青島港某港區(qū)散貨碼頭設(shè)計

1、哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 摘 要本次設(shè)計對3000萬噸級專用煤炭的設(shè)計，碼頭位于青島港黃島港區(qū)，用于煤炭出口。港區(qū)位于山東半島南岸的膠州灣內(nèi)，是太平洋西海岸重要的國際貿(mào)易口岸和海上運輸樞紐。港內(nèi)水域?qū)捛疑?，四季通航，港灣口小腹大，港區(qū)自然條件優(yōu)越，水域不凍、海上航線發(fā)達，是我國著名的優(yōu)良港。港口總平面設(shè)計，包括碼頭岸線長度、水域尺度、堆場布置等的確定，以及生產(chǎn)輔助區(qū)和生活辦公區(qū)的規(guī)模確定。對碼頭平面布置進行方案比選，根據(jù)經(jīng)濟和可行性原則，最后選用方案一。根據(jù)貨物特性進行碼頭裝卸工藝布置。碼頭水工結(jié)構(gòu)設(shè)計，根據(jù)設(shè)計資料和施工技術(shù)條件，確定為重力式沉箱結(jié)構(gòu)型式。初步確定沉箱的尺寸和沉箱內(nèi)前后格

2、倉的填石高度，進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，最后確定結(jié)構(gòu)的基本尺寸。對碼頭進行抗傾、抗滑穩(wěn)定性驗算和基床承載力驗算。對碼頭的主體結(jié)構(gòu)即水工建筑物部分進行投資估算。關(guān)鍵詞：青島港；平面設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計；沉箱結(jié)構(gòu)； abstractthis design for the 30-million-ton coal terminal is located in the huangdao harbor area in qingdao port. this port is located in the jiaozhou bay on the south bank of shandong peninsula.it is imp

3、ortant transportation junction on the west coast of pacific.it is an excellent port in our country for its wide and deep water,no frozen and sedimentation.its navigation is valailable anytime in a year and its sea routes is developed.the general layout of this port include length of the coast,the si

4、ze of the water area,the layout of the yard,the size of the office and living quarter.its handing technology will be designed by the goods.we will choose a better scheme according to the feasibility an economics. according to the design calculation an construction technology,we choose the caisson.th

5、e structure design include the determination size of caisson and the height of the rockfill in it.wo will take the optimization after the calculation and determine the final size and so we will check the toppling stability ,stability against sliding and the bearing capacity of foundation.keywords: q

6、ingdao port; graphic design; architectural design; caisson structure 5目 錄摘 要abstract第1章 緒論11.1概述11.2 設(shè)計背景11.3 設(shè)計要求21.4 目的及意義21.5 設(shè)計思路和設(shè)計成果21.5.1 設(shè)計方法21.5.2 設(shè)計成果2第2章 自然條件32.1 地理位置32.2 水文氣象32.2.1 潮汐32.2.2 氣溫32.2.3 降雨32.2.4 霧況42.2.5 風(fēng)況42.2.6 波浪42.3 地址條件52.3.1 地形特征52.3.2 地貌特征52.3.3 土層52.3.4 地基承載力52.3.5

7、土體液化特性62.3.6 工區(qū)場地特征62.4 吞吐量資料62.5 設(shè)計船型6本章小結(jié)7第3章 總平面設(shè)計83.1 總平面布置原則83.2 碼頭高程確定83.2.1 碼頭設(shè)計水位83.2.2 碼頭前沿設(shè)計高程83.2.3 碼頭面標高93.2.4 設(shè)計水位差93.2.5 航道通航水深93.2.6 進港航道寬度93.3 泊位數(shù)計算103.3.1 泊位數(shù)的確定103.4 泊位長度和碼頭長度113.4.1 碼頭泊位長度計算：113.4.2 碼頭前沿線長度的確定：123.5 碼頭前沿停泊水域和船舶回旋水域布置123.5.1 碼頭前沿停泊水域123.5.2 回旋水域123.6 錨地布置123.7 堆場面積

8、計算133.7.1 堆場所需容量計算133.7.2 堆場所需面積計算133.8 碼頭總平面布置143.9 裝卸工藝153.9.1 設(shè)計原則153.9.2 設(shè)計主要參數(shù)153.9.3 裝卸工藝方案的確定153.9.4 裝卸工藝流程圖163.10 機械設(shè)備的選型和配置16本章小結(jié)17第4章 碼頭結(jié)構(gòu)方案比選184.1 碼頭結(jié)構(gòu)形式選擇原則184.2 結(jié)構(gòu)安全等級184.3 碼頭結(jié)構(gòu)形式184.3.1 重力式碼頭184.3.2 高樁式碼頭184.3.3 板樁式碼頭194.3.4 斜坡碼頭和浮碼頭194.4 方案選定194.4.1 重力式碼頭的結(jié)構(gòu)組成部分194.4.2 重力式碼頭結(jié)構(gòu)分類214.4.

9、3 結(jié)構(gòu)比選224.5 沉箱尺寸23本章小結(jié)24第5章 水工建筑物設(shè)計255.1 設(shè)計依據(jù)255.1.1 結(jié)構(gòu)安全等級255.1.2 自然條件255.2 作用分析255.2.1 永久作用255.2.2 可變作用335.2.3 碼頭荷載標準值匯總365.3 碼頭穩(wěn)定性驗算365.3.2 碼頭基床頂面抗滑穩(wěn)定性驗算375.3.3 碼頭抗傾穩(wěn)定性驗算395.3.4 基床承載力驗算41本章小結(jié)42第6章 工程概算436.1 工程概況436.2 概算依據(jù)436.3 工程概算436.3.1 人工及材料單價436.3.2 工程各項費用費率446.3.3 碼頭工程概算45本章小結(jié)49結(jié) 論50參考文獻52攻讀

10、學(xué)士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果54致 謝55 第1章 緒論第1章 緒論1.1概述青島港位于山東半島南岸的膠州灣內(nèi)，始建于1892年，具有117年歷史。是我國重點國有企業(yè)，中國第二個外貿(mào)億噸吞吐大港。青島港由青島老港區(qū)、黃島油港區(qū)、前灣新港區(qū)三大港區(qū)組成。主要從事集裝箱、煤炭、原油、鐵礦、糧食等進出口貨物的裝卸服務(wù)和國際國內(nèi)客運服務(wù)。與世界上130多個國家和地區(qū)的450多個港口有貿(mào)易往來。2003年港口完成貨物吞吐量達到14000wt，集裝箱吞吐量突破400萬標準箱，居世界集裝箱大港第14位，中國第3位?，F(xiàn)有職工1.6萬人，擁有碼頭15座，泊位72個。其中，可?？?wt級船舶的泊位有6個

11、，可?？?0wt級船舶的泊位有6個，可?？?0wt級船舶的泊位有2個。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，將有更多的泊位陸續(xù)投入建設(shè)和使用。為配合青島市的總體發(fā)展規(guī)劃，完善青島港的布局，進一步鞏固和提升青島港煤炭運輸主要樞紐的地位，青島港在黃島港區(qū)進行煤炭碼頭擴建工程。青島港將建設(shè)成面向未來的綜合性港區(qū)，強化青島港的樞紐作用。青島港是青島市發(fā)展的重要組成部分，青島港的建設(shè)對提高青島市對外輻射功能，提升青島市稱為國際城市，實現(xiàn)青島市總體發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，具有非常重要的意義。1.2 設(shè)計背景青島港與我國北方幾個產(chǎn)煤大省相連，每年有大量的煤炭通過青島港出海，運往世界各地和中國南方的各個城市。隨著通貨量的不斷提高，青島港走出

12、了一條以自主創(chuàng)新型、資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、質(zhì)量效益型、管理精細型、親情和諧型的發(fā)展之路。青島港的奮斗目標為“建設(shè)東北亞國際航運中心，營造平安和諧幸福家園”。青島港現(xiàn)有的通過能力以不能滿足煤炭運輸?shù)囊?，煤炭碼頭的擴建勢在必行。根據(jù)青島港黃島港區(qū)的規(guī)劃，對黃島港區(qū)的某煤炭出口碼頭進行擴建。黃島港區(qū)風(fēng)浪掩護條件較好，前沿水域海底等深線平順，水域開闊，自然水深優(yōu)越。黃島港區(qū)的可利用岸線長度為2000m，陸域縱深為800m，要求港口擴建后其年設(shè)計吞吐量為3000×104t。按計劃安排，2015年達到2000×104t，最大船舶為2wt級。2020年達到設(shè)計吞吐量3000×

13、;104t。最大為3.5wt級。1.3 設(shè)計要求此次設(shè)計，要求確定碼頭規(guī)模及裝卸工藝流程；完成碼頭總體平面設(shè)計及優(yōu)化；確定碼頭水工建筑物結(jié)構(gòu)形式；完成碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計并進行優(yōu)化。包括結(jié)構(gòu)方案確定、結(jié)構(gòu)計算分析 ；對碼頭結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進行驗算。進行施工組織設(shè)計，碼頭工程投資估算。1.4 目的及意義通過此次的設(shè)計，目的在于復(fù)習(xí)我們大學(xué)所學(xué)的專業(yè)知識，將自己的理論知識與實踐相融合，進一步鞏固、深化已經(jīng)學(xué)過的理論知識，提高綜合運用所學(xué)過的知識的能力。并培養(yǎng)獨自發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。本次設(shè)計要求我們掌握碼頭規(guī)劃設(shè)計的原則，選用適合的調(diào)查及分析手段，對碼頭規(guī)模進行確定，完成裝卸工藝流程設(shè)計、碼頭水工建筑物設(shè)計

14、，并對碼頭工程部分進行投資估算。通過設(shè)計資料和地址條件，通過對碼頭各種結(jié)構(gòu)的分析，在設(shè)計中我初步確定碼頭結(jié)構(gòu)為重力式沉箱解構(gòu)，重力式沉箱結(jié)構(gòu)耐久性和整體性較好，與一期工程銜接方便，造價較低。重力式碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計需進行下列設(shè)計和計算：碼頭結(jié)構(gòu)抗傾、抗滑穩(wěn)定性驗算；地基承載力驗算；整體穩(wěn)定性驗算；因設(shè)有防波堤，所以進行波浪力計算。通過本次設(shè)計對沉箱結(jié)構(gòu)深入了解。并對碼頭建設(shè)流程有一個整體的認識。1.5 設(shè)計思路和設(shè)計成果1.5.1 設(shè)計方法 本次設(shè)計主要進行理論設(shè)計，通過閱讀參考文獻，對碼頭進行設(shè)計，設(shè)計的主要內(nèi)容為總平面布置和碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計。首先對總平面進行布置，并進行優(yōu)化。之后進行碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計，并

15、進行優(yōu)化。最后進行施工組織設(shè)計和碼頭投資估算?？偲矫嬉?guī)劃與布置，碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計等設(shè)計的主要依據(jù)為規(guī)范。根據(jù)規(guī)范的要求進行布置和設(shè)計。1.5.2 設(shè)計成果通過本次，最后形成三張圖紙，分別為碼頭結(jié)構(gòu)剖面圖、碼頭結(jié)構(gòu)平立面圖、和碼頭總平面布置圖。設(shè)計過程形成論文。45 第2章 自然條件第2章 自然條件2.1 地理位置擬建碼頭位于山東半島南岸膠州灣內(nèi)的青島港黃島港區(qū)。港池內(nèi)水域?qū)捛疑?，四季通航，港灣腹大口小，是我國著名的?yōu)良港口。青島港主要大港、中港和黃島港區(qū)組成。港區(qū)自然條件優(yōu)越，水域不凍、不淤，水深、浪小，海上航線發(fā)達。2.2 水文氣象2.2.1 潮汐港區(qū)海域的潮汐類型屬正規(guī)半日潮，期潮汐特征值分別

16、為：歷史最高潮位：2.721m；歷史最低潮位：-3.109m；歷年平均最高潮位：2.311m；歷年平均最低潮位：-2.759m；平均高潮位：1.931m；平均低潮位：-1.399m；平均潮差：2.79m；最大潮差：4.71m；2.2.2 氣溫本區(qū)位年平均氣溫 12.5；年平均最高氣溫17.3；年平均最低氣溫8.3；最熱月份是8月份，月平均氣溫25.4；最冷月份是1月份，月份平均氣溫-1.42.2.3 降雨降雨資料見表2.1。表2.1 降水資料最大年降雨量（mm）（2007年）1457.2最大月降雨量（mm）（2007年8月）556.1最大日降雨量（mm）（1990年8、16日）299.9年平均

17、降雨量（mm）757.710mm （天）21.525mm （天）9.250mm （天）3.0最大一次降雨量（mm）（2001年21/7-3/8）385.7最大24小時降雨量（mm）299.9雨季（天）降雨日數(shù)86.5天臺風(fēng)天數(shù)（天）1天2.2.4 霧況霧多出現(xiàn)于每年的47月，出現(xiàn)頻率約占全年的77.8%。年平均霧日：48.4天年最多霧日：65天年最少霧日：22天霧影響船舶航行（能見度小于等于1km）天數(shù)：21天。2.2.5 風(fēng)況春夏兩季盛行se向風(fēng)；秋冬季盛行nnw向風(fēng)。2.2.6 波浪常浪向為se向，頻率為29.34；次常浪向為ese向，頻率為17.6。其中波高1.5m出現(xiàn)頻率最多的方向是e

18、se向，頻率為0.86%。2.3 地址條件2.3.1 地形特征調(diào)查區(qū)西區(qū)地形起伏較大，在西區(qū)中部存在一高差約7.0m的隆起脊，東區(qū)海底地形平緩；調(diào)查區(qū)至海岸以35.0m等深線為界，近岸地形陡峭，水深由0m迅速增加到35.0m，35.0m以深海底地形變化不大，但在東區(qū)中部存在一高差2.0m的沖刷溝槽。等深線大致呈北東方向延伸。近岸坡降大，在進行進電纜路由設(shè)計時應(yīng)予以注意。2.3.2 地貌特征測區(qū)大的地貌單元為水下岸坡，海底主要存在水下礁石、砂斑和沙波三種微地貌形態(tài)，除以上微地貌覆蓋海區(qū)，其他測區(qū)為平滑海底。測區(qū)海底整體地形由北向南、東南傾斜，局部稍有變化。水下礁石區(qū)主要分布在測區(qū)西北角，側(cè)掃聲納

19、圖像為強弱反射分明的黑白條帶無規(guī)律分布，表明海底出露礁石的高低不平，在該區(qū)東部約200m處也存在一處礁石出露區(qū)，面積約325。2.3.3 土層工程地質(zhì)鉆探結(jié)果表明，調(diào)查區(qū)基巖面以上范圍內(nèi)地層可分為2層：自上而下依次為礫砂粉質(zhì)粘土層（海積層）粉質(zhì)粘土層（殘坡積層）基巖?？v向上呈現(xiàn)由較硬到硬的分布特點，表層粉土層自zk01位置西向東，自北向南尖滅。2.3.4 地基承載力土層地基容許承載力在縱向分布上略有差異，自上而下地基容許承載力為：第一層 黃褐色礫砂粉質(zhì)粘土層， 厚度0.6-2.0m， f k =150kpa第二層 黃褐色粉質(zhì)粘土層， 厚度3.44.2m ， f k =250kpa第三層 巖基層

20、， 厚度 >8.0m， fk=600kpa2.3.5 土體液化特性砂土的液化分析表明，調(diào)查區(qū)的粉土層在基本烈度為7，8，9度的地震作用下，不會發(fā)生液化。2.3.6 工區(qū)場地特征調(diào)查區(qū)土層表層為薄層礫砂層和粉質(zhì)粘土層，下覆第三系的殘坡積土，根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗和抗震設(shè)計規(guī)范，該工程場地為中硬場地土，屬類建筑場地。地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45s，地震基本烈度為6度。2.4 吞吐量資料青島港某港區(qū)自然條件優(yōu)越，水域不凍、不淤，水深、浪小，海上航線發(fā)達。傳統(tǒng)上該港區(qū)以輸出煤炭為主，有多條鐵路線與我國北方的幾個產(chǎn)煤大省相連，每年有大量煤炭出港，運往國內(nèi)南方各省缺煤地區(qū)和出口

21、國外，是組成我國新的能源動脈的重要環(huán)節(jié)。本次設(shè)計擬定為擴建專用煤炭出口泊位，其年設(shè)計吞吐量為3000×104t。按計劃安排，2015年達到2000×104t，2020年達到設(shè)計吞吐量3000×104t。2.5 設(shè)計船型根據(jù)水域和岸線條件，擬建一座3000萬噸級煤炭出口碼頭，擴建后其年設(shè)計吞吐量為3000×104t。按計劃安排，2015年達到2000×104t，最大船舶為2wt級。2020年達到設(shè)計吞吐量3000×104t。最大為3.5wt級。設(shè)計船型尺寸見表2.2 表2.2 船舶尺寸表船舶噸級dwt (t)總長l (m)型寬b (m)

22、型深h (m)滿載吃水t(m)1500015323.012.99.42000016425.013.59.83500019030.515.811.2本章小結(jié)自然條件是港口建設(shè)的基礎(chǔ)，自然條件決定著港口建設(shè)與否、港口的大小、港口等級、港口的規(guī)劃布置和未來發(fā)展狀況。所以在建設(shè)港口之前要對港口所在地址條件、風(fēng)、浪、潮汐、霧況等進行詳盡的考察和勘探，只有掌握了足夠的資料，進行分析和處理后方能進行建設(shè)。 第3章 總平面布置第3章 總平面設(shè)計3.1 總平面布置原則1、總平面布置應(yīng)根據(jù)本港區(qū)岸線規(guī)劃的有關(guān)規(guī)定進行布置，應(yīng)滿足碼頭整體發(fā)展的要求，與已建工程和預(yù)留發(fā)展工程相協(xié)調(diào)。2、應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件進行總平面

23、布置，并結(jié)合碼頭岸線的使用情況。布置時要考慮預(yù)留發(fā)展用地。3、應(yīng)盡可能適應(yīng)當(dāng)前的地形地貌，以節(jié)約工程量，減少工程投資。4、碼頭及航道應(yīng)布置合理，滿足碼頭、船舶安全作業(yè)的要求。5、符合國家環(huán)保、安全、衛(wèi)生等有關(guān)規(guī)定。3.2 碼頭高程確定3.2.1 碼頭設(shè)計水位根據(jù)設(shè)計資料碼頭設(shè)計高水位為4.70m，設(shè)計低水位為0.0m，見表3.1。表3.1 碼頭設(shè)計水位高程類別設(shè)計高水位設(shè)計低水位極端高水位極端低水位高程(m)4.700.05.90-0.293.2.2 碼頭前沿設(shè)計高程 根據(jù)海港工程設(shè)計規(guī)范有關(guān)規(guī)定，碼頭前沿設(shè)計水深是指在設(shè)計低水位以下，保證設(shè)計船型在滿載吃水時能夠安全停泊的水深。其深度可按下式

24、確定： (3-1) (3-2)式中： 碼頭前沿設(shè)計水深(m)； 設(shè)計船型滿載吃水(m),根據(jù)資料取 11.2m； 龍骨下最小富裕深度，0.30m； 波浪富裕深度，取0m； 船舶因配載不均勻增加的船尾吃水,散貨船取0.15m； 備淤富裕深度(m)，取0.8m。 k 系數(shù)，順浪取0.3；允許船舶停泊波浪的高度（m）；3.2.3 碼頭面標高 根據(jù)港口規(guī)劃與布置相關(guān)內(nèi)容，有防波堤的碼頭頂面高程為設(shè)計高水位與超高值之和，超高值根據(jù)規(guī)范取1.3m，碼頭頂面高程為所以碼頭前沿頂高程確定為6.0m。表3.2 碼頭設(shè)計水位及頂面高程高程類別設(shè)計高水位設(shè)計底高程碼頭面標高高程(m)4.70.06.03.2.4 設(shè)

25、計水位差3.2.5 航道通航水深3.2.6 進港航道寬度 （3-4）a：航跡帶寬，平均風(fēng)速小于2.0m/s，?。?b4.5b），取3b，為91.5m；根據(jù)港口規(guī)劃與布置p82 表5-4；a= n(lsin+b)b：船寬，30.5米；c：船舶與航道底邊間富裕寬度，取0.5b，為16m；根據(jù)港口規(guī)劃與布置p82 表5-5；l：設(shè)計船型長度；：風(fēng)，流偏壓角；平均風(fēng)速=2.0m/s1.9m/s；根據(jù)港口規(guī)劃與布置p82 表5-4；a=n(lsin+b)=1.69(190sin7°+30.5)=90.7ma=3b2b，4.5b 滿足要求c=0.5b=15.25mw=2×90.7+30

26、.5+16=227.9m 取230m圖3-1 航道寬度示意圖3.3 泊位數(shù)計算3.3.1 泊位數(shù)的確定根據(jù)海港總平面設(shè)計規(guī)范第5.8節(jié)式（5.8.1）條碼散貨碼頭泊位年通過能力,按下式計算： （3-5） （3-6）式中： n 泊位數(shù)目； 單個泊位年通過能力(t)； 碼頭年吞吐量（t）; 泊位年營運天；取=340天； 裝卸一艘設(shè)計船型所需時間（h）；=g/p=35000/3000=11.7h 船時效率（t/h），取3000t/h; g 設(shè)計船型裝載量，取g=35000t； 船舶輔助作業(yè)等時間之和；取6.5h； 晝夜非生產(chǎn)時間之和，取3h； 泊位利用率，取0.7；表3.3 泊位利用率貨種及泊位數(shù)散

27、貨件雜貨集裝箱油品及石油化工12341234泊位利用率0.600.650.620.70.650.750.650.70.680.720.700.750.550.70.550.65在此設(shè)計中取值：=0.70。表3.4 泊位數(shù)計算表qn （t）g（t）p（t/h）tz(h)tf(h)ty (d)pt(t)n300000000.735000300011.76.534080694253.72根據(jù)上表計算計算結(jié)果，n取整數(shù)為4，所以泊位數(shù)為4個泊位。3.4 泊位長度和碼頭長度 3.4.1 碼頭泊位長度計算： 泊位長度按海港總平面布置規(guī)范中的式（4.7-1）和式（4.3.7-2）計算： 端部泊位： (3-7

28、) 中間泊位： (3-8) 式中: l 設(shè)計船型長度(m)；d 泊位富裕長度(m)；圖3-2 泊位長度示意圖3.4.2 碼頭前沿線長度的確定： 根據(jù)泊位數(shù)確定碼頭前沿線長度，共4個泊位，船長按最大船型取為190m，泊位富裕長度為20m，端部泊位富裕長度為1.5d=30m。所以碼頭前沿線長度為： 3.5 碼頭前沿停泊水域和船舶回旋水域布置碼頭簽停泊水域海港總平面布置規(guī)范第4.2節(jié)相關(guān)內(nèi)容確定。 3.5.1 碼頭前沿停泊水域根據(jù)規(guī)范規(guī)定，碼頭前停泊水域的寬度為設(shè)計船型寬度的2倍。所以碼頭前沿停泊水域的寬度為2d=30.5×2=61m。3.5.2 回旋水域回旋水域的主要作用是為船舶掉頭提供

29、足夠的水域面積，布置時應(yīng)考慮便宜船舶進出港和靠近碼頭。單船的回旋水域沿水流方向的長度，不宜小于單船長度的2.5倍。當(dāng)流速大于1.5m/s時，水域長度可以適當(dāng)加大。但不大于船長的4倍。按要求取d=2.5l; d=2.5l=2.5×190=475（m）3.6 錨地布置此節(jié)依據(jù)海港工程總體設(shè)計規(guī)范3.6條及附錄a的相關(guān)內(nèi)容進行確定。由于水域面積廣大，水深也較大，經(jīng)比較擬選用拋錨系泊。依據(jù)規(guī)范附錄a.1.1條，拋錨系泊每錨位面積可按下式計算確定： (3-9)式中： am錨位面積(m2)； s 錨位沿水流方向長度(m)，可按表 a.1.1 選取，s取2l,為380m； 錨位寬度(m)，查附錄

30、a表 a.1.1,a取4b,為122m。每錨位面積： =380×122=463603.7 堆場面積計算3.7.1 堆場所需容量計算根據(jù)海港總平面布置規(guī)范第5.7.9.1 有關(guān)規(guī)定，散貨堆場的面積根據(jù)下列公式式計算： (3-10) (3-11)式中： 倉庫,堆場容量(t)； 年貨運量（t）； 倉庫,堆場不平衡系數(shù)；月最大貨物堆存天（d）； 月平均貨物堆存天（d）； 貨物最大入庫,入場的百分比(%),依據(jù)裝卸手冊，取0.7； 倉庫,堆場年營運天數(shù)(d), 取340天 貨物在倉庫,堆場的平均堆存期(d),依據(jù)總體設(shè)計規(guī)范，取5d； 堆存容積利用系數(shù)，取0.8；3.7.2 堆場所需面積計算堆

31、場面積由海港總平面設(shè)計規(guī)范第5.8.10條式（5.8.10）計算 ： (3-12) 式中：庫（場）總面積（） 單位有效面積的貨物堆存量（t/m2），取=2.4t/m2； 庫（場）總面積利用率，取 =0.85；堆場面積： ?。?00000m2）因為本碼頭為煤炭碼頭，且堆場適當(dāng)留有余地，所以堆場取300000m2。3.8 碼頭總平面布置根據(jù)海港總平面布置規(guī)范和以上計算，碼頭共4個泊位，岸線長度880米，堆場面積為30平方米，根據(jù)堆場集和生活輔助生活區(qū)分別集中布置的原則，我布置兩種方案。方案一港區(qū)設(shè)置寬20m的環(huán)港道路，二條道路與疏港路相連接，其中左邊的大門為常閉式大門，只在緊急狀態(tài)下使用。中間道路

32、為主干路，寬30m。設(shè)置兩個地磅房，堆場與辦公區(qū)之間因有火車線路，設(shè)置30m道路，并設(shè)置綠化隔離帶。生活辦公區(qū)集中布置在右下方，靠近疏港路布置，且設(shè)置獨立大門，后面留有小門與港區(qū)相連。生活辦公區(qū)高程為10.8m。根據(jù)堆取貨機的工作能力，堆場取長度205m，寬70m的小長方形，共布置22塊，總面積為308000m2。每小塊堆場之間布置9m道路，布置兩條鐵路線，每條鐵路線左右各10m寬道路，每條鐵路線配置一臺串聯(lián)式翻車機，在港區(qū)外部設(shè)置廠區(qū)車站，在港區(qū)外部完成火車的拆分與組裝，港內(nèi)只完成卸貨車工藝。輔助生產(chǎn)區(qū)布置在堆場中間，鐵路線兩側(cè)，左下方做整體預(yù)留面積為60375m2。方案二港區(qū)設(shè)置寬20m的

33、環(huán)港道路，二條道路與港外路相連接，其中左邊的大門為常閉式大門，只在緊急狀態(tài)下使用。中間道路為主干路，寬30m。設(shè)置兩個地磅房，堆場與辦公區(qū)之間因有火車線路，設(shè)置30米道路。生活辦公區(qū)集中布置在右下方，靠近港外路布置，且設(shè)置獨立大門，后面留有小門與港區(qū)相連。生活辦公區(qū)高程為10.8m。生活辦公區(qū)上方布置輔助生產(chǎn)區(qū)，與生活辦公區(qū)之間設(shè)置綠化帶。根據(jù)堆取貨機的工作能力，堆場取長度200米，寬70m的小長方形，共布置24塊，總面積為308000m2。每小塊堆場之間布置9m道路，布置兩條鐵路線，每條鐵路線左右各10m寬道路，每條鐵路線配置一臺串聯(lián)式翻車機，在港區(qū)外部設(shè)置廠區(qū)車站，在港區(qū)外部完成火車的拆分

34、與組裝，港內(nèi)只完成卸貨車工藝。港區(qū)左下方為整體預(yù)留，面積為91367.5m2。兩種方案主要區(qū)別在于生活區(qū)和輔助生產(chǎn)去的布置，方案一分開布置，方案二集中布置。方案一的優(yōu)點是生活辦公區(qū)獨立，噪音??；流動機械庫在堆場之間，方便流動機械的停放和修理。且變電所和消防水池布置在港區(qū)中間，節(jié)約地下光纜和消防管道的鋪設(shè)，方案比較經(jīng)濟。缺點是生活區(qū)和輔助生產(chǎn)區(qū)距離比較遠，不便于管理，方案二的優(yōu)點是輔助生產(chǎn)區(qū)和生活辦公區(qū)集中布置，方便管理。輔助生產(chǎn)區(qū)與堆場分離布置，有利于皮帶機的鋪設(shè)。缺點是生活辦公區(qū)噪音較大，可能會收到影響。流動機械庫和維修車間離堆場較遠，不利于停放和維修。且地下光纜和消防管道鋪設(shè)量較大，耗費較

35、高。不夠經(jīng)濟。根據(jù)方案一 和方案二的優(yōu)缺點比選，最終選擇方案一更經(jīng)濟合理。3.9 裝卸工藝3.9.1 設(shè)計原則裝卸工藝的設(shè)計原則應(yīng)遵循和貫徹港口發(fā)展規(guī)劃。綜合考慮水陸聯(lián)運，工藝簡單，能夠快速裝船。應(yīng)該根據(jù)相關(guān)規(guī)定進行裝卸系統(tǒng)的選用。結(jié)合當(dāng)前先進的科學(xué)技術(shù)進行科學(xué)的管理。裝卸工藝是港口碼頭的基本生產(chǎn)工藝，是港口生產(chǎn)活動的基礎(chǔ)。先進的裝卸工藝，是碼頭合理運行、提高貨物周轉(zhuǎn)率、提高裝船速度、節(jié)約成本的基礎(chǔ)。因此，設(shè)計出技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠的裝卸工藝流程,來完成港口一定的貨物吞吐任務(wù)，是提高港口經(jīng)濟效益和社會效益的重要途徑。3.9.2 設(shè)計主要參數(shù)(1)年設(shè)計吞吐量：3000wt；(2)設(shè)計船

36、型：35000t散貨船；(3)年作業(yè)天數(shù)：340天；(4)作業(yè)班次：三班制。3.9.3 裝卸工藝方案的確定本碼頭為煤炭出口碼頭，吞吐量較大，采用地下埋設(shè)圓通式裝船工藝，與堆場之間選擇皮帶機傳送方式；堆場采用堆取貨機；采用翻車機卸貨車工藝，每個車道設(shè)置時效為3000t/h的串聯(lián)式翻車機。翻車機與堆場之間用皮帶機傳送方式。選擇理由：碼頭運輸量較大，且只運輸煤炭，所以采用翻車機形式卸車效率較高，且車型比較單一，所以適合翻車機卸火車形式。堆場采用對取料機和皮帶運輸?shù)姆绞?，采用地下埋設(shè)圓筒裝船方式以減少環(huán)境污染。裝卸工藝大致流程為：由火車運到港口，由于港口火車站設(shè)在港區(qū)外，所以火車在港區(qū)外部完成車隊的解

37、編與分組。在港區(qū)內(nèi)部只完成卸火車工作。使用翻車機卸火車工藝，翻車機卸下煤炭后，利用皮帶機傳送方式，將煤炭輸送到堆場，由堆取貨機進行堆放。裝船時，有堆取貨機進行取貨，通過皮帶機將煤炭輸送到碼頭前沿，利用地下埋設(shè)圓筒的裝船方式，將煤炭裝船。或卸下火車后，不經(jīng)過堆場，有皮帶機直接輸送到碼頭前沿，進行裝船。因為本碼頭為煤炭出口碼頭，所以不考慮卸船和裝火車工藝。3.9.4 裝卸工藝流程圖圖3-3 散貨（煤炭）裝卸工藝流程圖3.10 機械設(shè)備的選型和配置碼頭的裝卸機械以其在泊位的作業(yè)功能來劃分。主要包括：裝卸船機械、水平運輸機械、裝卸車機械、拆碼垛及船艙內(nèi)作業(yè)機械。根據(jù)港口裝卸機械、港口裝卸工藝學(xué)及其它相

38、關(guān)規(guī)范進行機械選型?？偲矫娌贾弥?，根據(jù)堆取貨機的裝卸能力布置堆場，堆場總面積為300000m2，每臺堆取貨機的工作長度為200m，寬70m，所以堆場分為24塊。堆取貨機數(shù)量為24臺。兩條入港鐵路，每條鐵路布置一臺串聯(lián)式翻車機，有兩臺翻車機串聯(lián)組成。表3.5 港口機械選擇表類別機械類型所選機械優(yōu)點缺點散貨碼頭（煤炭）裝船機械地下埋設(shè)圓筒污染少維修困難水平運輸機械皮帶機占地少效率高費用高堆場機械堆取貨機成本低，占地少，靈活多用效率低卸火車機械翻車機效率高對車輛損害大本章小結(jié)水路、公路、鐵路、航空和管道五大運輸方式組成了現(xiàn)代的交通運輸系統(tǒng)。而港口是水陸聯(lián)運的樞紐，通常是公路、鐵路、水路和管道集中方式

39、的匯集點。我們在進行港口布置時，應(yīng)把港口視為推動經(jīng)濟發(fā)展國的重要組成部分。港口一般由港口水域、碼頭和陸域設(shè)施組成。港口水域包括錨地、航道、船舶掉頭水域和碼頭前沿水域。碼頭岸線是?？看?、上下旅客和裝卸貨物的場所。陸域設(shè)施包括倉庫、堆場、鐵路、道路、裝卸機械、運輸機械、以及生產(chǎn)輔助設(shè)施。在港口規(guī)劃布置時應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡孛?、地勢等自然條件合理布置。港區(qū)適當(dāng)留有發(fā)展余地以備未來發(fā)展。 第4章 方案比選第4章 碼頭結(jié)構(gòu)方案比選4.1 碼頭結(jié)構(gòu)形式選擇原則1、結(jié)構(gòu)形式要經(jīng)濟、實用、耐久，并進行綜合分析比較。2、結(jié)合港區(qū)規(guī)劃的要求，對碼頭結(jié)構(gòu)負荷能力以及疏浚航深的預(yù)留等，進行研究以便適應(yīng)今后發(fā)展的需要。3、

40、適應(yīng)港區(qū)地址條件。符合具體實用的要求。根據(jù)港區(qū)的自然環(huán)境條件和設(shè)計資料等對碼頭結(jié)構(gòu)型式進行選擇。與實際相符合，避免片面或夸大某方面因素。4、積極的采用科學(xué)技術(shù)新成果。5、就地取材，因材設(shè)計。充分的利用當(dāng)?shù)刭Y源。6、結(jié)合我國實際情況，慎重借鑒國外新型碼頭結(jié)構(gòu)型式和新的結(jié)構(gòu)材料。4.2 結(jié)構(gòu)安全等級結(jié)構(gòu)安全等級為一級。4.3 碼頭結(jié)構(gòu)形式碼頭按建筑物結(jié)構(gòu)形式主要有重力式、高樁式、板樁式、斜坡碼頭浮碼頭等。4.3.1 重力式碼頭重力式碼頭結(jié)構(gòu)主要由墻身和胸墻、基礎(chǔ)、墻后回填土、碼頭設(shè)備組成。主要有塊體結(jié)構(gòu)、沉箱結(jié)構(gòu)、扶壁結(jié)構(gòu)、大圓筒結(jié)構(gòu)、格形鋼板樁結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)和漿砌石結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)。重力式結(jié)

41、構(gòu)堅固耐久，抗凍和抗冰性能好；能承受較大的地面荷載，對較大的集中荷載以及碼頭地面超載和裝卸工藝變化適應(yīng)性較強；施工比較簡單，維修費用少。但對地基地質(zhì)條件要求高；易發(fā)生不均勻沉降及墻身沉降位移等。4.3.2 高樁式碼頭高樁式碼頭主要由上部結(jié)構(gòu)、基樁、接岸結(jié)構(gòu)、岸坡和碼頭設(shè)備等組成。按上部結(jié)構(gòu)分為承臺式、無梁板式、梁板式和桁架式。高樁碼頭建筑物的有點是結(jié)構(gòu)簡單；能承受較大的荷載；沙、石料用量少；對挖泥超深的適應(yīng)性強。缺點是建筑物的耐久性比重力式和板樁碼頭差；碼頭構(gòu)件已損壞；損壞后修理比較麻煩；抗震性能較差。4.3.3 板樁式碼頭板樁碼頭主要由板樁墻、拉桿、錨碇結(jié)構(gòu)、導(dǎo)梁、帽梁和碼頭設(shè)備組成。按材料

42、分類主要有木板樁、鋼筋混凝土板樁和鋼板樁三種。板樁碼頭建筑物的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，、用料省、工程造價低、施工方便等，而且可以先打板樁后挖墻前港池，能大量減少挖填土方量。主要構(gòu)件可預(yù)制。缺點是耐久性不如重力，施工中不能承受較大的波浪力。4.3.4 斜坡碼頭和浮碼頭在岸坡出設(shè)置固定的無動力裝置的矩形平底船（躉船），作為?？看吧舷侣每秃脱b卸貨物的場所。由于躉船和岸上的連接方式不同，有斜坡碼頭和浮碼頭之分。斜坡碼頭的躉船是通過斜坡道與岸上聯(lián)系。浮碼頭的躉船是由引橋直接與岸上連接，在水位變化時，躉船只在原位置升降。斜坡碼頭主要有躉船、駁船、外八字錨、首尾領(lǐng)水錨、人行便橋、系船環(huán)、吊機、纜車、纜車軌道、人行

43、踏步和擋土墻組成。按運輸作業(yè)的設(shè)備來分主要由纜車碼頭、皮帶機碼頭和汽車下河碼頭等。浮碼頭主要有躉船和引橋組成。浮碼頭的優(yōu)點是設(shè)備簡單。工程造價較低，機動靈活，如需要可以搬遷移動。4.4 方案選定根據(jù)本設(shè)計的設(shè)計條件和地址條件的分析。對上述對各種碼頭結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點比對，本設(shè)計采用重力式碼頭結(jié)構(gòu)。4.4.1 重力式碼頭的結(jié)構(gòu)組成部分墻身和胸墻：墻身和胸墻是重力式碼頭結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)。主要作用是擋住墻后的回填料，承受加載碼頭上的各種外力，并將力傳到基礎(chǔ)和地基。圖4-1 沉箱碼頭結(jié)構(gòu)圖基礎(chǔ)：基礎(chǔ)的作用是將墻身傳來的外力分布到地基的較大范圍，以減小地基應(yīng)力和建筑物的沉降；保護地基免受波浪和水流的淘刷。保證墻

44、身的穩(wěn)定。因此，基礎(chǔ)是重力式碼頭非常重要的部分，基礎(chǔ)處理的好壞是重力式碼頭成敗的關(guān)鍵。巖石地基承載力大，一般不需另做基礎(chǔ)。非巖石地基，采用干地施工的現(xiàn)場灌注混凝土和漿砌石結(jié)構(gòu)。重力式碼頭的基礎(chǔ)一般為拋石基床。拋石基床設(shè)計包括：選擇基床形式；確定基床厚度及肩寬；確定基槽的底寬和邊坡坡度；規(guī)定塊石的重量和質(zhì)量要求；確定基床頂面預(yù)留坡度和預(yù)留沉降量等。圖4-2 胸墻和墻身結(jié)構(gòu)墻后回填土：岸壁式碼頭中墻體后要回填砂和土，已形成碼頭地面。為防止回填土流失，需設(shè)置倒濾層。碼頭設(shè)備：碼頭前安裝的靠船設(shè)備和系船柱。用以減少船舶對碼頭的的沖撞力和系掛?？康拇暗睦?。4.4.2 重力式碼頭結(jié)構(gòu)分類重力式碼頭按其

45、結(jié)構(gòu)分類主要有塊體結(jié)構(gòu)、沉箱結(jié)構(gòu)、扶壁結(jié)構(gòu)、大圓筒結(jié)構(gòu)、格形鋼板樁結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)和漿砌石結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)。方塊結(jié)構(gòu)碼頭建筑物是由混凝土方塊或漿砌石方塊砌筑的，斷面形式主要有階梯式、恒重式、和卸荷板式三種。有實心方塊和空心方塊之分。塊體在預(yù)制廠預(yù)制，在運送到現(xiàn)場安裝。圖4-3 方塊碼頭結(jié)構(gòu)圖方塊碼頭結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是：耐久性好，基本不需要鋼鐵，施工簡單，也不需要復(fù)雜的施工機械。如果沒有大型的起重機，可把塊體做得小一些。對于方塊尺寸不大的小型碼頭還可以采用漿砌石方塊。其缺點是：水下工程較多；結(jié)構(gòu)的整體性和抗震性差，；需要石料量大。方塊碼頭一般適用于地基較好、當(dāng)?shù)赜写罅渴?、缺少鋼材和冰凍嚴重的情況。

46、沉箱是大型的鋼筋混凝土有底空箱，箱內(nèi)用縱橫墻隔成若干格倉。沉箱一般在專門的預(yù)制廠預(yù)制，制好后在滑道上用臺車流放下水，沉箱的橫斷面一般采用對稱式。矩形沉箱制造簡單，浮游穩(wěn)定性較好，施工技術(shù)成熟；但結(jié)構(gòu)受力情況不如圓形沉箱好，鋼筋用量也大。沉箱結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是施工速度快；水下工作量少；結(jié)構(gòu)整體性好；抗震能力好。缺點是需要鋼材多；耐久性不如方塊碼頭；需要專門的預(yù)制下水設(shè)備。沉箱結(jié)構(gòu)一般適用于當(dāng)?shù)赜谐料漕A(yù)制場或工程量較大的大型碼頭。圖4-4 沉箱碼頭結(jié)構(gòu)圖4.4.3 結(jié)構(gòu)比選表4.1 結(jié)構(gòu)比選項目優(yōu)點缺點實心方塊a) 堅固耐久b) 抗凍抗冰性能好c) 維修費用少，簡單施工d）墻后土壓力較小e）能承受較大的

47、荷載f) 適應(yīng)能力強a) 起重困難b) 使用混凝土量大c) 造價偏高d) 自重大，要求較好的地基e) 由于為塊體，整體穩(wěn)定性相對差一些f) 抗震性能差沉箱a) 施工速度快，水下工作量少。b) 結(jié)構(gòu)整體性好。c) 施工簡單，適應(yīng)性強。d) 常用于大型碼頭。e) 抗震型能好。a）鋼材用量多，需專門的施工設(shè)備。b）耐久性稍不如方塊。通過重力式碼頭中各種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點比較，從經(jīng)濟、技術(shù)各方面綜合考慮，采用沉箱碼頭更經(jīng)濟合理；因此，本設(shè)計采用沉箱結(jié)構(gòu)方案。4.5 沉箱尺寸沉箱尺寸如下表表4.2 沉箱尺寸表沉箱尺寸沉箱高度沉箱長度沉箱寬度外壁厚度隔墻厚度沉箱磨腳底板厚度數(shù)值（m）16.9208.90.350

48、.20.20.8圖4-5 沉箱尺寸立面圖圖4-6 沉箱尺寸剖面圖本章小結(jié)本章主要對碼頭的各種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點進行分析和比較。通過對碼頭各種結(jié)構(gòu)的分析，和對本設(shè)計地址條件和設(shè)計資料的分析，合理的選擇碼頭結(jié)構(gòu)。通過對碼頭各種結(jié)構(gòu)的比對和分析，本結(jié)構(gòu)采用重力式沉箱結(jié)構(gòu)。沉箱結(jié)構(gòu)施工簡單，速度快，且施工技術(shù)比較成熟。誰和本設(shè)計采用。 第5章 水工建筑物設(shè)計第5章 水工建筑物設(shè)計5.1 設(shè)計依據(jù)5.1.1 結(jié)構(gòu)安全等級結(jié)構(gòu)安全等級為一級。5.1.2 自然條件地震設(shè)計烈度為6度,設(shè)計水位見表5.1。表5.1 水位數(shù)值表項 目數(shù) 量備 注設(shè)計高水位4.70高潮累積頻率10%的潮位設(shè)計低水位0.0當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵?/p>

49、極端高水位5.90重現(xiàn)期為50年的年極值高水位極端高水位6.02重現(xiàn)期為100年的年極值高水位極端低水位-0.29重現(xiàn)期為50年的年極值低水位5.2 作用分析5.2.1 永久作用永久作用包括結(jié)構(gòu)自重、基床承載力、墻后填土產(chǎn)生的土壓力、貯倉壓力等。一結(jié)構(gòu)自重結(jié)構(gòu)自重隨著水位的變換而變化。分別對各種水位進行結(jié)構(gòu)自重計算。材料重度和內(nèi)摩擦角標準值見下表。表5.2 材料重度和內(nèi)摩擦角標準值表材料名稱重度（kn/m3）內(nèi)摩擦角水上水下（°）混凝土胸墻c252414-鋼筋混凝土沉箱c302515-塊石1811451極端高水位情況：計算圖示見圖7-1所示圖5-1 極端高水位作用分布圖極端高水位自重

50、作用計算見表5.3表5.3 極端高水位自重作用計算表：極端高水位 計算式gi（kn）xi（m）gixi（kn·m）沉箱前、后面板，縱隔墻0.9×16.1×20×1543475.4523691.15沉箱側(cè)板，橫隔墻1.5×16.1×4×2×1528985.4515794.1沉箱底板8.9×0.8×20×1521365.4511641.2沉箱前、后趾0.5×（1.3+0.8）×1.0×20×2×156305.453433.5沉箱豎抹角0.5

51、×0.22×16.1×40×15193.25.451052.94沉箱底抹角0.5×0.22×（3.5+3.8）×2×10×1543.85.45238.71沉箱內(nèi)填石1（3.7×4×8-0.5×0.22×7.9×4-0.5×0.22×（3.5+3.8）×2）×5×116461.183.3521644.95沉箱內(nèi)填石2（3.7×4×16.1-0.5×0.22×16

52、5;4-0.5×0.22×（3.5+3.8）×2）×5×1113018.947.5598292.99胸墻1（0.1×24+1.4×14）×3×2013202.53300胸墻21×4.55×14×2012743.2754172.35胸墻31×8.9×14×2024925.4513581.4沉箱上填石1（0.1×18+1.4×11）×6.9×202373.67.4517683.32沉箱上填石21×5.

53、35×11×2011778.2259680.82沉箱后趾填石1×（17.1+16.8）×11×20745810.477563.245822.72301770.64每延米自重作用45822.72÷202291.1315088.532設(shè)計高水位情況：計算圖示見圖5-2所示。圖5-2 設(shè)計高水位作用分布圖設(shè)計高水位自重作用計算見表5.4。表5.4 設(shè)計高水位自重作用計算表設(shè)計高水位計算式gi（kn）xi（m）gixi（kn·m）沉箱前、后面板，縱隔墻0.9×16.1×20×1543475.452369

54、1.15沉箱側(cè)板，橫隔墻1.5×16.1×4×2×1528985.4515794.1沉箱底板8.9×0.8×20×1521365.4511641.2沉箱前、后趾0.5×（1.3+0.8）×1.0×20×2×156305.453433.5沉箱豎抹角0.5×0.22×16.1×40×15193.25.451052.94沉箱底抹角0.5×0.22×（3.5+3.8）×2×10×1543.85.45238.71沉箱內(nèi)填石1（3.7×4×8-0.5×0.22×7.9×4-0.5×0.22×（3.5+3.