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)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。
(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：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），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。
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，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。
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：P max=8K s+2.4K t V1/2式中，P max，混凝土对模板的最大侧压力（kN/m2）；K s，外加剂波动修正系数，按混凝土坍落度小于60mm，取为1.0；K t，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V ，混凝土的浇筑速度（m/h ），按混凝土拌合能力为25m 3/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：P max =8K s +24K t V 1/2=35.84 kN/m 2h= P max /γ 24kN/m 3(2)、输工具时，水平动力荷载取为6 kN/m 2。
(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：如下图一下是几种测量定位方法的比较：施工船与标示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：根据受力分析，图中所示荷载为：(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，相当梁，均布荷载计算：弯距系数：-0.107 （-0.607/0.536）支座反力系数：0.607+0.536=1.143挠度系数：0.632①最大弯距：M支=-0.107ql2=-0.107×31.38×1.52=-7.55kN-m双轻型槽钢][100的w=69.6cm3, Ix=347.8cm4,E= 2.1×105Mpa②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 =1.4mmf/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：R上=76.9kNR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拉条变形（E=2.1×105Mpa）：⊿L=1.3R上L/EA=3.9mm<l/1000=7mm根据《钢结构设计手册》P708、P1051：下端采用双肢∟50×5，A=961mm2，r x=15.3mm，λ=49 。
φ=0.8561.3N/φA=157Mpa<160Mpa上下支座满足要求。
桁架杆件受力如下表：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。
根据《建筑结构静力计算手册》P409，桁架中点变形：Δ3=2mm<L/1000=3mm ，满足要求。
模板图及材料表1、模板图说明：1、尺寸单位以毫米计。
2、焊接构件采用等强焊接,3、所有钢构件均采用A3钢。
焊条用E4315或E4316。
拉条φ30P2507定型钢模板2[10轻型槽钢25001556001003@750=22508mm节点板2L50X5角钢[8轻型槽钢止浆条M24丝顶模板剖面图1-11050700材料名称L50X5角钢重量备注(kg)[10轻型槽钢P2507定型钢模板[8轻型槽钢8mm节点板模板编号1932.7502.3792.9(112块)110.2631.0 1 模板总重为2969.1kg 为2201.2kg 2 模板总重504.866.3547.2(80块)336.7746.228mm节点板[8轻型槽钢P2507定型钢模板[10轻型槽钢L50X5角钢1#方块模板主要材料表3φ30拉条[80内撑45止浆橡胶条(m)木板条(方)6M24丝顶(个)M24长螺栓(个)8789.980.70.136818格表,250mm×750mm×55mm ， 0.188m2/ 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。