港航某港區(qū)1萬噸級沉箱碼頭設計論文

1、I / 99畢業(yè)生畢業(yè)設計題目：董家口港區(qū)1萬噸級沉箱碼頭設計摘 要港口設計是港口工程中最基本、最重要的環(huán)節(jié)之一。優(yōu)秀的設計方案，不僅能提供安全、經(jīng)濟、實用的建筑結(jié)構，同時還能夠在設計思想和設計理念上展現(xiàn)出創(chuàng)新精神。在港口設計過程中，設計方法、設計計算和設計方案的研究和確定是港口設計的各種規(guī)和工程經(jīng)驗的實現(xiàn)和提升。因此，港口設計過程的研究、實習具有一定理論意義和重要的工程實踐價值。本文通過對董家口港區(qū)自然環(huán)境的分析和擬建港區(qū)地形、地質(zhì)、水文、氣象、海況的資料統(tǒng)計，確定了擬建港區(qū)的平面布置形式，給出了泊位的數(shù)量和平面尺寸，設計了碼頭裝卸工藝和后方堆場的位置。提出了建設重力式沉箱式碼頭的設計方案，

2、在擬建港區(qū)的水域圍，按照碼頭前沿港池水深，設計了碼頭前沿的回旋水域半徑和航道的寬度和深度，計算出擬建港區(qū)在各種水位下的碼頭自重、岸壁式沉箱碼頭墻后回填土的土壓力強度和碼頭上各種堆貨產(chǎn)生的荷載，推算出在各種水位下的波浪力條件，并進行抗傾、抗滑與基床穩(wěn)定性驗算，初步完成了董家口港沉箱碼頭設計報告書，給出了較完整的設計圖紙和設計資料。本文提供的設計成果符合港口設計規(guī)，提供的設計圖紙和設計資料較詳實、完整，對董家口港建設和施工具有指導意義。關鍵詞港口設計，重力式碼頭，董家口港，沉箱I / 99AbstractAbstractPort design is the most basic and impor

3、tant aspects in Port Engineering. Good design, not only to provide security, economic, practical building structure, but also be able to design and design concept to show spirit of innovation. Port design process, design methods, design calculation and design of the study and determine the various p

4、ort design specification and project implementation and upgrade experience. Therefore, the design process of the port, has a certain theoretical and practical importance of the engineering practice.Based on the analysis of the natural environment in Hong Kong and Penglai port proposed topography, ge

5、ology, hydrology, meteorology, sea state statistics to determine the layout of the proposed port form, given the number of berths and plane size, design Terminal handling technology and the location of the rear yard.Proposed construction of the design of gravity quay, in the context of the proposed

6、port waters, in accordance with the terminal front basin water depth, cutting-edge design of the terminal swing radius and channel waters of the breadth and depth, to calculate the proposed port at all kinds of water under the pier weight, Quay Terminal type caisson wall backfill soil pressure inten

7、sity and the dock loads generated by various heap goods, projected water levels in a variety of conditions under the wave forces and conduct anti-dumping, anti-slide and sub grade stability computations, the preliminary design completed Penglai Port, report, and gives a complete design drawings and

8、design data.This article provides results consistent with the design of the port design, provide detailed design drawings and design data, integrity, building and construction of PenglaiPort of guiding significance. PenglaiPort graduation design projects through the practicing, consolidate the port

9、channel and the basics of coastal engineering, accumulated ports, terminals and paths of design experience, to go to work, in the port channel and coastal engineering design and research laid a solid basis.KeyKey wordswords：Port Design，Terminal Gravity，DongJiaKou Port，Quay CaissonI / 99目目 錄錄原創(chuàng)聲明 II摘

10、要 II目錄 I前言 1第 1 章設計背景 21.1 工程概述 21.2 設計原則 21.3 設計依據(jù) 21.4 設計任務 3第 2 章 設計資料 42.1 地形條件 42.2 氣象條件 42.3 水文條件 72.4 泥沙條件 142.5 地質(zhì)條件 152.6 地震條件 162.7 荷載條件 162.8 施工條件 16第 3 章 設計成果 163.1 總體設計成果 163.2 結(jié)構方案成果 173.3 施工圖設計成果 173.4 關鍵性技術要求 173.5 設計成果評價 17第 4 章 總平面設計 184.1 工程規(guī)模 184.2 布置原則 184.3 設計船型 184.4 作業(yè)條件 184.

11、5 總體尺度 194.5.1 碼頭泊位長度 194.5.2 碼頭頂高程 194.5.3 碼頭前沿高程 194.5.4 碼頭前沿停泊水域尺度 204.5.5 碼頭前船舶回旋水域尺度 204.5.6 陸域設計高程 204.6 庫場面積確定 204.6.1 件雜貨，散貨的倉庫或堆場面積 204.6.2 輔助設施 204.6.3 平面布置 214.6.4 碼頭前沿作業(yè)地帶 214.6.5 貨物堆存與運輸區(qū) 21第 5 章 結(jié)構選型 225.1 結(jié)構型式 225.2 構造尺度 225.2.1 沉箱外形尺寸 225.2.2 箱隔墻設置 225.2.3 沉箱構件尺寸 225.2.4 胸墻尺寸 245.2.5

12、 基床尺寸 245.2.6 地基處理 245.3 施工方法 255.3.1 基槽挖泥 255.3.2 基床拋石 255.3.3 基床密實 255.3.4 基床的整平 255.3.5 沉箱的制造 255.3.6 沉箱的移動和下水 265.3.7 沉箱的浮運 265.3.8 沉箱的沉放和填充 265.3.9 回填土的施工 265.3.10 胸墻的施工 265.4 作用分析 265.4.1 材料重度標準表 265.4.2 結(jié)構自重力 275.4.3 土壓力 295.4.4 船舶作用力 365.4.5 波浪力 375.4.6 貯倉壓力 465.4.7 施工期沉箱沉放時面板所受水壓力計算 485.4.8

13、 地震荷載 495.4.9 碼頭荷載匯總 54第六章結(jié)構計算 566.1 作用效應組合 5662 抗滑穩(wěn)定性驗算 566.3 抗傾穩(wěn)定性驗算 586.4 基床承載力驗算 596.5 地基承載力驗算 61III / 99第七章構件設計 627.1 力計算 637.2 配筋計算與抗裂驗算 747.3 沉箱浮游穩(wěn)定驗算 83第八章碼頭附屬結(jié)構 868.1 橡膠護舷 868.2 系船柱 868.3 護輪坎 87結(jié)論 88致 89參考文獻 90設計進度計劃表 921 / 99前 言畢業(yè)設計是大學本科教育培養(yǎng)目標實現(xiàn)的重要階段，是畢業(yè)前的綜合學習階段,是深化、拓寬、綜合教和學的重要過程,是對大學期間所學專

14、業(yè)知識的全面總結(jié)。本組畢業(yè)設計題目為董家口港區(qū) 1 萬噸級沉箱式碼頭設計。在畢業(yè)設計前期，我溫習了土質(zhì)與土力學、工程水文學、結(jié)構力學、鋼筋混凝土、建筑結(jié)構抗震設計等知識，并查閱了結(jié)構抗震規(guī)、混凝土規(guī)、荷載規(guī)、海港總平面設計規(guī)等規(guī)。在畢業(yè)設計中期，我們通過所學的基本理論、專業(yè)知識和基本技能進行建筑、結(jié)構設計。本組全體成員齊心協(xié)力、互助合作，發(fā)揮了積極合作的團隊精神。在畢業(yè)設計后期，主要進行設計手稿的電子排版整理，并得到老師的審批和指正，使我圓滿地完成了設計任務，在此我表示衷心的感。畢業(yè)設計的兩個月里，在指導老師的幫助下，經(jīng)過資料查閱、設計計算、論文撰寫以與外文的翻譯，使我加深了對新規(guī)、規(guī)程、手冊

15、等相關容的理解，鞏固了專業(yè)知識，提高了綜合分析、解決問題的能力。在繪圖時熟練掌握了各種建筑制圖軟件，以與多種結(jié)構設計軟件。以上所有這些從不同方面達到了畢業(yè)設計的目的與要求?？蚣芙Y(jié)構設計的計算工作量很大，在計算過程中以手算為主，輔以一些計算軟件的校正。由于自己水平有限，難免有不妥和疏漏之處，敬請各位老師批評指正。第第 1 1 章章 設計背景設計背景1.1 工程概述董家口港區(qū)地處半島港口群中心市海岸線最南端。港區(qū)三面環(huán)海，近岸水深平均-15 米，距岸 1000 米水深可達-20 米，常年不凍不淤，經(jīng)濟腹地總面積達 83萬平方公里。董家口港區(qū)總體規(guī)劃于 2009 年 3 月 1 日獲得部、省聯(lián)合批準

16、，確立了“一樞紐兩中心” （國家樞紐港、國家重要的能源儲運中心和大宗干散貨集散中心）功能定位。港區(qū)規(guī)劃總面積約 70 平方公里，碼頭總岸線長度約 35.7 公里，泊位數(shù) 112個，設計總吞吐能力達 3.7 億噸，其中規(guī)劃了 3 個超大型礦石泊位和 2 個超大型油品泊位，將填補我國超大型船舶接泊能力空白，推進港區(qū)向全球運輸效率最高和運輸成本最低目標邁進。本工程擬在董家口港區(qū)建設一個 1 萬噸級泊位的多用途沉箱式碼頭。1.2 設計原則（一） 總體設計符合國家、地方經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃和總體部署，遵循國家和行業(yè)有關工程建設法規(guī)、政策和規(guī)定。（二） 結(jié)合國情，采用成熟的技術、設備和材料，使工程設計安全可靠、使

17、用方便、工程量少、總造價低、施工進度快，獲得較好的經(jīng)濟效益和社會效益。（三） 注重工程區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護，不占用土地，方便管理，節(jié)省投資。1.3 設計依據(jù)碼頭結(jié)構安全等級為級，結(jié)構重要性系數(shù) 0=1.0。本工程位于董家口港區(qū)，擬建一個 1 萬噸級泊位的多用途沉箱式碼頭。碼頭前沿水深為-11.0 米，碼頭頂面高程為 6.91 米。設計船型總長 150m，型寬 20m，型深 11.8m，滿載吃水 8.5m。擬建碼頭處地基為強風化巖，承載能力設計值為 500kPa。設計高水位：4.71m；設計低水位：0.67m；極端高水位：5.91m；極端低水位：-0.45m。表 1-1 碼頭前沿（五十年一遇）波浪要

18、素表Terminal quay waves elements form（per50）極端高水位設計高水位設計低水位水位/波向/波要素H1%H13%TH1%H13%TH1%H13%TSSE4.833.818.64.523.448.64.453.18.63 / 99SE4.453.36.5注：H（m） ，（s）T表 1-2 碼頭前沿（十年一遇）波浪要素表Terminal quay waves elements form(per10)極端高水位設計高水位設計低水位水位/波向/波要素H1%H13%TH1%H13%TH1%H13%TSSE4.343.027.54.2

19、82.987.54.262.987.5SE3.002.056.52.962.026.52.771.886.5注：H（m） ，（s）T水流設計流速 0.9m/s，流向與船舶縱軸接近平行。計算風速取 22m/s。按照碼頭前船舶作業(yè)標準，根據(jù)當?shù)貙崪y風、雨、霧、雷暴、波浪等影響因素的資料統(tǒng)計，并扣除各因素相互重疊的影響天數(shù)后，船舶作業(yè)天數(shù)為 335 天。根據(jù)建筑抗震設計規(guī) （GB50011-2001） ，本區(qū)域地震基本烈度為 7 度，設計基本地震加速度為0.1g。依據(jù)規(guī)：重力式碼頭設計與施工規(guī)(JTS167-2009) 海港水文規(guī)（JTJ 213-98） 海港總平面設計規(guī)(JTJ211-99) 港口

20、工程荷載規(guī)(JTJ215-98) 港口工程地基規(guī)(JTS147-2010)等等。1.4 設計任務本工程擬在董家口港區(qū)建設一個 1 萬噸級的多功能沉箱碼頭，結(jié)構安全等級為級，結(jié)構重要性系數(shù)=1.0。0第 2 章 設計資料2.1 地形條件本工程位于港董家口港區(qū)，位于市南翼的膠南市轄區(qū)、瑯琊，靠近市與日照市分界處，行政區(qū)劃于泊里鎮(zhèn)。地理坐標為：1194716.3E，353548.6N。擬建碼頭處地基為強風化巖層，承載能力設計值為 500kPa，本區(qū)域地震基本烈度為 7 度。2.2 氣象條件氣象要素中氣溫、降水、霧、相對濕度的資料來源： 中國海灣志 （第四分冊）中第九章瑯琊灣氣象與氣候一節(jié)，資料年限為

21、： 19631980 年。2.2.1 氣溫年平均氣溫：12.2C平均最高氣溫：15.7C平均最低氣溫：10.1C極端最高氣溫：37.4C極端最低氣溫：-16.2C本地區(qū) 1 月份平均氣溫-1.7，比膠南市高 0.5。8 月份平均氣溫 25.6，氣溫年較差 27.3。日最高氣溫30.0的日數(shù)平均 16.5d，出現(xiàn)于 5 月下旬至 9 月上旬，7、8兩月出現(xiàn)日數(shù)分別為 5.5d 和 8.5d，日最低氣溫0.0的日數(shù)年平均 98.7d，出現(xiàn)于 10 月下旬至翌年 4 月中旬，其中 1 月平均為 29.6d、2 月為 23.5d、12月為 24.8d。-5.0的日數(shù)年平均 38.8d。出現(xiàn)于 11 月

22、上旬至 3 月下旬。-10.0的日數(shù)年平均 6.6d，僅出現(xiàn)于冬季 3 個月。1 月出現(xiàn)日數(shù)最多，月平均3.3d。2.2.2 降水年平均降水量：794.9mm年最大降水量：1458.3mm年最少降水量：481.4mm一日最大降水量： 196.9mm年降水多集中于 6 至 9 月份，占年降水量的 71.4%，冬季降水量最少，季降水量 34.7mm，僅占年降水量的 4.4%。日降水量在 25.150m 的降水日數(shù)為5 / 996.7d/a；日降水量在 50.1100mm 的降水日數(shù)為 2.8d/a。2.2.3 風預報中心技術人員于 2006 年 9 月 17 日正式確定了膠南董家口港區(qū)風觀測站。由

23、該站近 10 個月資料可知，本區(qū)強風向為 ENE 向，最大風速 12.8m/s，次強風向為NE 向，風速 11.8m/s。常風向為 NW 向，頻率 11.3%，次常風向為 NNW 向，頻率8.8%。詳見風況統(tǒng)計表 2.2.1 和風玫瑰圖。據(jù)調(diào)查歷史上本區(qū)曾出現(xiàn)過 23m/s 的大風，20m/s 以上的大風多由臺風造成。 表 1-4 膠南風況統(tǒng)計表（2006 年 9 月2007 年 7 月）The wind TAB方向最大風速(m/s)平均風速(m/s)頻率(%)N7.92.276.16NNE9.12.053.62NE11.82.933.47ENE12.83.377.93E9.52.646.25

24、ESE5.91.883.97SE5.51.773.00SSE6.72.364.75S9.42.525.81SSW8.73.028.26SW7.12.314.07WSW4.91.682.52W5.41.905.19WNW11.32.586.78NW10.72.9011.29NNW8.72.698.75C00.008.17風風玫玫瑰瑰圖圖02468101214NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNW最大風速平均風速發(fā)生頻率無風向頻率0.082本海區(qū)東南面面向黃海，自東南向西北移動的臺風對本區(qū)影響較大，臺風是造成本區(qū)特大風的主要原因，表 2.2.2 列出了 1956-

25、1984 年影響每月出現(xiàn)臺風的次數(shù)和頻率統(tǒng)計。近五十年來，對地區(qū)造成損失較大的臺風過程共七次，其中 1985 年 9 號臺風直接從膠南登陸，瞬時最大風速為 35.0m/s，20m/s 以上風速達 5 小時之久。表 2.2.21956-1984 年影響每月出現(xiàn)臺風的次數(shù)和頻率統(tǒng)計月567891011次 數(shù)1216381613頻率（%級大風日數(shù)年平均為 16.1 d，最多年份 31 d（1966 年） ，是沿海大風日數(shù)較少的海灣。本區(qū)全年中，冬半年大風日數(shù)較多，1-3 月各月平均大風日數(shù)多于 2.0 d，6 月至 10 月大風日數(shù)較少，月平均在 0.2-0.8 d，7、8

26、 兩月大風日數(shù)最少，月平均都是 0.2 d。2.2.4 霧本區(qū)年平均霧日數(shù) 16.9d。最多年份 33d（1978 年） ，57 月霧日較多，月平均在 2.62.9d，11 月至翌年 4 月，月平均在 0.91.9d，8 月至 10 月霧日較少，月平均在 0.30.4d。2.2.5 災害性天氣7 / 99據(jù)調(diào)查歷史上本區(qū)曾出現(xiàn)過 23m/s 的大風，20m/s 以上的大風多由臺風和冬季寒潮造成。本海區(qū)東南面向黃海，自東南向西北移動的臺風對本區(qū)影響較大，臺風是造成本區(qū)特大風的主要原因。近五十年來，對地區(qū)造成損失較大的臺風過程共七次，其中 1985 年 9 號臺風直接從膠南登陸，瞬時最大風速為 3

27、5.0m/s，20m/s 以上風速達 5 小時之久。8 級大風日數(shù)年平均為 16.1d，最多年份 31d（1966 年） ，是沿海大風日數(shù)較少的海灣。本區(qū)全年中，冬季大風日數(shù)較多，13 月各月平均大風日數(shù)多于2.0d，6 月至 10 月大風日數(shù)較少，月平均在 0.20.8d，7、8 兩月大風日數(shù)最少，月平均都是 0.2d。2.3 水文條件2.3.1 潮位國家海洋局預報中心在董家口設立潮汐觀測站位于瑯琊，驗潮點位置為：353718N，1194715E。1.潮汐本海區(qū)潮汐類型判別系數(shù)為 0.4，屬正規(guī)半日潮。2.基準面關系國家海洋局預報中心在董家口設立潮汐觀測站位于瑯琊，驗潮點位置為：353718

28、N，1194715E。3.潮位特征值:以下數(shù)據(jù)以董家口理論最低潮面起算，下同。最高高潮位 5.19m；最低低潮位-0.15m；平均高潮位 4.27m；平均低潮位 1.46m；最大潮差 4.79m；平均潮差 2.94m；平均海平面 2.83m。4.設計水位設計高水位 4.57m；設計低水位 0.70m；極端高水位 5.77m；極端低水位-0.41m。水準點平均海平面85 黃?；胬碚撟畹统泵嫠吡泓c0.185m2.735m0.016m13.432m5、乘潮水位根據(jù)國家海洋局第一海洋研究所 2006 年 3 月編寫的董家口港區(qū)水文泥沙調(diào)查研究報告中“乘潮水位”的相關計算，再結(jié)合與本港區(qū)相鄰的港小麥

29、島的潮位資料進行綜合分析、計算，得出以下董家口港區(qū)航道乘高潮頻率統(tǒng)計表。表 董家口港區(qū)航道乘高潮頻率統(tǒng)計表（單位 m）DongJiaKou Port Channel by high frequency statistics 保證率(%)乘潮歷時50607080901h3.843.753.653.563.461.5 h3.803.703.603.503.402h3.743.653.553.463.362.3.2 海流現(xiàn)狀流況：為了解工程區(qū)潮流狀況，國家海洋局第一海洋研究所對附近四個海流觀測站進行了大、小潮兩次周日連續(xù)同步海流觀測（觀測站位置圖 所示） 。觀測時間為

30、：大潮 2005 年 6 月 22 日 15 點至 23 日 16 點；小潮 2005 年 6 月 16 日 14 點至 17日 15 點。兩次觀測期間天氣條件較理想，海況為 3 至 4 級。口 口 口 口口 口 口 口口 口 口119.74119.76119.78119.8119.82119.84119.8635.5635.5835.635.62圖圖 實測潮流觀測站位置示意圖實測潮流觀測站位置示意圖各站的潮型系數(shù)中，潮流類型判別數(shù)(WO1+WK1)/ WM2 最大為 0.30，均小于0.5，故觀測海域潮流性質(zhì)為規(guī)則半日潮流。H1 站、H2 站和 H3 站實測海流

31、主流向為9 / 99偏 ENE-WSW 向；H4 站實測海流主流向為偏 NW-SE 向。大潮期，H1 站、H2 站和 H3 站漲潮流流向為偏 WSW 向，落潮流向為偏 ENE 向；H4 站漲潮流流向為偏 NW 向，落潮流流向為偏 SE 向。小潮期各站海流主流向與大潮期基本一致。H1 站位于瑯玡灣外，董家咀以南，所處海域廣闊，水深較深，受突出岬角影響，該區(qū)域海流流速較大，最大流速為 99cm/s。H3 站位于灣外的主流道上，該站水深較深，海流較大，最大流速為 98cm/s。H2 站位于工程海區(qū)，海圖 5m 等深線附近，該處地形變化復雜，受地形影響，流速不大，最大流速為 66cm/s。H4 站位于

32、灣，水深較淺，流速較小。大潮期，漲潮流最大流速為 99cm/s，落潮流最大流速為 79cm/s；小潮期，漲潮流最大流速為 63cm/s，落潮流最大流速為 59cm/s。H1 站、H2 站和 H3在兩次觀測中，漲潮流的最大流速均大于落潮流。H4 站，大潮期，漲潮流向最大流速大于落潮流向；小潮期，漲、落潮流的最大流速相差不大。H1 站、H2 站和 H3 站的橢圓率|K|值在 00.15 之間，潮流的運動形式為往復流；H4 站各層的|K|值均大于 0.5，潮流的運動形式為旋轉(zhuǎn)流。潮流的旋轉(zhuǎn)方向，各站垂向上的變化一致。其中 H1 站、H2 站和 H3 站各層旋轉(zhuǎn)方向為逆時針，H4 站各層的旋轉(zhuǎn)方向為順

33、時針。大潮期平均余流流速為 6.9cm/s，最大余流流速為 16.3cm/s，流向為 75，小潮期平均余流流速為 9.7cm/s，最大余流流速為 15.1cm/s，流向為 267。各站平面上，大潮期，位于董家咀外的 H1 站、H3 站余流較大，H2 站次之，位于瑯玡的 H4 站最小。小潮期，H1 站、H2 站和 H3 站的余流流速較大，H4 站最小。大、小潮期上，H1 站、H2 站和 H4 站小潮期余流大于大潮期；H3 站則相反，大潮期的余流較大。H1 站、H2站和 H3 站大潮期余流流向與落潮流主流向基本一致，為偏 NE 向；小潮期余流流向與漲潮流主流向基本一致，為偏 SW 向。H4 站，大

34、潮期余流流向為 SW 向，小潮期余流流向為 NW 向?？?口 口 口口 口 口 口口 口 口119.74119.76119.78119.8119.82119.84119.8635.5635.5835.635.62圖圖 大潮期各站垂線平均海流矢量圖大潮期各站垂線平均海流矢量圖口 口 口 口口 口 口 口口 口 口119.74119.76119.78119.8119.82119.84119.8635.5635.5835.635.62圖圖 小潮期各站垂線平均海流矢量圖小潮期各站垂線平均海流矢量圖潮流最大可能流速: 按規(guī)則半日潮流海區(qū)的公式計

35、算，計算結(jié)果列入表 ，測區(qū)潮流最大可能流速在 15.8124.8 cm/s 之間。11 / 99表 各測站可能最大流速分析All stations may maximum velocity analysis可能最大流速 項目 站位號與層次流速(cm/s)方向( )表層124.82630.6H111.4260H1底層92.3259表層90.42390.6H72.2239H2底層59.7237表層110.92530.6H92.9253H3底層79.8251表層21.63190.6H19.3304H4底層15.8301余流:表 2.3.2 .2 大、小潮期各測站各層次余

36、流數(shù)值流速(cm/s)、 流向（）Big small tide of the stations all levels of the residual current numerical flow rate大潮期余流小潮期余流 項目站位號與層次流速(cm/s)方向( )流速(cm/s)方向( )表層12.07715.12670.6H11.87113.9263H1底層9.16311.5260表層3.54714.82400.6H2.35912.0240H2底層1.7539.6240表層16.37510.02510.6H12.46910.1256H3底層9.2659.8255H4表層2.02183.4

37、3150.6H1.62073.2302底層1.32092.5303余流流速：本次觀測海域余流流速不大，大潮期平均余流流速為 6.9cm/s，最大余流流速為 16.3cm/s，流向為 75，小潮期平均余流流速為 9.7cm/s，最大余流流速為 15.1cm/s，流向為 267。余流流向：H1 站、H2 站和 H3 站大潮期余流流向與落潮流主流向基本一致，為偏 NE 向；小潮期余流流向與漲潮流主流向基本一致，為偏 SW 向。H4 站，大潮期余流流向為 SW 向，小潮期余流流向為 NW 向。垂線上，各層流向基本一致。2.3.3 波浪1、資料概況資料來源與引用情況：預報中心技術人員于 2006 年 9

38、 月 17 日正式確定了膠南董家口港區(qū)風、浪、潮設備安裝地點。膠南董家口港區(qū)風、浪、潮觀測站值班室位于董家口半島南部，高度約 15m，光學測波儀和風向風速傳感器安裝在此，觀測站東面臨海，周圍沒有高大建筑物，地理坐標為 3536.303N ，11946.784E。此次海浪觀測報表目前完成 10 個月的白天觀測數(shù)據(jù)，在海上能見度較差時和晚、夜間的波浪觀測數(shù)據(jù)僅有波高和對應的平均周期。2、波浪概況根據(jù) 2006 年 9 月2007 年 7 月的波浪實測報表記錄統(tǒng)計。統(tǒng)計其有效數(shù)據(jù)得：波向分布率最高的是 ESESSE 向，占全部有效觀測數(shù)據(jù)的 55.24%左右；其中多為 SE向，其頻率占 25.64%

39、，屬常浪向。實測最大波高值是 2.5m，對應波向是 ENE，對應平均波周期是 5.2s，對應風向 324 度，即 NW 向，風速 3.2m/s，出現(xiàn)在 2007 年 4月 30 日 14 時，實測最長波周期是 11.8s，對應的最大波高是 1.4m，對應風向 303度，即 WNW 向，風速 1.7m/s，出現(xiàn)在 9 月 17 日 23 時，缺少對應波向和其它數(shù)據(jù)。詳見 2006 年 9 月2007 年 7 月波況統(tǒng)計表和波況玫瑰圖。以上統(tǒng)計表明：本海區(qū)實測海浪是多以涌浪為主的風涌混合浪。因此：雖然常風向是 ENE，但是常浪向仍然可以是 SE。13 / 99碼頭擬建工程區(qū) 50 年一遇設計波要素

40、（極端高水位、西防波堤形成） 。單位：mTerminal built 50 years once order wave factors of designSSESE計算點H1H5H13TsH1H5H13Ts13.382.792.352.216.520.770.640.548.60.540.440.366.530.600.490.428.60.390.320.266.540.900.750.638.60.590.490.406.551.150.950.808.60.740.600.506.562.081.721.440.796.572.562.111.

41、798.61.621.331.106.582.432.011.708.63.022.472.056.592.301.901.608.63.032.482.066.5103.973.282.788.63.272.672.236.5114.924.063.448.63.312.712.266.5125.454.503.818.63.332.732.276.5擬建工程區(qū) 10 年一遇設計波要素（極端高水位、防波堤未形成）Plans to build order in a wave of 10 years design elementsSSESE計算點H1H5H13TsH1H5H13Ts14.283.

42、532.997.52.972.432.026.520.980.810.697.50.490.400.336.530.760.630.537.50.360.290.246.541.150.950.807.50.540.440.376.551.451.201.017.50.680.550.466.562.642.181.847.51.060.860.726.573.352.762.347.51.491.221.016.583.162.672.261.886.594.273.522.987.52.972.432.026.5104.343.583.037.53.012.472.0

43、56.5114.323.573.027.53.002.452.046.5124.263.512.987.52.962.422.016.5圖 2006 年 9 月2007 年 7 月波玫瑰圖設計波要素的推算：為推算本海區(qū)不同重現(xiàn)期的設計波要素，根據(jù)資料情況，對于 SE 向波，設計波要素則是引用石臼港建港時采用的設計數(shù)據(jù)。對于 S 向浪，是采用后報方法求得本海區(qū) 12m 等深線處的波要素。設計波向的確定工程海區(qū)位于膠南瑯琊灣的西側(cè)，董家口岬角的東側(cè)，該處海岸外-10m 等深線呈東北西南向。根據(jù)海岸走向與周邊波浪觀測資料，可以認為本區(qū)的強浪向以 SE向為主。2.4 泥沙條件本工程海域

44、處于基巖岬灣岸段，在構造上處于新華夏第二隆起帶次級構造膠南隆起的東部，南黃海盆地的西部。出露的地層僅有元古界膠南群和第四系更新統(tǒng)、全新統(tǒng)。出露的巖漿巖是元古代的酸性和中性巖體和中生代燕山運動的侵入巖體。周邊陸域主要是侵蝕剝蝕底丘和剝夷準平原，地表覆蓋表層殘積物，并分布有水系和流水地貌。溝槽切開地表松散沉積層，床底基巖裸露。因被沖溝切割，陸域地形不完整，地形支離破碎，流水侵蝕物質(zhì)多隨河流入海。陸地形的剝蝕隆起使港區(qū)附近缺常流水大河注入，只有數(shù)條近源季節(jié)性小河在灣頂入海，形成近海河谷平原或濱海平原，在潮間帶形成大片潮灘，向岬角區(qū)逐漸過渡為海蝕崖。港區(qū)北側(cè)瑯琊的灣頂已建攔海大壩，壩前形成新的潮灘，港

45、區(qū)岸段屬基巖海蝕崖岸段。本海區(qū)海底15 / 99泥沙主要是細顆粒的粘土質(zhì)粉砂（YT） ，水體懸沙含量小，平均為13.4mg/l17.1mg/l。泥沙來源主要是水體帶來的細顆粒泥沙。波浪和潮流對底沙作用較弱，只有在較大波浪和水流較大的時刻海底泥沙才有部分起動，泥沙主要運動方式為懸沙輸移和落淤，由于水體較清，懸沙輸移率低，淤積程度較小，底床較為穩(wěn)定。實際情況表明，董家口港區(qū)全岸段岸線和岸坡穩(wěn)定，基本上無泥沙淤積問題。2.5 地質(zhì)條件1） 各巖土層分布特征勘察結(jié)果表明，在鉆探深度圍，土層自上而下分布為：淤泥、1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、2粉土、1粉質(zhì)粘土、殘積土、全風化花崗巖1強風化花崗巖2中風化花崗巖?，F(xiàn)描

46、述如下：淤泥：灰色,流塑狀,高塑性,土質(zhì)不均勻，含少量粉細砂，局部夾少量碎貝殼。該層在施工區(qū)域存在較普遍，在 ZK3-ZK12、ZK18-ZK20、ZK26-ZK31、ZK33-ZK38、ZK42-ZK50、ZK55-ZK59 鉆口有揭露，層厚 0.23.2 米。平均標貫擊數(shù) N1.0擊。1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰色,流塑軟塑狀,中上塑性,土質(zhì)不均勻，夾有機質(zhì)、粉土與砂粒，局部夾少量碎貝殼。該層分布不連續(xù)，在鉆孔 ZK1、ZK2、ZK33-ZK36和 ZK40 孔揭露，層厚 0.72.3 米平均標貫擊數(shù) N1.0 擊。上述第一大層的底高程起伏較大，約-2.55 至-15.96 米。2粉質(zhì)粘土：灰色，

47、稍密狀，土質(zhì)不均勻，混多量粘粒與粉土團，局部混多量淤泥質(zhì)土。該層分布不連續(xù)，僅在鉆孔 ZK1、ZK3 和 ZK4 鉆孔中揭露，分層厚度為0.5m1.7m。平均標貫擊數(shù) N=4.0 擊。殘積土：以黃褐色為主，局部夾雜色，巖芯呈硬塑粘土狀，土質(zhì)不均。該層在ZK9、ZK34、ZK35、ZK37、ZK45、ZK47、ZK49 孔揭露。平均標貫擊數(shù) N=21.1 擊。全風化花崗巖：以黃褐色、灰白色為主，原巖面風化影響嚴重，大部分礦物已風化呈土或砂狀，手掰易碎，遇水易軟化崩解。該層在ZK4、ZK8、ZK9、ZK26、ZK35、ZK37、ZK45 孔揭露。層厚 0.52.0 米，平均標貫擊數(shù) N=40.6

48、擊。1強風化花崗巖：黃褐色、灰黃色，殘留原巖結(jié)構，主要礦物成分為石英、長石與少量云母，較堅硬密實，風化后呈礫砂狀，局部混有中風化巖塊，巖芯手掰易碎，遇水易崩解。母巖為花崗巖。該層分布連續(xù)，所有鉆孔均有揭露，平均標貫擊數(shù) N50.0 擊。該層出露頂高程為-2.8-19.46m。2中風化花崗巖：黃褐色、灰黃色，原巖結(jié)構清晰，主要成分為石英、長石，巖芯呈塊狀或短柱狀，節(jié)理、裂隙發(fā)育，錘擊聲啞。該曾在 ZK1-ZK3、ZK7、ZK10-ZK33、ZK35、ZK36、ZK38-ZK44、ZK46-ZK48、ZK50-ZK59 鉆孔揭露，中風化花崗巖面高程變化較大，在-3.24-19.46m 間。2） 結(jié)

49、論與建議1.淤泥和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土厚度較小，呈流塑狀，具有含水率高，孔隙比大、強度低、壓縮性高的特點，為本區(qū)軟弱土層，建議對其進行處理，考慮到軟土層的厚度較小，可直接予以挖除，直至硬層。2.強、中風化花崗巖壓縮性低，承載力高，是良好的持力層。建議采用重力式結(jié)構，但巖面高差較大，必須對照地質(zhì)剖面圖分段確定持力層高程。3.對于高程高于設計水深的強、中化花崗巖必須采取爆破予以處理，位于港池區(qū)的 ZK38-ZK41 鉆孔，強、中風化花崗巖巖面高程為-5-7m 左右，其他一般在-10米以下強風化巖遇水易軟化，施工開挖至標高后應加快拋石墊層的鋪設。2.6 地震條件按中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖 （GB18306-2

50、001）與其使用規(guī)定，港區(qū)地震動峰值加速度為 0.10g，地震動反應譜特征周期為 0.45s，對應的地震基本烈度為度。2.7 荷載條件碼頭面均布堆貨荷載 30Kpa。門機荷載：軌距 16m，基距 16m，工作狀態(tài)下前軌最大輪壓 200kN（375kN） ，后軌最大輪壓 375kN（200kN） ，非工作狀態(tài)下前軌最大輪壓 77kN，后軌最大輪壓240kN。2.8 施工條件施工所需的構件預制場、施工碼頭等可依托本港現(xiàn)有設施。本工程屬港口擴建，具有良好的“三通一平”條件。本地區(qū)砂石料資源豐富，開采運輸條件良好，各種規(guī)格的砂石料可就近采購，能滿足本工程建設需要。17 / 99第 3 章 設計成果3.

51、1 總體設計成果本工程擬在董家口港區(qū)建設 1 萬噸級多功能沉箱式碼頭，根據(jù)給出的設計依據(jù)：設計船型為根據(jù)設計任務書選取設計船型總長 150m，型寬 20m，型深 11.4m，滿載吃水 9.0m。從而確定碼頭泊位長度為 180m,碼頭前沿高程為 6.00m,碼頭前沿停泊水域尺度為 40m,碼頭前船舶回旋水域尺度為 300m，航道水深為 11.00m，航道寬度為220m。因本工程為多功能碼頭，所以去后方堆貨為散貨，根據(jù)規(guī)得出后方散貨堆場面積為 20100。并將庫場分為 2 部分，每部分占 10100。2m2m3.2 結(jié)構方案成果本碼頭因地基基礎為承載能力較好的強風化巖層，承載能力設計值為 500k

52、Pa。因此選用重力式碼頭進行設計施工。本碼頭設計采用沉箱結(jié)構，和其他重力式結(jié)構相比較有以下特點，優(yōu)點方面：施工速度快，水下工程量少，結(jié)構整體性和抗震性能好；缺點方面：需要鋼材多，耐久性不如塊體碼頭，需要專門的預制和水下設備。本設計通過對沉箱自重，墻后土壓力，波浪力，貯倉壓力等作用的計算，對沉箱碼頭進行抗滑抗傾穩(wěn)定性驗算，地基承載能力驗算等。3.3 施工圖設計成果本工程為重力式沉箱碼頭，通過計算沉箱在各種水位下的碼頭自重、沉箱碼頭墻后回填土的土壓力強度和碼頭上各種堆貨產(chǎn)生的荷載，推算出在各種水位下的波浪力條件，并進行抗傾、抗滑與基床穩(wěn)定性驗算，初步完成了董家口港區(qū)沉箱式碼頭設計報告書，給出了較完

53、整的設計圖紙和設計資料。具體計算與圖紙見計算書。3.4 關鍵性技術要求本工程選用沉箱結(jié)構，因此沉箱的制作顯得尤其重要，在沉箱的制作過程中不僅要嚴格按照各重規(guī)與沉箱尺寸進行制作，還要相應的對已完成的沉箱進行檢驗，務必使沉箱滿足設計要求。沉箱的出運與沉放也是比較重要的步驟。3.5 設計成果評價本工程通過對沉箱碼頭的設計與施工的計算，給出了一套嚴格，具體的計算方法，并對施工的具體步驟做了一部分說明。通過此次設計，使我對沉箱式碼頭的設計工作有了較深刻的認識，并對各種計算方法方式有了一定的了解，對自己在以后的學習和工作有著很大的幫助。第 4 章 總平面設計總平面設計主要包括工程規(guī)模確定、主要水工建筑物的

54、總體尺度、生產(chǎn)作業(yè)工藝設計、平面布置方案比選。不同的工程其具體的設計容也不同。港口工程：水域布置與尺度（港外水域，如進港航道、港外錨地；港水域，如港航道、船舶轉(zhuǎn)頭水域、港錨地、船舶制動水域、船舶回旋水域、港池、碼頭前水域；導航助航標志；防波堤） ，碼頭布置與尺度（碼頭水工建筑物、前方作業(yè)地帶、倉庫、堆場和連接通道） ，陸域布置與尺度（倉儲、集疏運、生產(chǎn)生活輔助設施等） ，裝卸作業(yè)工藝設計（選擇裝卸作業(yè)機械化系統(tǒng)確定合理的工藝流程配備裝卸作業(yè)系統(tǒng)基本要素，如操作人員、庫場以與各種附屬設施）等；航道整治工程：一般包括整治水位確定、整治線的布置、各種整治建筑物的尺度與其布置等；渠化工程：一般包括渠化

55、梯級的確定、各種過船建筑物的主要尺度與其布置等；圍墾與海塘工程：一般包括圍墾方案的確定、圍墾后各部分的利用規(guī)劃以與平面布置等。4.1 工程規(guī)模本工程擬在董家口港區(qū)建設一個 1 萬噸級的多用途沉箱碼頭。4.2 布置原則（一） 總平面布置應滿足本區(qū)域岸線規(guī)劃的要求，滿足港口整體發(fā)展的需要，充分與已建工程和將來預留發(fā)展工程相協(xié)調(diào)。（二） 總平面布置與當?shù)氐淖匀粭l件相適應，結(jié)合岸線資源使用現(xiàn)狀，遠近結(jié)合并留有發(fā)展余地。（三） 充分利用已有的設施和依托條件，盡量減少工程數(shù)量，節(jié)省建設投資。（四） 碼頭與航道布置合理，滿足碼頭、船舶安全作業(yè)要求。（五） 符合國家環(huán)保、安全、衛(wèi)生等有關規(guī)定。4.3 設計船型

56、根據(jù)設計任務書選取設計船型總長 150m，型寬 20m，型深 11.4m，滿載吃水 9.0m。4.4 作業(yè)條件施工所需的構件預制場、施工碼頭等可依托本港現(xiàn)有設施。本工程屬港口擴建，19 / 99具有良好的“三通一平”條件。本地區(qū)砂石料資源豐富，開采運輸條件良好，各種規(guī)格的砂石料可就近采購，能滿足本工程建設需要。按照碼頭前船舶作業(yè)標準，根據(jù)當?shù)貙崪y風、雨、霧、雷暴、波浪等影響因素的資料統(tǒng)計，并扣除各因素相互重疊的影響天數(shù)后，船舶作業(yè)天數(shù)為 335 天。4.5 總體尺度4.5.1 碼頭泊位長度根據(jù)設計委托書的要求，本工程擬在港區(qū)建設 1 萬噸級碼頭，因此本報告將10000DWT 散貨船作為設計船型

57、。本碼頭為有掩護水域的碼頭，所以其單個泊位長度可以由以下公式確定: （4-1）dLLb2式中：Lb：一個泊位的長度（m） ；L：設計船長（m） ；d：泊位間富裕長度（m） ； 其中，富裕長度 d 根據(jù)船長的大小確定，本設計的設計船型有散貨船和集裝L箱船 2 種，本階段設計中設計船型尺度按現(xiàn)行海港總平面設計規(guī)中設計船型尺度選用。如表 4-1。表 4-1 設計船型主尺度表 設計船型總長（m）型寬（m）型深（m）滿載吃水（m）100000DWT 散貨船1502011.49.0取，=150m，cL的數(shù)值有下表查表 4-2 確定：d表 4-2 泊位間富裕長度取值表 (m)L230 (m)d5810121

58、51820222530故取 d =15m。所以,得碼頭泊位長度為150+215180（m） 。dLLb24.5.2 碼頭頂高程本碼頭有防波堤掩護，按規(guī)規(guī)定頂高程高于設計高水位 1.0 1.5 m，并且在極端高水位時碼頭不被淹，所以取碼頭面高程 6.00 m。4.5.3 碼頭前沿高程碼頭前沿設計水深 D 按下式確定：D=T+Z +Z +Z +Z （4-1） 1234式中：T 為設計船型滿載吃水（9.0m） ，為龍骨下最小富余水深，風化巖地基1Z取 0.6m；為波浪富裕深度， = KH = 0.5 6.01 0.6 = 2.405；2Z2Z1Z為船舶因配載不均勻而增加的尾吃水，取 0.15m；為港

59、池備淤深度，考慮一年3Z4Z一次維護性挖泥，不小于 0.4m,取 0.6m。由以上各值求得 D = 12.75m,所以碼頭前沿水底高程=設計低水位 - D = -12.05m，取-12.10m。4.5.4 碼頭前沿停泊水域尺度在碼頭前沿停泊水域?qū)挾人钚璞３植蛔?。碼頭前沿停泊水域?qū)挾炔恍∮?2B倍船寬，22040m，則取=40m。B4.5.5 碼頭前船舶回旋水域尺度碼頭前回旋水域應設置在進出港口或方便傳播靠離碼頭的地點。參考海港總平面設計規(guī)(JTJ211-99)“表 4.2.3” 。選取船舶回旋水域尺度為 2.0L=300m。4.5.6 陸域設計高程后方陸域高程，選取碼頭頂高程，取為 6.00

60、m。4.6 庫場面積確定4.6.1 件雜貨，散貨的倉庫或堆場面積件雜貨倉庫和堆場的總面積按下式計算：A （4-4） dckkrbtKqTKQKA 式中：Q 為年貨運量，30 萬噸；為倉庫（堆場）不平衡系數(shù)，取 1.5；為貨物bKrK最大入庫（場）百分比，取 100（不考慮直取作業(yè)） ；q 為單位有效面積的貨物堆存量，取 0.8t/；為倉庫（堆場）年營運天數(shù)，取 350d；為倉庫總面積利2mkTkK用率，取 80；為貨物在庫（場）的平均堆存期，取 10d。dct從而可求得20089，取 20100。A2m2m21 / 994.6.2 輔助設施生產(chǎn)輔助設施集生活輔助設施規(guī)模全港統(tǒng)一考慮，本碼頭不單