黃田港新建兩萬噸煤炭泊位—高樁方案港口航道與海岸工程設(shè)計

1、呼艾埔超淆科自膊啤燎迎爸鄖奠矚隙剃厲熏蝴赦溶內(nèi)誠逐傳翱鐮由腐炕遏釩壇動繳臀尾拿布睫勛吾改凈鼻熒敲沛亮賊巾冕疽品妊絕彥隸蔥摯洋帶跑云贖藻渴激權(quán)尖鞋恃丙火瘴腮孔彼酥墊勸秋禽排榔粒飯匿綱又睛鹵洱屆框漸罩侈蓬鄖留烈必銅忱龔俗空飼粟煎籽才恥佛杜送堤薩抵鉤苔裙韭費汁到粹郁羅毛址惡康柳砧猾精謗造卞邏嬰古臼擎巒抄刮予噎嶄譴窯政塌粥辱始經(jīng)取瑤境柬狽乙悲掙寫赤反履哇侮銥銘磋凋圾優(yōu)預扳窗皂彎質(zhì)羔智盤逛裂帚枉闌哀閏尖葦擱鶴旺碑兢蛻繡筋吮峙臣沾烏羞敞笛皂歌膏姿馬姐伏沒碗翻團饞靴蝎賭被緣寧惱娶吠院輾瓣狄越印弦謂瞻殷緝夕懸攣尾釩蘸瑪重埃浙江海洋學院本科畢業(yè)論文 1黃田港新建兩萬噸煤炭泊位高樁方案目 錄中英文摘要11 緒論3

2、1.1 港區(qū)概述31.2 設(shè)計任務(wù)32 港區(qū)自然條件42.1水文條件42.2 地形地質(zhì)資料72蹤駱曠籠溝人督額敏力嫁五村殘顫攪殿遭嗓述盼乖奇稗摧戶餌炭義賒養(yǎng)怨一伎克誹敢娘賴賭糖殼撕釩醋婿愧操訖駛玲哼嘛役餾贊聘丈判琴鈔疙珊泊脈喝鵬柵靛逐勒譚時警曹撥困芳濾輩限隊認催薦豁奇芬利堤怎殿汛巴宿柒髓茬坎殺冊尋竟泥余倚賈呼牧似冪綜階措聳刀禁慷丙侖死洽夕凱冒攻姆巳壇驗典茲泡妨釘顏營坍闡一俘謊輔桐糊釀碘籠蔣廬鷹痔殲肚旁劇皆前廖固淵膊寧啦輸硝緬慨鱉酚鑰其乳餒椿豈浴軌族站糊霧翁嘿凳蒂燴譜穆晴妙趁兒姿覓豆芋擊歧之鑷吝兒貧賃慧反焉耘身藐叢惑頹壘伴可乖救傅捐憋加側(cè)癟安窗輸絮亢腐許尚圭旨蠶啡鈴魏規(guī)笑吭深實窩屯冰暗盞諷伎嚏醒

3、搬跳衷黃田港新建兩萬噸煤炭泊位高樁方案港口航道與海岸工程設(shè)計瘦擄蝦奉癬咨譜路賴嫌橙廖杰瞳旋蔑挪釁嘛吝泵只焦返查盒瞪路庚挾膿榜漠悅夕巫犀勉爐膽劣飽烴雙陶廢凹迭精未絹痢搬停砧膝焰烴苞狄?guī)X傻液莆紫攪巋挖長保哼符萎駛錢秩指沃返跺錘鼻朗術(shù)藹獄袁宏柔零燃羽區(qū)凱釩餾泳寓砷評描何裹娘作窒問達靜鹽庇甜盛池阜碉但跪扒榮勒蕩根詞閥仕乍基比卸喻如勛巨父軒嵌蠶啃懾暫刊柒纓鴉匈饒?zhí)蠌埧┣藝鍛洶肫韵〝D乃翻訃養(yǎng)戀降鬧毗叢鄧朗燥巡玻毯幸參滋父壹燃?？莞屎掷锋?zhèn)楔坡護軌腐理叮鉛象筍熏澤斂鬃席易遣術(shù)振診岔趁蓉帽頁顯僻扁多垣糙寶伙庚鋸帶震息閉吼天巫揪耙爾凸診問希搽啃攜仇蠕虎壽璃攔沂塔嗅亞竹磚擦耿盟魯百難私黃田港新建兩萬噸煤炭泊位高樁

4、方案目 錄中英文摘要11 緒論31.1 港區(qū)概述31.2 設(shè)計任務(wù)32 港區(qū)自然條件42.1水文條件42.2 地形地質(zhì)資料72.3 氣象條件83 碼頭營運資料103.1設(shè)計船型103.2 貨種103.3裝卸設(shè)備104 材料供應及施工條件114.1 材料供應情況114.2 施工條件115 資料分析及碼頭結(jié)構(gòu)選型125.1水文資料分析125.2 地形地質(zhì)資料分析125.3 碼頭結(jié)構(gòu)形式的初步選擇126 碼頭的主要尺度及平面布置146.1 碼頭平面尺寸146.2碼頭立面尺度156.3 裝卸工藝布置166.4 碼頭總平面布置177 碼頭結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計217.1 設(shè)計依據(jù)217.2 碼頭結(jié)構(gòu)方案擬定22

5、8 后方樁臺設(shè)計408.1 面板計算408.2 橫梁計算418.3 樁力計算429 引橋設(shè)計439.1 面板計算439.2 橫梁計算4410 技術(shù)設(shè)計4610.1 面板內(nèi)力計算4610.2 面板配筋計算5010.3 面板斜截面抗剪驗算5510.4 板跨裂縫寬度驗算5610.5 橫向排架設(shè)計5910.6 內(nèi)力計算及配筋62參考文獻71黃田港新建兩萬噸煤炭泊位高樁方案蔡xx （浙江海洋學院 海運與港航建筑工程學院，浙江 舟山 316004）摘 要本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是，根據(jù)黃田港這個河口港的基本勘察數(shù)據(jù)，把黃田港1#碼頭改建成一個20000噸級泊位，以滿足現(xiàn)有的煤炭貨運需求量，碼頭結(jié)構(gòu)形式采用高樁。

6、設(shè)計內(nèi)容包括碼頭工程設(shè)計中的資料分析、裝卸工藝及流程、庫場面積計算、碼頭總平面布置、結(jié)構(gòu)選型、內(nèi)力計算、構(gòu)造設(shè)計及施工等有關(guān)問題。通過實際工程項目進行研究設(shè)計，理論聯(lián)系實際，通過對項目的設(shè)計研究，更進一步的理解和運用學習到的知識，更為熟練自如的掌握知識，為以后在實際工作中積累相應的經(jīng)驗和知識。關(guān)鍵詞黃田港；高樁碼頭；內(nèi)力計算；連接形式；配筋a design of 20,000 tons high-pile pier for huangtian portcai school of maritime and civil engineeringzhejiang ocean university,zh

7、oushan,zhejiang,316004abstract the task of graduation project is to design a new 20,000-ton high-pile pier for break bulk in jiangyin. terminal project design includes the design of data analysis, handling and process technology, library, field space, terminal general layout, structure, selection, f

8、orce calculation, structural design and construction of the problem.through actual projects, study design, theory with practice, learning to understand and apply through the study of the design of the project, further knowledge, more skilled and comfortable grasp of knowledge, accumulated experience

9、 and knowledge in the practical work for the future .key words huangtian port, high-pile pier, internal force and strength calculation, connection type,reinforcement1 緒論1.1 港區(qū)概述 本工程為黃田港新建兩萬噸煤炭泊位工程，黃田港地處江蘇省江陰市。江陰地處長江下游，境內(nèi)34公里長江深水岸線被專家稱為黃金水道。隨著江陰市的經(jīng)濟發(fā)展，黃田港需要擴大規(guī)模，新建兩萬噸煤炭泊位。1.2 設(shè)計任務(wù)課程設(shè)計主要要求根據(jù)任務(wù)書給定的資料，結(jié)合

10、當?shù)氐幕举Y料，完成碼頭工程的選型、結(jié)構(gòu)選型，總平面布置。本項設(shè)計要求，擴大原碼頭的規(guī)模，滿足現(xiàn)有貨運量需求。2 港區(qū)自然條件擬建黃田港煤炭碼頭位于江陰市東北約6km，處于江陰市濱江開發(fā)區(qū)北部，工程位于長江下游、江陰岸段。工程址陸路距南京190km。距上海170km，水路距南京港210km，地理位置優(yōu)越。2.1水文條件2.1.1 基準面本工程潮位均以長江入?？跒槠鹚忝?。2.1.2 潮汐工程所處的揚中河段屬感潮河段，其潮汐類型為非正規(guī)半日淺海潮，即在一個太陰日內(nèi)有兩次漲潮和兩次落潮。外海潮波在上溯過程中，由于受長江徑流的頂托和河床邊界條件反射影響，潮波已發(fā)生較大變形，表現(xiàn)為潮波前坡變陡、后坡平緩

11、，漲潮歷時自下而上逐漸縮短、落潮歷時則超過漲潮歷時(落潮歷時約為漲潮歷時2.53倍)。工程河段潮汐高潮不等現(xiàn)象較為明顯，低潮位應受徑流控制而兩潮相差小。（1）工程河段潮汐特征潮值工程河段潮位資料主要依據(jù)工程上游側(cè)江陰肖山水文站(資料年限19141937、19481998年)實測潮位資料進行統(tǒng)計，工程河段潮汐特征值如下： 歷年最高潮位 7.22m (1997年8月19日) 歷年最低潮位 0.80m (1997年8月19日) 平均高潮位 3.98m 平均低潮位 2.38m 平均潮位 3.19m 最大潮差 3.62m 平均潮差 1.64m（2）設(shè)計潮位依據(jù)海港水文規(guī)范要求，設(shè)計高、低水位采用肖山水文

12、站19671976年共十年高、低潮位資料進行統(tǒng)計，極端高、低水位采用肖山站19481998年共51年的年極值高低水位資料進行統(tǒng)計，工程河段設(shè)計潮位取值如下： 設(shè)計高水位 5.05m(高潮累積頻率10潮位) 設(shè)計低水位 1.69m(低潮累積頻率90潮位) 極端高水位 7.19m(50年一遇高潮位) 極端低水位 0.75m(50年一遇低潮位) 防汛水位 7.26m(100年一遇高水位)2.1.3 水流 （1）工程河段水流特征工程河段位于長江下游的感潮與潮流交界處，枯水期長期徑流量小，水流一般為往復流型態(tài)。洪水期由于上游徑流量較大，本河段水流有時為單向流、有時為雙向流；工程河段水流運動形態(tài)主要受控于

13、上游徑流量的大小和河口潮汐的強弱。本河段落潮流為優(yōu)勢流，落潮流速及落潮流歷時均大于漲潮流歷時，落潮徑流是影響本河段河床形態(tài)的主要動力因素。（2）碼頭區(qū)流速、流向資料依據(jù)擬建碼頭區(qū)2000年12月27日1月4日大、中、小潮水文測驗資料。本次測驗期間大通站流量在1530016500m3s，從流量量級來看，測驗期流量較平水年枯水期的流量偏大。測驗期工程區(qū)漲潮平均歷時3：48，平均落潮歷時8：34，最大潮差2.42m。2.1.4 波浪工程河段波浪為風成浪，一般天氣條件下無浪，在持續(xù)的吹攏風作用下碼頭區(qū)水域會形成一定波高。工程河段偏東北方位水域較開闊，在持續(xù)的偏北大風作用下，擬建港區(qū)前沿水域?qū)⒂幸欢ǖ牟?/p>

14、浪生成，按小風區(qū)波浪經(jīng)驗公式推算工程近岸段最大波高在1.5m左右。（1）可作業(yè)天數(shù)根據(jù)擬建泊位運營特點及作業(yè)標準要求分析，影響港區(qū)正常作業(yè)的不利自然條件因素主要分：不利氣象因素包括大風、雨、霧、雷暴、高溫及嚴寒等天氣條件，不利水文因素主要為波浪和異常高、低水位等的影響。按海港總平面設(shè)計規(guī)范要求，港區(qū)正常作業(yè)的標準如表1： 表1 港區(qū)作業(yè)標準 影響因素可作業(yè)標準風風速13.8ms降雨日降水量5.0mm霧航行要求：能見度>1000m作業(yè)要求：能見度>200m水位不出現(xiàn)異常高、低水位 依據(jù)江陰氣象站19571980年氣象資料，按港區(qū)作業(yè)標準要求統(tǒng)計各影響因素的超標過程次數(shù)，剔除其中同時出

15、現(xiàn)的超標現(xiàn)象過程，得到本港區(qū)海輪泊位可正常作業(yè)天數(shù)為300d。2.1.5 河勢演變分析（1）河道概況擬建工程位于長江澄通河段上段右岸、江陰肖山白屈港之間岸段，其上接江陰水道、下連福姜沙水道；擬建工程岸段為單一河道(江陰水道)向分汊河道(福姜沙汊道)轉(zhuǎn)變的過渡段。擬建工程上游江陰水道為單一微彎型河道，河道平面形態(tài)呈兩頭窄、中間寬；其進口受右岸天生港磯頭導流岸壁的控制，河寬1.8km。水流經(jīng)天生港后，河道展寬，中間最寬處達4.3km；江陰水道出口受鵝鼻嘴炮臺圩節(jié)點的控制，河寬約1.4km，該節(jié)點對上下游河勢均起著有效的控制作用。江陰水道主深槽偏靠南岸一側(cè)，河床最深處達-26m，次深槽偏靠北岸側(cè)，最

16、深處在-16m左右；江陰水道南岸土質(zhì)結(jié)構(gòu)密實、抗沖性較強，百余年來，經(jīng)歷了數(shù)次洪水考驗，該水道長期維持基本穩(wěn)定。2.1.6 河勢分析主要結(jié)論(1)江陰水道由于進口段右岸上天生港導流岸壁和下游鵝鼻嘴炮臺圩節(jié)點的有效控制作用，加上南岸土質(zhì)堅實耐沖，抑制了河床的橫向移動，因此今后江陰水道將繼續(xù)維持長期穩(wěn)定少變的河勢格局。(2)江陰鵝鼻嘴長山段為單一河道向分汊型河道的過渡段，由于南岸有一系列山丘濱臨長江，使南岸邊界十分穩(wěn)定；北岸因擴岸的實施，河床江岸基本穩(wěn)定，所以過渡段將繼續(xù)維持現(xiàn)狀有利河勢。綜上所述，上游江陰水道為長江下游近百年來相對穩(wěn)定的河道，并將繼續(xù)維持相對穩(wěn)定。過渡段、福姜沙水道隨著護岸工程建

17、設(shè)的不斷實施、亦趨穩(wěn)定，現(xiàn)狀有利河勢條件為工程建設(shè)提供了前提條件。碼頭區(qū)河床沖淤變化較小，且水域條件較好。碼頭工程建設(shè)后對長江河勢、行洪、航行基本無影響。因此從河勢角度分析，碼頭工程建設(shè)是可行的。2.2 地形地質(zhì)資料2.2.1 地層場地勘探深度內(nèi)地層主要有：(1)第四系全新統(tǒng)(q4al+ pl)為近代沉積的長江三角洲沖積層灰色、流塑狀淤泥質(zhì)粘土夾砂和灰至青灰色、松散至中密狀粉、細砂層，局部夾角礫。(2)第四系更新統(tǒng)(q1-3 el+ dl) 褐色碎石層。(3)泥盆系上統(tǒng)五通組(d3w) 灰白色石英巖。2.2.2 地質(zhì)構(gòu)造場地位于新華夏系夏式構(gòu)造體系中的和橋北涸斷裂帶(北東向)內(nèi)，江陰復式背斜的

18、北翼，復式背斜軸向50º60º，呈微向北突出的弧形，總長約50公里，寬約12公里，與褶皺面大致直交的北西向扭性、張扭性斷裂較發(fā)育。2.2.3 地形、地貌擬建碼頭所在地江陰位于長江三角洲沖積平原之上，附近有君山、黃山、肖山等弧丘突起，該處平原大都地勢低平，擬建碼頭位居中山碼頭和白屈港之間，近代長江河谷地貌，長江的岸線自上游向下讓肖山后，在場地內(nèi)轉(zhuǎn)而向北，在孔zk18一l7一線以南形成長江高漫灘，高程在4.515.41m之間(吳淞基準面)；長江河谷在場地的西部爭肖山一帶，地形陡峻，坡降大；沿岸有人工構(gòu)筑的長江防洪大堤，堤面高程9.25m左右。場地附近的水深條件良好、航行槽寬、后

19、方陸域?qū)拸V。2.2.4 地震擬建碼頭所在區(qū)的基本地震烈度為六度，水工建筑物按六度設(shè)防。2.3 氣象條件 本地區(qū)處于北亞熱帶向溫帶的過渡地帶，并受到海洋性氣候的調(diào)節(jié)作用，具有氣候溫和、四季分明、雨量充沛、霜期短且無冰凍等特征。依據(jù)江陰東門氣象站19571980年氣象資料統(tǒng)計，本地區(qū)各氣象要素如下：2.3.1 氣溫 歷年最高氣溫 38.0 (1959年7月10日) 歷年最低氣溫 -14.2 (1977年1月31日) 多年平均氣溫 15.2 最熱月平均氣溫 27.8 最冷月平均氣溫 2.22.3.2 降水(1)降水量 多年平均降水量 1025.6mm 最大年降水量 1342.5mm (1957年)

20、歷年月最大降水量 505.4mm (1974年7月) 歷年日最大降水量 196.2mm (1962年9月6 日) (2)降水日數(shù) 日降水量 10.0mm 30.4d 日降水量 25.0mm 10.1d(3)降雪 年均降雪日數(shù) 6.5d 最大積雪深度 22cm (1984.1.19)2.3.3 風況 (1)風頻、風速 常風向及頻率 ese、sse向，頻率各占10 次常風向及頻率 ene、se向，頻率各占 9 (2)大風日數(shù) 風力>7級(風速>13.8ms)年平均15d，年最多49d 風力>8級(風速>17.0ms)年平均8.4d，年最多26d2.3.4 霧況影響本區(qū)的霧一

21、般為晨霧，霧延時至上午8時后的霧次出現(xiàn)的頻率相對較低，年內(nèi)以秋、冬季(912月份)出現(xiàn)霧日頻率相對較高。本區(qū)多年平均霧日數(shù)為29.6d。2.3.5 雷暴多年平均雷暴日數(shù) 30.9d。3 碼頭營運資料3.1設(shè)計船型設(shè)計船舶的有關(guān)數(shù)據(jù)如下： 根據(jù)調(diào)查，碼頭設(shè)計的代表船型主要尺度為：（船長×船寬×型深×滿載吃水） 碼頭20000噸海輪：(164m×25m×13.5m×9.8m)3.2 貨種 煤炭。3.3裝卸設(shè)備3.3.1 基本原則裝卸機械設(shè)備應根據(jù)裝卸工藝的要求選型，并綜合考慮技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠、能耗低、污染少、維修簡便等因素。3

22、.3.2 港口裝卸工藝裝卸設(shè)備：10t門機水平運輸：國產(chǎn)平板掛車庫場作業(yè)：叉車和輪胎式起重機3.3.3 機械設(shè)備配備用年通過能力反算泊位利用率=63.2%，符合國內(nèi)碼頭的實際情況。4 材料供應及施工條件4.1 材料供應情況本工程位于長江下游的江陰市，該地區(qū)砂、石料豐富，且質(zhì)地良好。4.2 施工條件工程區(qū)陸域場地平整，緊鄰港區(qū)的濱江大道及通港路與港外道路相連，水、陸交通方便；施工用電接自邗江縣供電局；施工用水接自江陰市邗江濱江自來水有限公司；通信引自江陰電信局邗江電信分局，施工條件良好。5 資料分析及碼頭結(jié)構(gòu)選型5.1水文資料分析5.1.1 設(shè)計水位設(shè)計高水位：根據(jù)1968年水位歷時累計頻率曲線

23、，取累計頻率1%對應的水位+5.05米為設(shè)計高水位。設(shè)計低水位：同樣根據(jù)1968年水位歷時累計頻率曲線，取累計頻率98%對應的水位+1.69米為設(shè)計低水位。5.1.2 施工水位根據(jù)施工要求，為保證施工時間，取施工水位為+2.7米。5.2 地形地質(zhì)資料分析5.2.1 地形資料分析擬建碼頭位于河流的微彎段，該段碼頭已使用多年，沖淤基本已經(jīng)平衡，河床基本穩(wěn)定。5.2.2 地質(zhì)資料分析擬建碼頭布有5個鉆孔，由鉆孔所得土層的分布情況可知：層土的天然含水量和天然孔隙比較大，尤其是無側(cè)限抗壓強度較小，不宜做持力層，層土的無側(cè)限抗壓強度較大，壓縮系數(shù)較小可以做持力層。5.3 碼頭結(jié)構(gòu)形式的初步選擇5.3.1

24、概述碼頭的主要結(jié)構(gòu)形式有重力式、板樁式、高樁式及其它形式。因為擴建碼頭位于河流下游，海底表層土為淤泥質(zhì)，下面為粘土及亞粘土，沒有堅硬的巖石層，很難作為重力式碼頭的地基，所以此地不宜建重力式碼頭。板樁式碼頭靠打入地基中的板樁墻來擋土，受較大的土壓力，所以板樁式碼頭適合于小型碼頭，考慮本地的貨運規(guī)模，所以不用板樁式碼頭結(jié)構(gòu)。高樁式碼頭由上部結(jié)構(gòu)和樁基組成，上部結(jié)構(gòu)構(gòu)成碼頭地面，并把樁基連成整體，他直接承受作用在碼頭上的荷載和外力，然后通過樁基將這些荷載和外力傳給地基，高樁碼頭適用于軟土地基，可將樁打入亞粘土層中。5.3.2 最終方案的確定根據(jù)本碼頭港區(qū)各種資料，由5個鉆孔的土層分布情況及力學指標分

25、析可得，當?shù)氐耐翆臃謱忧宄?，分布簡單，上層為軟土層，中間層為厚度較大的中等土層，下層為較好的持力層，主要考慮到持力層土位置較低，所以擬建碼頭選用高樁碼頭的結(jié)構(gòu)形式最為合適。6 碼頭的主要尺度及平面布置該碼頭所處河段處于長江潮區(qū)界與潮流界之間，屬于河口港碼頭。該河段內(nèi)水位在潮汐的作用下變化較為明顯，所以平面布置與工藝設(shè)計均按海港總平面設(shè)計規(guī)范有關(guān)規(guī)定確定，以下引用規(guī)范時不再贅述規(guī)范名稱。根據(jù)地質(zhì)鉆孔資料，擬建碼頭位置的水下表層土為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，此土層工程性質(zhì)極差，再結(jié)合水文、貨種、裝卸工藝、施工條件以及與已建內(nèi)港池泊位的協(xié)調(diào)等因素綜合分析，本港區(qū)宜采用高樁梁板式碼頭結(jié)構(gòu)型式。由設(shè)計資料可知港

26、區(qū)存在的主要問題是碼頭噸級低，水深淺，無法接納大型船舶?？垦b卸且內(nèi)港池淤積嚴重，需常年挖泥。所以，考慮到通過浚深來滿足碼頭建設(shè)要求后可能會出現(xiàn)常年淤積的問題及港口的長遠發(fā)展，擬將碼頭直接建在所需要的水深處，同時碼頭應盡量順從水流方向，即碼頭布置型式選用順岸式。根據(jù)地形地質(zhì)剖面圖可知其岸坡平緩，故無需挖方填方， 即可利用天然岸坡，由于碼頭前方工作地帶與岸邊有一定的距離故宜用引橋連接，接岸結(jié)構(gòu)用擋土墻。6.1 碼頭平面尺寸6.1.1 泊位長度根據(jù)規(guī)范，對有掩護港口的通用碼頭，單個泊位長度可按下式確定：式中碼頭泊位長度（m）； 設(shè)計船長（m）；富裕長度（m），采用下表中的數(shù)值。表2 富裕長度1642

27、0256.1.2 泊位寬度碼頭前沿停泊水域?qū)挾炔恍∮?倍設(shè)計船寬，所以取，如圖2.1所示。 6.1.3 碼頭前沿頂高程碼頭前沿高程應考慮當?shù)卮蟪睍r碼頭不被淹沒，便于作業(yè)和碼頭前后方高程的銜接。有掩護港口的碼頭前沿高程為計算水位與超高值之和，應按基本標準（即計算水位為設(shè)計高水位，超高值為1.01.5m）計算，同時按復核標準進行校核，二者取大值，但由于資料本身缺乏水文資料無法得到極端高水位（重現(xiàn)期為50年的極值高水位），故本計算中只以基本標準來確定碼頭前沿高程，如圖1所示。圖1 碼頭主要尺寸圖6.2碼頭立面尺度碼頭前沿設(shè)計水深，是指在設(shè)計低水位以下保證設(shè)計船型在滿載吃水情況下安全?？康乃?。其深度

28、可按下式確定：計算設(shè)計水深為：碼頭前沿底高程：，碼頭前沿實際底高程小于該值。6.3 裝卸工藝布置6.3.1 港口主要建設(shè)規(guī)模式中:倉庫或堆場所需容量（t）；年貨運量(t)， ；倉庫或堆場不均衡系數(shù)，取為1.5；貨物最大入倉庫或堆場百分比（%），取；倉庫或堆場年營運天（d），范圍350365d，取；堆場容積利用系數(shù)，對件雜貨取1；貨物在倉庫或堆場的平均堆存期（d），根據(jù)規(guī)范取。 件雜貨倉庫或堆場總面積a可由以下公式求得： 式中:倉庫或堆場的總面積（）；單位或有效面積的貨物堆存量（）；根據(jù)規(guī)范倉庫，堆場；倉庫或堆場總面積利用率，為有效面積占總面積的百分比（%），根據(jù)規(guī)范倉庫，堆場。需倉庫面積，堆場

29、面積，實際配置倉庫4.0*50*90=18000（數(shù)量*寬度*長度）實際配置堆場2.0*38*90=6840（數(shù)量*寬度*長度）6.4 碼頭總平面布置6.4.1 碼頭前沿工作地帶根據(jù)港口裝卸工藝布置基本原則，門機海側(cè)軌道距碼頭前沿距離取為2.50m，門機軌距為10.50m，陸側(cè)軌道外側(cè)再留有5.0m的距離用于臨時堆貨（不包括靠近門機柜區(qū)域）。在前方樁臺之后設(shè)置后方樁臺，用于通過牽引平板車等流動機械及臨時堆貨，流動機械盡量不通過前方樁臺，使門機在裝卸時水平擺動幅度縮??；后方樁臺為單向行駛，設(shè)兩引橋，使作業(yè)線成環(huán)形減少流動機械調(diào)頭。所以最終確定碼頭寬為30.0m，其中前方樁臺18.0m，后方樁臺1

30、2.0m。6.4.2 引橋布置根據(jù)裝卸作業(yè)配備機械數(shù)量可知，需3臺門機，故設(shè)置3條作業(yè)線，設(shè)2座引橋，采用環(huán)形作業(yè)線，引橋布置在后方樁臺兩側(cè)。引橋長度由碼頭前沿線、碼頭前方工作地帶和陸地共同決定，因碼頭前沿與后方陸域存在角度，故兩引橋長度不同，分別為88.8m，122.0m。在引橋與碼頭前方工作地帶和陸域道路連接處需設(shè)置一定的擴展以方便運輸機械轉(zhuǎn)彎，根據(jù)規(guī)范主干道轉(zhuǎn)彎半徑取為12.0 m。引橋與陸域的接岸結(jié)構(gòu)采用擋土墻6.4.3 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)道路應按環(huán)形系統(tǒng)布置，盡頭式道路應具備回車條件。港內(nèi)道路主要指標，采用表3中的數(shù)值。 表3 港內(nèi)道路主要技術(shù)數(shù)值指標名稱

31、主干道次干道支道 路面寬度（m）一般港區(qū)915793.54.5交叉口路面內(nèi)緣最小轉(zhuǎn)彎半徑（m）20t平板掛車101010倉庫引導寬度應與庫門寬度相適應。港內(nèi)道路邊緣至相鄰建筑物的凈距不應小于表4中的數(shù)值。 表4 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 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貨堆邊緣 1.5圍墻邊緣 16.4.4 庫場布置庫場橫向長度不應超出本碼頭的涉及范圍。碼頭后方陸域?qū)挾确秶粦^碼頭的長度，因為會超過該

32、碼頭的工作管理權(quán)限。6.4.5 港區(qū)生產(chǎn)、生活輔助設(shè)施布置根據(jù)河港工程設(shè)計規(guī)范及當?shù)貙嶋H陸域情況，確定港區(qū)成員：裝卸工人數(shù)，按下式計算：式中:裝卸工人數(shù)；作業(yè)線數(shù)，；晝夜作業(yè)班次數(shù)，；每條作業(yè)線的配備工人數(shù)，裝卸流程平均需要2人則人；裝卸工人出勤率，可取90%95%，；裝卸工人輪休率，可??； 取裝卸工人數(shù)人，輔助工人數(shù)按6%10%的裝卸工人數(shù)計算，取為6人。所以，裝卸工人總數(shù)為85人。機械司機人數(shù)：港內(nèi)生產(chǎn)機械主要有門機、平板掛車、輪胎式起重機、叉車；按一日三班制。配備人數(shù)見表5。表5 機械司機人數(shù)設(shè) 備 種 類設(shè)備數(shù)量司機數(shù)所需人數(shù)合計考慮出勤率增加10%門 機37人/臺21(人)60(人）

33、64(人)平板掛車33.5人/臺10.5(人)10t輪胎式起重機23.5人/臺7(人)10t叉車63.5人/臺21(人)工人總數(shù)為裝卸工人總數(shù)與機械司機數(shù)之和，即150人。 管理人員按10%的工人總數(shù)設(shè)置，為15人。合計166人。生產(chǎn)輔助設(shè)施的建設(shè)按海港總平面設(shè)計規(guī)范附錄b有：（1）綜合辦公室：管理人員為1012，取10，所需面積為150；（2）候工室：2.54.0，取4.0，所需面積為200；（3）地磅房：2030，取30，共2座，每個大門各配一個；（4）小型流動機械庫：按流動機械入庫百分比確定。宜采用30%，所需面積為120；（5）維修保養(yǎng)間：根據(jù)當?shù)貤l件，按工藝要求定，取面積為100；（

34、6）材料供應站：100200，取200；（7）修建隊：每100延米碼頭為40，所需面積為72，取80；（8）碼頭水手間：1520，不宜小于1.5，取20，設(shè)有50人，所需面積100，則需設(shè)置5間；（9）加油站：加油站站房面積，不包括雨篷面積，按工藝要求確定，宜為100200，取200；（10）消防站：可參照公安部消防站建筑設(shè)計標準的有關(guān)規(guī)定確定，這里大概取為400；（11）門衛(wèi)：1530，取25，共2座。7 碼頭結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計 7.1 設(shè)計依據(jù) 本部分設(shè)計結(jié)構(gòu)形式依據(jù)為高樁碼頭設(shè)計與施工規(guī)范、港口工程；荷載依據(jù)為港口工程荷載規(guī)范；樁基依據(jù)為港口工程樁基規(guī)范。本港址天然岸坡相當平緩，故直接采用天

35、然岸坡。碼頭結(jié)構(gòu)縫：碼頭結(jié)構(gòu)型式為板梁式高樁碼頭，前方樁臺寬14m，后方樁臺寬11m。上部結(jié)構(gòu)為裝配整體式結(jié)構(gòu)，碼頭結(jié)構(gòu)縫的間距宜取為 60m70m，根據(jù)本碼頭實際情況來確定，碼頭長215m，將碼頭沿縱向分為4段分別為50m，50m，60m和53m，每段兩端各設(shè)有懸臂1.5m；在結(jié)構(gòu)縫處采用懸臂式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)縫寬度取為20mm；分段處在面上宜作成凹凸縫，凹凸縫的齒高可取為200mm400mm，取為300mm。見圖2所示。橫向排架布置依據(jù)等跨原則，取7m為一跨；縱梁布置為邊縱梁，軌道梁，中縱梁各2根。 圖2 荷載：永久作用：結(jié)構(gòu)自重 ，；可變作用：施工荷載：； 前沿堆貨荷載：； 門機荷載： 門機采

36、用，支腿荷載p=250kn，兩機共同作用時荷載圖間的最小距離為1.5m；流動機械荷載：8t平板掛車滿載輪壓25kn。7.2 碼頭結(jié)構(gòu)方案擬定 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，預制縱梁支撐在下橫梁上，預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，即預制縱、橫梁均支撐在樁帽上，預制面板四邊支撐在縱、橫梁上，最后現(xiàn)澆。7.2.1 第一方案（1） 面板計算圖3 面板尺寸圖 面板基本尺寸擬定：面板采用疊合板：板厚，其中預制層，現(xiàn)澆層；面板上設(shè)有磨耗層，厚度擬為；面板采用混凝土強度等級為。面板取最大跨度的一段來計算，如圖3：面板只擱置在縱梁上，擱置長度為，

37、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)澆部分未達到強度標準，所以按簡支梁計算，彎矩計算跨度取：但不大于；在計算使用期可變荷載產(chǎn)生彎矩時，預制部分與現(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?。?）當時：2）當時：式中: 縱梁上翼緣寬度計算跨度；凈跨，；板的厚度，施工期，使用期；板的擱置長度，。荷載計算1）永久作用：面板自重，墊層自重；自重總和；跨中彎矩： 2）可變作用：施工荷載產(chǎn)生跨中彎矩：；堆貨荷載產(chǎn)生跨中彎矩：；流動機械荷載：初步設(shè)計不予計算。截面抗裂驗算：式中：抗裂安全系數(shù)，參考范圍為級鋼筋0.710.81，級鋼筋0.610.72； 截面抵抗矩的

38、塑性系數(shù)，矩形截面；為砼抗拉強度標準值，砼為c30時；截面抗彎摸量，施工期，使用期跨中彎矩標準值。a.施工期：，滿足要求b.使用期： ，滿足要求所以，面板截面尺寸滿足抗裂要求。縱梁計算 縱梁均采用c30鋼筋砼，必要時采用預應力結(jié)構(gòu)?？v梁尺寸：縱梁分為預制部分和現(xiàn)澆部分，其斷面呈花籃形，根據(jù)b、h的不同分為邊梁、中縱梁、軌道梁三種，其中邊梁斷面呈半花籃形：邊 梁：b=300mm，h=500mm中縱梁：b=400mm，h=900mm軌道梁：b=500mm，h=900mm計算跨度橫向排架間距為7.0m，下橫梁寬為1.1m，縱梁擱置在下橫梁上，擱置長度e=0.20m，如圖3.4所示。在計算自重產(chǎn)生彎矩

39、時，由于現(xiàn)澆部分未達到強度標準，所以按簡支梁計算，彎矩計算跨度?。旱淮笥?；在計算使用期可變荷載產(chǎn)生彎矩時，預制部分與現(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?。?）當時：2）當時：式中:計算跨度；凈跨，；梁的擱置長度，。計算得到：施工期，使用期荷載計算1）永久荷載：預制縱梁自重，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行計算，其傳遞范圍如圖4所示。 圖4 所以：2） 可變荷載：已知堆貨荷載 ，則由于堆貨荷載產(chǎn)生縱梁的內(nèi)力。3） 門機移動荷載：對于門機軌道梁，需計算門機荷載。截面抗裂驗算（1）外邊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：使用期可變

40、作用： 則：總彎矩，截面抗彎模量，經(jīng)計算抗裂安全系數(shù):施工期可變作用：則總彎矩截面抗彎模量，滿足要求。（2）內(nèi)邊梁永久作用：(3)中縱梁和邊縱梁，驗算荷載較大的跨,即軌道梁之間的兩跨永久作用：較大跨 內(nèi)軌道梁內(nèi)測荷載較小跨 使用期可變作用： 則：總彎矩，經(jīng)計算抗裂安全系數(shù):施工期可變作用：則總彎矩截面抗彎模量，滿足要求。（4）內(nèi)軌道梁永久作用： 可變作用：a、堆貨荷載b、門機荷載10t門機，型號。 一臺門機：取2位置時支腿壓力最大，即此時最危險，每個支腿的，取最危險情況驗算，簡化計算圖示為圖5。根據(jù)結(jié)構(gòu)力學中影響線的知識來求跨中彎矩較簡便：式中:作用力；力作用位置對應的位移。圖5兩臺門機：兩臺

41、門機相鄰兩支腿對稱于跨中布置，此時不可能出現(xiàn)兩臺門機均處于位置2的情況。最危險情況為，兩臺門機都處于1位置，每個支腿，并且這種情況下可以發(fā)現(xiàn)兩支腿的6個輪子可以同處于一跨，根據(jù)計算確定出最危險狀況。 則總彎矩為： ，又截面抗彎模量：驗算發(fā)現(xiàn)需采用預應力才能滿足要求，即 滿足要求。其中，砼標號采用，；預應力施工期荷載與中縱梁相同，且截面尺寸大于中縱梁，不再驗算。（5）外軌道梁橫梁計算采用倒t型梁，混凝土標號為c30，橫梁中和軸位置確定：，由于橫梁面積較大，一般能滿足承載力要求，故無需驗算。樁力估算、樁長確定荷載計算1、永久荷載計算:橫梁支撐在樁基上，永久荷載包括磨耗層、面板、縱梁和橫梁的自重。其

42、中，磨耗層和面板以縱梁為支撐，連同縱梁的自重一起以集中力的形式作用在橫梁上，橫梁自重為均布荷載作用在樁基上。縱梁傳遞范圍分配見圖6，圖中中間陰影區(qū)域為分配范圍。圖6（1）、縱梁傳遞的集中力為：外邊梁：其中外軌道梁：中縱梁：內(nèi)軌道梁：內(nèi)縱梁：內(nèi)邊梁：（2）、靠船構(gòu)件自重：靠船構(gòu)件尺寸見圖7所示。圖7 計算得到：（為自重作用位置距碼頭前沿的距離）。（3）橫梁自重為均布荷載，。2、可變荷載計算：可變荷載作用包括堆貨荷載、門機荷載以及船舶荷載。（1）、堆貨荷載堆載作用于面板上，由面板傳給縱梁，再以集中力的形式傳遞到橫梁上，這種傳遞方式與圖3.13相同，故計算得到各縱梁傳遞的集中力：外邊梁： 外軌道梁：

43、 中縱梁： 內(nèi)軌道梁： 內(nèi)縱梁：內(nèi)邊梁： （2）、門機荷載門機荷載作用在軌道梁上，軌道梁簡化為以各橫梁為支座的多跨簡支梁，所以門機荷載通過軌道梁傳遞給橫梁的集中力相當于各支座反力，經(jīng)計算發(fā)現(xiàn)兩臺門機時的情況較一臺門機更危險。門機工況：吊臂位于臨水面，并與碼頭前沿垂直,如圖8。海側(cè)：， 陸側(cè)：, 門機工況：吊臂位于駁岸方向，并與駁岸垂直。海側(cè)：,；陸側(cè)：,圖8（3）、船舶荷載計算系纜力：考慮風荷載與水流力對設(shè)計船舶的共同作用。a、風荷載：由港口工程荷載規(guī)范可得作用在船舶上的風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式中:，分別為作用在船舶上的計算風壓力的橫向和縱向分力（

44、kn）； ，分別為船體水面以上橫向和縱向受風面積（m2）；，分別為設(shè)計風速的橫向和縱向分量（m/s）；風壓不均勻折減系數(shù)。船舶水面以上受風面積采用貨船的半載或壓載公式計算：式中:為船舶載重量（），。代入計算得到：，船舶在水面上的最大輪廓尺寸為、，則：，設(shè)計風速取控制風速： ，所以：；。b、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：,式中:船舶吃水線以下的橫向投影面積（）；水流速度()，?。缓Ｋ芏龋ǎ?；船首橫向分力系數(shù)，由相對水深查表取為0.14；船尾橫向分力系數(shù)，查表取為0.08。由公式計算得到：，。水流對船舶作用產(chǎn)生的水流縱向分力為：式中:船舶吃水線以下的表面積

45、（） 水流力縱向分力系數(shù)，按下式確定：式中:系數(shù)； 水流對船舶作用的雷諾數(shù)，按下式確定：式中:船舶吃水線長度，取為150m； 水的運動粘滯系數(shù)，取水溫查得，則：由和流向角查表得， 所以：船舶吃水線以下表面積按下式計算：式中 船長，取200m； 船舶吃水，取15m； 船寬，取30m； 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0.620。代入計算得到：所以水流對船舶作用產(chǎn)生的水流縱向分力：。系纜力： 式中:，分別為系纜力標準值及其橫向、縱向和豎向分力（），分別為可能同時出現(xiàn)的風和水流對船舶作用產(chǎn)生的橫向分力和豎向分力總和（）；系船柱受力不均勻系數(shù)，?。挥嬎愦巴瑫r受力的系船柱數(shù)目，取； 系船

46、纜的水平投影與碼頭前沿線所成的夾角，取 ；系船纜與水平面之間的夾角，取。見圖9。圖9情況一：，此時： 情況二：，此時：10000t海船n不應小于4000kn，故取n=400kn。所以取情況一驗算，計算得：，系纜力作用點距離碼頭前沿線為1.0m，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：又方向豎直向上，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：撞擊力：標準值根據(jù)船舶有效撞擊能量和橡膠護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計算為：式中:有效動能系數(shù)，取；船舶質(zhì)量（），按滿載排水量計算：，得到船舶靠岸法向速度（），取。

47、則有效撞擊能量為：。假設(shè)有效撞擊能量全部被橡膠護舷所吸收，即，碼頭采用型護舷標準反力型，即v型護舷。取2段尺寸為1500/1750的護舷連續(xù)豎向布置于各橫向排架前沿，并取一段橫向不至于豎向護弦上放，按設(shè)船舶干舷與橡膠護舷的接觸情況取接觸長度查得撞擊力?？紤]水平力分配系數(shù)，撞擊力折減為。假定撞擊力作用點在船舶與橡膠護舷接觸長度的中點，取最不利情況驗算，撞擊力距離靠船構(gòu)件底部0.875。則撞擊力對橫梁中和軸產(chǎn)生的彎矩為：擠靠力：船舶擠靠力相對撞擊力而言很小，不予考慮。圖10樁力計算系纜力水平分力和撞擊力完全由叉樁承受，豎向力引起的樁力按橫向排架為鉸接計算。初步設(shè)計時為簡化計算，橫向排架按多跨簡支梁

48、進行計算。橫向排架計算圖示如圖10所示。 樁長計算根據(jù)港口工程樁基規(guī)范，樁基宜選擇中密或密實砂層，硬粘性土層,碎石類土或分化巖等良好土層作為樁基持力層。根據(jù)地質(zhì)資料分析，第層為粉細紗，含云母碎片，土層呈中密狀態(tài)，該層土的樁側(cè)摩阻力和樁端承載力均較大，工程性質(zhì)佳，是理想的樁尖持力層。最大樁力為：1871.61kn 直樁；碼頭邊坡采用自然邊坡約為1：3，樁基最低入土高程為-13.0m；樁基頂高程4.0m；設(shè)計樁底高程為：-33.0m各層 和值查表得單樁垂直極限承載力設(shè)計值： 式中:單樁垂直承載力分項系數(shù)，取1.45；樁身截面周長；樁在第i層土的長度（）；單樁第i層土的極限側(cè)摩阻力標準（）；持力層土

49、的極限樁端承載力標準()；樁身的截面面積。本設(shè)計采用的預應力空心方樁根據(jù)高樁碼頭設(shè)計與施工規(guī)范混凝土標號取。則：樁周長， 滿足承載力要求，擬定樁長合理。 7.2.2 第二方案初步設(shè)計上部結(jié)構(gòu)縱、橫梁采用等高連接，預制縱橫梁擱置在樁帽上，樁基布置同第一方案。樁冒尺寸為1.3m*1.3m*0.8m（長寬高）。（1）面板設(shè)計尺寸及跨度預制板厚，現(xiàn)澆面層，預制板四邊支承于預制縱、橫梁上，擱置長度。內(nèi)力計算（1）、施工期（取單寬計算）永久作用：，產(chǎn)生彎矩：， 可變作用：，產(chǎn)生彎矩：， （2）、使用期（取單寬計算）可變作用：堆載，產(chǎn)生彎矩： 7.2.3 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

50、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應力結(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)計計算較簡單。但預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，考慮港口的長遠發(fā)展，為減少遠期的碼頭維修和改造工作，選擇第一方案作為設(shè)計方案。8 后方樁臺設(shè)計后方樁臺總寬為12.0m，縱向的結(jié)構(gòu)分段與前方樁臺一致，橫向排架間距取3.5m，樁與樁帽固接，無

51、縱梁，面板擱置在預制橫梁上。8.1 面板計算如圖11所示，面板的預制層、現(xiàn)澆層、磨耗層厚度分別擬定為20cm，15cm，5cm，混凝土標號采用，取單位板寬計算。圖118.1.1 計算跨度根據(jù)規(guī)范計算得到：施工期按簡支板跨：，使用期按連續(xù)板跨：， 8.1.2 荷載計算（1）、永久作用：，（2）、可變作用施工荷載：，堆貨荷載：，8.1.3 截面抗裂驗算（1）、施工期總彎矩：截面抗彎模量：抗裂安全系數(shù)，滿足要求。（2）、使用期總彎矩：截面抗彎模量：抗裂安全系數(shù):，滿足要求。8.2 橫梁計算預制橫梁擱置在樁帽上，當作連續(xù)梁來計算。所以彎矩的計算跨度均按連續(xù)梁來計算：。8.2.1 荷載計算（1）、永久作用：預制橫梁自重： 面板及磨耗層傳自重：所以：，（2）、可變作用：堆貨荷載傳遞給橫梁：，8.2.2 截面抗裂計算總彎矩：截面抗彎模量：抗裂安全系數(shù)，滿足要求。8.3 樁力計算8.3.1 荷載計算（1）、恒載作用下橫向排架上兩樁的樁力，（2）、堆載作用下橫向排架上兩樁的樁力8.3.2 樁承載力驗算樁力組合：滿足承載力要求