例，拱式縱梁結構減少了基樁數(shù)量，從而可以降低工程造價。3、結構耐久拱式縱梁的碼頭結構型式受力性能良好，排架間距大；整個上部結構具有很大的空間剛度，構件大多采用鋼筋混凝土預制，立模和澆筑混凝土較方便；整體結構的通風好，有利于提高構件的耐久性。

圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為圖1的仰視圖。圖3為圖1的側(cè)視圖。圖中標號解釋1、拱圈梁，2、上弦桿，3、橫向水平撐，4、橫梁，5、面板、6、吊桿，7、拉桿，8、腹桿，9、牛腿，10、基樁，11、樁基墩臺。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的技術方案做進一步的詳細說明如圖1，結合圖2、圖3所示，一種拱式縱梁碼頭結構，包括拱式縱梁、橫向支撐結構、面板5、附加構件、基樁、樁基墩臺以及附屬設施。橫向支撐結構包括橫梁4和橫向水平撐3 ；附加構件包括吊桿6、拉桿7、腹桿8以及牛腿9。拱式縱梁橫向擱置在樁基墩臺上，拱式縱梁之間增設預制橫向水平撐3，橫向水平撐3擱置在拱式縱梁的上弦桿的牛腿9上，與之構成梁格；面板5擱置在橫向水平撐3上； 樁基墩臺現(xiàn)澆，橫梁4也采用現(xiàn)澆矩形結構，與拱式縱梁等高布置；面板5采用技術成熟的迭合板，上設現(xiàn)澆層和磨耗層；拱式縱梁、橫梁4、橫向水平撐3、面板5之間整體連接，與樁基墩臺之間現(xiàn)澆成整體，形成了整體性好、剛度大的上部結構。上弦桿2上擱置有橫向水平撐3，橫向水平撐3上擱置面板5，因此，拱式縱梁的上弦桿2除作為桁架的一部分受力外，還必須滿足上部結構傳遞荷載和施工荷載的要求；上弦桿2及拱圈梁1均采用鋼筋混凝土的材料，剛度保持一致，彎矩均勻分配；為方便施工， 上弦桿2截面采用矩形，高度及寬度均與拱圈梁1相同；上弦桿2與拱圈梁1相交；拱圈梁 1為主要受壓構件，需保證具有足夠的截面面積從而滿足受壓要求；拱圈梁1采用等截面設計，中小跨徑的拱圈截面一般采用矩形，肋高約為跨徑的1/40 1/60，肋寬為肋高的0. 5 2. 0倍，具體數(shù)值的選取需視碼頭結構的實際情況而定。腹桿8采用豎桿式，其截面采用矩形，寬度與上弦桿2及拱圈梁1保持一致，腹桿8 的位置需綜合考慮橫向水平撐3和面板5的尺寸和位置，并盡量使腹桿8位于橫向水平撐 3的正下方，以更好地將上部結構產(chǎn)生的荷載傳遞到拱圈梁1上；拉桿7采用“工”字鋼；吊桿6設置在拱圈梁1和拉桿7之間，是拉桿7與整個拱式縱梁形成一個整體。橫向水平撐3設計成矩形截面，截面尺寸盡量與腹桿8相近，且安放位置盡量位于腹桿8的正上方；間距的選取需考慮面板5內(nèi)力及施工的影響因素。同時，本實用新型拱式縱梁碼頭結構的基樁的設置采用全直樁式結構，基樁使用大直徑鋼管樁，樁的數(shù)目需根據(jù)上部結構荷載作用下的樁基承載能力進行確定；考慮到鋼管樁在海水中容易腐蝕的特點，對鋼管樁應進行防腐蝕保護，在鋼管樁浪濺區(qū)、水位變動區(qū)及水下區(qū)采用100%含量聚氨脂涂料；在水下區(qū)及泥面以下區(qū)再施加犧牲陽極的陰極保護。實施例下面以洋山港三期工程為例進行結構設計碼頭的設計高水位4. 51m,設計低水位0. 53m,碼頭面高程8. IOm,前沿設計水深 18. Om ；樁基墩臺現(xiàn)澆，選取拱式縱梁總高度5m，樁基墩臺的面高程為3. lm。碼頭前沿至前軌為細，集裝箱岸橋軌距為35m，后軌至碼頭后沿為3. 5m,碼頭寬度為42. 5m，在兩個軌道下方分別設置拱式縱梁，即門機軌道梁，門機梁之間再設置3個拱式縱梁，即普通縱梁，兩縱梁之間的橫向間距為8. 75m。排架間距^m (即拱的跨徑^m)，拱的矢高3. 5m，矢跨比1/8 ；碼頭上部結構采用現(xiàn)澆混凝土橫梁4、預制鋼筋混凝土懸鏈線拱式縱梁、疊合面板5結構形式；橫梁4截面尺寸為 5. OmXl. 0m，上弦桿 21. 5mXO. 8m，拱圈梁 1 為 1. 5mXO. 8m，橫向水平撐 30. 6mXO. 8m, 腹桿8為0. 6mXO. 8m。兩拱式縱梁的橫向間距為8. 75m,縱梁之間設置的橫向水平撐3間距為3. 5m,預制面板5每塊長％!、寬3. 2m、厚度0.細、磨耗層厚度為0. 05m ；在碼頭42. 5m的寬度范圍內(nèi)，一個^m的排架設置有縱梁5個，橫梁4為8根，橫向水平撐3為36根，面板 5為64塊?；鶚恫捎弥睆綖?500mm的鋼管樁，打入深度與洋山港三期工程一致，門機軌道梁下的樁基墩臺邊長5. 6m,高1. 5m,墩臺下布置3根鋼管樁；在碼頭42. 5m的寬度范圍內(nèi)，每榀排架設計12根鋼管樁。拱圈梁1下端的拉桿7采用“工”字鋼，彈性模量萬=2. IXlO5 N/mm2，高度力= 400mm，翼緣寬度力=146mm，腹板厚 『=14. 5mm，截面積J=10200mm2 ；吊桿6采用熱軋無縫鋼管，鋼管外徑i/=146mm，管壁厚度i=10mm，截面積J= 4273mm2。拱式縱梁碼頭結構的拱軸線的計算方法，具體如下步驟A，建立適合拱式縱梁結構的合理拱軸線的基本方程y =一各)+ 33(x —去)+a4〔x-~〕+α5〔；( O^ 7,0^ f )式中1 —拱的跨徑(m)；f——拱的矢高(m)；計算過程中，χ的坐標需按等差數(shù)列進行取值；步驟B-1，定義拓撲優(yōu)化問題，拱式縱梁的材料為鋼筋混凝土，對其彈性模量和泊松比進行定義，生成合適的有限單元的模型；步驟B-2，選擇單元類型，采用精度相對較高的二維八節(jié)點結構實體單元PLANE82 ；步驟B-3，指定優(yōu)化區(qū)域，通過定義單元類型號指定優(yōu)化區(qū)域和非優(yōu)化區(qū)域，模型中單元類型編號為1的網(wǎng)格進行優(yōu)化，編號大于或者等于2的網(wǎng)格不進行優(yōu)化；步驟B-4，定義和控制優(yōu)化過程，分別通過ANSYS的命令tocomp，tovar, totype定義拓撲優(yōu)化函數(shù)，定義目標函數(shù)和約束條件，初始化拓撲優(yōu)化模型和執(zhí)行拓撲優(yōu)化；步驟B-5，根據(jù)拓撲優(yōu)化所得到的拱軸線(巧，乃)數(shù)據(jù)序列，利用正交多項式構造
的最小二乘法，得出式中各項系數(shù)& ( i=l,2, 3,4, 5)與跨徑/的關系。根據(jù)上述方法，得出各項系數(shù)& ( i=l, 2，3，4，5)與跨徑/的關系
權利要求1.一種拱式縱梁碼頭結構，其特征在于包括拱式縱梁、橫向支撐結構、面板(5)、兩個樁基墩臺及其基樁；所述橫向支撐結構包括橫梁(4)和N個橫向水平撐(3)；其中，所述拱式縱梁橫向擱置在樁基墩臺上，包括上弦桿(2)、拱圈梁(1)，所述上弦桿與拱圈梁相交；其中，上弦桿的高度及寬度均與拱圈梁相同，所述N個橫向水平撐依次擱置在上弦桿的牛腿(9)上，與之構成梁格；相鄰橫向水平撐的間距根據(jù)面板的內(nèi)應力及施工的影響因素確定；所述面板擱置在所述N個橫向水平撐構成的梁格的平面上；所述橫梁分別設置在拱式縱梁的兩端，高度與拱式縱梁的高度相同。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種拱式縱梁碼頭結構，其特征在于所述面板采用迭合板，包括現(xiàn)澆層和磨耗層。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種拱式縱梁碼頭結構，其特征在于還包括附加構件，所述附加構件包括吊桿(6)、拉桿(7)、腹桿(8);其中腹桿采用豎桿式，設置在拱圈梁與上弦桿之間，其一端垂直連接橫向水平撐的下方，另一端與拱圈梁連接，腹桿的寬度與上弦桿及拱圈梁一致；所述拉桿采用“工”字鋼，橫向水平設置在拱圈梁下方；所述吊桿設置在拱圈梁和拉桿之間，用于連接拉桿與拱式縱梁。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種拱式縱梁碼頭結構，其特征在于所述拱圈梁、上弦桿、 橫向水平撐、腹桿的截面均為矩形。
5.根據(jù)權利要求3所述的一種拱式縱梁碼頭結構，其特征在于所述腹桿與橫向水平撐的截面尺寸相同。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種拱式縱梁碼頭結構，其特征在于所述基樁采用全直樁式結構的鋼管樁。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種拱式縱梁碼頭結構，其特征在于所述鋼管樁的外層涂覆100%含量聚氨脂涂料。
8.根據(jù)權利要求6所述的一種拱式縱梁碼頭結構，其特征在于在水下區(qū)及泥面以下區(qū)，所述鋼管樁的外層還包括一層陰極保護層。
專利摘要本實用新型公開了一種拱式縱梁碼頭結構，包括拱式縱梁、橫向支撐結構、面板(5)、兩個樁基墩臺及其基樁，拱式縱梁橫向擱置在樁基墩臺上，所述橫向支撐結構包括橫梁(4)和N個橫向水平撐(3)；其中，所述拱式縱梁包括上弦桿(2)、拱圈梁(1)，所述上弦桿與拱圈梁相交；N個橫向水平撐依次擱置在上弦桿的牛腿(9)上，與之構成梁格；所述面板擱置在所述N個橫向水平撐構成的梁格的平面上；所述橫梁分別設置在拱式縱梁的兩端，高度與拱式縱梁的高度相同。本實用新型的拱式縱梁、橫梁、橫向水平撐、面板之間整體連接，與樁基墩臺之間現(xiàn)澆成整體，形成了整體性好、剛度大的上部結構。
文檔編號E02B3/04GK202157300SQ201120220599
公開日2012年3月7日 申請日期2011年6月27日 優(yōu)先權日2011年6月27日
發(fā)明者翟秋, 魯子愛 申請人:河海大學