液體散貨高樁碼頭畢業(yè)設(shè)計

1、本科畢業(yè)設(shè)計液體散貨高樁碼頭設(shè)計第一章 設(shè)計基本條件和依據(jù)1.1 工程概述本工程位于煙臺港西港區(qū)規(guī)劃的液體散貨作業(yè)區(qū)內(nèi)，碼頭緊鄰已建的液體化工碼頭向北建設(shè)，罐區(qū)緊鄰液體化工碼頭罐區(qū)向西建設(shè)，汽車裝卸區(qū)緊鄰液體化工碼頭的汽車裝卸區(qū)布置。根據(jù)吞吐量預(yù)測和船型分析，本工程擬建設(shè)1 個 5 萬噸級油品泊位，并可同時靠泊 3 千和 5 千噸級油品泊位，以及相應(yīng)配套設(shè)施，設(shè)計年通過能力280 萬噸，與北防波堤建設(shè)相結(jié)合，同步建設(shè)1 個 10 萬噸級后續(xù)泊位的水工結(jié)構(gòu)。1.2 自然條件1.2.1 地理位置本工程位于煙臺港西港區(qū)，西港區(qū)位于煙臺市西部的套子灣西側(cè)，距煙臺芝聚港區(qū)約30km,地理坐標(biāo)位于北緯37

2、° 43',東經(jīng)121° 07'。1.2.2 氣溫年平均氣溫：12.9平均最高氣溫：17.1平均最低氣溫：10.1極端最高氣溫：38.2極端最低氣溫：-11.71.2.3 降雨年平均降水量：451.1mm年最大降水量：616.7mm一日最大降水量：97.4mm（ 2005年 8月 8日）年平均降水量日數(shù)為92.2天降水強度中雨年降水日數(shù)為10.6天降水強度大雨年降水日數(shù)為3.3天降水強度暴雨年降水日數(shù)為 0.9天該區(qū)降水有顯著的季節(jié)變化，雨量多集中于每年的6、 7、 8 月份，這三個月的降水量為年降水量的57.6%,冬季降水量最少，12月至翌年的2月降水量僅

3、為 年降水量的7.8%。大雨影響作業(yè)天數(shù)為3.3天。1.2.4 風(fēng)況西港區(qū)臨時測站完整一年每日24次風(fēng)速、風(fēng)向資料統(tǒng)計：該區(qū)常風(fēng)向為S向， 出現(xiàn)頻率為10.18%,次常風(fēng)向為SE、NNE向出現(xiàn)頻率分別為 8.75%、8.37%。 強風(fēng)向為NW向，該向7級風(fēng)出現(xiàn)頻率為0.21%,次強風(fēng)向為NNW、N向。表1.1風(fēng)圖風(fēng)速頻率（%<5.5(m/s)5.5 10.7(m/s)10.8 13.8(m/s)>13.8(m/s)合計N3.953.310.790.188.24NNE6.122.000.230.028.37NE4.320.560.014.89ENE2.980.243.22E3.970

4、.694.66ESE4.210.314.52SE7.850.908.75SSE4.872.230.380.017.48S6.293.720.150.0110.18SSW3.352.300.150.015.80SW4.532.940.027.49WSW3.921.540.015.47W3.182.090.460.145.86WNW2 220 980 210 073 47NW1.851.600.460.214.11NNW2.823.070.710.196.80C0.690.69合計67.1228.483.560.85100.001.2.5霧況平均每年大霧日為27.7天，大霧多出現(xiàn)于每年的47月，為

5、全年霧日的63%, 而每年的8月以后，大霧日顯著減少。平均每年大霧實際出現(xiàn)天數(shù)為11.8天。1.2.6災(zāi)害性天氣本區(qū)災(zāi)害性天氣過程主要為臺風(fēng)（含熱帶風(fēng)暴，強熱帶風(fēng)暴）和寒潮。據(jù)多 年資料統(tǒng)計影響煙臺附近海域的臺風(fēng)每年有 12個，一般多出現(xiàn)于79月份。 每當(dāng)臺風(fēng)路經(jīng)本區(qū)時，將出現(xiàn)大風(fēng)、大浪、暴潮和暴雨。如8509號臺風(fēng)，煙臺出 現(xiàn)33.3m/s、SSE向大風(fēng)，最高潮位達(dá)3.73m；受9216號臺風(fēng)影響，煙臺港風(fēng)速達(dá)1830m/s,出現(xiàn)解放以來最高歷史潮位(4.03m)。多年資料統(tǒng)計，每年11月翌年3月為寒潮出現(xiàn)季節(jié)，平均每年3.2次，受寒 潮影響本海區(qū)出現(xiàn)偏N向大風(fēng)，風(fēng)速可達(dá)910級，且有偏N向

6、的大浪，持續(xù)時間 可達(dá)34天。1.3 水文資料1.3.1 水文特征(1) 潮位國家海洋局第一海洋研究所對煙臺套子灣西海岸海區(qū)建港條件進(jìn)行了調(diào)查和部分水文要素的短期觀測，并于1994年 12月完成了煙臺初旺灣蘆洋灣自然環(huán)境調(diào)查報告。潮位是利用初旺灣驗潮站1987年3月4日4月13日一個月的潮位 資料和煙臺同步資料及煙臺19531994年長期資料統(tǒng)計分析，用差比方法求得工 程海域的設(shè)計參數(shù)。本次設(shè)計采用上述計算值。(2) 潮位特征值(以下水位值均從當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵嫫鹚?工程海域為正規(guī)的半日潮，其(HK1+HO1 ) /HM2=0.32最高高潮位：3.67m最低低潮位：-0.77m平均高潮位：2.1

7、0m平均低潮位：0.61m平均潮差：1.49m平均潮面：1.33m(3)設(shè)計水位設(shè)計高水位：2.46m設(shè)計低水位：0.25m極端高水位：3.56m極端低水位：-0.95m(5)波浪西港區(qū)無波浪實測資料，而與其臨近(相約 30km)的煙臺海洋站在芝景島北側(cè)進(jìn)行了長期的波浪觀測工作(1981 年至 2002 年) 。本工程岸線在龍洞咀周圍， 其水深岸線走向與芝罘島相似，水域開闊無島嶼影響。芝罘島測波資料有著極好的代表性，基本代表了本海區(qū)深水處的波況。本次取用芝罘島多年（ 1981 年至 2002 年）觀測資料作統(tǒng)計分析。煙臺海洋站位于芝景島，地理坐標(biāo)為北緯37° 36'東經(jīng)121

8、。2"測波浮標(biāo)在測點的N 向， 水深約為17.3m， 使用儀器為HAB 2型岸用測波儀，儀器的拔海高度為75.9m,每日進(jìn)行4次（08、11、14、17）觀測，大風(fēng)浪過程中進(jìn)行加 密觀測。19902002年觀測資料分析結(jié)果：該區(qū)常波向為NNW、NW,出現(xiàn)頻率分別為8.20%、8.19%;次常波向為N、NNE,出現(xiàn)頻率分別為 5.91%、5.77%。強 波向為 NNW 向，次強波向為N 向，這兩個方向H4%>1.5m 出現(xiàn)頻率分別為3.07%、 2.45%。詳見波高頻率統(tǒng)計表。（6）設(shè)計波要素經(jīng)淺水計算12m 水深處 50 年一遇波要素波要素見表2-5，有北側(cè)防波堤掩護(hù)時，繞射至

9、油品碼頭ENE 向 50年一遇波要素見表。（ 7）海流海流觀測分兩個區(qū)域進(jìn)行，各測點位置詳見圖2-1。 第一個區(qū)域位于龍洞咀及以南的初旺灣，蘆洋灣海域，共布設(shè)六個測點；第二區(qū)域為龍洞咀東北的天然深槽和龍洞咀以西的海域，共布設(shè)六個測點，分別進(jìn)行大、小潮連續(xù)25 小時觀測。觀測日期為：大潮第二區(qū)域為7 月 15 日 09 時至16 日 10 時，第一區(qū)域為7月 16日 17 時至17日 19 時； 小潮第二區(qū)域為7月 22日 09時至 23日 12時， 第一區(qū)域為7 月 23日 16時至 24日 19時。垂線測點采用六點法，依據(jù)實測資料，本海區(qū)海流特征如下：1）潮流特征：測驗海區(qū)的潮流為不規(guī)則半日

10、潮流其（WK1+WO1 ） /WM2在0.761.45之間，淺水分潮流影響比較明顯，潮 流的運動屬往復(fù)流性質(zhì)。2）潮流流場：龍洞咀以南第一測區(qū)漲、落潮潮流平均流向呈南北走向，龍 洞咀以北第二測區(qū)漲、落潮潮流平均流向呈東西走向。3）最大流速：大潮期間漲、落潮實測垂線平均最大流速第一測區(qū)出現(xiàn)在龍洞咀附近，流速值分別為0.55m/s、0.77m/s,流向分別為150°、325 ,測點最大 漲、 落潮流速為0.74m/s、 0.88m/s， 流向分別為174°、 344°， 出現(xiàn)在 L07 站和 L09 站表層。4）余流：本海區(qū)余流較小。1.4 地質(zhì)地貌資料1.4.1 地

11、形地貌西港區(qū)沿岸主要為基巖海岸，沿岸以低山丘陵臺地為主，泥沙來源不甚豐富，主要是海岸侵蝕來沙和人為供沙。港區(qū)沿岸巖性多為白云石大理巖，在海浪和海流作用下產(chǎn)生部分泥沙，數(shù)量很少；沿海養(yǎng)殖及其加工業(yè)產(chǎn)生的廢棄貝殼，堆積在海濱，也是局部泥沙的重要來源，但數(shù)量有限，對于港口建設(shè)不會構(gòu)成很大影響。根據(jù)國家海洋局第一海洋研究所觀測資料分析，該海區(qū)近岸及岸灘泥沙較粗，海域平均含沙量為46.6mg/L ，如果所搬運的泥沙全部沉淀，每平方米也只有46.9kg ,即沉積厚度2cm,實際情況可能僅有此值的三分之一左右?？傊摵^(qū)泥沙來源很少、泥沙搬運沉積不甚活躍，近岸泥沙不會對建港構(gòu)成危害。1.4.2 工程地質(zhì)本

12、次勘察結(jié)果表明，該區(qū)域內(nèi)巖土層分布較有規(guī)律，在勘察深度范圍內(nèi)，分布有（一）海相沉積層：1粉土、2粉砂、3淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，（二）海 陸交互相沉積層： 粉質(zhì)粘土混砂，（三）陸相沉積層：中粗砂，粉質(zhì)粘 土，粗礫砂。1.4.3 地質(zhì)構(gòu)造和地震根據(jù)業(yè)主提供山東省煙臺港西港區(qū)液體化工碼頭工程地質(zhì)災(zāi)害危險性評估報告 （中國冶金地質(zhì)勘查工程總局山東正元資源勘查研究院，2005年 7月）中的資料表明，在影響評估區(qū)內(nèi)存在蓬萊 威?；顒有詳嗔?，該組斷裂為北西向斷裂，長大于80km,傾向、傾角不明，斷層錯斷第四系和元古界地層，預(yù)測地質(zhì)震級為7級，設(shè)計基本地震加速度值為0.15g。第二章總平面布置2.1 碼頭主要尺度的

13、擬定2.1.1 設(shè)計船型主尺度根據(jù)海港總平面設(shè)計規(guī)范(JTJ211-99)局部修訂(設(shè)計船型尺度部分) 選取部分油船數(shù)據(jù)，設(shè)計船型尺度詳見表。表2.1設(shè)計船型主尺度船舶噸級(DWT)總長(m)型寬(m)型深(m)滿載吃水(m)備注10000024643.021.414.8設(shè)計船型5000022932.219.112.8設(shè)計船型3000018531.517.312.0兼?zhèn)浯?000016426.013.410.0兼?zhèn)浯?000014120.410.78.3兼?zhèn)浯?00012517.58.67.0設(shè)計船型30009715.27.25.9設(shè)計船型20008613.66.15.1兼?zhèn)浯?000

14、7013.05.24.3兼?zhèn)浯?.1.2 碼頭泊位長度根據(jù)規(guī)范，對有掩護(hù)港口的通用碼頭，單個泊位長度可按下式確定:Ld Lc 2d式中Ld碼頭泊位長度(m1；Lc 設(shè)計船長(m ；d 富裕長度(m),采用表2.1.中的數(shù)值。表2.2富裕長度表L(m)<40418586150151200201230>230d(m)581012151820222530表2.3油品碼頭相鄰泊位船舶間距表L(m)<110110150151182183235>235d(m)2535405055由于到港船舶大小并存，在考慮最大到港控制船型的同時，還應(yīng)考慮船舶到港的 組合計算。表2.4船位組合計算

15、表組合情況5000005000+3000100000長度279285306綜合考慮設(shè)計船型和兼顧船型組合，確定本工程中，103號泊位長度為 285m相鄰泊位長度為306ml2.1.3 泊位寬度碼頭前沿停泊水域?qū)挾菳d不小于2倍設(shè)計船寬，所以取Bd2 32.364.6mo2.1.4 碼頭前沿頂高程考慮北側(cè)防波堤的建設(shè)，本工程按有掩護(hù)碼頭設(shè)計?；緲?biāo)準(zhǔn)：設(shè)計高水位2.46+超高值1.01.5=3.463.96m復(fù)核標(biāo)準(zhǔn)：極端高水位3.56+超高值00.5=3.564.06m碼頭高程取5.50m2.1.5 碼頭前沿設(shè)計水深與碼頭前沿設(shè)計底高程碼頭前沿設(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

16、水情況下安全停靠的水深。其深度可按下式確定：D T Z1 Z2 Z 3 Z4Z2 KH 40。Z1碼頭前沿底高程設(shè)計低水位-碼頭前沿設(shè)計水深式中：D 碼頭前沿設(shè)計水深；T設(shè)計船型滿載吃水，；Z1 龍骨下最小富裕深度（m,淤泥土取0.20m,含淤泥的砂、含粘土的砂 和松砂土取0.30m,含砂或含粘土的塊狀土取 0.40m,巖石土取0.60m；Z2 波浪富裕深度（mD,當(dāng)計算結(jié)果為負(fù)值時；K 系數(shù)，順浪取0.3,橫浪取0.5;HeH400 碼頭前允許停泊的波高（m,波列累積頻率為4%的波高，根據(jù)當(dāng)?shù)?He波浪和港口條件 氣應(yīng)遠(yuǎn)小于1。Z3 船舶因配載不均勻而增加的船尾吃水值（mj）,雜貨船可不計，

17、散貨船 和油船取0.15m；Z4 備淤富裕深度（m,根據(jù)回淤強度、維護(hù)挖泥間隔期及挖泥設(shè)備的性 能確定，不小于0.40m。表2.5碼頭前沿設(shè)計水深計算表50000噸級100000噸級設(shè)計船型滿載吃水12.814.8龍骨下最小富裕深度0.30.3波浪富裕深度00船舶因載配不均勻增加齷吃水0.150.15備淤富裕深度0.60.6碼頭前沿設(shè)計水深13.8515.85設(shè)計低水位0.250.25碼頭前沿設(shè)計底標(biāo)高-13.6-15.6碼頭前沿設(shè)計底標(biāo)高取值-14.0-16.02.1.6碼頭前沿停泊水域?qū)挾却a頭前沿停泊水域?qū)挾劝?0000噸級船寬的兩倍考慮，取值為65ml2.1.7 船舶回旋水域?qū)挾却盎匦?/p>

18、水域按照直徑為兩倍 50000噸級船長的圓考慮，取值為460ml2.2 裝卸工藝2.2.1 基本原則裝卸機械設(shè)備應(yīng)根據(jù)裝卸工藝的要求選型，并綜合考慮技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、 安全可靠、能耗低、污染少、維修簡便等因素。裝卸機械的選型應(yīng)適應(yīng)多種油品裝卸作業(yè)的要求，配置專用機械這是圖圖2. ?油品進(jìn)出口流程圖2.2.2 港口裝卸工藝裝卸設(shè)備：DN300裝卸臂、DN200裝卸臂、裝卸軟管、裝卸臂的泄空泵、吹掃設(shè)施和登船梯工藝管線配置：2根508x9的汽油管、2根508x9的柴油管、1根325x8航煤管，1根711x101罐區(qū)配置：內(nèi)浮頂儲罐2.2.3 機械設(shè)備配備完成280萬噸/年運量的泊位利用率計算如下

19、。表2.6泊位利用率計算表碼頭岸線分段中央北側(cè) 3000dwt南側(cè) 5000dwt泊位噸級50000dwt貨種汽油、柴油航煤燃料油汽油、柴油汽油、柴油航煤、燃料油年運里（萬噸）2302262416流向卸船卸船卸船裝船裝船裝船平均載貨（萬噸）2500010000100001000040004000凈作業(yè)時間（h）182014181012輔助時間及卸壓艙水時間（h）8777+26+26船數(shù)922266040作業(yè)時間（h）239254421621080720總作業(yè)時間（h）26501800泊位占用時間26501800/2 （兩側(cè)同時靠泊）泊位利用率0.44完成280萬噸/年運量，5000DWT泊點和

20、3000DWT泊點完全同時靠泊時，泊位利用率約為0.44,兩個靠泊點不同時靠泊的幾率越高，泊位利用率越大，當(dāng)20% 的船舶不能同時靠泊時，泊位利用率約為 0.48。2.2.4 反算泊位通過能力表2.7泊位通過能力計算表碼頭岸線分段中央兩側(cè)設(shè)計船型50000dwt10000dwt5000dwt實際載貨量（t）25000100001000040004000貨種汽油、柴油汽油、柴油航煤、燃料油汽油、柴油航煤、燃料油流向卸船裝船卸船卸船裝船卸船凈作業(yè)時間（h）181215121012輔助時間及卸壓艙水時間（h）87+2766+26泊位利用率0.6船型比例61.62.11.420.58.65.7年營運天

21、數(shù)340分段年通過能力（萬噸）470.1233.1222.5108.8108.8108.8泊位通過能力（萬噸）376.9Pt=1/ /( a i/ Psi)Psi= p TyGtd/(tz+tf+tp)5000DWT靠泊點和3000DWT靠泊點完全同時靠泊時，完成280萬噸/年的運 量，泊位利用率約為0.44,如果按照泊位利用率0.6計算，泊位通過能力為376.9萬 噸/年。2.3 港口主要建設(shè)規(guī)模2.3.1 罐區(qū)配置燃料油和航空煤油按照可能到港的最大船型最載貨量為20000噸，汽油柴油 最大到港船型載貨量為 50000噸設(shè)計。配置4座20000m3勺內(nèi)浮頂7油罐，4臺 20000m3的柴油罐

22、，為節(jié)約罐區(qū)占地，使罐組的布置集中合理，柴油罐采用內(nèi)浮 頂儲罐，4座10000m3的內(nèi)浮頂航空煤油儲罐，4臺10000m3的固定頂燃料油儲罐。2.3.2 罐區(qū)布置根據(jù)油品的特性和儲罐罐型，油品儲存分組如下：航煤和燃料油布置在一個罐組內(nèi)； 汽油和柴油布置在一個罐組內(nèi)。根據(jù)罐組布置，航煤和燃料油罐組內(nèi)預(yù)留2座5000m軸罐，航煤儲罐和燃料油罐以隔堤相隔，航煤儲罐與預(yù)留儲罐以隔堤相隔；汽油柴油罐組的每2座內(nèi)浮頂儲罐以隔堤相隔。2.4 總平面布置總平面布置圖見附圖2.4.1 碼頭前沿工作地帶根據(jù)煙臺港總體布局規(guī)劃，本工程在西港區(qū)起步工程（ 3萬噸級液體化工碼頭工程） 的基礎(chǔ)上將碼頭繼續(xù)延長，考慮起步工

23、程碼頭的平面布置形式并與在建的防波堤工程在施工順序上的合理銜接，本工程的碼頭沿起步工程碼頭前沿線向北延伸，建設(shè)一個5萬噸級泊位，在北端與北防波堤之間的防波堤東側(cè)形成10萬噸級油品泊位主體結(jié)構(gòu)，碼頭方位16° -196° 。經(jīng)計算，5萬噸級泊位長度285m， 10萬噸級岸壁長度306m。船舶回旋水域按圓形布置，直徑為2倍的5萬噸級油船船長，取值為460m。 為盡可能減少疏浚工程量，本工程僅將碼頭正對的港池水域進(jìn)行疏浚，疏浚海域面積 6.1萬 m2， 疏浚土方約10.48萬 m3。 港池疏浚土方全部外拋，拋泥區(qū)距本工程位置約29km。碼頭寬度60m,碼頭前方29m范圍內(nèi)為碼頭作

24、業(yè)區(qū)，其中布置了輸油臂、消防 炮等生產(chǎn)設(shè)備，中間16m為管廊和消防通道，后方15m為后續(xù)工程和防波堤建設(shè) 的施工通道，并在碼頭后方建設(shè)一座綜合控制樓。2.4.2 罐區(qū)布置燃料油和航空煤油按照可能到港的最大船型最載貨量為20000噸，汽油柴油最大到港船型載貨量為 50000噸設(shè)計。配置4座20000m3的內(nèi)浮頂汽油罐，4臺 20000m3的柴油罐，為節(jié)約罐區(qū)占地，使罐組的布置集中合理，柴油罐采用內(nèi)浮 頂儲罐，4座10000m3的內(nèi)浮頂航空煤油儲罐，4臺10000m3的固定頂燃料油儲罐。 航煤和燃料油布置在一個罐組內(nèi)； 汽油和柴油布置在一個罐組內(nèi)。航煤和燃料油 罐組內(nèi)預(yù)留2座5000m騎罐，航煤儲

25、罐和燃料油罐以隔堤相隔，航煤儲罐與預(yù)留 儲罐以隔堤相隔；汽油柴油罐組的每2座內(nèi)浮頂儲罐以隔堤相隔。燃料油儲罐和柴油儲罐按照保溫伴熱設(shè)計，儲罐的保溫材料為復(fù)合硅酸鹽，厚度50mm保護(hù)層為0.5mm的鍍鋅鐵皮；加熱采用飽和蒸氣加熱器。儲罐附件包括呼吸閥、排水排污孔、人孔、量油孔、透光孔、遠(yuǎn)傳液位計（帶 高低液位報警）、遠(yuǎn)傳溫度計。2.4.3 道路布置港區(qū)宜設(shè)置兩個或兩個以上的出入口，港內(nèi)道路應(yīng)按環(huán)形系統(tǒng)布置，盡頭式道路應(yīng)具備回車條件。港內(nèi)道路主要指標(biāo)，采用表2.8中的數(shù)值。表2.8港內(nèi)道路主要技術(shù)數(shù)值指標(biāo)名稱主干道次干道支道路面寬度（m）一般港區(qū)915793.5 4.5交叉口路面內(nèi)緣最小轉(zhuǎn)彎半徑（

26、m）20t平板掛車101010倉庫引導(dǎo)寬度應(yīng)與庫門寬度相適應(yīng)。港內(nèi)道路邊緣至相鄰建筑物的凈距不應(yīng)小于表2.8中的數(shù)值。表2.9道路邊緣至相鄰建筑物的最小凈距相鄰建筑物名稱最小凈距（m）建筑物邊緣建筑物面向道路一側(cè)無出入口1.5建筑物面向道路一側(cè)有出入口，但不通行機動車輛3.0建筑物面向道路一側(cè)有流動機械出入口4.5建筑物面向道路一側(cè)的出入口經(jīng)常有汽車出入時6.0貨堆邊緣1.5圍墻邊緣1.0第三章 碼頭結(jié)構(gòu)方案設(shè)計3.1 碼頭結(jié)構(gòu)形式確定原則碼頭的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)水文、地質(zhì)、地形、貨種、裝卸工藝及施工條件等因素綜合分析，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。本港區(qū)歷年水位差較小，年水位變化 4.51 米。土層分

27、布規(guī)律性較強，成層性較好，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，前沿區(qū)岸線較順直。本碼頭泊位為油品碼頭，因此，結(jié)合施工條件和裝卸工藝，綜合分析，技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較決定采用高樁碼頭。3.2 碼頭斷面設(shè)計3.2.1 碼頭樁臺設(shè)計第一方案：上部結(jié)構(gòu)采用縱橫梁不等高連接，即上橫梁現(xiàn)澆，預(yù)制縱梁支撐在下橫梁上，預(yù)制面板兩邊支撐在縱梁上，最后現(xiàn)澆；第二方案：上部結(jié)構(gòu)采用縱橫梁等高連接，即預(yù)制縱、橫梁均支撐在樁帽上，預(yù)制面板四邊支撐在縱、橫梁上，最后現(xiàn)澆。3.2.2 方案比選方案一上部結(jié)構(gòu)為傳統(tǒng)式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)由樁、上下橫梁、縱梁、面板及靠船構(gòu)件等部分組成。此方案由于采用了部分預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，提高了它的承載能力又節(jié)省了材料， 整體性也比較好且設(shè)

28、計計算較簡單。但預(yù)制板擱置在縱梁上使得面板自重、 堆貨荷載及門機荷載都在縱梁上，對縱梁的要求較高，縱梁的斷面尺寸較大，不便于施工和吊運。方案二上部結(jié)構(gòu)為部分預(yù)制的等高連接結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)由樁、樁帽、橫梁、面板及靠船構(gòu)件等組成，樁基布置與方案一相同。該結(jié)構(gòu)的整體性比方案一差。綜合以上及工程概算比較，考慮港口的長遠(yuǎn)發(fā)展，為減少遠(yuǎn)期的碼頭維修和改造工作，選擇第一方案作為設(shè)計方案。3.2.3 主要構(gòu)件斷面尺寸3.2.3.1 面板采用疊合板，板厚h=350mm預(yù)制層h1=250mm現(xiàn)澆層h2=150mm磨耗層hs=150mm面板的現(xiàn)澆層與磨耗層一塊澆筑。面板采用混凝土強度等級為C30圖3.2.3.2 縱梁縱梁

29、采用花籃形斷面，采用c30 鋼筋砼?？v梁分為預(yù)制部分和現(xiàn)澆部分，根據(jù)b、 h 的不同分為邊梁、中縱梁兩種，其中邊梁斷面呈半花籃形圖3.2.3.3 橫梁橫梁斷面采用倒T形，下部現(xiàn)澆，上部預(yù)制，碎標(biāo)號為 C3Q橫梁中和軸位 置確定：B1=1600m，m b2=1000mm， h1=1200mm， h2=1200mm。圖由于橫梁面積較大，一般能滿足承載力要求，故無需驗算。3.2.3.4 樁樁基采用鋼管樁，樁直徑為800mm厚度為20mm圖4.1 均布荷載第四章 碼頭初步設(shè)計碼頭前沿20m范圍內(nèi)為20kPa； 20m以外為管廊荷載為20kpa。施工荷載: 取 2.5KN.m。4.2 設(shè)備荷載每個裝卸臂

30、荷載：垂直荷載 250kN;水平荷載40kN;傾覆力矩650kN.m；每個登船梯荷載：垂直荷載250kN；工作時，設(shè)計風(fēng)速22m/s,傾覆力矩380kN.m；臺風(fēng)時，設(shè)計風(fēng)速55m/s,傾覆力矩730kN.m；每座消防炮塔荷載：垂直荷載 200kN;水平荷載58.6kKN;傾覆力矩 875kN.m。4.3 貨車荷載及人群荷載本碼頭可忽略不計4.4 船舶荷載4.4.1 系纜力考慮風(fēng)荷載與水流力對設(shè)計船舶的共同作用。4.4.1.1 風(fēng)荷載由港口工程荷載規(guī)范可得作用在船舶上的風(fēng)壓力的垂直于碼頭前沿線的橫向分力和平行于碼頭前沿線的縱向分力分別為Fxw5273.6 10 5AxwVx252Fyw 49.

31、0 10 5 AywVy2式中：Fxw, Fyw 分別為作用在船舶上的計算風(fēng)壓力的橫向和縱向分力kN） ；,Ayw 分別為船體水面以上橫向和縱向受風(fēng)面積（mA2）;Vx, Vy 分別為設(shè)計風(fēng)速的橫向和縱向分量（m/s）;風(fēng)壓不均勻折減系數(shù)。船舶水面以上受風(fēng)面積查表有，油船滿載時：2Aw1510.0m2 Ayw497.0m0.7設(shè)計風(fēng)速取控制風(fēng)速：Vx 22m/s, Vy 22m/s所以：5252Fxw73.6 10 AxWVx x 73.6 101510.0 220.7376. 53kNFyw49.0 10 5Ayw/y2 y49. 0 10 5 497. 0 2220. 782. 51kNo

32、4.4.1.2 水流力水流對船舶作用產(chǎn)生的水流力船首橫向分力和船尾橫向分力分別為:F C V2B' F C V2B' xscxscxmc xmc222式中：B 船舶吃水線以下的橫向投影面積（m ）;V 水流速度（mS）,取1ms；海水密度（.3）,取1.025t/m3；Cxsc船首橫向分力系數(shù)，由相對水深 d'D查表取為0.14;Cxmc 船尾橫向分力系數(shù)，查表取為 0.08。由公式logB0.48 0.612l°gDW計算得至上B1583.21m2所以:2r,1.0252.一FxscCxsc V2B0. 141.021583.21113.60kNxsc xs

33、c1. 021583.2164.91kNo八 2 , 1.025* J 5VB。衣一水流對船舶作用產(chǎn)生的水流縱向分力為:Fyc Cyc -V2S式中：S船舶吃水線以下的表面積（Cyc水流力縱向分力系數(shù)，按下式確定:Cyc0.046Re-0.134 byc式中：b系數(shù);Re 水流對船舶作用的雷諾數(shù)，按下式確定:Re VL式中：L 船舶吃水線長度，取為229m_水的運動粘71系數(shù)，取水溫100c查得1.31104m2/s,則:Re VL 1. 0 229 0. 0001311. 748 106由BD和流向角 查表得b 0. 009 ,所以：0 1346 -0.1 34Cyc0.046 Re . b

34、 0.0 46 1. 748 100.0090.01561船舶吃水線以下表面積按下式計算：S 1.7LD CbLB式中L 船長，取229mD 船舶口g水，取12.8;B 船寬，取 32.2m；Cb 船舶方形系數(shù)，根據(jù)港口工程荷載規(guī)范查得雜貨船為 0.825。代入計算得到：2S 1. 7LD CbLB 1.7229 12. 80. 825 2292032.211066. 425m所以水流對船舶作用產(chǎn)生的水流縱向分力：FycCyc V2s0.01561 1025 1.0211066.42588.52kN224.4.1.3 波浪力H1%=3.3m t=8.4s , d=14.5+4.7=19.2m波

35、長計算：L=gT2/2 九 *tanh （2 兀 d/L ）L0=9.8*8.7 2/2 兀=118.06m, d/L0=19.2/118.06=0.1626查表得 d/L=0.1941 ,有 L=19.2/0.1941=98.92m對樁基的波浪力為4.356kn ,力矩為2.078kn*m對面板的浮托力為9.8kn ,力矩為2.58kn*m4.4.1.4 系纜力：KFxFyN n sin cos cos cosNx N sin cosN y N cos cosNz N sin式中：N , NX, Ny, Nz 分別為系纜力標(biāo)準(zhǔn)值及其橫向、縱向和豎向 分力（kN ）圖3.16Fx ,Fy 分別

36、為可能同時出現(xiàn)的風(fēng)和水流對船舶作用產(chǎn)生的橫向分力和豎向分力總和（kN）；K 系船柱受力不均勻系數(shù)，取 K 13;n 計算船舶同時受力的系船柱數(shù)目，取 n 7；系船纜的水平投影與碼頭前沿線所成的夾角，取 30° .系船纜與水平面之間的夾角，取15o見圖3.16KFxFyn sin cos cos cos233 07kN情況二：Vx0Vy22 ms,此時：N K nFxFy1.3 113. 6064. 91sincoscos cos7 sin 30ocos 15o82. 5188. 52cos 30o cos 15o106. 61kN情況一：Vx 220s,5 0,止匕時:1.3 376

37、 53 113 60 64.9188.527Pooosin 30 cos15 cos 30 cos1550000T海船N不應(yīng)小于650KN故取N=650KN所以取情況一驗算，計算得：NxN sin cos 650 sin 30o cos 15o313. 93kNNzN sin 650 sin 15o168. 22kN系纜力作用點距離碼頭前沿線為1.5m,距離碼頭面高為0.3m。按7跨的結(jié) 構(gòu)段查得在直接受力排架上的水平力分配系數(shù)為0.261 ,折減為：N 0.261 313. 9381. 94kNx又Nz方向豎直向上，初步設(shè)計不予考慮，所以系纜力對橫向排架產(chǎn)生彎矩為：M 81.942.5 0.

38、3 1. 185132.33kN m4.4.2撞擊力標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)船舶有效撞擊能量和橡膠護(hù)舷性能曲線及靠船結(jié)構(gòu)的剛度確 定。船舶靠岸時的有效撞擊能量日計算為：_2E。- MVn2式中：有效動能系數(shù)，取0.8；M 船舶質(zhì)量（t）,查表得滿載排水量M60800tVn 船舶靠岸法向速度（m；s）,取Vn0. 12 ms o則有效撞擊能量為：E0_ MV2” 60800 0.122350.21kJ22。假設(shè)有效撞擊能量全部被橡膠護(hù)舷所吸收，即EsE0350.21kJ ,碼頭選用兩鼓一板SUC1250HRO級鼓型護(hù)舷。SUC1250HRO級鼓型護(hù)舷設(shè)計吸能 為382kj,設(shè)計反力為696kn?？紤]水平力分配

39、系數(shù)，撞擊力折減為P 0.37 696257.52kN 0假定撞擊力作用點在船舶與橡膠護(hù)舷接觸長度的中點，取最不利情況驗算，撞擊力距離靠船構(gòu)件底部0.875,荷載圖示如圖3.17。 則撞擊力對橫梁中和軸產(chǎn)生的彎矩為：M 257.522 0.875 1.185594.87kN mEwo=x cmMgHH/L) (L/B) 2(d/D)A2.5tgh(2 兀/L*d)式中：EW0一橫浪作用下系泊船舶有效撞擊能量(kJ)；系數(shù)，a =0.004;Cm-船舶附加水體質(zhì)量系數(shù)，查表取1.6;M-船舶質(zhì)量(噸)，按與船舶裝載度相應(yīng)的排水量計算；g重力加速度，g=9.8m/sH計算波高(M , 5萬噸級船舶

40、H=1.5m；l波長(m;d系靠船結(jié)才前沿水深，5萬噸級泊位為16.96m,B船舶型寬(m；d與船舶計算裝載相應(yīng)的平均吃水(m；系泊船舶在波浪作用下的撞擊力Ew0=0.004*1.6*60800*9.8*1.5*(1.5/6.0 ) 2* (6.0/32.2 ) *(14.0/12.8 ) A2.5*tgh(2 兀 *14.0/6.0)=83.32KjEw=k/n*Ew0=1.5/4*83.32=31.25Kj/ 組4.4.3擠靠力本算例橡膠護(hù)舷間斷布置，護(hù)舷間距 18.18m,與船舶接觸的橡膠護(hù)舷共有15組Fj=Kj Fx/n=1.1*555.04/15=40.70kn4.5 面板荷載計算面

41、板只擱置在縱梁上，擱置長度為e 20cm,此種情況面板按單向板計算；彎矩的計算跨度為：在計算自重產(chǎn)生彎矩時，由于現(xiàn)澆部分未達(dá)到強度標(biāo) 準(zhǔn)，所以按簡支梁計算，彎矩計算跨度?。簂 0 ln e 但不大于l n h ；在計算使用期可變荷載產(chǎn)生彎矩時，預(yù)制部分與現(xiàn)澆部分聯(lián)接成整體，所以按連續(xù)梁計算,彎矩計算跨度取:1）當(dāng)B10.1l 時：l0 l2）當(dāng)B10.1l 時：l01.1ln式中 : B1縱梁上翼緣寬度l0 計算跨度；ln凈跨，ln3800mmh 板的厚度，施工期 h200mm,使用期 h 350mm；e 板的擱置長度，200mm。計算得到：施工期l 01lne 38002004000mm，使

42、用期 l021.1l n1.138004180mm取每米板寬進(jìn)行計算。荷載計算1）永久作用：面板自重q1 鋼筋砼 h 250.358.7 5kPa，墊層自重q2碎 h 24 0.15 3.60kPa.自重總和q0q1q2 8.753.60 12.35kPa；12M q0l 01跨中彎矩： 8(2)可變作用：12-12.35 4224.70kN m8，一，Mb施工荷載產(chǎn)生跨中彎矩：M管廊荷載產(chǎn)生跨中彎矩：121c 28q施l0182.545kN m1, 212q堆 l01 20 440kN m88流動機械荷載：初步設(shè)計不予計算截面抗裂驗算: m ftkW kf M式中：kf 抗裂安全系數(shù)，kf參

43、考范圍為I級鋼筋0.7 0.8 ,II級鋼筋0.6 0.7 ;ftkm 截面抵抗矩的塑性系數(shù)，矩形截面55 ;為碎抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值，碎為C30時ftk2000kPa；12W -bh2W截面抗彎摸量，6,施工期12123W -bh2 1.00.2 20.0 067m366,使用期W 1bh2 1 1.0 0.352 0.020m366M 跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)值。(1)施工期：MM0M施24. 70529. 70kN mkfmftkWM1.5 5200029. 700.0 0670. 6990. 6 0. 7( 級鋼筋)使用期:kfM00. 7M堆24. 700.74052. 70kN mmftkWM1.5

44、 520000.0 2052. 701. 1760.6 0.7(級鋼筋),滿足要求所以，面板截面尺寸滿足抗裂要求。4.6縱梁荷載計算橫向排架間距為7ml下橫梁寬為1.6m,縱梁擱置在下橫梁上，擱置長度e=0.3m,如圖3.4所示。在計算自重產(chǎn)生彎矩時，由于現(xiàn)澆部分未達(dá)到強度標(biāo)準(zhǔn)，所以按簡支梁計算，彎矩計算跨度?。?.051 n式中：10 計算跨度;In-凈跨1n6200mm 1n e但不大于1.051n；在計算使用期可變荷載產(chǎn)生彎矩時，預(yù)制部分與現(xiàn)澆部分聯(lián)接成整體，所以按連續(xù)梁計算,彎矩計算跨度取:(1)當(dāng) B20.05l 時:10 1(2)當(dāng) B20.05l 時:e 梁的擱置長度,e 300

45、mm)計算得到：施工期1 011 n e 62003006500mm使用期1021.051n1.0562006510mm荷載計算L左/2L右/2圖3.5(2)可變荷載：已知管廊荷載q120kPa q 堆 qi（L左/2 L右/2）,則M堆跨中由于堆貨荷載產(chǎn)生縱梁的內(nèi)力1q堆 10228。(1)永久荷載：預(yù)制縱梁自重, 面板和磨耗層傳遞的自重在計算時分 別取左右兩跨跨長的一半進(jìn)行計算， 其傳遞范圍如圖3.5所示。所以:q永 q磨耗 q面板q預(yù)制縱梁(3)固定機械荷載：對于裝卸臂、消防炮塔、登船梯，需計算荷載 截面抗裂驗算(1)邊縱梁兩邊梁使用相同尺寸，驗算時驗算前沿荷載較大的邊跨。永久作用：q永

46、 q磨耗 q面板 q預(yù)制縱梁24 0.1 5 1.2 5 25 0.35 1.2 5250.4 1.20.60.228.94 kN m一1.212M久跨中q永1 01 28. 94 6. 5152. 84kN m88使用期可變作用：q 堆 q1 1 右/2 20 1.25 25kN/m1. 2Mt跨中q堆1 028121 25 6.512132.44kN m8則：總彎矩M隊久跨中0.7M堆跨中 152. 840.7132. 44245. 55kN m截面抗彎模量12123W _ bh2_0.41.5520.1602m?66經(jīng)計算抗裂安全系數(shù)：kfmftkWM1.5 520000. 160224

47、5.552. 020. 6 0. 7(級鋼筋)施工期可變作用：q 施工 q 施 l 右/2 2.5 1.25 3.125kN/mMb工跨中1.21 八 2q施工 l 013.125 6.516.50kN m88則總彎矩M也久跨中岫工跨中152. 8416.50165.34kN m截面抗彎模量12123W-bh20.41.220.096m366kfmftkW1.5 520000.096M165.341.800. 6 0. 7(級鋼筋)才兩足要求。(3)中縱梁，驗算荷載較大的跨永久作用：較大跨q永 q磨耗q面板q預(yù)制縱梁60.2240.1 55250.3 55250.81.2088. 75 kN.

48、 m1,21ccc 2cc , Mk久跨中-q永l01-88.75 6.52468. 71kNm88較小跨q磨耗 q面板q預(yù)制縱梁240.1 52.50.7 567.1375 kN m使用期可變作用：q堆qil 左 /2 l 右/220250.3 52. 50.7 52. 52. 5100 kN m250.81.20. 6Me跨中2q 堆 10212100 6.51529.75kN m8則：總彎矩M岫久跨中0.7M堆跨中 468. 710.7529. 75839. 54kN m截面抗彎模量12123W - bh1 20.81.5 520. 320m3 * * 666經(jīng)計算抗裂安全系數(shù)：kfmf

49、tkW1.5 5 20000. 320M839.541. 180. 6 0. 7（級鋼筋）施工期可變作用:q施工q施l左/2l右/22.52.52. 512. 5 kN m1Mb工跨中q施工1 018MMk久跨中Ms工跨中kfmftkWM1.5 520000.192534.831. 110. 6 0. 7（級鋼筋）滿足要求機械荷載裝卸臂荷載：垂直荷載 250kN;水平荷載40kN;傾覆力矩650kN.m每個登船梯荷載：垂直荷載 250kN;工作時，設(shè)計風(fēng)速22m/s,傾覆力矩380kN.m；臺風(fēng)時，設(shè)計風(fēng)速 55m/s,傾覆力矩730kN.m；每座消防炮塔荷載：垂直荷載 200kN;水平荷載58.6kKN;傾覆力矩875kN.m=4.7 橫梁荷載計算尺寸如圖3.11所示，采用倒T型梁，碎標(biāo)號為C30,橫梁中和軸位置確定:b11600mmb21000mmh11200mmh21200mmAb1h11.6 1. 21.92m2Ab2h21. 2 11.2m2A黃梁A A 1.92 1.23.12m2Ah / 2A (%h2 / 2)1. 92 1.2 21.61.21.22Ai3-121.29m由于橫梁面積較大，一般能滿足承載力要求，故無需驗算橫梁自重為均布