水 运 工 程 施 工 课 程 设 计
设计人 于康康
设计开始日期 2011.12.25 设计完成日期 2012.01.06 指 导 教 师 王希慧 港航教研室主任 刘勇
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目录
一、工程概况 ................................................................................................................................... 2
(一)、目前该工程已完成的陆上施工任务有： .................................................................... 2 (二)、施工人员： .................................................................................................................... 2 (三)、机械方面： .................................................................................................................... 2 二、台座布置 ................................................................................................................................... 3 三、模板........................................................................................................................................... 7
(一)、底模 ................................................................................................................................ 7
1．平式底模 ..................................................................................................................... 7 2．凸式底模 ..................................................................................................................... 8 (二)、侧模 ................................................................................................................................ 9 (三)、模板设计 ........................................................................................................................ 9
模板设计原则 ................................................................................................................... 9 模板技术要求 ................................................................................................................. 10 荷载 ................................................................................................................................. 10 (1)、新浇筑混凝土的侧压力 ........................................................................................ 10
四、方块码头整体结构 ................................................................................................................. 11 五、结构计算 ................................................................................................................................. 13
(1)、桁架受力图示如下： ............................................................................................ 13 Q3 .................................................................................................................................... 14
(2)、横围柃受力计算 .................................................................................................... 14 (3)、桁架受力计算 ........................................................................................................ 15 (4)、模板图及材料表 .................................................................................................... 17
1、模板图 ..................................................................................................................... 17 2、模板材料表 ............................................................................................................. 18 (5)、马腿盒与孔芯模 .................................................................................................... 21
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一、工程概况
本工程为方块重力式码头，其墙身主要结构形式采用混凝土方块式。该工程的规划、设计及招投标工作已经结束，由甲筑港工程公司承接。
(一)、目前该工程已完成的陆上施工任务有：
1.工程的“三通一平”已经结束；
2.后方的各工段车间（包括木工、铁工、钢筋、混凝土）及其施工现场布置已经完成；
3.三大材供应可根据工程需要随时调配，满足需要； 4.后勤及办公系统已经进入正常的工作状态； 5.有关混凝土方面：
砂、碎石堆场已经形成，并拥有良好的冲洗设施，已建成一套良好的混凝土拌和设备，其计量准确，性能良好。在正常工作状态下，每小时可拌制25立方米的混凝土。混凝土的实验室设备齐全，为混凝土的配合比设计、拌和及检测提供优良的工作保障。
(二)、施工人员：
该筑港工程公司的工程技术人员及各工段的技术工人素质良好，有丰富的施工经验及组织施工的能力，施工队伍的技术力量及民工的数量可根据工程要求进行调配。
(三)、机械方面：
除日常运输的车辆外，拥有以下机械车辆； 1. 15吨汽车轮胎吊一台,20吨履带吊一台;
2.混凝土搅拌车两辆,其容量为每车次5.5～6.0立方米; 3.小型拖头、托盘车各一辆； 4.铲车一辆。
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(四)、施工季节为夏秋季，考虑日平均温度为15～20℃。 (五)、按工程设计，共计有301块混凝土预制方块。其详细尺寸如下：
砼方块 编号 1 2 3 长 （米） 7.0 7.0 6.0 宽 （米） 5.0 2.5 4.0 高 （米） 2.95 2.95 2.95 数量 （块） 210 70 21 二、台座布置
1、根据方块施工期要求于夏秋两季完成，施工天数为180天。按方块的支模、浇砼、养护等工序所需的时间（20~30天），需布置台座共40个，其中30个1#台座，10个2#台座，3#方块则根据具体情况插空安排。 2、为保证循环作业，配置6套1#方块模板，2套2#方模板，1套3#方块模图4—4—2 混凝土方块预制区（一）岸壁门机沉箱预制区混凝土预制、存放区沉箱下水滑道板。 3、台座的总体布置按施工组织设计中预制场的要求进行布置，取决于预制场及堆放场地的具体情况。一般混凝土方块很少为其设置专门的预制场，多在其他构件预制场内设一混凝土方块预制区，见下图，或就近利用现有岸壁和为码头施工船舶建的临
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时停泊码头，设置临时预制场，见图 制、存方块预放码头码头起重船方 驳图4—4—5 混凝土方块临时预制场（二）岸壁混凝土方块预制、存放方 驳起重船图4—4—4 混凝土方块临时预制场（一）混凝土
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混凝土方块预制场（区）的选择，除满足一般预制场的要求外，因方块自重较大，其地基应有足够的承载能力，以免混凝土底膜由于不均匀沉降而遭受破坏，必要时须对地基作加固处理。
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当利用现有码头和岸壁作为临时预制场时，不论预制或存放，均 不应超过码头的承载能力和不影响岸壁的稳定，而且其前沿水深应满足起重船和方驳作业吃水的要求。
预制场（区）的平面布置主要包括混凝土底膜的布置（一排或两排，排距）和存放场的布置（一排或二排，排距，层数）。布置时除应验算地基或码头的承载能力及岸壁稳定外，尚需考虑支拆模板、浇筑混凝土和用起重船吊方块装方驳等因素的要求。
三、模板
(一)、底模
底模一般采用混凝土结构，预制数量少时，也可采用木质模或用组合模板拼装式底模。无论采用何种底模，根据它与侧模的拼装方式，可分为平式底模（底托帮）或凸式底模（帮包底）。平式底模能预制任意外形尺寸的方块，一般多采用此种底模。当在码头上预制，且码头面又是混凝土时，一般采用此混凝土面层作为平式底模。
1．平式底模
如图4-4-6所示，混凝土平式底模一般做成连续结构形式，每隔4～8m设1.5～2.0cm宽的伸缩缝隔板，厚度视地基处理和垫层作法的具体情况可定为10～20cm.
底模和侧模之间一般塞水泥袋纸（用于活动房屋屋顶的防水胶带纸）做止浆处理。如预制数量较多，则应在侧模下部加设槽钢，
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080132008034 于康康 08港航 槽钢内镶嵌专用橡胶条(槽形、圆形)，利用侧模自重使橡胶条紧贴底模，以达到止浆的目的。 2．凸式底模 根据方块外形尺寸、预制数量和周转次数，设置数个相应的不同尺寸的凸式底模。如图所示： 钉软塑料管侧模侧模5~10cm直角梯形胶条木条框 混凝土片石 木条框凸式混凝土底模图 地基和垫层混凝土是连续的，混凝土的底模是相互独立的，凸出部分的高一般为5～10cm,四周镶以方木框，框外侧钉止浆的软塑料管或直角梯形橡胶条。 底模的脱模剂或隔离层，除要满足一般要求外，尚须不因其降低方块与方块之间的摩擦系数，一般采用刷掺有少许滑石粉的侧模侧模侧模水泥袋纸伸缩缝板混凝土片石防水胶带纸橡胶止浆条 /共24页 第8页平式混凝土底模图10~20cm080132008034 于康康 08港航
废机油或铺水泥袋纸、未浸沥青的软毡纸。
3．台座底模采用凸起式混凝土底模，凸起高度为50mm；
(二)、侧模
侧模可采用木模板，工具式木模板，整体钢模板和组合式钢模板。为了节约材料和提高工效，一般多采用组合式钢模板。
本工程侧模采用组合式大片钢模板，竖排定型P2507(也可采用P2515或P3015)型钢模板，尺寸为750mm×250mm，模板厚度为2.5mm，单块面积0.188m2，单块重量为6.98k；横围柃采用双轻型槽钢][100mm,上下间距布置为0.75米；竖向支撑采用型钢桁架，水平间距布置为1.5米，桁架底部用顶丝限位，顶部用Ф30圆钢拉条（M28螺丝及螺母）。桁架长度3米，宽度0.6米，分为四段，段长0.75米，杆件均采用双等边角钢2∟50×4mm，节点板厚8mm，材质均为A3钢。
(三)、模板设计
本工程模板设计根据《水运工程混凝土施工规范》JTJ268-96《水运工程施工》周福田 张贤明主编及施工经验进行设计。
模板设计原则
模板设计要确保构件的形状尺寸；有足够的强度、刚度和稳定性，能承受混凝土的侧压力；构造简单、装拆方便；接缝不漏浆;模板拆支用20T履带或者15T轮胎吊，其重量不应超过吊机 的起重能力。
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模板技术要求
模板的最大变形值不大于l/400，支撑桁架的最大变形值不大于l/1000。
荷载
根据本工程的实际情况，模板的荷载主要为新浇筑混凝土的侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载。
(1)、新浇筑混凝土的侧压力
按港口工程规范，采用插入式振捣器时，浇筑混凝土的侧压力按下式计算：
Pmax=8Ks+2.4KtV1/2
式中，Pmax，混凝土对模板的最大侧压力（kN/m2）；
Ks，外加剂波动修正系数，按混凝土坍落度小于60mm，
取为1.0；
Kt，温度校正系数，按要求，浇筑温度在15℃~20℃，按
下表取为1.16；
温度校正系数表
温度oc Kt
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5 1.53 10 1.33 15 1.16 20 1.0 25 0.86 30 0.74 080132008034 于康康 08港航
V，混凝土的浇筑速度（m/h），按混凝土拌合能力为25m3/h，按1#、2#、3#方块平面尺寸，其浇筑速度分别为0.71m/h、1.43m/h、1.04m/h，根据以往施工经验，取浇筑速度为1.0m/h；故新浇筑混凝土的侧压力为：
Pmax=8Ks+24KtV1/2=8*1.0+24*1.16*1.02 =35.84 kN/m2
h= Pmax/γ=35.84/24=1.5m 式中，γ为混凝土重度，取为 24kN/m3
(2)、倾倒混凝土时产生的侧压力 按港口工程规范，用容量0.8m以上的运 输工具时，水平动力荷载取为6 kN/m2。 (3)、混凝土最大侧压力为：35.84+6=41.84KN/m2
五、方块码头整体结构
方块安装时采用精准测量法：如下图
3混凝土侧压力分布图
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一下是几种测量定位方法的比较：
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施工船与标示 080132008034 于康康 08港航
码头断面总体形式
单层空心方块码头断面
码头断面
六、结构计算
(1)、桁架受力图示如下：
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根据受力分析，图中所示荷载为： 荷载编号 数值（kN/m） Q0 8.98 Q1 17.94 Q2 29.14 Q3 31.38 Q4 15.69 (2)、横围柃受力计算
竖向桁架的间距为1.5m，横围柃为双轻型槽钢][100，相当于以竖向桁架为支撑、跨度为1.5m的连续梁，其中，受力最大的围柃为q3作用处的围柃， 支座处弯距按四跨连续梁计算为： D 梁，均布荷载计算：
弯距系数：-0.107 （-0.607/0.536）
E 按〈〈建筑结构计算静力手册〉〉第三章3-7 表中，四跨连续支座反力系数：0.607+0.536=1.143挠度系数：0.632 ①最大弯距：M支=-0.107ql2=-0.107×31.38×1.5=-7.55kN-m
2
双轻型槽钢][100的w=69.6cm3, Ix=347.8cm4, E= 2.1×105Mpa ②型钢最大弯应力：
Ó=M/w = 7.55/69.6 =108.5Mpa<160Mpa(允许应力) ③跨中最大变形：
f = 0.632 ql4/100EIx = 0.632×31.38×1.54/100×2.1×105
×347.8 =1.4mm
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f/L=1.4/1500=1/1070<1/400
根据《港口工程质量检验评定标准》JTJ221-98(P50),强度及变形均满足要求。
(3)、桁架受力计算
①根据四跨连续梁的特点可知，B点，即第二支撑桁架所受力最大，查〈〈建筑结构计算静力手册〉〉有关桁架计算系数通过计算得,第二支撑桁架各节点受力如下表： 荷载编号 数值（kN） R0B 15.4 R1B 30.77 R2B 49.96 R3B 53.80 R4B 26.90 R上R0BR1BR2BR3B4@750=3000R下600R4B②按受力图示： R上=76.9kN R下=99.9kN
上端考虑拉条间的不均匀系数为1.3，上端拉条采用： As= 1.3R上/160=624.8mm2
用Ф30圆钢（M28螺栓），As=615.3 mm2 L=5000mm
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拉条变形（E=2.1×105Mpa）： ⊿L=1.3R上L/EA=3.9mm 杆件编号 O1 O2 O3 O4 U1 U2 U3 D1 D2 V1 V2 外力(kN) 系数 轴力(kN) 系数 轴力(kN) 系数 轴力(kN) 系数 轴力(kN) 系数 轴力(kN) 系数 轴力(kN) 系数 轴力(kN) 系数 轴力(kN) 系数 轴力(kN) 系数 轴力(kN) 系数 轴力(kN) 30.77 -0.5625 -17.31 -0.5625 -17.31 -0.1875 -5.77 -0.1875 -5.77 1.2 36.92 0.375 11.54 0.4 12.31 0.4 12.31 -0.4 -12.31 -1 -30.77 0 0.00 P2 49.96 P3 53.8 汇总 -46.13 -46.13 -54.77 -54.77 98.41 69.18 116.84 -49.18 -30.76 -30.77 -53.80 -0.375 -0.1875 -18.74 -10.09 -0.375 -0.1875 -18.74 -10.09 -0.375 -0.5625 -18.74 -30.26 -0.375 -0.5625 -18.74 -30.26 0.8 0.4 39.97 21.52 0.75 0.375 37.47 20.18 0.8 1.2 39.97 64.56 -0.8 -0.4 -39.97 -21.52 -0.8 0.4 -39.97 21.52 0 0 0.00 0.00 0 -1 0.00 -53.80 根据表中计算结果，桁架杆件均取用双肢∟50×5，强度及稳定均满足要求。 页/共24页 第16 080132008034 于康康 08港航 根据《建筑结构静力计算手册》P409，桁架中点变形：Δ3=2mm 1、模板图 该模板图是按照1号方块尺寸绘制的，如下图所示： M24长螺栓500止浆条250梯子1500中心线 75015002L50X5角钢 桁架[8轻型槽钢内撑拉条φ30 1500 [8轻型槽钢 P2507定型钢模板拉条φ301500 拉条φ301500 500200015001150012[10轻型槽钢2000 页/共24页 第17 模板平面图说明：1、尺寸单位以毫米计。2、焊接构件采用等强焊接,焊条用E4315或E4316。3、所有钢构件均采用A3钢。080132008034 于康康 08港航 8mm节点板6001552500100拉条φ302L50X5角钢3@750=22502[10轻型槽钢P2507定型钢模板 [8轻型槽钢 M24丝顶说明：1、尺寸单位以毫米计。止浆条2、焊接构件采用等强焊接,焊条用E4315或E4316。3、所有钢构件均采用A3钢。700 模板剖面图1-12、模板材料表 页/共24页 第181050080132008034 于康康 08港航 1#方块模板主要材料表模板编号材料名称L50X5角钢[10轻型槽钢1P2507定型钢模板[8轻型槽钢8mm节点板L50X5角钢[10轻型槽钢2P2507定型钢模板[8轻型槽钢8mm节点板345678φ30拉条[80内撑止浆橡胶条(m)木板条(方)M24长螺栓(个)M24丝顶(个)重量(kg)932.7502.3792.9(112块)110.2631.0746.2336.7547.2(80块)66.3504.889.980.7360.18182 模板总重为2201.2kg1 模板总重为2969.1kg备注 P2507定型钢模板见《组合钢模板施工手册》P2平面模板规 页/共24页 第19080132008034 于康康 08港航 格表,250mm×750mm×55mm ， 0.188m/ 块 ， 6.98kg/块 随着起重机械（船）向大型化发展，为了加速安装进度，混凝土方块尺寸也日益增大，因此侧模与侧模之间用对穿拉杆固定，已不易拉紧，现多改用大号型钢或钢桁架作为水平围令的结构形式。水平围令除须满足强度要求外，尚须验算其刚度，一般控制其结构扰度不超过1cm,以免方块因变形过大而影响安装，如用钢桁架,其制作时可适当起反拱. 表示水平围令在转角处的两种连接型式.在这两种连接型式中,b)式虽比较简单，但在调正一个方向尺寸的变动时，会引起另一方向尺寸的变动，因此一般多采用a)式。图中，竖向角钢将各层水平围令连成一体和供模板竖立用；直立梯供操作人员上下用。 用组合钢模板拼装侧模时，板采用横铺式。如图4-4-8c)所示，为避免转角拼缝处漏浆，相邻两侧的一侧模板设阳角钢模，将角拼缝改在平面处。 侧模较重，一般采用吊机或塔吊进行支拆、倒运。如吊机起重能力够大，可考虑稍松开水平围令的连接螺栓和歇卸下各片侧模间的 U形卡具，用吊机进行整体倒运，以提高侧模的支拆效率。 2 页/共24页 第20 080132008034 于康康 08港航 （五）、马腿盒与孔芯模 方块的吊运，当方块的数量较少、重量较轻或方块为空心方块时，可考虑采用埋设吊耳的方法，但一般多采用倒丁字吊杆（俗称马腿）的方法。倒丁字吊杆方法是在浇筑混凝土之前，在模板内设置四个预制马腿盒和孔芯模。马腿盒用细石混凝土或水泥砂浆制成。起吊方块时，其强度一般须达到25Mpa。马腿盒可为圆形或方形，其式样见图4-4-9，图中a、b尺寸决定于到丁字吊杆尺寸，c 一般为40~50。 内φ640外φ740bab70吊钩吊钩c30φ68030a)圆形马腿盒图b)方形孔芯模如下图所示，可以是木模或钢模。其下部尺寸a1、b1应略小于马腿盒顶部a、b尺寸，高度h视方块高度而定。 页/共24页 第21 ca080132008034 于康康 08港航 其固定、拔出装置见图4-4-11。如用钢模只需在其表面涂以脱模剂；如用木模，则应以水泥袋纸或钉薄铁皮，以利拔出。 吊环吊环φ16δ=4钢板L50x5角钢加劲骨架小端b1a1hI-I小端b1a1a)钢质孔芯模图b)木质 横杠千斤顶螺杆螺母垫块钢芯模木芯模侧模侧模马腿盒马腿盒孔芯模固定、拔出装置图 页/共24页 第22hII080132008034 于康康 08港航 最终码头断面形式 页/共24页 第23 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容