集装箱堆场铺面结构设计方法及其存在的主要问题

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1、集装箱堆场铺面结构设计方法及其存在的主要问题集装箱堆场铺面结构设计方法及其存在的主要问题王守忠随着我国交通运输事业的不断发展,集装箱运输已在我国一些港口相继出现,而且应用范围也愈来愈广.根据集装箱码头装卸工艺要求,集装箱堆场除承受各种重型车量产生的动荷载外,还将承受很大的集装箱箱脚产生的集中静荷载(操作不慎也可能是冲击荷载)在一般情况下,港口地基又多为淤泥质土或吹填土,土质松软,所以,集装箱堆场的铺面结构断面较厚,耗费材料多,单方造价较高.由于一个集装箱泊位的堆场面积大多在1O万平米以上,所以建造集装箱码头堆场所需的投资很大,一般约占总

2、投资的10--25%(不包括地基处理).例如,新港第四港池集装箱堆场面积为18万多平方米,投资为2400多万元,约占该集装箱泊位总投资的9.0%左右如果设计不当,不但增加投资而且还会带来维修费用高,翻修不便,影响生产等一系列不良后果(据有关资料介绍,码头铺面年维修费用约占码头营运收入的5%～25%).虽然,码头铺面结构已开始受到港口工程界的重视,但是,目前码头铺面工程尚无准则规范可循,而且基础理论也不统一,因此,探讨这方面的课题具有重大的现实意义.下面简要论述集装箱堆场的各种铺面结构型式,特点,设计方法和存在的主要问题.一.荷载作用在集

3、装箱堆场铺面上的荷载主要有集装箱箱垛荷载,装卸机械车辆荷载,拖挂车的支轮等荷载.(一)集装箱荷载在港口中通常使用的集装箱主要有两种规格,其尺寸和重量见表1.高度宽度长度最大重量额定重量名称备注(毫米)(毫米)(毫米)斤)(长吨)2438243812192壳称40英lA3048030(8)(81『加1尺243824386058壳称20英.1C2032020侣1(8)(203尺在各个集装箱下底面四角处,设有箱角支承铸件,该箱角铸件突出箱底12.5毫米,当集装箱满载时,箱底纵横粱将产生6毫米的变形(允许挠度值).箱角铸件的一1一平面尺寸为:1

4、78mm×162mm(165mm×150ram).见图1.由于集装箱在堆场上堆放时仅箱脚四角铸件着地,因此对堆场铺面产生很大的集中荷载.表2给出按不同集装箱堆垛层数时的箱角荷载值.尉目图l2O英尺箱20英尺箱层数(吨)(吨)——57.5一——l015.O=I522.5——四2030.0作用在堆场上的集装箱堆垛平均荷载,当堆放三层时,最大为4～5吨/平米.从以上数据可以看出,集装箱箱垛荷载的特点是,施加在堆场铺面上的集中荷载甚大,接触应力很高,但平均荷载并不大.(=)车辆荷载1.集装箱堆场上使用的装卸机械及其荷载通常有以下几种,可根据装卸

5、工艺要求,选用相应的车辆荷载.见表3.车辆名称荷载跨运车轮压1O～12吨,压强7～10公斤/厘米轮胎式龙门起重机.轮压25～3O吨有轨式龙f1起重机轮压4O～50吨正向叉车轴重60-:-90吨压强7～8公斤/厘米侧向叉车轮压13～2O吨,压强8～9公斤/厘米拖挂车轴重l0～13吨,压强5公斤/厘2l挂车支轮停车时,挂车前部支在两个支腿上,支腿底部各有两个直径为225毫米,宽88毫米的刚质支轮.挂车满载时的总轮荷载为l4吨,假定没有贯人深度,接触应力可达408公斤/厘米,一般码头铺面是难以承受的.因此,有的挂车用枢轴支板取代钢质支轮,这样

6、接触面积大为增加,一般宽150毫米,长225毫米,装载同样的重量,其接触应力将大大降低.而且,用支轮时铺面一般会留下5O毫米深的刻痕,而用枢轴支板时,铺面不留痕迹.3.侧叉车支腿为了维持稳定,侧叉车在提升集装箱时,必须放下一排千斤顶作为支腿.当处于最大工作半径时,由于悬臂大,这些支腿需要承受车重和最大载重时组和重量的7O%.车型不同,千斤顶的数目也不一样,接触应力一般为O.4～1.3牛顿/毫米这种支腿压力虽然较支轮产生的压力小,但由于千斤顶支承板总是支承在同一位置上,故对较软的堆场铺面仍产生一定的破坏.(三)存在的问题1.集装箱实载率集

7、装箱在堆场上是严格按照周定位置存放的,当堆放三层箱时,对某一点最不利的荷载情况是12个箱子全部满载,用此四个箱角中心点处的集中荷载来分析堆场铺面结构的应力,并选取铺面厚度.根据国外统计资料表明,集装箱达到满载的比倒较少,完全满载并达到最大荷载的集装箱且彼此叠放在一起的机率就更小,因此采用折减系数予以折减.国外有关资料介绍,当堆放一层集装箱时,实载率为1.0,二层集装箱时实载率为0.9,三层集装箱时实载率为0.8,四层集装箱时实载率为O.7,五层集装箱时实载率为0.6.下面表4给出40英尺集装箱三种码垛方式,堆放l～5层时的最大荷载和接触

8、应力的数值.毛重折减系数接触应力按不同排列方式作用在铺面上的荷载箱垛层数(吨](%)牛顿/毫米公斤/厘米平面单个堆放平面成列堆放平面成块堆放1o2.592646215.2430.48●21o4.6747.6