鎮(zhèn)江港碼頭結構設計與施工組織設計

鎮(zhèn)江港碼頭結構設計與施工組織設計

鎮(zhèn)江港五萬噸級碼頭結構設計

與施工組織設計

50,000-tonwharfofZhenjiangPort

DesignandConstructionDesign

摘要

該論文為鎮(zhèn)江港高樁板梁式碼頭設計，地處京杭大運河與長江十字

交匯處，是我國長江主樞紐港之一。該地所處的地質(zhì)條件差不多為污泥,

適合使用高樁碼頭這種結構型式，高樁碼頭結構自重輕，為透空結構，

能夠減弱波浪對碼頭的阻礙。

本設計要緊分鎮(zhèn)江港5萬噸級板梁式高樁碼頭，要緊分為四大部分:

第一、按照當?shù)貙嶋H情形對碼頭進行了結構選型，總平面做了布置,

包括碼頭前沿水深、碼頭面高程、泊位長度等，此外，按照有關規(guī)范，

對碼頭的各構件尺寸進行了估算。

第二、對所承擔的荷載以及各構件進行了運算，這部分是本設計的

核心內(nèi)容，包括對面板、縱梁、橫向排架、樁基和靠船構件的詳細運算,

其中橫向排架和樁基采納上海易工軟件進行了運算。

第三、進行了簡單的施工組織設計，包括工程簡介、場地安排和施

工進度打算三部分。

第四、對碼頭各斷面，包括各構件進行了CAD繪圖。

關鍵詞：高樁；板粱式；結構；內(nèi)力運算

Abstract

ThepaperpileboardinZhenjiangporthighbeamterminaldesig

n,locatedintheBeijing-HangzhouGrandCanalandtheYangtzeRive

rCrossInterchange,isthemainhubofChina'sYangtzeRiver.Them

annerinwhichthebasicgeologicalconditionsforthesludge,suitable

forhigh-piledwharfofthisstructuretype,high-pilewharfstructure,

lightweight,forthepermeablestructure,canweakentheimpactofw

avesonthepier.

ThedesignofthemainpointsofZhenjiangport50,000t-classpl

atebeamwharf,dividedintofourparts：

First,accordingtolocalactualsituationontheterminalsofthest

ructureofselection,thetotalplanemadealayout,includingthefront

dockwaterdepth,theterminalsurfaceelevation,berthlength,inadd

ition,accordingtotherelevantnorms,onterminalswereestimatedsiz

eofeachcomponent.

Second,theloadsandthecomponentswerecalculated,thisparti

sthecoreofthisdesign,includingthepanel,longitudinal,transverse

bent,pilefoundationandthedetailedcalculationsbyshipcomponents,

includingTransverseandeasytoworkwithShanghaipilecalculation

software.

Third,forthesimpleconstructiondesign,includingprojectprofile

s,venuearrangementsandtheconstructionscheduleofthreeparts.

Fourth,thesectionofthepier,includingthecomponentswereC

ADdrawing.

Keywords：highpiledwharf;beamsplate;structure;internalfor

cecalculation

第一章緒論1

1.1我國港口的差不多情形1

1.1.1港口的作用1

1.1.2港口的規(guī)模和經(jīng)濟都有了跨過式進展1

1.1.3港口的治理體制2

1.2江蘇省的港口情形2

1.3鎮(zhèn)江港口情形3

1.3.1鎮(zhèn)江港的地理位置及交通環(huán)境3

1.3.2鎮(zhèn)江港的自然條件3

1.3.3鎮(zhèn)江建港的必要鎮(zhèn)江建港的必要性和重要性5

第二章設計資料5

2.1自然條件6

2.1.1地理位置6

2.1.2氣象6

2.1.3水文6

2.1.3.1潮汐、水位6

2.1.3.2流速流向泥沙7

2.1.3.3冰凌8

2.2地勢地貌8

2.3工程地質(zhì)8

2.4地質(zhì)構造及地震9

第三章總平面布置10

3.1總體布局10

3.2碼頭泊位數(shù)、泊位長度及其高程10

3.2.1泊位數(shù)10

322碼頭前沿高程11

3.2.3碼頭前沿設計水深11

3.2.4碼頭前沿底高程12

3.2.5泊位長度12

322碼頭前水域?qū)挾?2

3.3庫場堆場面積12

3.4機械選型13

第四章碼頭結構方案設計及荷載運算13

4.1結構方案的確定13

4.2方案設計14

4.2.1結構總尺度的確定14

4.1作用于船舶上的風荷載14

4.2作用于船舶上的水流力15

4.3系纜力16

4.4擠靠力17

4.5撞擊力17

第五章面板運算18

5.1運算原則及其尺寸擬定18

5.2運算跨度18

5.2.1簡支板18

5.2.2連續(xù)板19

5.3作用運算19

5.3.1永久作用19

5.3.2可變作用19

5.4作用效應分析19

5.4.1短暫狀況（施工期）19

5.4.2持久狀況（使用期）20

5.5作用效應組合22

5.5.1承載能力極限狀態(tài)的作用效應組合22

5.5.2正常使用極限狀態(tài)的作用效應組合23

5.6配筋運算23

第六章縱梁運算25

6.1縱梁斷面尺寸25

6.2運算跨度選取26

6.2.1簡支梁26

6.2.2連續(xù)梁26

6.3作用26

6.3.1永久作用26

632可變作用26

6.3.3作用效應分析27

6.4內(nèi)力運算27

6.4.1施工期27

6.4.2使用期28

6.5作用效應組合36

6.5.1承載能力極限狀態(tài)的作用效應組合36

6.5.2正常使用極限狀態(tài)的作用效應組合36

6.6縱梁配筋運算40

第七章橫向排架運算42

7.1橫梁結構43

7.2橫梁運算43

7.2.1運算跨度43

7.2.2結構斷面特點43

7.3橫梁荷載運算43

7.3橫梁配筋運算51

第八章樁基運算53

8.1概述53

8.2樁軸力運算表格53

8.2樁軸力運算表格56

第九章靠船構件運算58

9.1概述58

9.2靠船構件運算58

9.2.1懸臂板根部斷面內(nèi)力運算58

9.2.2靠船構件水平向在船舶撞擊力作用下的內(nèi)力58

9.3靠船構件配筋運算59

第十章施工組織設計61

10.1概述61

10.1.1工程簡介61

10.1.2工程特點61

10.1.2.1氣象61

10.1.2.2水文61

10.2施工布置62

10.2.1布置原則62

10.2.2現(xiàn)場布置62

10.3施工進度打算63

10.3.1施工總進度打算安排原則63

10.3.2施工進度打算表63

結論64

致謝66

參考文獻66

外文翻譯67

第一章緒論

1.1我國港口的差不多情形

1.1.1港口的作用

作為港口，不管在任何國家，關于都市經(jīng)濟的進展、區(qū)域經(jīng)濟的進

展都起著專門重要的作用。據(jù)有關資料顯示，全球35個國際化的都市,

其中有31個是因為有港口而進展起來的國際化的都市。前10名的都市

幾乎差不多上港口都市。有資料顯示，全球財寶的50%集中在沿海港口

都市。

從我們國家的情形來看，也是如此，例如講我們的長三角地區(qū)，占

國家GDP總量的18.6%,長三角地區(qū)正是因為有強大的港口群，例如

講上海港、寧波港等等。同時，珠三角地區(qū)，占國家GDP9.9%,它也

有一個港口群，例如講廣州港、深圳港做支撐。同樣在環(huán)渤海地區(qū)，占

全國GDP總量的25%,也是因為有了大連、秦皇島、天津、煙臺、青

島如此的港口，支持著環(huán)渤海經(jīng)濟圈的進展。因此，港口在國家的經(jīng)濟

進展中，在區(qū)域經(jīng)濟的進展中，在都市經(jīng)濟進展中起著舉足輕重的作用。

港口什么緣故會起如此的作用呢？是從歷史演變的過程來看。港口

第一是交通的樞紐，是各種交通工具轉(zhuǎn)換的中心，如此大量的物資集合

在那個地點，拉動經(jīng)濟的進展。同時，港口周邊地區(qū)又進展加工工業(yè)，

帶動了工業(yè)的進展。再后來是第三代港口，又促進了國際貿(mào)易的進展，

一些代理的行業(yè)，物流也進展起來了?，F(xiàn)在差不多進展到第四代港口，

是什么概念呢？是全球資源配置的樞紐，因為當前的一個國際進展的重

要趨勢是全球化，全球化的趨勢確實是資源在全球范疇內(nèi)的流淌與資源

在全球的共享，在如此的情形下，資源在全球范疇內(nèi)流淌，就要靠海運

來支撐，因為海運的運量最大，效率最高，成本最低。在港口周圍就變

成了資源配置的樞紐。因此，在區(qū)域經(jīng)濟進展中，港口關于整合各種生

產(chǎn)要素，進展各種產(chǎn)業(yè)集群具有專門重要的意義。

1.1.2港口的規(guī)模和經(jīng)濟都有了跨過式進展

建國初期，我國沿海只有6個要緊港口，泊位233個，其中萬噸級

深水泊位61個，年吞吐量1000多萬噸。50多年來，依靠科技進步，我

國港口的面貌差不多發(fā)生了全然的改變，港口與航道的建設進入了一個

新的時期.，我國沿海港口完成物資吞吐量27億噸，增長18.8%。其中

集裝箱超過了5700多萬標準箱，比上年4589萬標準箱增加了1100多

萬標準箱。增長24.3%。專門是上海港物資吞吐量達到5.9億噸，集裝

箱吞吐量達到2500萬標準箱，分不位居世界第一、第二位。沿海港口

對國民經(jīng)濟進展，專門關于外貿(mào)進展提供了有力的支撐，作出了突出的

奉獻。港口水工建筑物的結構型式也有了專門大的進展并取得了一系列

重大技術成就和具有國際水平的創(chuàng)新成果。

1.1.3港口的治理體制

1）體制改革差不多完成

港口所在都市政府建立了港口行政治理機構，共有港口企業(yè)產(chǎn)權劃

歸地點，為進一步實施國企改革，建立現(xiàn)代企業(yè)制度制造了條件。作為

國內(nèi)最大國有獨資港口企業(yè)集團之一的上海國際港務集團，多元化股份

制改造差不多在去年年底啟動。為港口的進展，進展現(xiàn)代物流，推進港

口經(jīng)濟繁榮，提升競爭力注入新的活力。

2）改革不全面，仍有許多遺留咨詢題

我國港口還存在一些長期積存下來的咨詢題，經(jīng)濟進展顯現(xiàn)的新咨

詢題，改革中遇到的深層次咨詢題和治理咨詢題，要緊表現(xiàn)在港口能力

不足，大型深水化泊位短缺。2004年經(jīng)濟運行當中顯現(xiàn)的煤、電、油運

緊張狀況仍舊表明，我國港口仍舊是經(jīng)濟進展中的薄弱環(huán)節(jié)，瓶頸制約

狀況沒有從全然上改善。港口資源利用存在體制性障礙，綜合運輸體系

效能不高，港口公用基礎設施建設滯后。

1.2江蘇省的港口情形

江蘇省的水運業(yè)有著得天獨厚的優(yōu)勢，境內(nèi)水網(wǎng)密布，通江達海。

全省通航里程為24793公里（不含長江干流），占全國近五分之一。長江

流入江蘇境內(nèi)425公里，京杭運河南北貫穿690公里，海岸線1011公

里，目前江蘇省港口泊位數(shù)、港口吞吐量均居全國第一。按照交通部統(tǒng)

計，2005年全國有25個要緊港口，我省占有5個。2005年全省港口物

資吞吐量7.3億噸，居全國第一位，集裝箱吞吐量305萬T,與2004

年相比，分不增長15%以及39%,其中沿江沿海港口吞吐量達到5億

噸，外貿(mào)物資吞吐量達到8200萬噸。2005年連云港完成集裝箱吞吐量

100萬T,躍居全國沿海集裝箱港口吞吐量的前十位，居全球集裝箱港

口吞吐量的前100位；蘇州港、南京港分不完成物資吞吐量1億噸，跨

進億噸港口之列?！笆濉逼陂g，我省港口吞吐量、外貿(mào)物資吞吐量以

及集裝箱吞吐量分不年增加20.5%、18%以及30%。江蘇省95%的物

資由水運承擔，江蘇內(nèi)河水運以其專門的優(yōu)勢不僅形成了輝煌的運河文

化，還生成了沿河、沿江產(chǎn)業(yè)帶，為促進區(qū)域經(jīng)濟的進展以及生產(chǎn)力合

理布局發(fā)揮了重要作用。

1.3鎮(zhèn)江港口情形

1.3.1鎮(zhèn)江港的地理位置及交通環(huán)境

鎮(zhèn)江港位于長江三角洲暨江蘇省中部的鎮(zhèn)江市，地處京杭大運河與

長江十字交匯處。地理坐標為北緯32度13分，東經(jīng)119度26分30秒。

上距南京87公里，下距長江入?？?79公里。鐵路有京滬干線，公路

有312、104國道，滬寧高速公路穿越，沿江有金山、大港、揚中三處

汽車輪渡溝通蘇南、蘇北公路網(wǎng)；航空東距常州機場70公里，西距南

京祿口國際機場90公里，均有高等級公路直達，是我國長江主樞紐港

之一。

1.3.2鎮(zhèn)江港的自然條件

1、氣象

氣溫：

歷史極端最高氣溫：40.9℃

歷史極端最低氣溫：-12P

年平均氣溫：15.4℃

風況：

常風向為東風，春夏季多東及東南風，秋冬季多東北及北風，風力

為3?4級，強風向為西北風，年大于17米/秒風平均為15.6天。

降水：

年平均降水量為1066.2毫米，年平均降雨日119.7天，大都集中

在6~9月份o

霧況：

年平均霧日為25.8天，大都發(fā)生在冬季，要緊是凌晨起霧，九時左

右消散。

2、水文

水位：

鎮(zhèn)江港所轄江段屬感潮河段，屬半日潮型，規(guī)劃港區(qū)的設計水位按

照鎮(zhèn)江港老港區(qū)內(nèi)的鎮(zhèn)江水文站52年水位資料推得。（黃?；?，下同）

詳見下表：

鎮(zhèn)江水文站：

歷年最高水位：+6.69米（1996年8月1日）

歷年最低水位：+0.66米（1959年1月22日）

平均高水位：+5.20米

平均低水位：+1.60米

歷年最大潮差：+2.32米（1979年1月30日）

歷年最小潮差：0.00米（1969年9月60）

歷年平均潮差：+0.96米

流速流向：

據(jù)長辦南京歷年實測瞬時落潮流速資料：

斷面平均最大流速：2.0米/秒（洪水）

斷面平均最小流速：0.5米/秒（枯水）

平均流速：1.0米/秒（中水）

各規(guī)劃港區(qū)主流流向以順流為主，枯水漲潮有負流顯現(xiàn)

波浪：波高一樣較?。℉V0.7米），可不考慮。

泥沙：

據(jù)長辦南實站的實測資料，鎮(zhèn)揚河段懸移質(zhì)泥沙含量：

最大含沙量：1.00千克/立方米

最小含沙量：0.05千克/立方米

平均含沙量：0.30千克/立方米

潮汐：

每日漲落潮兩次，漲潮平均歷時3小時25分，落潮平均歷時9小

時，最大潮差2.32米，枯水期漲潮時有明顯逆江流，流速0.5?1米/秒。

1.3.3鎮(zhèn)江建港的必要鎮(zhèn)江建港的必要性和重要性

鎮(zhèn)江港地處江蘇省中部，位于省內(nèi)長江沿岸與京杭運河沿岸經(jīng)濟帶

十字水系交匯中心，水陸交通十分發(fā)達，與鄰近港口相比，港口對省內(nèi)

市縣的幅射面廣。地處長江B級航區(qū)末端，是長江中上游地區(qū)大宗物資

江海中轉(zhuǎn)最佳效益區(qū)段，有利于長江沿岸各省市B級航區(qū)船舶滿載直達

進行江、海河中轉(zhuǎn)聯(lián)運。

鎮(zhèn)江市具有港口、交通、能源、水源、用地及都市依靠的組合優(yōu)勢,

在長江岸線經(jīng)濟開放帶上中等規(guī)模以上都市中有比較優(yōu)勢。隨著經(jīng)濟國

際化的進程，長江下游地區(qū)日益成為跨國資本轉(zhuǎn)移的熱土之一，鎮(zhèn)江又

是其中深水岸線資源最豐富、最具開發(fā)潛力優(yōu)勢的地區(qū)。

隨著鎮(zhèn)江港對外開放，新增外貿(mào)海運功能，港口從內(nèi)河型又轉(zhuǎn)向江

海型，成為長江下游一類對外開放港口。到90年代末，公用碼頭中海

輪吞吐量比例已超過一半。從公用碼頭的企業(yè)專用碼頭的進展建設來

看，鎮(zhèn)江港已形成以建設海輪泊位為主導的進展方向，海港型的特點十

分明顯。

腹地經(jīng)濟發(fā)達，市場繁榮，港口吞吐量持續(xù)增長，港口吞吐量構成

持續(xù)調(diào)整，外貿(mào)吞吐量比重上升較快，為港口進展提供了強有力的支撐。

第二章設計資料

2.1自然條件

2.1.1地理位置

鎮(zhèn)江港位于長江三角洲暨江蘇省中部的鎮(zhèn)江市，地處京杭大運河與

長江十字交匯處。地理坐標為北緯32度13分，東經(jīng)119度26分30秒。

上距南京87公里，下距長江入海口279公里。鐵路有京滬干線，公路

有312、104國道，滬寧高速公路穿越，沿江有金山、大港、揚中三處

汽車輪渡溝通蘇南、蘇北公路網(wǎng)；航空東距常州機場70公里，西距南

京祿口國際機場90公里，均有高等級公路直達，是我國長江主樞紐港

之一。

2.1.2氣象

氣溫：

年平均氣溫154C。歷史最高氣溫409C,最低氣溫為零下12（。

風況：

常風向為東風，春夏季多東及東南風，秋冬季多東北及北風，風力

為3?4級，強風向為西北風，年大于17米/秒風平均為15.6天。

降水：

年平均降水量為1066.2毫米，年平均降雨日119.7天，大都集中在

6~9月份o

霧況：

年平均霧日為25.8天，大都發(fā)生在冬季，要緊是凌晨起霧，九時左

右消散。

2.1.3水文

2.1.3.1潮汐、水位

潮汐：

港口處于長江感潮河段，每天漲落潮兩次，漲潮平均歷時3小時2

5分，落潮平均歷時9小時。最高潮位6.48米，最低潮位0.66米，平均

潮差0.96米。

潮流：

有明顯逆流，流速為0.5?1米/秒。

日落后不承諾進港航行。

水位：

鎮(zhèn)江港所轄江段屬感潮河段，屬半日潮型，規(guī)劃港區(qū)的設計水位按

照鎮(zhèn)江港老港區(qū)內(nèi)的鎮(zhèn)江水文站52年水位資料推得。（黃?；妫峦?/p>

詳見下表：

鎮(zhèn)江水文站：

歷年最高水位：+6.99米（1996年8月1日）

歷年最低水位：+0.66米（1959年1月22日）

平均高水位：+5.20米

平均低水位：+1.60米

歷年最大潮差：2.32米（1979年1月30日）

歷年最小潮差：0.00米（1969年9月60）

歷年平均潮差：0.96米

設計水位：

按照（JTJ214-2000）《內(nèi)河航道與港口水文規(guī)范》，關于潮汐阻礙明

顯的感潮河段港口碼頭設計高水位的確定，可按照現(xiàn)行行業(yè)標準（JTJ21

3-98）《海港水文規(guī)范》的有關規(guī)定執(zhí)行。設計水位：

設計高水位采納高潮累積頻率10%的潮位；設計低水位采納低潮累

積頻率90%的潮位。

極端高水位采納重現(xiàn)期50年的年極值高水位，極端低水位采納重

現(xiàn)期50的年極值低水位。

設計高水位5.20米

設計低水位1.60米

極端高水位6.99米

極端低水位0.66米

2.1.3.2流速流向泥沙

流速：

據(jù)長辦南京歷年實測瞬時落潮流速資料：

斷面平均最大流速：2.0米/秒（洪水）

斷面平均最小流速：0.5米/秒（枯水）

平均流速：L0米/秒（中水）

各規(guī)劃港區(qū)主流流向以順流為主，枯水漲潮有負流顯現(xiàn)。

波浪：波高一樣較?。℉<0.7米）可不考慮

泥沙：

據(jù)長辦南實站的實測資料，鎮(zhèn)揚河段懸移質(zhì)泥沙含量：

最大含沙量：1.00千克/立方米

最小含沙量：0.05千克/立方米

平均含沙量：0.30千克/立方米

2.1.3.3冰凌

冰況：鎮(zhèn)江港無冰凍。

2.2地勢地貌

港區(qū)陸域平坦，已建少量庫場，后方土地充裕。地面高程一樣在6.

00?6.03米左右。港區(qū)江面極為開闊，自建港以來，港址處微沖不淤，

水下地勢狀況變化較小。

2.3工程地質(zhì)

本區(qū)屬沖擊平原。按照對港區(qū)的鉆孔勘察，土層變化差不多一致，

各分層如下：

污泥質(zhì)亞粘土：灰黃色?灰褐色，局部夾薄層粉沙、云母和腐殖質(zhì)

等，土質(zhì)自上而下由流態(tài)至極軟狀態(tài)，吳飽和高壓縮性狀。

粉沙：青灰色?灰色，夾薄層亞粘土和貝殼碎片等，土質(zhì)呈稍密?

中密狀。

亞粘土：灰色，夾薄層粉細砂，但以亞粘土為主，土質(zhì)呈軟塑狀。

粉細砂：灰色，夾少量零碎狀貝殼、云母碎片等，局部夾少量夾薄

層亞粘土，土質(zhì)呈中密?緊密狀。

亞粘土夾粉細砂：灰色?灰褐色，夾厚層粉細砂，但以亞粘土為主,

水平與垂直向巖相變化較大，土質(zhì)呈軟塑?可塑狀。

各土層的要緊物理、力學性指標詳見表2-1：

表2-1土層的要緊物理、力學性指標

NO12345

污泥質(zhì)亞亞黏土夾

土層名稱粉砂亞黏土粉細砂

黏土粉細砂

標高"7-1.30-10.00-15.60-26.20-39.95

比重26.226.627.226.527.0

容重kN/w317.2618.9818.3019.2118.46

含水量（0%41.9031.4334.3729.6133.84

孔隙比1.2360.8620.9780.8070.972

塑性指數(shù)3%12.6212.5712.96

液性指數(shù)B1.360.850.79

壓縮系數(shù)6一20.630.0290.0430.0180.038

固結C/MPa0.0110.0100.008

快剪甲（度）11.427213124

天然坡度29.33533

N63.522082810

2.4地質(zhì)構造及地震

按照《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，本區(qū)域地震差不多烈度為VD度。

第三章總平面布置

3.1總體布局

本碼頭設計的代表船型，為50000噸級散貨船。

50000噸散貨船:船長：223m

船寬：32.3m

型深：17.9m

滿載吃水：12.8m

3.2碼頭泊位數(shù)、泊位長度及其高程

該港是河港，泊位數(shù)參照(GB50192-93)《河港工程設計規(guī)范》的有

關規(guī)定確定，碼頭長度及其高程等參照(JTJ211-2006)《河港工程總體設

計規(guī)范》的有關規(guī)定確定，運算如下：

3.2.1泊位數(shù)

目標港口的貨運吞吐量為1590t。

泊位數(shù)應按照碼頭年作業(yè)量、泊位性質(zhì)和船型等因素按下式運算：

N=%

P,

(3-1)

式中：

N------泊位數(shù)；

Qn——按照物資類不確定的年吞吐量(t)；

Pt------泊位的年通過能力⑴。

而泊位的年通過能力應按照泊位性質(zhì)和設計船型按下式運算：

式中：

a——當物資多樣而船型單一時，a為各貨種年裝卸數(shù)量占泊位年裝

卸總量的百分比(％);當船型、貨種都不相同時，a為各鯉船舶年裝卸不

同物資的數(shù)量占泊位年裝卸總量百分比(％);

ps------與a相對應的泊位年通過能力⑴。

與a相對應的泊位年通過能力也可按下式運算：

P,=365P(

(3-3)

tg——晝夜裝卸作業(yè)小時數(shù)(h),應按照各港實際情形確定。一樣制

可取6?7h,兩班制可取12?13h,三班制可取15?18h；對石油碼頭可

取24h；此處取12h(兩班制)

P------船時效率(t/h),按貨種，船型，設計能力，作業(yè)線數(shù)和運營

治理等因素綜合分析確定。設計船時效率參照(JTJ212-2006)《河港工

程總體設計規(guī)范》和OTJ211-99)《海港總平面設計規(guī)范》，本設計取為2

000t/h

P'——合理船舶利用率(％)。此處取0.60(0.55-0.70)o

泊位數(shù)：N=0=2.87

P,

(3-4)

因此，取泊位數(shù)為3個。

3.2.2碼頭前沿高程

H=H,+\H

(3-5)

式中：H,——設計高水位，按照統(tǒng)計的資料，重現(xiàn)期為50年的設

計高水位是5.20m；

\H——超高，取為0.40m((GB50192-93)《河港工程設計規(guī)范》)。

貝心H=H,+^H=5.20+0.40=5.60m

參照(JTJ211-99)《海港總平面設計規(guī)范》，碼頭前沿設計高程，不

能小于極端高水位6.99m,綜合考慮當?shù)貙嶋H情形，取”=7.0m。

3.2.3碼頭前沿設計水深

碼頭前沿設計水深：

￡>,?=T+Z+AZ(3-6)

式中：D?,——碼頭前沿設計水深(m)；

T——設計船型滿載吃水(m),取12.8m；

Z---龍骨下最小富余深度(m),取0.5m；

AZ------其它富余深度(m),取0.4m。

則:Dm=12.8+0.5+0.4=13.7m

(3-7)

3.2.4碼頭前沿底高程

碼頭前沿底高程=設計低水位-設計水深=1.6-13.7=-12.1m

3.2.5泊位長度

參照(GB50192-93)《河港工程設計規(guī)范》

泊位長度?。?=+&+4+24=76+120+10+14=220,〃

(3-8)

即220mo

3.2.2碼頭前水域?qū)挾?/p>

碼頭前水域?qū)挾热?倍設計船寬，本設計取為64.6m。

3.3庫場堆場面積

按照(JTJ211-99)《海港總平面設計規(guī)范》，對件雜貨、散貨的堆場

所需的容藜送逸壁.菁：

rride

“bK(3-9)

qKx(3-10)

式中：E——倉庫、堆場容量(t);

Q----按照物資類不確定的年吞吐量⑴，此次取1590萬t；

"——倉庫或堆場不平穩(wěn)系數(shù)，本設計取為1.5；

&?---物資最大入堆場百分比(％),本設計取為100%;

TyK---倉庫或堆場年營運天(d),本設計取36510d；

t,,c---物資在堆場的平均堆存期(d),本設計取10d(8~13d)；

A——堆場的總面積(m2)；

q——單位或有效面積的物資堆存量(t/m2),取4.0(生鐵2.5?4,鋼

材3~6)

KK——堆場總面積利用率，為有效面積占總面積的百分比，取0.7

(0.7~0.8)E159000000-1.5-10

A=------=233366m2

36540.7

取為240000m2。

3.4機械選型

按照(JTJ215-98)《港口工程荷載規(guī)范》，

選用起重運輸機械選用Mh-4-25,其參數(shù)如下：

最大起重量10t；最大幅度30m；

自重200t；軌矩10.5m；

支腿縱距10.5m；荷載250kN。

選用15t汽車，其參數(shù)如下：

一樣車總重力：150kN；

前軸重力標準值：50kN；

后輪重力標準值：lOOkN；

軸距:4.0m；

輪距：1.8m；

前輪著地寬度及長度：0.25X0.20m；

后輪著地寬度及長度：0.50X0.20m；

車輛外形尺寸(長X寬)：7X2.5m0

第四章碼頭結構方案設計及荷載運算

4.1結構方案的確定

重力式、板樁式及高樁式是碼頭結構的要緊型式。重力式一樣用于

較好的地基，板樁式要緊適用于所有可沉入板狀的地基，但板樁是薄壁

結構，抗彎能力有限，一樣適用于萬噸級以下的碼頭，高樁式一樣適用

于軟土地基，按照當?shù)氐刭|(zhì)資料條件，碼頭采納高樁式結構，按照當?shù)?/p>

的水位差，綜合考慮采納梁板式結構型式。

高樁式碼頭按照實際情形，又分為兩種，第一種由面板、縱梁、橫

梁、樁帽，靠船構件組成，其裝配程度高，采納了預應力結構，提升了

結構的抗裂性能，但梁的高度較大，又有樁帽，因此比較賽材料，同時

由于梁差不多上預制的，整體性較差；第二種不采納樁帽，直截了當在

樁上現(xiàn)澆下橫梁，同時部分構件也采納了預應力，如此不僅提升了承載

力，節(jié)約了材料，也增強了整體性，綜合考慮，采納第二種型式的高樁

碼頭。因設計船型為5萬噸級散貨船，系纜力標準值與船舶撞擊力標準

值均較大，碼頭受到的水平力大，碼頭樁基中至少組要設置一對叉樁。

4.2方案設計

4.2.1結構總尺度的確定

(1)結構寬度：碼頭結構總寬度要緊決定于岸坡的穩(wěn)固性和擋土結

構的位置，假定開挖的岸坡坡度為1：3,擋土結構采納重力式擋土墻,

再結合平面布置中確定的碼頭前沿底高程-12.10m和碼頭面高程7m,可

確定碼頭結構的總寬度為53.1m。其中，前方樁臺寬19m,要緊用于門

機的布置，后方樁臺寬34.1m,要緊用于布置前方堆場。

(2)結構沿碼頭長度方向的分段：為幸免結構中產(chǎn)生過大的溫度應

力和沉降應力，沿碼頭長度方向隔一定距離應當設置變形縫。在平面布

置中已確定5萬噸級散貨船泊位長度為800m0本港所處位置地基土質(zhì)

分布較平均，因此，結構沿長度方向能夠分為15段，每段長為53.33

m,每個結構段的兩端做成懸臂式上下結構。

4.1作用于船舶上的風荷載

作用在船舶上的運算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宜按下列公式運算：

心=73.6x10-54X4

(4-1)

/=49.0xl0-5W

(4-2)

式中：Fxw,Fyw——分不為作用在船舶上的運算風壓力的橫向

和縱向分力(kN)

Axw,Ayw------分不為船體上面以上橫向和縱向受風面積

(m2)

Vx,Vy------分不為設計風速的橫向和縱向重量(m/s)

C——風壓不平均折減系數(shù)，按照規(guī)范，本設計取0.60

船體以上的受風面積按下列公式運算：

五萬噸級散貨船半載或壓載時:

log4,,=0.283+0.727logDW(4-3)

logAv?,=0.019+0.628logDW(4對

式中：DW——船舶載重量(t)

船舶在水面以上最大尺寸：B=223m,L=32.3m,按照規(guī)范(JTJ215-

98)《港口工程荷載規(guī)范》，取Zx=0.6,Cy=1.0

logA,,,=0.283+0.727logDW=0.283+0.727Xlog50000=3.699

Axw=5001m2

108Ag=0019+°-628bgDW=o.o19+0.628Xlog50000=2,970

Ayw=934m2

&=73.6*10-、4依=73.6X10-5X5001X222X0.60=1068.88kN

/=49.0x10-5A"7=49oxIO_5X934x222X1.0=221.5IkN

4.2作用于船舶上的水流力

(1)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：

2

F.C=CXSCX^VB(4-5)

F'mLC/X,xPB'(4-6)

式中：Fxsc、Fxmc------分不為水流對船首橫向分力和船尾橫向分

力(kN)

Cxsc、Cxmc------分不為水流力船首橫向分力系數(shù)和船尾橫向分力

系數(shù)

P------水的密度P=1.0t/m3

V------水流速度(m/s),V=2m/s

B'——船舶吃水線以下的橫向投影面積(m2)

d/D=17.3/12.8=1.35,查(JTJ215-98)《港口工程荷載規(guī)范》表E.0.3,

得

Cxsc=0.1,Cxmc=0.05

logB=0.484+0.612log50000,B=2290(m2)

2

則Fxsc=0.1x1/2x2x2290=458(A:7V)

2

Fxmc=0.05xl/2x2x2290=229(AN)

(2)水流對船舶作用產(chǎn)生的水流力縱向分力：

2

Fyc=Cycxp/2xVS(4-7)

G，c=0.046Re如34+匕

(4-8)

Re=VL/u

(4-9)

其中：Fye---------水流對船舶作用產(chǎn)生的水流力縱向分力(KN)

Cyc----------水流力縱向力分力系數(shù)

P-----水的密度P=1.0t/m3

V----水流速度(m/s),V=2m/s

S——船舶吃水線以下的表面積(m?)

B----系數(shù)；

?！倪\動粘性系數(shù)，按(JTJ215-98)《港口工程荷載規(guī)范》表E.

0.8選用，取水溫為10°C,故D=1.31xl(F*m2/s

Re=2x223/1.31xl0-4=3.40xl06

查表E.0.9,得b=0.009

60134

則=0.046Re4&+人=0.046x(3.40xio)-+0.009=0.0151

S=\nLD+ChLB=1.7x223x12.8+0.825x223x32.3=10795(m

2)

F、，=0.0151x1/2x2?x10795=326(KN)

4.3系纜力

k

N--[^Fx/f,inacos/3+2_JFy/cosacos/3]

(4-10)

式中：2Fx、SFy分不可能顯現(xiàn)的風和水流對船舶作用產(chǎn)

生的橫向分力總和及縱向分力總和

系船柱受力分布不平均系數(shù)，本設計n大于2,故K取1.

3

運算船舶同時受力的系船柱數(shù)目，查表10.4.2,取6個

a、B——分不定義為系船纜與碼頭前沿線的夾角和與水平面的

夾角，查(JTJ215-98)《港口工程荷載規(guī)范》表10.4.3,本設計a取30°,

B取0°

k

N=R[￡FX/sinacos/3+/Fr/cosacos/7]

=1114kN

(4-11)

符合規(guī)范要求，即取1114KN0

4.4擠靠力

本設計橡膠護舷間斷布置，擠靠力標準值按下式運算：

(4-12)

式中：Fj——橡膠護舷間斷布置時，作用于一組或一個橡膠

護舷上的擠靠力標準值

K'j——擠靠力不平均系數(shù)，取1.3

n——與船舶接觸的橡膠護舷的個數(shù)，本設計取20

F'=/Z—=13型755￡8=n413KN(4-13)

20

4.5撞擊力

船舶靠岸時的有效撞擊能量：

(4-14)

式中：E0——船舶靠岸時的有效撞擊能量

P——有效動能系數(shù)，取0.7?0.8,本設計取0.75

M——船舶質(zhì)量⑴，按滿載排水量運算

Vn——船舶靠岸法向速度(m/s),取0.10m/s

滿載排水量：log紂=0.177+0.99Ilog。W=0.177+0.99Ilog50000=4.834

V=68234t

=68234t

&=^MV2=0.75x0.5x68234x0.102=255.88jtJ

°2

選用DA-A800Hx1500標準型橡膠護舷:

E=278KJ,反力R=825KNo

第五章面板運算

5.1運算原則及其尺寸擬定

本設計中，前、后邊板為單向板，運算較為簡單，在此僅運算四邊

與縱、衡梁相連的雙向板。

(1)施工期：預制面板安裝在橫梁上，按簡支板運算。

(2)使用期：面板與縱橫梁整體連接，為連續(xù)板，板的內(nèi)力運算，第

一按四邊簡支板，按照(JTJ291-98)《高樁碼頭設計與施工規(guī)范》，運算

出兩個方向的跨中彎矩Mx和My,連續(xù)板的跨中彎矩取0.525MX和0.52

5My；支座彎矩取-0.75Mx'和-0.75My'。

面板采納疊鰻干制部分厚40cm,現(xiàn)澆部分厚15cm,橫梁采納

花籃金虬”(桌圓海形梁，樁采納直卷*1.2畝的預應力pc管樁，橫

向排架間*0為龍m,板的擱置長度取,8卜。

5.2^^跨晨1

5?1簡哀板帶0.叫

圖5-1橫斷面圖二

O

CU

210蟀0料210210棒0以210

,7000L

圖5-2縱斷面圖

簡支板彎矩運算跨度：支撐寬度為210mm,擱置長度取180mm,

貝”Lo=+A=(7-0.6-2x0.21)+0.4=6.38m

%=L“+e=5.98+0.18=6.16機(5-

1)(5-2)

按照規(guī)范要求，取6.16m

5.2.2連續(xù)板

短邊方向彎矩運算跨度：

B=0.6>0.1L=0.525m/0=4.90m(5-3)

長邊方向彎矩運算跨

B=1.02>0.1L=0.7m/0=l.l/n=6.58m(5-4)

5.3作用運算

5.3.1永久作用

結構自重：現(xiàn)澆面層：y=24kN/m3；

0.15m。

預制面板：y=25kN/m3；

/z=0.4mo

工賽作用—-----------

i）短暫荻?可變作窕7+

施工荷載：3kPa

預制板吊運：

預制板尺寸：Lx=4.55m,Ly=6.34m

6340I

圖5-3預制面板吊運圖

預制板吊運時取動力系數(shù)a=1.3

2）持久狀況可變作用：

均布荷載：q=20kPa。

根,-4-25門座起重機荷載為250KN。

15t汽車荷載為150KNo

5.4作用效應分析

5.4.1短暫狀況（施工期）

按簡支板運算

永久作用：板自重：04x25=l°kPa

(5-5)

彎矩運算：

2

Mi=gq/2=lx10x6.1647.43(kN.m/m)(5-6)

可變作用：施工荷載：/=3kN/m2

彎矩運算：

M?=^x3x6.162=14.23(kN.m/m)(5-7)

預制板吊運：

查《建筑結構靜力學運算手冊》(第二版)，按照公式：M=aql2,

取〃=上，由4450/6340=0.702,查表4-26分不為0.0424、0.1169、0.09

6

73、0.1393,

運算結果：=0.0424x10x6.162=16.192kN.m/m

2

Mv=0.1169x10x6.16=44.64kN.m/m

=0.0973x3x6.162=11.08kN.m/m

=0.1393X3X6.162=15.856kN.m/m

5.4.2持久狀況(使用期)

按四邊簡支板運算：

1)永久作用：

面板自重：同短暫狀況

M=-^/2=-x10x6.162=47.43(kN,m/m)

88

(5-8)面層自重：g=0/5x24=3.6kPa

(5-9)

=4.90,Zv=6.58〃？

四邊簡支的情形%=0.745,查《建筑結構靜力學運算手冊》表4-1

6,可得系數(shù)0.0626和0.0315,ju=-

6

按照運算公式：

=Mx+/.iMx(5-

10)

(5-11)

運算結果：%=23.753kN?m

=11.952kN?m

連續(xù)板的跨中彎矩:Mx=0.525x23.753=12.470kN?m

Mv=0.525x11.952=6.275kN?m

連續(xù)板的支座彎矩：=-0.75x23.753=-17.815kN?m

M\=-0.75x11.952=-8.964kN?m

2）可變作用

可變作用有汽車荷載，本設計選取15t汽車，按照其車型參數(shù),運

算如下f八

汽t經(jīng)面層擴散后的傳遞寬度：—一

〃]='+4+2hs=0+0.25+2x0.15=0.55/77(5-9)

bx=b0+2hs=0.2+2x0.15=0.5m

a

.，鬲酸限

q----------=181.8I2

0.55x0.5kPa(5-)

作用圖示如圖5.4所示。

圖5.4汽車輪壓擴散圖

按照《海港工程設計手冊（中）》，四邊簡支板承擔集中荷載所產(chǎn)生的

彎矩值如下：Ma=a0P=%abq

（5-12）

%

十(5-13)

?0—■—

迫-四(5-14)

b；%

(5-15)

式中：——系數(shù)，按a=q,”=2（4+后）由規(guī)范附表查得。

%A——系數(shù)，按"%,6=2京由規(guī)范附表查得。（a,b即表中的

運算結果：Mu=38.08kN?m

Mh=36.72kN?m

連續(xù)板在汽車荷載作用下產(chǎn)生的跨中彎矩及支座彎矩

Mx=0.525x42.31=22.212^m

M=0.525x36.72=19.278,

?v'kNT.m

=-0.75x42.31=-31.732m

M?=-0.75x36.72=-27.540.

■'kNT.m

運算結果匯總?cè)缦卤?-1：

表5-1面板作用效應組合表

短跨跨中長跨跨中短跨支座長跨支座

作用

%M,M；

永久面板自重47.43

作用面層自重0.7891.569-1.127-2.241

▼、一,-“施工荷載

可變短暫狀況口、.二彳14.23

作用吊運內(nèi)力5.5802.0241.9821.384

持久狀況汽車荷載19.27822.212-27.540-31.732

注：表中單位：kN.m

5.5作用效應組合

5.5.1承載能力極限狀態(tài)的作用效應組合

1)持久狀況作用效應的持久組合：

Af=%MGK+'2M0K

(5-16)

式中：G=L2；Q=1.05

長跨跨中：Mv=1.2x(47.43+1.569)+1.05x22.212=82.121(kN.m)(5

-17)

短跨跨中：=1.2x0.789+1.05x19.278=21.189(kN.m)

長跨跨支：用，=—(1.2x2.241+1.05*31.732)=—36.008(kN.⑼

短跨跨支：=-(1.2x1.127+1.05x27.540)=—30.269(攵Nm)

2)短暫狀況作用效應的短暫組合：

M=%MGK+rQ^QK

(5-18)

式中：rG=1.2；rQ=1.3

組合1:Mx=1.2x47.43+1.3x14.23=75.415(kN.m)

組合2:板吊運時，取a=1.3

Mx=1.3x2.024=2.631(kN.m)

Mv=1.3x5.580=7.254(kN.哈

呢=-1.3x(-1.127)=1.465(ZNM

=1.3x(—2.241)=—2.913(ZN.m)

5.5.2正常使用極限狀態(tài)的作用效應組合

1)持久狀況作用的短暫效應組合：

M=MGK+W\MQK(5-19)

式中：匕=0-8

長跨跨中："、=47.43+1.569+0.8x22.212=66.769(kN?m)

短跨跨中:My=0.789+0.8x19.278=16.211(kN?m)

長跨跨支：=-(2.241+0.8x31