上海港高樁梁板式集裝箱碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工組織設(shè)計[土建建筑]

1、上海港2號碼頭工程設(shè)計The Engineering design of the No.2 dock of Shanghai port建筑#類別摘 要上海港2號碼頭畢業(yè)設(shè)計主要以碼頭主要尺度確定、平面布置、結(jié)構(gòu)選型、碼頭主要結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的設(shè)計計算和碼頭整體穩(wěn)定性驗算為主要內(nèi)容。通過查閱相關(guān)設(shè)計手冊、書籍、系列規(guī)范和參考已經(jīng)修建工程設(shè)計資料進行結(jié)構(gòu)選型、碼頭型式確定。工程依據(jù)資料選取了高樁碼頭為設(shè)計方向。高樁碼頭不僅符合本次設(shè)計的工程條件，而且是常見的碼頭結(jié)構(gòu)型式，在長江流域多采用這種形式。同時，高樁碼頭對以后碼頭向深海方向發(fā)展研究有很多幫助。確定主要方向之后便進行工程設(shè)計，包括船舶作用力、面板計

2、算、縱梁設(shè)計、橫梁設(shè)計、樁基驗算、靠船構(gòu)件計算和碼頭整體穩(wěn)定性計算等內(nèi)容，其中部分內(nèi)容運用相關(guān)軟件如易工軟件進行計算或驗算。通過對碼頭主要構(gòu)件的選型以及計算，以熟悉高樁碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計和高樁碼頭優(yōu)缺點，為以后工作、學習做扎實鋪墊。此次設(shè)計順利完成了設(shè)計任務，最后繪制了碼頭平面布置圖、碼頭主要結(jié)構(gòu)施工圖、指定構(gòu)件的配筋圖。關(guān)鍵字：高樁碼頭；縱梁；橫向排架；大直徑管樁 AbstractThe engineering design of the No.2 dock of shanghai port mainly determines the major scale, layout, structure,

3、 selection, the design calculations of the main structure and components of port and the overall stability calculation . Through accessing to relevant design manuals, books, family norms and reference datas that has been constructed for structural engineering design , we can work out the proper type

4、 for the terminal. Projects were selected based on data for the design direction of high-pile wharf. High-pile pier is not only proper for the conditions of this design project, and is a common terminal structure type, in the Yangtze River area. Meanwhile, the high-pile pier can render a service in

5、the filed of deep sea terminal in the future. After having determined the main direction of project design, we can calculate most parts including the ship force, panel calculation, longitudinal beam design, beam design, pile foundation checking, calculation and the terminal by ship components and th

6、e overall stability. Part of the calculation of content, we can make use of the work-related software such as Easy software for calculation or checking calculation. Through the selection and calculation of the main components of the terminal, we can become familiar with high-pile wharf and with high

7、-pile wharf advantages and disadvantages, as to make a foundation for future work and study.We succeed in finishing the design task, and finally draw the terminal floor plan, the main structure of terminal construction plans, specifying components of reinforcement plan.Keywords: High-pile pier; long

8、eron; transverse; large diameter pile目 錄第一章 緒 論11.1 中國港口發(fā)展歷史及現(xiàn)狀11.2 高樁碼頭的優(yōu)點及存在的問題21.3 高樁碼頭在工程中的一些經(jīng)驗教訓31.4 高樁碼頭今后的設(shè)計施工方向31.5 上海港歷史發(fā)展及其現(xiàn)狀41.6 地理位置及航運條件51.7 上海港舊碼頭改造主要研究內(nèi)容6第二章 總工程概況72.1 營運資料72.1.1 貨運任務72.1.2 船舶資料72.1.3 建筑物的結(jié)構(gòu)等級72.2 自然條件72.2.1 設(shè)計水位72.2.2 水文72.2.3 氣象82.2.4 地形地質(zhì)82.3 平面布置以及工藝設(shè)計92.3.1總體布局92

9、.3.2 碼頭泊位確定92.3.3 平面布置102.3.4 施工條件以及設(shè)備材料供應122.3.5 平面布置簡圖12第三章 結(jié)構(gòu)選型133.1 結(jié)構(gòu)選型及方案設(shè)計133.2 高樁碼頭的結(jié)構(gòu)形式153.3 碼頭尺寸擬取16第四章 碼頭荷載計算174.1 永久作用174.2 起重機械和運輸機械荷載174.2.1 門機荷載174.2.2 流動機械174.3 船舶荷載184.3.1 作用在船舶上的風荷載184.3.2 作用在船舶上的水流力184.3.3 系纜力204.3.4 撞擊力214.3.5 擠靠力22第五章 面板計算245.1計算原則245.2 計算跨度255.3 作用計算265.4 作用效應分

10、析275.4.1 短暫狀況（施工期）275.4.2 持久狀況(使用期)285.5 作用效應組合305.5.1 承載能力極限狀態(tài)的作用效應組合305.5.2 正常使用極限狀態(tài)的作用效應組合315.6 配筋計算325.7 面板彎矩作用的裂縫驗算34第六章 縱梁計算366.1 縱梁斷面尺寸366.2 計算跨度選取376.2.1 簡支梁376.2.2 連續(xù)梁376.3 作用386.3.1 永久作用386.3.2 可變作用386.3.3 作用效應分析396.4 內(nèi)力計算406.4.1 施工期406.4.2 使用期416.5 計算示例436.5.1 計算圖式436.5.2 彎矩計算436.5.3 剪力計算

11、466.6 作用效應組合496.6.1 組合形式496.6.2 門機軌道梁計算結(jié)果506.6.3連系縱梁計算結(jié)果556.7 縱梁配筋586.7.1 門機軌道梁586.7.2 連系梁596.8 裂縫寬度驗算616.8.1 門機軌道梁616.8.2 連系梁61第七章 橫梁計算637.1 工程基本信息637.2 組合信息637.3橫梁荷載計算647.4 配筋計算727.4.1 正截面承載力計算727.4.2 斜截面承載力計算737.5 裂縫寬度驗算747.5.1跨中抗裂驗算747.5.2 支座抗裂驗算74第八章 樁基計算758.1 概述758.2 樁軸力計算表758.3 樁截面配筋驗算78第九章 樁

12、帽配筋計算809.1縱向樁帽配筋計算809.1.1 受彎配筋809.1.2 受剪配筋819.2 橫向樁帽配筋計算819.2.1 受彎配筋819.2.2 受剪配筋82第十章 靠船構(gòu)件的計算8410.1 概述8410.2 靠船構(gòu)件斷面形式8410.3靠船構(gòu)件的計算8410.4 靠船構(gòu)件的配筋計算8610.5 靠船構(gòu)件彎矩作用裂縫寬度驗算87第十一章 岸坡穩(wěn)定計算8911.1計算原則8911.2 穩(wěn)定驗算89結(jié) 語91致 謝92參考文獻93建筑#類別第一章 緒 論1.1 中國港口發(fā)展歷史及現(xiàn)狀鑒于港口發(fā)展對經(jīng)濟社會發(fā)展的重要性，解放以來，特別是改革開放以來，我國港口在建設(shè)、運營、管理等各方面都取得了

13、令世界矚目的巨大成就?；仡欉^去，我國港口先后經(jīng)歷了5個不同的發(fā)展時期。第一階段是恢復發(fā)展階段。這一時期是建國初期的20世紀50年代到70年代初， 由于戰(zhàn)爭使港口設(shè)施受到嚴重破壞，主要對港口進行恢復和重建。全國港口完成生產(chǎn)資料所有制改造，建立了集中統(tǒng)一、分級管理、政企合一的水運管理體制，由國家為主導有計劃、有重點地建設(shè)和管理港口，使中國港口獲得了新生。港口吞吐量從建國之初的1000萬噸，到70年代初首次突破1億噸。第二階段是起步發(fā)展階段。這一時期是20世紀70年代初到70年代末，這一階段以大力建設(shè)新碼頭、努力提高港口吞吐能力為主要特征。當時，我國對外關(guān)系取得重大突破，對外貿(mào)易迅速擴大，外貿(mào)海運量

14、猛增，沿海港口貨物通過能力不足，港口的船舶壓港、壓貨、壓車情況日趨嚴重。在這樣的形勢下，周恩來總理于1973年初發(fā)出了三年改變港口面貌的號召，開始了建國后的第一次港口建設(shè)高潮，到1978年港口新增吞吐能力1億多噸，吞吐量達到近3億噸，成為中國港口發(fā)展史上的重要里程碑。第三階段是快速發(fā)展階段。這一時期從20世紀80年代到90年代。這一階段的特點積極發(fā)展港口主樞紐、建設(shè)專業(yè)化深水泊位、改革港口管理體制等。隨著改革開放政策的實施，特別是沿海14個城市和5個經(jīng)濟特區(qū)的開放，國民經(jīng)濟迅速增長，交通部提出了三主一支持交通發(fā)展長遠規(guī)劃，我國迎來了第二次港口建設(shè)熱潮。1996年黨中央、國務院提出了建設(shè)上海國際

15、航運中心的戰(zhàn)略目標。在第三階段全國新增吞吐能力6億噸,是第二階段的6倍,港口吞吐量達到22億噸,中國港口在20世紀最后20年間實現(xiàn)了歷史性跨越，譜寫了中國港口發(fā)展史上的輝煌篇章。第四階段是我國港口能力和水平全面提升的階段。進入新世紀，中國港口邁進了新的發(fā)展階段。2001年11月，我國正式加入世界貿(mào)易組織，啟動了新一輪港口管理體制改革，2003年港口法頒布實施，2006年全國沿海港口布局規(guī)劃出臺，形成了第三輪港口建設(shè)高潮。進一步完善港口布局，優(yōu)化港口結(jié)構(gòu)，努力建設(shè)港口強國，全面開創(chuàng)港口發(fā)展新局面，成為這一階段的主旋律。從2001年到2008年,我國港口貨物吞吐量從28億噸達到70億噸,集裝箱吞吐

16、量從3700萬箱到2007年1.2億箱，實現(xiàn)了從千萬箱到億箱的大跨越。現(xiàn)我國港口碼頭業(yè)有著巨大的發(fā)展前景。從2006年到2010年的5年間，中國將新增港口吞吐能力80以上；到2010年底，我國港口年吞吐量將達到61億噸，集裝箱吞吐量將達到1.2億至1.4億標箱，港口崛起正是中國經(jīng)濟迅猛發(fā)展的一個縮影。與此同時，我國港城互動發(fā)展正進入黃金發(fā)展期.經(jīng)濟全球化使港城經(jīng)濟互動進入新的發(fā)展階段，港口的發(fā)展有效支撐著我國經(jīng)濟的持續(xù)高速增長；同時我國經(jīng)濟的規(guī)?；l(fā)展有力促進了港口的現(xiàn)代化發(fā)展。我國已經(jīng)基本建立了主要港口、地區(qū)性重要港口和其他一般港口三個層次的港口，在長江三角洲、珠江三角洲、環(huán)渤海灣、東南沿海

17、、西南沿海五大區(qū)域形成了規(guī)模龐大并相對集中的港口群。在長江、珠江、黑龍江、淮河水系和京杭運河形成了綿延的沿岸港口帶。以集裝箱、煤炭、礦石、油品、糧食五大貨種和客運為重點，構(gòu)架了具有我國特色的水路客貨港口運輸裝卸系統(tǒng)。內(nèi)河主要港口面貌有較大改觀。三峽庫區(qū)碼頭淹沒復建工程全部完成，在長江、西江干線和長三角、珠三角地區(qū)建成了一批集裝箱、大宗散貨和汽車滾裝等專業(yè)化泊位，港口機械化和專業(yè)化水平不斷提高。在中國經(jīng)濟強力發(fā)展的今天，港口作為其獨特的貢獻體一定會蓬勃發(fā)展，為經(jīng)濟發(fā)展做出有力貢獻。高樁碼頭是應用廣泛的主要碼頭結(jié)構(gòu)型式，因此在我國的地位也越來越重要。1958年起，上海港的碼頭建設(shè)開始以高樁板梁結(jié)構(gòu)

18、代替框架結(jié)構(gòu)，這是上海港碼頭結(jié)構(gòu)的重大進步。與此同時，上海市筑港工程局開始對預應力鋼筋混凝土構(gòu)件制造技術(shù)進行研究。60年代，這一技術(shù)發(fā)展成熟，70年代開始得到廣泛應用。1970年起，三航局科技人員又對碼頭上部結(jié)構(gòu)進行多次改革，將原現(xiàn)澆橫梁改為預制，用預制空心大板代替縱梁和面板，使萬噸級大型深水碼頭及中小型碼頭的預制裝配程度提高至80%左右，節(jié)約了三大主材（鋼材、水泥、木材），從而速度加快，工程質(zhì)量得到提高，并形成以高樁碼頭為主要結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計通用圖。1.2 高樁碼頭的優(yōu)點及存在的問題高樁碼頭是在軟弱地基上修建的一種主要結(jié)構(gòu)型式，其工作特點是通過樁臺將作用在碼頭上的荷載經(jīng)樁基傳給地基。高樁碼頭適

19、宜做成透空結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)輕，減弱波浪的效果好，沙石料用量省，對于挖泥超深的適應性強。高樁碼頭適用于可以沉樁的各種地基，特別適用于軟土地基。在巖基上有適當厚度的覆蓋層也可采用樁基礎(chǔ)。對于長江一帶的地區(qū)，高樁碼頭是應用最廣最多的碼頭型式之一。但是建筑物的耐久性較其他型式差，其中鋼筋銹蝕是導致其可靠性降低，使用壽命短的主要原因。而在不同的環(huán)境下原因并不相同，防治措施也在進一步的探索中。高樁碼頭構(gòu)件易損壞且不易修復；抗震性能較差。其中梁板式構(gòu)件數(shù)量類型多，施工麻煩，不易水汽排除，鋼筋易銹蝕。高樁在季節(jié)和溫度的變化影響下碼頭結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生不同程度的變形以及碼頭與岸坡變形的相互關(guān)系都是高樁碼頭要注意的1.3 高

20、樁碼頭在工程中的一些經(jīng)驗教訓地質(zhì)條件不夠清楚，缺乏試樁驗證，相似地質(zhì)條件沉樁經(jīng)驗不足，造成設(shè)計樁長過大，工程實施中大量截樁，造成較大的浪費。樁基結(jié)構(gòu)承受長期水平力，受制于沉樁能力，樁的抗拔、抗壓的承載能力不足，如湛江老碼頭工程，上部結(jié)構(gòu)直接承受土壓力，樁基先水沖沉樁后錘擊，造成在使用期結(jié)構(gòu)不斷位移、開裂，嚴重影響碼頭正常使用及其耐久性。負摩擦對樁基碼頭的不利影響，如上海港早期建成的部分碼頭，由于樁基入土深度比較小，碼頭后方回填比較大，造成堆場比較大的沉降，從而給碼頭樁基帶來負摩擦力，造成樁基沉降、上部結(jié)構(gòu)開裂和位移，影響碼頭的使用及耐久性，最常見的是指向碼頭的后方的斜樁或緊鄰擋土結(jié)構(gòu)的直樁開裂

21、或樁帽開裂。地基處理不當，造成邊坡的穩(wěn)定性不足，引起樁基損壞。最常見的是辯駁位移后造成上部結(jié)構(gòu)開裂，嚴重情況下邊坡失穩(wěn)滑動，造成樁基損壞。樁基質(zhì)量不穩(wěn)定，造成預應力方樁膠囊偏心，局部混凝土強度不足，沉樁設(shè)備工作狀態(tài)不穩(wěn)定，出現(xiàn)偏心錘擊或水錘錘擊原因?qū)е鲁翗哆^程中出現(xiàn)斷樁、樁基局部破壞等情況。在窄短的受力平臺段，特別是結(jié)構(gòu)端部，沒有設(shè)置縱向叉樁，橫向叉樁的平面扭角布置又不合理，造成碼頭縱向剛度太小，位移過大。由于混凝土強度密實性不足、鋼筋保護層太小、接頭混凝土質(zhì)量差等原因，在海水環(huán)境下，混凝土過早開裂破壞，結(jié)構(gòu)使用年限達不到設(shè)計要求。1.4 高樁碼頭今后的設(shè)計施工方向隨著港口工程設(shè)計、施工系列規(guī)

22、范的不斷完善和設(shè)計手段的提高，高樁碼頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)比較成熟。結(jié)構(gòu)設(shè)計可以采用簡化平面設(shè)計方法也可以采用空間有限元結(jié)構(gòu)設(shè)計，考慮的因素比較全面，計算精度也越來越高，與結(jié)構(gòu)設(shè)計相配套的荷載、水文、材料、施工、檢驗和驗收、測試等規(guī)范和規(guī)程也比較配套和完善。盡管設(shè)計已經(jīng)非常成熟但是在結(jié)合近幾年國內(nèi)大碼頭的工程實例，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計方面仍存在以下問題：樁基和土的作用比較復雜，如樁基負摩擦力對結(jié)構(gòu)的影響問題，要在理論上解決還存在較大的難度，目前一般以實驗和原型觀測為解決手段；由于海工混凝土和鋼結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境比較惡劣，腐蝕作用比較強，一些結(jié)構(gòu)過早的損壞，目前一般采用高性能的混凝土、混凝土涂層、環(huán)氧涂層鋼筋等防

23、腐措施。如何提高混凝土的耐久性和使用壽命是設(shè)計和科研面臨的重要問題；最近幾年船舶運輸?shù)拇笮突l(fā)展趨勢迅猛，推動了港口向深水化發(fā)展。如何解決碼頭向深水大浪區(qū)域發(fā)展也是值得研究的方向：高樁碼頭在施工過程中容易發(fā)生結(jié)構(gòu)位移，碼頭橫向水平位移產(chǎn)生的原因、預防措施和沉降控制也是今后設(shè)計、施工中要解決的重要問題之一。本次工程設(shè)計為上海港2號碼頭工程設(shè)計經(jīng)過比選決定采用高樁碼頭梁板式結(jié)構(gòu)，設(shè)計采用簡化平面設(shè)計的方法，大部分計算如面板、縱、橫梁等采用手酸或者EXCEL計算，樁力部分和邊坡穩(wěn)定等部分計劃采用軟件計算。由于上海港處于河口地區(qū)受潮汐影響，腐蝕比較嚴重，所以文中將會對防腐措施著重講述；同時上海地基較多

24、為軟土地基還伴有淤泥質(zhì)地基所以對地基的處理以及樁基的穩(wěn)定將會著重考慮。鑒于上海港部分碼頭受到負摩擦力的影響文中也將會對此進行初步探討。1.5 上海港歷史發(fā)展及其現(xiàn)狀20世紀初，黃浦河道局對吳淞口和黃浦江的局部河段進行了整治和疏浚，萬噸級船舶可以乘潮進入黃浦江，適應了當時船型發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展的要求。20世紀30年代，上海港已經(jīng)成為遠東航運中心，年貨物吞吐量一度高達1400萬噸；船舶進口噸位居世界第七位，上海成為世界上重要的港口城市。1949年5月上海解放，上海港的歷史從此揭開了新的一頁。經(jīng)過解放初的三年恢復期，70年代大建港和黨的十一屆三中全會以后的建設(shè)，上海港有了很大的發(fā)展。特別是改革開放以來，

25、上海港在上海市政府和交通部支持下，在黃浦江內(nèi)新建了張華浜、軍工路、共青、朱家門、龍吳五個港區(qū)，在長江口南岸建了寶山、羅涇和外高橋港區(qū)。此外，寶鋼集團、石洞口電廠、外高橋電廠等也各自建了專用碼頭，上海港吞吐能力不斷擴大，對上海市的建設(shè)和長江流域以及全國經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮了重要的促進作用。1995年12月，黨中央、國務院作出了建設(shè)上海國際航運中心的戰(zhàn)略決策。并開始進行長江深水航道治理工程。2005年12月10日，洋山深水港區(qū)一期工程建成投產(chǎn)，洋山保稅港區(qū)同時啟用，標志著上海國際航運中心建設(shè)取得重要的階段性成果。經(jīng)過半個多世紀的建設(shè)和發(fā)展，上海港已成為一個綜合性、多功能、現(xiàn)代化的大型主樞紐港，并躋身于世界

26、大港之列。截止至2006年底，上海港海港港區(qū)擁有各類碼頭泊位1140個，其中萬噸級以上生產(chǎn)泊位171個，碼頭線總長為91.6公里。按照碼頭使用性質(zhì)分類：公用碼頭泊位175個，碼頭線長度為24.6公里，其中生產(chǎn)泊位121個，碼頭線長度為22.2公里，年貨物吞吐能力17051萬噸；貨主專用碼頭泊位965個，碼頭線長度為67公里，其中生產(chǎn)泊位495個，碼頭線長度為38.2公里。上海港內(nèi)河港區(qū)有碼頭泊位818個，最大靠泊能力3000噸級。2006年上海港完成貨物吞吐量5.37億噸。其中，海港貨物吞吐量4.7億噸，繼續(xù)保持世界第一大貨運港地位；內(nèi)河港口完成貨物吞吐量0.67億噸。完成外貿(mào)貨物吞吐量2.1

27、3億噸，其中，外貿(mào)出口1.03億噸，外貿(mào)進口1.1億噸。完成集裝箱吞吐量2171.9萬標準箱，占全國規(guī)模以上港口集裝箱量的24%，在世界集裝箱港口中繼續(xù)位居第三。集裝箱吞吐量中，內(nèi)支線集裝箱量202.6萬標準箱，國際中轉(zhuǎn)箱78.5萬標準箱，內(nèi)貿(mào)集裝箱吞吐量313.7萬標準箱。截止2006年底，上海港集裝箱班輪航班達到每月2106班，其中，遠洋航線498班，近洋航線535班，內(nèi)支線794班，內(nèi)貿(mào)航線每月279班。1.6 地理位置及航運條件上海港位于長江三角洲前緣，居我國18000公里大陸海岸線的中部、扼長江入海口，地處長江東西運輸通道與海上南北運輸通道的交匯點，是我國沿海的主要樞紐港，我國對外開

28、放，參與國際經(jīng)濟大循環(huán)的重要口岸。上海市外貿(mào)物資中99%經(jīng)由上海港進出，每年完成的外貿(mào)吞吐量占全國沿海主要港口的20%左右。上海港也是世界著名港口，運輸量為世界第一。上海港依江臨海，以上海市為依托、長江流域為后盾，經(jīng)濟腹地廣闊，全國31個省市（包括臺灣?。┒加胸浳锝?jīng)過上海港裝卸或換裝轉(zhuǎn)口。上海港的主要經(jīng)濟腹地除了上海市以外，還包括江蘇、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、四川等省和重慶市。上海港的水陸交通便利，集疏運渠道暢通，通過高速公路和國道、鐵路干線及沿海運輸網(wǎng)可輻射到長江流域甚至全國，對外接近世界環(huán)球航線，處在世界海上航線邊緣。另外，上海還有發(fā)達的航空運輸。1.7 上海港舊碼頭改造主要研究內(nèi)容

29、主要依據(jù)所給的地質(zhì)資料和水文情況進行分析研究，結(jié)合所要求的吞吐作業(yè)量，擬建適應的碼頭泊位。根據(jù)規(guī)范資料和高樁設(shè)計要求選用合理的結(jié)構(gòu)形式，并確定長度尺寸等。碼頭荷載、內(nèi)力及構(gòu)件設(shè)計計算的時候，可根據(jù)估計的長度尺寸進行內(nèi)力荷載的計算，并進行穩(wěn)定性等安全檢驗校核；還有對碼頭其他輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計計算。第二章 總工程概況2.1 營運資料2.1.1 貨運任務2號碼頭主要轉(zhuǎn)運五金、鋼鐵及生鐵等貨種，有時候還有一些機械設(shè)備要在此通過，原年吞吐量為40萬噸，現(xiàn)為滿足生產(chǎn)需要年吞吐量為100萬噸。2.1.2 船舶資料設(shè)計船型主要尺度為：（船長船寬型深滿載吃水）18000噸海輪161.4m20.20m12.40m8.4

30、6m2.1.3 建筑物的結(jié)構(gòu)等級工程擬建設(shè)2號碼頭?？?8000噸級船舶的泊位，結(jié)構(gòu)安全等級按照GB50158-92港口工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準，選擇等級為二級。2.2 自然條件2.2.1 設(shè)計水位設(shè)計高水位和設(shè)計低水位的取值：由JTJ213-98海港水文規(guī)范3.1.2對于海岸港和潮汐作用明顯的河口港，設(shè)計高水位應采用高潮累積頻率的10%的潮位，簡稱高潮10%；設(shè)計低水位應采取低潮累積頻率的90%的潮位，簡稱低潮90%由資料上海港改建碼頭的潮位累積頻率曲線圖，可得：設(shè)計高水位3.75m設(shè)計低水位1.15m極端高水位4.8m極端低水位0.5m2.2.2 水文由于本港屬于河口港,港區(qū)水位主要受潮

31、汐影響,內(nèi)河的徑流影響較小,從這里的潮位歷時曲線看,其變化特點屬于混合潮的不規(guī)則半日潮型,根據(jù)一年的實測資料繪制的高低潮位累積頻率曲線,當?shù)貪仓辉?2.5米為宜.據(jù)了解本地區(qū)地下水對混凝土無侵蝕性.根據(jù)調(diào)查和估算,改建碼頭前的最大波高僅約為0.6米,在大汛落潮的最大流速,由實測知接近1米/秒2.2.3 氣象常風向夏季為西南，冬季為西北；最強風向為東南，風速為28.4米/秒；較強風向正北，風速為14米/秒；大于8級的天數(shù)多年平均為18.6天，年最大降水量1448.6毫米，最小781毫米，平均1032.1毫米，歷年最大日降雨量為160.9毫米，在10毫米/小時以上的中雨和大暴雨天數(shù)，多年平均為

32、15天。多年平均霧天（能見度1000m）10天，其中霧期較長者12月2-3天，2月1.7天，1月2天。年最高氣溫37.9度，最低-9.3度，平均15.3度2.2.4 地形地質(zhì)改建碼頭位于河口段，距出?？诩s60公里，碼頭前江面寬約500米，江岸屬沖積平原，土坡為1：1.51：2，沖淤基本平衡，河床平緩也比較穩(wěn)定，據(jù)了解當?shù)厝f噸泊位的碼頭面標高一般為4.8米。預計擴建碼頭前沿回淤量平均每年約為0.1米，在改建碼頭的范圍內(nèi)，布置有6個鉆孔。表2-1 土層的分布情況土層標高土層名稱天然含水率w%天然重度qkN/m3天然孔隙比e稠度B壓縮系數(shù)固結(jié)快剪 無側(cè)限抗壓強度qkN/m3CMpa度4.51-1.3

33、人工填土18.00.0820.4500.2-11.2灰色淤泥質(zhì)土37.617.81.160.980.0420.1312.140-8.2519.25深灰色壤土33.318.31.000.860.0310.1024.114-16.25-3.15灰綠色壤土23.719.80.670.460.0220.2427.7220由表一可以看出土層分層清楚，分布較簡單，厚度較大的中間層土壤屬于中等土層，而下層土壤為最好的持力層。表2-2 樁側(cè)極限的平均摩阻力和樁尖阻力土層指標 人工填土灰色淤質(zhì)粘土深灰色壤土灰綠色壤土極限平均摩阻力fkN/m2252070110極限樁尖阻力kN/m2/220036002.3 平面

34、布置以及工藝設(shè)計2.3.1總體布局碼頭為河口港的順岸式碼頭，將原有的引橋式改建為整體接岸式碼頭，主要對2號碼頭進行設(shè)計。按照所設(shè)計船型尺寸結(jié)合碼頭的實際情況，擬建一個碼頭泊位，?？?.8萬噸級的散貨船。上游為3號碼頭，下游為1號碼頭。1號碼頭120米，改建的2號碼頭210米，1號和2號總長為380米。后方為堆場以及倉庫。2.3.2 碼頭泊位確定(1) 一個泊位的年通過能力， (2-1)式中T工作天數(shù)根據(jù)所給氣象資料以及其他狀況，選擇300天裝卸一艘設(shè)計船型所需的時間，18000噸級選取為27小時G設(shè)計船型的實際載貨量(18000噸)晝夜小時數(shù)，取為24小時晝夜非生產(chǎn)時間之和，包括工間休息、吃飯

35、及交接班時間，應根據(jù)各港實際情況確定，取24小時，這里選取3小時。船舶裝卸輔助作業(yè)、技術(shù)作業(yè)時間以及船舶靠離時間之和。船舶的裝卸輔助作業(yè)技術(shù)作業(yè)時間是指在泊位上不能同裝卸作業(yè)同時進行的各項作業(yè)時間。這里按照規(guī)范選取=1.00+0.50+1.00+0.75+2.00+2.00=7.25小時(2) 泊位數(shù) (2-2)式中泊位數(shù)碼頭年作業(yè)量（噸），指通過碼頭裝卸的貨物數(shù)量，包括船舶外擋作業(yè)的貨物數(shù)量，根據(jù)設(shè)計吞吐量和操作過程確定一個泊位的年通過能力(噸)(3) 泊位長度和碼頭長度2號碼頭為一個泊位，長為這里取為210米，碼頭面高程參照已有建筑物為+4.8米，碼頭前沿底高程-9.0米2.3.3 平面布

36、置平面布置包括水域、碼頭前沿作業(yè)地帶、港口機械、庫場等(1) 碼頭前的水域碼頭前的停泊水域?qū)挾冗x取2倍的設(shè)計船型寬度220.20=40.4m(2) 港口機械選擇鋼鐵及雜貨：門機牽引車及平板車叉車表2-3 港口機械設(shè)備選型 設(shè)備名稱以及能力單位數(shù)量備注門座式起重機 16噸臺2叉車 5噸輛10堆場牽引車 Q12輛10平板車 1 0噸輛10(3) 碼頭前沿作業(yè)地帶 碼頭前沿地帶為14.8米，門機前端距離碼頭前沿為2.5米，門機10.5米，門機后端1.8米;前方堆場23.5米(4) 堆場及倉庫面積確定堆場和倉庫與前方泊位相適應，對于雜貨碼頭生產(chǎn)區(qū)縱深不應小于250米。有條件時應該留有發(fā)展余地。港區(qū)陸域

37、坡度排水坡度不應小于千分之五。倉庫和堆場地面坡度宜采用千分之五到千分之十。倉庫與道路之間的引道長度，流動機械進出庫時可以選4.5米，汽車進出庫時可取6.0米。單層倉庫的跨度不應小于18米 由JTJ211-99海港總平面設(shè)計規(guī)范件雜貨倉庫或者堆場面積 (2-3) 式中：倉庫或堆場的總面積(m3)；庫場的總?cè)萘?t)單位或者有效面積的貨物堆存量(t/m2)小五金為1.2-1.5(t/m2)，生鐵為2.5-4.0(t/m2)，馬口鐵等為4.0-6.0(t/m2)倉庫或堆場總面積的利用率，為有效面積占總面積的百分比(%)，多層庫，取為50%庫場的所需容量按下式估算： (2-4) 之中：年貨運量(t)，

38、100萬噸庫場的不平衡系數(shù)；，H為月平均貨物堆存噸天，這里取為1.00貨物最大入倉庫或堆場百分比(%)倉庫或者堆場年營運天數(shù)(d)，取為350-365d；這里取為350d貨物在倉庫或者堆場的平均堆存期(d)，這里取為10天堆場容積利用率，對件雜貨取1.0，對散貨取為0.7-0.9，這里取0.8E=10000001.001.0010/(3500.8)=35714.3(t)A=35714.3/(4.00.5)=17857.1(m2)2.3.4 施工條件以及設(shè)備材料供應(1) 材料供應三大材料均能供應，當?shù)赜悬S砂可取，價格低廉，單價為12元/方；石料可用駁船從外地運來本港，單價為40元/方；當?shù)赝谀?/p>

39、船挖泥5.0元/方(2) 施工條件改建碼頭施工現(xiàn)場的三通（水、電、路）一平（場地平整）條件好，碼頭施工單位是三航局一公司二處，該隊實力強，機具設(shè)備齊全，尤其是對裝配整體式碼頭結(jié)構(gòu)的施工經(jīng)驗豐富。三航局高橋預制廠可以預制預應力梁和樁，能預制空心板和樁。陸地上的起重能力為60噸，浮吊的起重能力為160噸打樁船的主要尺度為46.6m20 m3.6 m1.88 m，根據(jù)經(jīng)驗，在上海地區(qū)能打3：1的斜樁，樁長不允許超過60m，可吊龍口8米打樁。2.3.5 平面布置簡圖圖2-1 平面布置簡圖第三章 結(jié)構(gòu)選型3.1 結(jié)構(gòu)選型及方案設(shè)計碼頭的結(jié)構(gòu)型式分類：主要有重力式、板樁式、高樁式和混合式等重力式碼頭是依靠

40、結(jié)構(gòu)自身重量來保證其抗滑和抗傾穩(wěn)定性的檔土建筑物。因重力式碼頭的自重大，所以適用于土質(zhì)較好的地基。板樁式碼頭是靠打入地基的一系列的連續(xù)的板型樁來擋土。所以要受到較大的土壓力。為了減少板樁墻的上部位移以及板樁所承受的彎矩，在板樁上部通常用拉桿拉住，拉桿將拉力傳給后面的錨定結(jié)構(gòu)。由于板樁墻是薄壁結(jié)構(gòu)，且承受較大的土壓力，因此板樁式碼頭適用于墻身高度不太大的中、小型碼頭。高樁碼頭是由一系列的基礎(chǔ)樁（樁基）和其上的上部結(jié)構(gòu)組成。上部結(jié)構(gòu)構(gòu)成碼頭地面，并把基礎(chǔ)樁連成整體，它直接承受作用在碼頭上的荷載和外力，并通過樁基傳給地基。高樁碼頭一般適用于軟土地基。除上述的三種基本形式之外，根據(jù)當?shù)氐牡鼗?、水文、?/p>

41、筑材料、碼頭使用上的要求以及施工條件等狀況，也可以采用各種形式的混合結(jié)構(gòu)。例如：下部是重力墩，上部是梁板式結(jié)構(gòu)的重力墩式。圖3-1 碼頭形式圖由JTJ250-98港口工程地基規(guī)范：3.2.9粘性土的天然狀態(tài)可以根據(jù)標準貫入擊數(shù)N確定，見表3-1 表3-1 天然狀態(tài)可以根據(jù)標準貫入擊數(shù)N擊數(shù)N天然狀態(tài)擊數(shù)N天然狀態(tài)2很軟8-15硬2-4軟15-30堅硬4-8中等3.2.10 對于中小型工程且無試驗資料時，粘性土的無側(cè)限抗壓強度qu可根據(jù)標準貫入擊數(shù)n按照下表3-2估算表3-2 貫入擊數(shù)與極限抗壓強度對應表擊數(shù)N估算的無側(cè)限抗壓強度qu（kpa）2252-425-504-850-1008-1510

42、0-20015-30200-400由所得資料的地質(zhì)狀況以及規(guī)范對于土質(zhì)狀態(tài)的鑒定，可知各土層屬于粘性軟土，其中灰色淤質(zhì)粘土屬于淤泥性土質(zhì)，且土層較厚不適宜換沙，固不適于修建重力式碼頭；碼頭預定修建的最低水深為-9.00，而當?shù)厝f噸級碼頭的碼頭面高程一般為+4.80，可知碼頭高度在13.8米左右，對于板樁式碼頭來說，墻身高度偏大，不太適于修建。高樁碼頭結(jié)構(gòu)簡單；能承受較大的荷載；砂石用量省；對挖泥適應性強。本次設(shè)計將采取高樁碼頭形式。3.2 高樁碼頭的結(jié)構(gòu)形式高樁碼頭按照上部結(jié)構(gòu)形式可以分為：承臺式、無梁板式、梁板式和桁架式四種承臺式高樁碼頭的上部結(jié)構(gòu)主要由水平承臺、胸墻和靠船構(gòu)件組成，承臺上面

43、回填砂石料。承臺式一般采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，較少采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或者少筋混凝土結(jié)構(gòu)。承臺式碼頭優(yōu)點是：碼頭地面集中荷載經(jīng)過填土擴散，承臺受力均勻；碼頭結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性好；對打樁的偏位要求不高。其缺點是：結(jié)構(gòu)自重大，樁多而密；現(xiàn)澆工作量大。一般適用于水位變化較大和岸坡土質(zhì)較好的情況。無梁板式高樁碼頭上部結(jié)構(gòu)主要有面板、樁帽和靠船構(gòu)件組成。面板是直接安設(shè)在樁帽上，一般采用裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。無梁板式的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，施工水位高，施工簡便且速度快。其缺點是：面板系支撐，受力情況不明確，面板為雙受力，目前還是不能實現(xiàn)雙向受力，樁的承載能力不能得到充分發(fā)揮；由于面板位置較高，使靠船構(gòu)件懸臂長度增

44、大，樁的自由長度增大，對結(jié)構(gòu)的整體剛度和樁的耐久性不利。一般適用于水位差較小，碼頭面沒有集中荷載的中小型碼頭。梁板式高樁碼頭的上部結(jié)構(gòu)主要有面板、縱梁、橫梁、樁帽和靠船構(gòu)件組成。根據(jù)碼頭的使用要求，上部結(jié)構(gòu)還布置有工藝管溝和門機軌道等。碼頭上面堆貨荷載和流動機械荷載通過面板傳給縱梁和橫梁；門機荷載直接由門機軌道梁承受；作用在靠船構(gòu)件傻和系船柱塊體上的船舶荷載通過橫梁傳給基樁。梁板式碼頭的優(yōu)點是：構(gòu)件受力明確合理；由于采用了預應力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，提高了構(gòu)件的抗裂性能，減少了鋼筋用量；橫向排架跨度，樁的承載能力得到充分發(fā)揮；裝配程度高，施工速度快；橫梁的位置較低，使靠船構(gòu)件的懸臂長度較短。其缺點是

45、：構(gòu)件的類型和數(shù)量較多，施工比較麻煩；上部結(jié)構(gòu)底部輪廓形狀復雜，死角多，水汽不易排除，鋼筋易銹蝕。梁板式一般適用于荷載較大且復雜的大型海港碼頭。在上海港已得到廣泛應用。桁架式高樁碼頭的上部結(jié)構(gòu)主要有面板、縱梁、桁架和水平連桿組成。桁架的上弦桿同時也支撐著面板和縱梁。桁架的上部結(jié)構(gòu)通常采用非預應力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，桁架式高樁碼頭的優(yōu)點是：上部結(jié)構(gòu)高大，適用于水位差比較大的情況；當水位差很大時可以采用二層的桁架；桁架的剛度大，樁的自由長度短，整體性好。其缺點是：構(gòu)件的類型和數(shù)量多，節(jié)點構(gòu)造復雜；預制裝配程度低，現(xiàn)澆工作量大；桁架構(gòu)件大部分位于水位變動區(qū)，易損壞難修復。由各種形式碼頭的使用條件以及優(yōu)缺

46、點結(jié)合碼頭建設(shè)地質(zhì)等多方比較，選擇梁板式高樁碼頭。由于水平承載力有限，固設(shè)計在前方樁臺后放置叉樁以滿足承載力要求。3.3 碼頭尺寸擬取碼頭的結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求見表（簡單擬定尺寸）表3-3 前方樁臺的結(jié)構(gòu)構(gòu)造(mm )構(gòu)件名稱材料施工方法斷面型式及尺寸樁預應力鋼筋混凝土預制大直徑管樁 直徑1000 單樁樁帽鋼筋混凝土現(xiàn)澆平面尺寸20002000，高度1000叉樁樁帽鋼筋混凝土現(xiàn)澆平面尺寸36002000，高度1000橫梁鋼筋混凝土現(xiàn)澆寬800，高度1900門機軌道梁預應力鋼筋混凝土疊合梁預制部分為矩形斷面，寬度1000，高度1400；現(xiàn)澆部分也為矩形斷面，寬度940，高度500連系梁預應力鋼筋混凝土

47、疊合梁預制部分為矩形斷面，寬度600，高度1400；現(xiàn)澆部分也為矩形斷面，寬度540，高度500面板預應力鋼筋混凝土裝配式整體板厚度500，在橫梁上擱置寬度180，在縱梁上擱置寬度30面層混凝土現(xiàn)澆厚度150第四章 碼頭荷載計算4.1 永久作用碼頭結(jié)構(gòu)自重力：鋼筋混凝土：=25 (kN/m3)混凝土：=24(kN/m3)可變作用：堆貨荷載：設(shè)計碼頭運輸貨種為五金以及鋼鐵，查閱JTJ215-98港口工程荷載規(guī)范，得堆貨荷載的標準值：碼頭前沿q1=30kpa 碼頭前方堆場構(gòu)件計算q2=80kpa 整體計算q2=60kpa后方堆場堆貨荷載的標準值：五金鋼鐵 80kpa 鋼錠、生鐵、馬口鐵、矽鋼片堆高

48、大于20米時用100-120kpa。4.2 起重機械和運輸機械荷載4.2.1 門機荷載(1) 國產(chǎn)門座式起重機Mk-5-25兩臺，牽引車及平板車、叉車若干。表4-1 Mk-5-25主要參數(shù)最大起重量最大幅度自重軌距16 t30 m240 t10.5 m支腿縱距荷載兩荷載圖示最小間距10.5 m250 kN1.5 m(2) 支腿荷載表4-2 Mk-5-25在工作狀態(tài)下支腿的豎向荷載標準值(kN)單位KN1號2號3號4號位置111001100400400位置21250750250750位置3110040040011004.2.2 流動機械牽引車及5t叉車、10t平板車。根據(jù)JTJ215-98港口工

49、程荷載規(guī)范 附錄：表4-3 5t叉車參數(shù)如下額定起重量t自重t輪距mm軸距mm輪胎個數(shù)滿載單輪胎接地面積mm2軸荷載kN空載滿載前輪后輪前輪后輪前輪后輪前軸后軸前軸后軸5.08.2149015202200424729241.340.711913表4-4 Q12牽引車參數(shù)如數(shù)最大牽引重量自重軸距輪距輪胎接地面積軸荷載前輪后輪前輪后輪前軸后軸ttmmmkNkN123.701.501.051.150.100.150.150.4011.026.04.3 船舶荷載船舶荷載計算，按照港口工程荷載規(guī)范(JTJ215-98)中的有關(guān)規(guī)定進行計算4.3.1 作用在船舶上的風荷載作用在船舶上的計算風壓力 (4-1

50、) (4-2)式中：分別為船體水面以上橫向和縱向受風面積，(1) 1.8萬噸級散貨箱船半載或者壓載時DW按照JTJ211-99海港總平面設(shè)計規(guī)范附錄A；表A.0.1-2得DW=20000 (4-3) (4-4)1.8萬噸級散貨箱船滿載時 (4-5) (4-6)按照最不利情況選擇半載或者壓載(2) 分別為設(shè)計風速的橫向和縱向分量（m/s）;按照設(shè)計資料氣象部分，最強風為東南向，風速達28.4m/s，對照平面圖得到風壓不均勻折減系數(shù)，查表10.2.3 插值得4.3.2 作用在船舶上的水流力(1) 水流對于船舶作用產(chǎn)生的水流力船首橫向分力和船尾橫向分力： (4-7) (4-8)式中分別為水流對船首的橫向分力和船尾橫向分力(kN)分別為水流力船首橫向分力系數(shù)和船尾橫向分力系數(shù)；船舶吃水線以下的橫向投影面積()按照JTJ215-98港口工程荷載規(guī)范附表E.0.3可得：d系靠船結(jié)構(gòu)的前沿水深(m)D與船舶計算載度相適應的平均吃水（m）d=設(shè)計高水位+碼頭底面高程=3.75+9.00=12.75m D=8.46(m)查表的=0.09 =0.04 (4-9)式中：船舶吃水線之下的橫向投影面積DW船舶的載重量 則 (2) 水流對船舶作用產(chǎn)生的水流力縱向分力： (4-10)式中：水流對船舶作用產(chǎn)生的水流力縱向分力(kN)水流力縱向分力系數(shù)水的密度(t/m3); 船舶吃水線以下的表面積 水流對船舶