天津港某码头超设计行驶90t汽车的可行性研究.docxVIP

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天津港某码头超设计行驶90t汽车的可行性研究

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（2天津港远航国际矿石码头有限公司天津300450）

【摘要】天津港某码头随着货物吞吐量不断增长，超过原设计车型的大型车辆逐渐投入使用，针对码头大型车辆运输中存在的这一问题，本文特对90t汽车在该码头后承台面板上行驶的可行性进行研究。通过计算分析，本文得出：并排两辆90t重型翻斗车在后方承台任意位置行驶时，后方承台预应力空心板的局部受压承载力和挠度评估为A级，受弯承载力评估为D级，受剪承载力评估为B级，抗裂性能不满足规范规定的要求；并排两辆90t重型翻斗车在后方承台任意位置行驶时，后方承台预应力混凝土空心桩和混凝土灌注桩的单桩垂直承载力评估为A级；并排两辆90t重型翻斗车在后方承台任意位置行驶时，接岸结构的抗滑和抗倾覆稳定性满足规范规定的要求；通过限定汽车行驶路径，禁止汽车并排行驶在同一空心板上，可以使预应力空心板的受弯承载力、受剪承载力和抗裂性能满足规范规定的要求。

【关键词】面板；承载力；结构验算

TU65A1002-8544（2017）18-0240-03

1.概述

1.1前言

天津港某矿石码头建成投产已十余年，随着码头装卸量的提升，大型车辆的装卸运输也在不断增加。这些大型车辆运输荷载已超出了设计单位提供的码头面荷载限值，然而设计单位在设计中往往考虑了较大的安全系数，如果严格按照其限值进行管理，往往导致实际作业捉襟见肘。针对码头大型车辆运输中存在的这一问题，本文特对90t汽车在该码头上行驶的可行性进行研究。该研究对提高老码头的使用功能,保障码头结构安全性和提高码头运输效率，增加经济效益都有积极意义。

1.2研究目标

旨在通过分析计算，提出需验算的车型在该码头上作业的范围和要求，有待解决的问题概括：

（1）确定待验算汽车荷载能否进入码头承台区；

（2）若荷载在最不利位置时验算构件承载力不满足要求，能否规划路径尽量避免荷载出现在最不利位置，使构件承载力满足要求。

1.3研究路线

依据《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS-1512011），对码头面板、基桩进行承载力和正常使用极限状态验算。

采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA和丰海结构设计软件验算车型通过码头面时在构件中产生的荷载效应，并将极限承载力与荷载效应进行比较，从而判断构件的安全性。

若不满足安全性要求，规划合理路径尽量避免荷载出现在最不利位置，使构件承载力能力满足要求。

2.码头结构简介与荷载作用

2.1码头结构简介

码头岸线总长为375米，码头前沿水底高程近期为-20.8米，码头面高程为6.0米。码头承台总宽90.5米，前方承台宽35.0米，后方承台宽55.5米，码头前方承台共分7个结构段，第一至第六结构段排架间距为6.5米，基桩为φ1000mm和φ1200mm钢管桩，上部结构为预制安装预应力横梁，轨道梁，连系梁，面板和钢筋混凝土靠船构件的结构型式。第七结构段排架间距为6.9米，基桩为φ1200mm钢管桩，上部结构为现浇墩台的结构型式，后方承台的基桩采用650×650mm预应力混凝土空心方桩和φ800mm与φ900mm的灌注桩，排架间距为6.5米，上部结构为预制安装预应力简直梁的结构形式，码头后方承台与电缆沟兼挡土墙之间通过预应力混凝土渡板相连。

2.2荷载作用

2.2.1永久作用

码头结构自重力：钢筋混凝土容重25kN/m3，混凝土容重24kN/m3，钢材容重78.5kN/m3。

2.2.2可变作用

（1）堆货荷载。

后方承台堆货荷载为50kPa。

（2）汽车荷载。

图2.2-1汽车的平面尺寸

3.结构验算说明和依据

本次验算主要目的为码头因实际工作需要，在设计汽车荷载为60t，实际汽车荷载为90t情况下，验算结构安全性是否满足规范规定要求。经现场实地调查，码头上汽车流动荷载主要作用在后方承台结构面上，汽车类型主要为重型翻斗车，因此在此次验算中验算后方承台码头和接岸结构在90t汽车荷载作用下是否满足规范规定要求。

本次验算取最不利荷载组合进行后方承台构件结构承载能力极限状态、正常使用极限状态以及接岸挡土墙稳定性验算。主要对以下三种情况对结构进行验算：

（1）承载能力极限状态计算：根据《水运工程混凝土结构设计规范》（JTS151-2011）进行承载能力极限状态作用效应组合，对后方承台码头空心板进行承载能力极限状态的验算。

（2）正常使用极限状态计算：根据《水运工程混凝土结构设计规范》（JTS151-2011）进行正常使用极限状态作用效应组合，对后方承台空心板进行抗裂和挠度验算。

（3）挡土墙稳定性计算：根据《水运工程混凝土结构设计规范》（JTS151-2011）进行承载能力极限状态作用效应组合，依据根据《水工挡土墙设计规范》（SL379-2007）对接岸挡土墙进行抗滑稳定性和抗倾覆稳定性验