某碼頭一期工程與工程施工設(shè)計(jì)方案課程

1、 科技大學(xué)本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）學(xué) 院 專(zhuān) 業(yè) 港口航道與海岸工程學(xué)生 班級(jí)學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 二零一零年六月31 / 35目錄目錄1第一章緒論11.1我國(guó)港口碼頭發(fā)展概況11.2論文背景和研究意義11.2.1論文背景11.2.2研究意義21.3國(guó)外現(xiàn)狀31.3.1國(guó)現(xiàn)狀31.3.2國(guó)外現(xiàn)狀31.4我國(guó)港口發(fā)展存在的問(wèn)題4第二章設(shè)計(jì)資料52.1營(yíng)運(yùn)資料52.2自然條件52.3施工條件與材料供應(yīng)情況6第三章碼頭總體平面圖設(shè)計(jì)73.1總體布局73.1.1泊位數(shù)確定73.1.2設(shè)計(jì)船型尺寸83.1.3泊位長(zhǎng)度確定83.1.4碼頭前沿高程確定93.1.5碼頭前沿設(shè)計(jì)水深93.1.6碼頭前的地面高程

2、103.1.7碼頭前沿停泊水域與船舶回旋水域103.1.8碼頭裝卸機(jī)械的選擇103.1.9庫(kù)場(chǎng)面積的確定113.1.10平面布置123.2碼頭結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)123.2.1結(jié)構(gòu)方案123.2.2結(jié)構(gòu)總尺度的確定。12第四章碼頭荷載134.1自重荷載134.2堆貨和人群荷載144.2.1堆貨荷載144.2.2人群荷載144.3船舶荷載144.3.1作用于船舶上的風(fēng)荷載144.3.2作用于船舶上的水流力154.3.3系纜力164.3.4擠靠力174.3.5撞擊力17第五章面板計(jì)算175.1計(jì)算原則與其尺寸擬定175.2計(jì)算跨度185.2.1簡(jiǎn)支板185.2.2連續(xù)板195.3作用195.3.1永久作用

3、195.3.2可變荷載195.3.4作用效應(yīng)分析205.3.5作用效應(yīng)組合235.4配筋計(jì)算245.4.1長(zhǎng)跨跨中配筋255.4.2長(zhǎng)跨方向支座配筋255.4.3短跨跨中配筋265.4.4短跨方向支座配筋265.5面板彎矩作用的裂縫驗(yàn)算265.5.1 長(zhǎng)跨方向正彎矩作用的裂縫驗(yàn)算275.5.2 短跨方向正彎矩作用的裂縫驗(yàn)算28第六章縱梁計(jì)算286.1 計(jì)算原則286.1.1施工期286.1.2使用期286.2 計(jì)算跨度286.3 作用286.3.1永久作用286.3.2可變作用296.4 作用效應(yīng)分析296.4.1永久作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的作用效應(yīng)29第一章 緒論1.1我國(guó)港口碼頭發(fā)展概況早在197

4、3 年,針對(duì)當(dāng)時(shí)我國(guó)港口不適應(yīng)對(duì)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易需要的情況,周恩來(lái)總理發(fā)出了“三年改變港口面貌”的號(hào)召,港口建設(shè)提上國(guó)家議事日程。經(jīng)過(guò)幾年建設(shè),到1980 年,全國(guó)沿海港口生產(chǎn)性泊位達(dá)到327 個(gè),其中萬(wàn)噸級(jí)以上泊位142個(gè),碼頭岸線長(zhǎng)度7 萬(wàn)余米,綜合通過(guò)能力212 億噸。但港口發(fā)展?fàn)顩r仍然嚴(yán)重滯后,港口通過(guò)能力不足,壓船、壓貨和壓港現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。1981 年到1985 年曾連續(xù)三次發(fā)生港口嚴(yán)重堵塞。一時(shí)間港口成了制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)和對(duì)外貿(mào)易發(fā)展的“瓶頸”。為改變這種狀況,國(guó)家加大了對(duì)港口建設(shè)的投入,1980 年以后的5 年間,在沿海先后建設(shè)深水泊位54 個(gè),新增能力1 億噸,建成了一批5 萬(wàn)噸級(jí)、10

5、 萬(wàn)噸級(jí)的石油、煤炭、礦石專(zhuān)用碼頭和3 萬(wàn)噸級(jí)的集裝箱碼頭。在長(zhǎng)江上也建設(shè)和改造了一批碼頭泊位。80 年代末期,交通部根據(jù)我國(guó)能源和外貿(mào)運(yùn)輸?shù)男枰?提出了主要針對(duì)解決煤炭、礦石、集裝箱和客貨滾裝運(yùn)輸需要的沿海運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃。經(jīng)過(guò)10 年奮斗,一大批現(xiàn)代化的煤炭、石油、礦石、糧食和集裝箱專(zhuān)業(yè)碼頭相繼建成投產(chǎn),逐步形成大中小港口合理搭配和相互補(bǔ)充、專(zhuān)業(yè)與通用泊位配套齊全的全國(guó)港口網(wǎng)格局,從而基本緩解了現(xiàn)階段港口碼頭能力緊的狀況。1.2論文背景和研究意義1.2.1論文背景黨的十六大提出了全面建設(shè)小康社會(huì)、加速社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的宏偉奮斗目標(biāo)，根據(jù)目標(biāo)要求，到2020年全國(guó)國(guó)生產(chǎn)總值（GDP）將實(shí)現(xiàn)

6、翻兩番，人均GDP達(dá)到3000美元，20年平均增長(zhǎng)速度約為7.18%。進(jìn)入新的歷史發(fā)展階段，我國(guó)無(wú)論是東部沿海發(fā)達(dá)地區(qū)還是中西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)都呈現(xiàn)出新一輪加速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。改革開(kāi)放三十年來(lái)，港口從落后的裝卸碼頭，發(fā)展成為國(guó)家重要海港區(qū)，成為長(zhǎng)三角地區(qū)現(xiàn)代化的港口群，擁有五個(gè)國(guó)家級(jí)沿海主要港口和兩個(gè)河主要港口。港口從簡(jiǎn)單的裝卸堆存功能，發(fā)展成為集裝卸、倉(cāng)儲(chǔ)、貿(mào)易、加工、物流等多種功能于一體的綜合交通運(yùn)輸體系的樞紐，成為社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略支撐，成為長(zhǎng)江三角洲地區(qū)乃至全國(guó)重要的海運(yùn)通道。港口的國(guó)際地位初步確立、形象充分展示、作用日益發(fā)揮。在2008年，市港口吞吐量達(dá)到1.005億噸，其中沿江港口吞

7、吐量8700萬(wàn)噸，運(yùn)河與其他河港吞吐量1350萬(wàn)噸。地處長(zhǎng)江和大運(yùn)河兩條黃金水道的十字交匯處，中國(guó)十字水系的中轉(zhuǎn)聯(lián)運(yùn)樞紐，擁有長(zhǎng)江自然岸線270公里，其中深水岸線87公里。在近年來(lái)，港口經(jīng)濟(jì)在區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的輻射、集聚、拉動(dòng)作用日益凸顯，已形成港區(qū)建設(shè)與沿江開(kāi)發(fā)互相促進(jìn)、城市與港口互為依托、港城一體化發(fā)展的良好態(tài)勢(shì)。目前，全市75%的經(jīng)濟(jì)總量集中在沿江臨港，已經(jīng)在落戶(hù)的3000余家外資企業(yè)，累計(jì)到位外資95億美元，其中80%的外資項(xiàng)目落戶(hù)在沿江臨港。沿江臨港發(fā)展培育了一批國(guó)外知名龍頭企業(yè)和優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品，形成了化工、造紙、建材、機(jī)械等主導(dǎo)臨港產(chǎn)業(yè)和五個(gè)省級(jí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)。港口已成為促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和結(jié)構(gòu)

8、調(diào)整的重要支撐，成為最大的品牌和優(yōu)勢(shì)之一。1.2.2研究意義作為港口，對(duì)于城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都起著非常重要的作用。全球35個(gè)國(guó)際化的城市，其中有31個(gè)是因?yàn)橛懈劭诙l(fā)展起來(lái)的國(guó)際化的城市。前10名的城市幾乎都是港口城市。全球財(cái)富的50%集中在沿海港口城市。從歷史演變的過(guò)程來(lái)看。港口首先是交通的樞紐，是各種交通工具轉(zhuǎn)換的中心，這樣大量的貨物聚集在這里，拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。同時(shí)，港口周邊地區(qū)又發(fā)展加工工業(yè)，帶動(dòng)了工業(yè)的發(fā)展。再后來(lái)是第三代港口，又促進(jìn)了國(guó)際貿(mào)易的發(fā)展，一些代理的行業(yè)，物流也發(fā)展起來(lái)了?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到第四代港口，是全球資源配置的樞紐，因?yàn)楫?dāng)前的一個(gè)國(guó)際發(fā)展的重要趨勢(shì)是全球化，

9、全球化的趨勢(shì)就是資源在全球圍的流動(dòng)與資源在全球的共享，在這樣的情況下，資源在全球圍流動(dòng)，就要靠海運(yùn)來(lái)支撐，因?yàn)楹＿\(yùn)的運(yùn)量最大，效率最高，成本最低。在港口周?chē)妥兂闪速Y源配置的樞紐。因此，在區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，港口對(duì)于整合各種生產(chǎn)要素，發(fā)展各種產(chǎn)業(yè)集群具有非常重要的意義。1.3國(guó)外現(xiàn)狀1.3.1國(guó)現(xiàn)狀建國(guó)以來(lái),特別是在改革開(kāi)放以后,我國(guó)的港口事業(yè)得到了迅速發(fā)展,基本扭轉(zhuǎn)了過(guò)去長(zhǎng)期與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展不相適應(yīng)的被動(dòng)局面,港口在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的地位和作用進(jìn)一步增強(qiáng),在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力也不斷提高,無(wú)論港口碼頭的技術(shù)裝備情況,還是港口管理水平和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)情況都發(fā)生了歷史巨變,取得了令世人矚目的成就,縮短了與發(fā)達(dá)國(guó)家的

10、差距。目前,我國(guó)吞吐量超過(guò)萬(wàn)噸的港口有2000 余個(gè),其中對(duì)外開(kāi)放港口130 多個(gè);全國(guó)沿海和長(zhǎng)江55 個(gè)主要港口擁有碼頭泊位1446 個(gè),岸線長(zhǎng)度51 萬(wàn)米,萬(wàn)噸級(jí)以上深水泊位490個(gè)。全國(guó)港口年接納來(lái)自世界上100 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的船舶36000 多艘次。我國(guó)現(xiàn)在已有包括集裝箱、煤炭、散糧、礦石、石油、化學(xué)品等在的各種專(zhuān)用碼頭和泊位。1998 年全國(guó)主要港口完成吞吐量1115 億噸,比上年增長(zhǎng)414 %;其中外貿(mào)貨物吞吐量由于受亞洲金融危機(jī)影響,僅完成316 億噸,比上年下降718 %。全國(guó)港口集裝箱完成吞吐量1300 萬(wàn)TEU ,比上年增長(zhǎng)21 % ,已連續(xù)12 年保持20 %以上的增長(zhǎng)

11、速度,港國(guó)際集裝箱吞吐量已躋身世界10 大港行列。我國(guó)大陸港口開(kāi)辟的國(guó)際集裝箱班輪航線有140 條、每月航班2500 個(gè),在現(xiàn)階段基本滿(mǎn)足了我國(guó)外貿(mào)運(yùn)輸?shù)男枰?.3.2國(guó)外現(xiàn)狀目前, 世界大型港口在各國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中日益發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在國(guó)外，以美國(guó)為例。三百多年來(lái), 美國(guó)的海港和河港一直是居民, 貿(mào)易, 工業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的中心。它們集散禾裝卸了大量貨物, 是美國(guó)現(xiàn)代文明的生命線。美國(guó)現(xiàn)在的港口體制基本上是聯(lián)邦政府和地方之間長(zhǎng)期存在的合作關(guān)系。聯(lián)邦政府主要是裝備和維護(hù)導(dǎo)航設(shè)備和航道, 而地方, 州和私人企業(yè)則主要是建造和經(jīng)營(yíng)碼頭設(shè)施。目前, 隨肴形勢(shì)的發(fā)展, 這種合作關(guān)系已擴(kuò)

12、大到靈活戰(zhàn)略方面, 包括港口作業(yè)和港口設(shè)施的安全防衛(wèi), 以與在國(guó)際貿(mào)易上防止出現(xiàn)損害港口競(jìng)爭(zhēng)能力的事件。在美國(guó), 不論是河港或海港, 公營(yíng)碼頭和私營(yíng)碼頭都是在同一個(gè)港, 只有少數(shù)是例外的。通常, 件雜貨碼頭為公營(yíng)港務(wù)局所有, 它與地方或州政府成為一體, 而散貨碼頭, 如煤, 糧食, 礦石與石油等碼頭, 則主要為私人企業(yè)所有。1.4我國(guó)港口發(fā)展存在的問(wèn)題改革開(kāi)放以來(lái)，沿海港口建設(shè)步伐加快，在總量規(guī)模不斷擴(kuò)大的同時(shí)，港口結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化。以主樞紐港為核心、地區(qū)重要港口為骨干、其他中小港口適當(dāng)發(fā)展的層次格局初步形成；環(huán)渤海地區(qū)、長(zhǎng)江三角洲和珠江三角洲地區(qū)初步形成港口群體；一批專(zhuān)業(yè)化大型散貨碼頭和集

13、裝箱碼頭建成，促進(jìn)了煤炭、原油和鐵礦石運(yùn)輸系統(tǒng)以與集裝箱干支運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。但是，沿海港口不可避免地存在著各種問(wèn)題，目前最為突出的是結(jié)構(gòu)性問(wèn)題，主要反映在港口基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)性矛盾突出、港口功能結(jié)構(gòu)不適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求等。一是公用碼頭吞吐能力不足，特別是主樞紐港公用碼頭超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)；二是深水泊位比例低，大型專(zhuān)業(yè)化深水碼頭短缺，尤其是外貿(mào)原油和鐵礦石碼頭明顯不足，遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足我國(guó)加大戰(zhàn)略性資源進(jìn)口的需要；三是集裝箱碼頭建設(shè)滯后，特別是能接納第四代以上集裝箱船的碼頭能力嚴(yán)重不足，且未形成大、中、小碼頭相互配套銜接，干線港、支線港和喂給港相互協(xié)調(diào)發(fā)展的現(xiàn)代化集裝箱運(yùn)輸系統(tǒng)，一些港口的集疏運(yùn)系統(tǒng)影響港口功能的

14、發(fā)揮；四是國(guó)家對(duì)港口技術(shù)改造缺乏政策扶持；五是老港區(qū)碼頭改造和港口功能調(diào)整的問(wèn)題突出，早期建設(shè)的雜貨碼頭噸級(jí)偏小、裝備舊落后；六是一些老港區(qū)位于鬧市區(qū)，不僅限制了港區(qū)貨物裝卸功能的發(fā)揮，而且?guī)?lái)了交通擁擠和環(huán)境污染等問(wèn)題；七是長(zhǎng)江、珠江出海航道以與沿海主樞紐港進(jìn)出港航道條件不適應(yīng)海運(yùn)船舶大型化的需要；八是貨主碼頭的建設(shè)尚未形成規(guī)模，缺少同類(lèi)貨主之間、貨主與港口之間的有效銜接，貨主碼頭利用率偏低；九是除大型電廠、冶金和石化企業(yè)擁有專(zhuān)用泊位外，大量企業(yè)依靠公用碼頭，尚未形成成片開(kāi)發(fā)的臨港工業(yè)港區(qū)；十是沿海港口市場(chǎng)環(huán)境發(fā)生較大變化，港口功能難以適應(yīng)發(fā)展需要。總之，一些問(wèn)題是港口發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的，一些

15、是外部環(huán)境影響所造成的，一些則是來(lái)自歷史的沉淀。但無(wú)論如何，這些都是實(shí)現(xiàn)港口現(xiàn)代化迫切需要解決的問(wèn)題。第二章 設(shè)計(jì)資料2.1營(yíng)運(yùn)資料（1）、貨種：進(jìn)口貨種主要為鋼材、設(shè)備等，出口為水泥、化肥和輕工產(chǎn)品等，其中部分貨物采用集裝箱運(yùn)輸，年貨運(yùn)量為200萬(wàn)噸。（2）、設(shè)計(jì)船型：本碼頭設(shè)計(jì)的代表船型，以50000噸級(jí)雜貨船為主，并且考慮兼顧500010000噸散貨輪的停靠使用。同時(shí)要求上述船型在枯水期也能夠進(jìn)行正常?？孔鳂I(yè)。（3）、機(jī)型：新建碼頭所需增加的各種裝卸、運(yùn)輸機(jī)械，均可向國(guó)各港機(jī)廠訂貨。2.2自然條件（1）水文水位特征值 (黃海高程):該港位于長(zhǎng)江下游，水位變化受入潮汐和長(zhǎng)江枯水的影響，但以

16、潮汐影響為主，潮型為不規(guī)則半日潮，跟據(jù)對(duì)實(shí)測(cè)潮位的統(tǒng)計(jì)分析，其特征水位如下：設(shè)計(jì)高水位：4.50米設(shè)計(jì)低水位：1.60米極端高水位：5.78米極端低水位：0.42米波浪和水流：據(jù)調(diào)查，波高一般較小（H0.7米）可不考慮；洪水期最大流速約1.01.5米/秒，枯水期流速小于0.5米/秒。（2）地形港區(qū)陸域平坦，已建少量庫(kù)場(chǎng)，后方土地充裕。地面高程一般在6.006.03米左右。港區(qū)江面極為開(kāi)闊，自建港以來(lái)，港址處微沖不淤，水下地形變化狀況較小。近期水下實(shí)測(cè)地形圖詳見(jiàn)圖一。（3）地質(zhì)資料本區(qū)屬?zèng)_積平原。根據(jù)對(duì)港區(qū)的鉆孔堪測(cè)，土層變化基本一致，各分層如下：I.淤泥質(zhì)亞粘土：灰黃色灰褐色，局部夾薄層、粉砂

17、、云母和腐植質(zhì)等，土質(zhì)自上而下由流態(tài)至極軟狀態(tài)，呈飽和高壓縮性狀。II.粉砂：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。III.亞粘土：灰色，夾薄層粉細(xì)砂，但以亞粘土為主，土質(zhì)呈軟塑狀。IV.粉細(xì)砂：灰色，夾少量零碎壯貝殼、云母碎片等，局部夾少量亞粘土，土質(zhì)呈中密緊密狀。V.亞粘土夾粉細(xì)砂：灰色灰褐色，夾薄層粉細(xì)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。（4）地震烈度在設(shè)計(jì)時(shí)考慮碼頭結(jié)構(gòu)的重要性，地震烈度按7度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。（5）氣象氣溫歷年35攝氏度以上天數(shù)，年平均7天，歷年0度以下的天數(shù)，年平均21天。降水年最大降雨量1518毫米，年最小降雨量561毫米

18、，年平均降雨量965毫米，10毫米/小時(shí)以上的中雨和大雨天數(shù)，年平均15天。風(fēng)常風(fēng)向?yàn)闁|南和東風(fēng)，出現(xiàn)頻率為12%和8%，春夏二季多東風(fēng)和東南風(fēng)，東秋二季多北風(fēng)和東北風(fēng)。實(shí)測(cè)最大風(fēng)速33.1米/秒。大于7級(jí)的大風(fēng)天，年平均21天。霧能見(jiàn)度<1000米的霧日，年平均8天。一般是晨霧，主要出現(xiàn)在12月、1月、2月。2.3施工條件與材料供應(yīng)情況(1)施工條件碼頭施工現(xiàn)場(chǎng)“三通一平”（水、電、道路通、場(chǎng)地平整）條件好，把洼地填筑起來(lái)可做現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制場(chǎng)和砂石料堆存場(chǎng)地。在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制普通鋼筋混凝土構(gòu)件的工程量和所能提供勞動(dòng)力的數(shù)量不受限制。施工單位實(shí)力強(qiáng)，機(jī)具設(shè)備齊全，尤其對(duì)裝配式碼頭結(jié)構(gòu)的施工經(jīng)驗(yàn)豐富。

19、具備陸上、水上沉樁的打樁船，可預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁和樁，能預(yù)制空心構(gòu)件（板和樁），空心膠管外徑為25和27cm。一般預(yù)制構(gòu)件的重量可在40噸以。沉樁用的打樁船，其尺寸為：46.6cm×20cm×3.6cm×1.88cm，可吊龍口8米，能大4：1樁，樁斷面可在55cm×55cm以，長(zhǎng)度可在38米以，允許仰俯角30。(2)材料供應(yīng)鋼材、木材、水泥均能保證供應(yīng)；石料可用駁船從外地運(yùn)來(lái)本港，其他材料供應(yīng)，也主要依靠駁船運(yùn)來(lái)工地。第三章 碼頭總體平面圖設(shè)計(jì)本碼頭設(shè)計(jì)的代表船型，以50000噸級(jí)雜貨船為主，考慮到船舶為大噸位船舶，大多是海運(yùn)而來(lái)，所以擬本碼頭按相應(yīng)

20、的海港規(guī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.1總體布局3.1.1泊位數(shù)確定（1）泊位數(shù)計(jì)算，應(yīng)根據(jù)碼頭作業(yè)量，按泊位的專(zhuān)業(yè)性質(zhì)、船型等情況分別進(jìn)行計(jì)算。 （3-1）式中：N泊位數(shù)；Q碼頭作業(yè)量（t），他是指通過(guò)碼頭裝卸的貨物量，包過(guò)外擋作業(yè)量，其根據(jù)設(shè)計(jì)吞吐量和操作過(guò)程確定；Pt1個(gè)泊位的年通過(guò)能力。（2）泊位通過(guò)能力估算式中：Ty泊位年?duì)I運(yùn)天；tz，裝卸一艘船所需的時(shí)間；G船舶的實(shí)際載貨量（t）；p設(shè)計(jì)的船時(shí)效率（t/h），t晝夜非生產(chǎn)時(shí)間之和（h），取3h；泊位利用率；tf船舶的裝卸輔助作業(yè)、技術(shù)作業(yè)時(shí)間與船舶靠離時(shí)間之和（h）。取Ty =280，tz=96h，G=50000t，=0.7， t=3h，tf=6h

21、，則計(jì)算得：Pt=3940740t則N=2000000/3940740=0.5075個(gè)即一個(gè)泊位滿(mǎn)足條件3.1.2設(shè)計(jì)船型尺寸根據(jù)海港工程設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-8-4-2、表1-8-4-9，設(shè)計(jì)船型尺寸確定如下： 設(shè)計(jì)船型尺寸 表 3.1船型船舶噸級(jí)DWT（t）設(shè)計(jì)船型尺寸（m）總長(zhǎng)（L）型寬（B）型深（H）滿(mǎn)載（T）雜貨船5000022031.517.512.5散貨輪100001502011.08.5注：50000噸級(jí)雜貨船尺寸綜合參考日本港口設(shè)施技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建議的標(biāo)準(zhǔn)船型。3.1.3泊位長(zhǎng)度確定碼頭泊位長(zhǎng)度的確定，應(yīng)滿(mǎn)足船舶安全靠離作業(yè)和系攬的要求。對(duì)有掩護(hù)港口的通用碼頭，其單個(gè)泊位確定可按下計(jì)算：L

22、 =L1+2d （2-2）式中：L碼頭泊位長(zhǎng)度（m）；L1 設(shè)計(jì)船舶長(zhǎng)度(m)；D富裕長(zhǎng)度(m)。按照海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)表4.3.6規(guī)定220m船長(zhǎng)選擇富裕長(zhǎng)度為25m所以： L =220+2×25=270m3.1.4碼頭前沿高程確定按照海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)表4.3.3規(guī)定B=B1+D （2-3）式中：B碼頭前沿設(shè)計(jì)高程；B1設(shè)計(jì)水位；D超高值（基本標(biāo)準(zhǔn)1.01.5，復(fù)核標(biāo)準(zhǔn)00.5）。基本標(biāo)準(zhǔn)：B=4.5+(1.01.5)=5.56.0m復(fù)核標(biāo)準(zhǔn)：B=5.78+(00.5)=5.786.28m所以碼頭前沿高程選擇6.0m3.1.5碼頭前沿設(shè)計(jì)水深碼頭前沿設(shè)計(jì)水深是指設(shè)計(jì)低水位以下的保證設(shè)

23、計(jì)船型尺寸在滿(mǎn)載吃水情況下安全停靠的水深。按照海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)公式4.3.5-1：D=T+Z1+ Z2+Z3 +Z4； （2-4）公式4.3.5-2：Z2 =KH Z1 （2-5）式中，D碼頭前沿設(shè)計(jì)水深（m）；T設(shè)計(jì)船型滿(mǎn)載吃水（m）； Z1龍骨下最小富裕深度（m）；Z2波浪富裕深度，當(dāng)結(jié)果為負(fù)值時(shí)取Z =0（m）； K系數(shù)，順浪取0.3，橫浪取0.5； H4%碼頭前允許停泊的波高（m），波列累積頻率為4%的波高；Z3船舶因裝載不均勻而增加的船尾吃水值（m）；Z4備於深度（m）。設(shè)計(jì)船型五萬(wàn)噸級(jí)雜貨船滿(mǎn)載吃水為T(mén)=12.5m按照海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)表4.3.5取Z1=0.3m因?yàn)椴豢紤]波浪影響，

24、所以Z2 =0m按照海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)取Z3 =0.15m因港址微沖不淤，取Z4 =0.4m所以：D=12.5+0.30+0+0.15+0.4=13.35m3.1.6碼頭前的地面高程根據(jù)資料得出寸灘集裝箱碼頭極端低水位為：0.42m?？紤]船舶在枯水期能正常作業(yè)，則：碼頭前沿設(shè)計(jì)河底高程=極端低水位-碼頭前沿設(shè)計(jì)水深 =0.42-13.35 =-12.93m碼頭前沿設(shè)計(jì)河底高程取為-12.9m。3.1.7碼頭前沿停泊水域與船舶回旋水域（1）碼頭前沿停泊水域?qū)挾雀鶕?jù)海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)（4.2.4）確定碼頭前沿停泊水域?qū)挾劝?倍設(shè)計(jì)船寬考慮。船寬B=31.5m，碼頭前沿停泊水域?qū)挾菳1=2×3

25、1.5=63m（2）船舶的回旋水域尺度根據(jù)海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)（表4.2.3）確定有掩護(hù)的回旋水域直徑按2倍設(shè)計(jì)船長(zhǎng)考慮，船長(zhǎng)L=220m回旋水域的直徑為2×220=440m考慮遠(yuǎn)期發(fā)展集裝箱泊位，回旋水域的直徑為2×250=500m3.1.8碼頭裝卸機(jī)械的選擇根據(jù)港口工程荷載規(guī)，考慮鋼材、備起為重件，重運(yùn)輸機(jī)械選用Mh-6-25，其參數(shù)如下：最大起重量25t；最大幅度30m；自重340t；軌矩10.5m；支腿縱距10.5m；荷載250kN。根據(jù)港口工程荷載規(guī) 附錄D ： 選用國(guó)產(chǎn)50t平板車(chē)，其參數(shù)如下：自重16t；載重量50t；總重力660kN；車(chē)軸數(shù)4個(gè)；軸荷載；縱向軸距

26、1.24+5.5+1.24m；每個(gè)車(chē)軸的車(chē)輪數(shù)目8個(gè)；車(chē)輪橫向中距=2.4m；每個(gè)車(chē)輪著地寬度與長(zhǎng)度m。3.1.9庫(kù)場(chǎng)面積的確定雜貨倉(cāng)庫(kù)（堆場(chǎng)）所需容量按下式計(jì)算：式中：E倉(cāng)庫(kù)（堆場(chǎng)）所需容量（t）;Qh年貨運(yùn)量（h）;KBK庫(kù)（場(chǎng)）不平衡系數(shù)；Hmax月最大貨物堆存噸天（td）；月平均貨物堆存噸天（td）；Kr貨物最大入倉(cāng)庫(kù)或堆場(chǎng)百分比（%）；Tyk倉(cāng)庫(kù)或堆場(chǎng)年?duì)I運(yùn)天（d），取350365d；tdc貨物在倉(cāng)庫(kù)或堆場(chǎng)的平均堆存期（d）；K堆場(chǎng)容積利用系數(shù)，堆件雜取1.0；對(duì)散貨取0.70.9。根據(jù)海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)，上述各參數(shù)取值如下：Qh =200萬(wàn)， KBK =1.20， Kr =100%，

27、 Tyk =355天，tdc =10天，K=1.0則：m根據(jù)海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)（5.8.10）件雜貨倉(cāng)庫(kù)或堆場(chǎng)總面積可按下式計(jì)算；式中：A倉(cāng)庫(kù)或堆場(chǎng)的總面積（m2）；q單位或有效面積的貨物的堆存量（t/m2）；KK倉(cāng)庫(kù)或堆場(chǎng)總面積利用率，為有效面積占總面積的百分比（%）根據(jù)海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)，上述各參數(shù)取值如下：q=2.5t/m2，KK=70%則：m23.1.10平面布置3.2碼頭結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)3.2.1結(jié)構(gòu)方案重力式、板樁式和高樁式是碼頭結(jié)構(gòu)的主要形式。重力式一般適用于較好的地基；板樁式適用于所有板樁可沉入的地基，但板樁是薄壁結(jié)構(gòu)，抗彎能力有限，一般適用于萬(wàn)噸級(jí)以下的碼頭；高樁式一般適用于軟地基，

28、對(duì)于表層由近代沉積土組成，硬土層位置較低的地基，目前高樁碼頭幾乎是唯一可行的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件的特點(diǎn)，碼頭采用高樁結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃徊詈秃奢d條件，碼頭上都采用梁板式結(jié)構(gòu)形式。碼頭結(jié)構(gòu)系纜力和撞擊力都較大，碼頭承受水平荷載大，所以在基樁布置中采用“雙插樁”設(shè)計(jì)方案，碼頭斷面結(jié)構(gòu)圖如圖所示。3.2.2結(jié)構(gòu)總尺度的確定。（1）結(jié)構(gòu)寬度：根據(jù)裝卸工藝，確定碼頭結(jié)構(gòu)的總寬度為53.1m。其中，前方樁臺(tái)寬13m，主要用于門(mén)機(jī)的布置，后方樁臺(tái)寬10.5m，主要用于車(chē)道。（2） 結(jié)構(gòu)沿碼頭長(zhǎng)度方向的分段：為避免結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生過(guò)大的溫度應(yīng)力和沉降應(yīng)力，沿碼頭長(zhǎng)度方向隔一定距離應(yīng)設(shè)置變形縫。在平面布置中

29、已確定5萬(wàn)噸級(jí)雜貨船泊位長(zhǎng)度為270m。本港所處位置地基土質(zhì)分布較均勻，因此，結(jié)構(gòu)沿長(zhǎng)度方向可以分為4段，每段長(zhǎng)為67.5米，每個(gè)結(jié)構(gòu)段的兩端做成懸臂式上下結(jié)構(gòu)。 根據(jù)港口工程混凝土設(shè)計(jì)規(guī)，初步擬定碼頭的結(jié)構(gòu)的構(gòu)造尺寸，見(jiàn)表3.2。 碼頭結(jié)構(gòu)構(gòu)造（單位：mm ） 表3.2構(gòu)件名稱(chēng)材料施工方法斷面型式與尺寸樁鋼筋混凝土現(xiàn)澆鋼管樁，直徑600橫梁鋼筋混凝土兩次現(xiàn)澆梁一次現(xiàn)澆，矩形斷面，寬度800，高度600；二次現(xiàn)澆，矩形斷面，寬度800，高度140010.5米跨門(mén)機(jī)軌道梁鋼筋混凝土現(xiàn)澆矩形斷面，寬度600，高度1400連系梁鋼筋混凝土現(xiàn)澆矩形斷面，寬度400，高度1400面板預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)制

30、厚度300，在橫梁上擱置寬度200，在縱梁上擱置寬度50面層混凝土現(xiàn)澆厚度100第四章 碼頭荷載4.1自重荷載鋼筋混凝土： =25kN/m3?；?凝 土： =24kN/m3。4.2堆貨和人群荷載4.2.1堆貨荷載根據(jù)JTJ215-98港口工程荷載規(guī)雜貨碼頭堆貨荷載標(biāo)準(zhǔn)值如下：結(jié)構(gòu)形式前沿q1前方堆場(chǎng)q2結(jié)構(gòu)計(jì)算整體計(jì)算不限306040荷載圖示如下：圖（41）4.2.2人群荷載根據(jù)JTJ215-98港口工程荷載規(guī)，作用于港口工程結(jié)構(gòu)上的人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值取：q=2kPa作用于欄桿頂部的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值取1.0KN/m。4.3船舶荷載4.3.1作用于船舶上的風(fēng)荷載根據(jù)港口工程荷載規(guī)作用在船舶上的計(jì)算風(fēng)壓

31、力用下式計(jì)算： （4-1）（4-2）其中：分別為船體水面以上橫向和縱向受風(fēng)面積，5萬(wàn)噸級(jí)雜貨船半載或壓載時(shí)：（4-3）則 m2 (4-4)則m2 Vx，Vy分別為設(shè)計(jì)風(fēng)速的橫向和縱向分量，船舶在超過(guò)九級(jí)風(fēng)(最大風(fēng)速V=22m/s)時(shí)離碼頭到錨地避風(fēng)，所以控制風(fēng)速Vx=Vy=22m/s。查港口工程荷載規(guī)10.2.3 得風(fēng)壓不均勻折減系數(shù) =0.66（船舶在水面以上最大輪廓尺寸為220m）(kN)(kN)4.3.2作用于船舶上的水流力（1）根據(jù)港口工程荷載規(guī)水流對(duì)船舶作用產(chǎn)生的水流力船首橫向分力和船尾橫向分力:（4-5） （4-6）式中：=1 t/m3；V=1.5m/s。查港口工程荷載規(guī)中表E.0

32、.3;。+(m2)則 (kN)(kN)（2）水流對(duì)船舶作用產(chǎn)生的水流力縱向分力: （4-7） （4-8）（4-9）其中: 水流力縱向力分力系數(shù)；S船舶吃水線以下的表面積（m2）；B系數(shù)；水的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)，按港口工程荷載規(guī)中表E.0.8選用,取水溫為,故m2/sRe=1=1.53由表E.0.9雜貨船得b=0.004則(m2)(KN)4.3.3系纜力 （4-10）式中:K=1.3； n=5 ；海船碼頭：=；。情況一：m/s； 。(kN)(kN)(kN)情況二：； m/s。(kN)(kN)287.42(kN)根據(jù)港口工程荷載規(guī)10.4.5條規(guī)定：5萬(wàn)噸級(jí)船舶計(jì)算系攬力小于650KN時(shí)，按650KN選

33、用，故系攬力標(biāo)準(zhǔn)值為650KN。系纜力標(biāo)準(zhǔn)值N的橫向投影，縱向投影,豎向投影：(kN)4.3.4擠靠力橡膠護(hù)舷間斷布置，護(hù)舷間距10m，與船舶接觸的橡膠護(hù)舷共有22組?？芍苯忧蟮?kN)4.3.5撞擊力船舶靠岸時(shí)的有效撞擊能量: （4-11）式中:; m/s。滿(mǎn)載排水量：=tt(kJ)第五章 面板計(jì)算5.1計(jì)算原則與其尺寸擬定在施工期的時(shí)候，預(yù)制面板安裝在橫梁上，按簡(jiǎn)支板計(jì)算；在使用期的時(shí)候，面板與縱橫梁整體連接，為連續(xù)板，先計(jì)算出兩個(gè)方向的跨中彎矩Mx和My,連續(xù)板的跨中彎矩取0.525Mx和0.525My；支座彎矩取-0.75 Mx和-0.75My高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)（JTJ291-98）

34、。面板采用疊合板，預(yù)制部分厚30cm，現(xiàn)澆部分厚10cm，縱橫梁均采用現(xiàn)澆矩形梁，樁采用60cm鋼管樁，橫向排架間矩均為6米，板的擱置長(zhǎng)度0.2m。5.2計(jì)算跨度圖5-1 橫斷面圖圖5-2縱斷面圖5.2.1簡(jiǎn)支板排架間距6，板的擱置長(zhǎng)度0.2彎矩計(jì)算：l0=ln+h=5.2+0.3=5.5ml0=ln+e=5.2+0.2=5.4m取l0=5.4m5.2.2連續(xù)板短邊方向：B=0.6m>0.1l=0.53mL0=1.1ln=1.1×4.7=5.17m長(zhǎng)邊方向：B=0.8 m>0.1l=0.6mL0=1.1ln=1.1×5.2=5.72m5.3作用5.3.1永久作用

35、結(jié)構(gòu)自重：現(xiàn)澆面層：=24kN/m3h=0.1預(yù)制面板：=25kN/m3h=0.3m5.3.2可變荷載（1）短暫狀況可變作用：施工荷載：3kPa。預(yù)制板吊運(yùn)： 預(yù)制板尺寸 lx =5.6m ly=4.8m預(yù)制板吊運(yùn)時(shí)取動(dòng)力系數(shù)=1.3預(yù)制板為四點(diǎn)吊，吊點(diǎn)見(jiàn)圖圖 5-3 四點(diǎn)吊(2)持久狀況可變作用：均布荷載 q=30 KpaMh-6-25 門(mén)座起重機(jī)荷載為250KN。50t平板掛車(chē)荷載為660KN。5.3.4作用效應(yīng)分析（1）短暫狀況（施工期）：按簡(jiǎn)支板計(jì)算。永久作用：板自重：KPa 彎矩計(jì)算：=27.34KN·m/m可變作用：施工荷載： KPa 彎矩計(jì)算： KN·m/m

36、預(yù)制板吊運(yùn)：由3600/4400=0.8，查海港工程設(shè)計(jì)手冊(cè)（中）附錄8，系數(shù)分別為0.0479、0.1148、0.1078、0.1486則預(yù)制板吊運(yùn)：計(jì)算結(jié)果： KN·m/mKN·m/mKN·m/mKN·m/m（2）持久狀況（使用期）：永久作用：a 板自重：KPa =27.34KN·m/mb 面層荷載：=0.1×24=2.4 KPa=5.72m =5.17m計(jì)算結(jié)果：四邊簡(jiǎn)支的情況,0.9,查海港施工手冊(cè)（中）附錄5，可得系數(shù)0.0456和0.0358。Mx=0.0456×2.4×5.17=2.92 KN

37、3;mMy=0.0358×2.4×5.17=2.30 KN·m連續(xù)板的跨中彎矩Mx=0.525×2. 92=1.53KN·mMy=0.525×2.30=1.21 KN·m連續(xù)板的支座彎矩=-0.75×2.92=-2.19 KN·m=-0.75×2.30=-1.72 KN·m可變作用：由于碼頭上均布荷載、起重機(jī)和平板掛車(chē)荷載只能有一種荷載作用在同一塊面板上，不會(huì)出現(xiàn)兩種或三種荷載同時(shí)作用在同一塊面板上，分析比較平板車(chē)荷載與均布荷載作用。平板車(chē)荷載：平板掛車(chē)經(jīng)面層擴(kuò)散后的傳遞寬度：mm平板

38、掛車(chē)車(chē)輪輪壓kPa查海港工程設(shè)計(jì)手冊(cè)（中），計(jì)算公式：Ma=a0P=0a1b1qMb=a0P=0a1b1q式中：1、1設(shè)a=a1，b=2(b1+b2)查得的系數(shù)；2、2設(shè)a=a1，b=2b2查得的系數(shù)；a、b即表中的a1、b1圖 5-4 圖 5-5計(jì)算結(jié)果： kN·mkN·m連續(xù)板在平板掛車(chē)作用下產(chǎn)生的跨中彎矩與支座彎矩：(kN·m)(kN·m)(kN·m)(kN·m)均布荷載：30 KPa計(jì)算結(jié)果：=0.0456×30×5.17=36.56KN·m=0.0359×30×5.17=28

39、.55 KN·m 連續(xù)板的跨中與支座：=0.525×36.56=19.19KN·m=0.525×28.55=14.99KN·m=-0.75×36.56=-27.42KN·m=-0.75×28.55=-21.14KN·m經(jīng)分析可知，均布荷載起控制作用。計(jì)算結(jié)果匯總：作用短跨跨中長(zhǎng)跨跨中短跨支座長(zhǎng)跨支座永久作用面板自重27.34面層自重1.211.53-1.72-2.19可變作用短暫狀況施工荷載10.94吊運(yùn)力11.1621.584.6615.56持久狀況均布14.9919.19-21.14-27.425.3

40、.5作用效應(yīng)組合（1）承載能力極限狀態(tài)的作用效應(yīng)組合： 持久狀況作用效應(yīng)的持久組合：式中：=1.2； =1.5 。長(zhǎng)跨跨中：=1.2×（27.34+1.53）+1.5×19.19=63.42KN·m短跨跨中：=1.2×1.21+1.5×14.99=23.94KN·m長(zhǎng)跨跨支：=-（1.2×2.19+1.5×27.42）=-43.76KN·m短跨跨支：=-（1.2×1.72+1.5×21.42）=-34.19KN·m 短暫狀況作用效應(yīng)的短組合：式中：=1.2； =1.3 。組合

41、1 =1.2×27.34+1.3×10.94=47.03KN·m組合2 板吊運(yùn)時(shí)，取=1.3=1.3×21.58=28.05KN·m=1.3×11.16=14.51KN·m=1.3×15.56=20.23KN·m=1.3×4.66=6.06KN·m（2）正常使用極限狀態(tài)的作用效應(yīng)組合 持久狀況作用的短期效應(yīng)組合：式中：=0.8長(zhǎng)跨跨中：=27.34+1.53+0.8×19.19=44.22KN·m短跨跨中：=1.21+0.8×14.99=13.20KN&#

42、183;m長(zhǎng)跨跨支：=-（2.19+0.8×27.42）=-24.13KN·m短跨跨支：=-（1.72+0.8×21.42）=-18.86KN·m 持久狀況作用的長(zhǎng)期效應(yīng)組合式中：=0.6長(zhǎng)跨跨中：=27.34+1.53+0.6×19.19=40.38KN·m短跨跨中：=1.21+0.6×14.99=10.20KN·m長(zhǎng)跨跨支：=-（2.19+0.6×27.42）=-28.64KN·m短跨跨支：=-（1.72+0.6×21.42）=-14.57KN·m5.4配筋計(jì)算材料參數(shù)：混凝土，=15.0N/mm；級(jí)鋼筋，=310N/mm，保護(hù)層厚度=45mm，板寬1m,預(yù)估受力鋼筋的直徑d=20mm截面有效高度： mm截面抵抗距系數(shù)：截面相對(duì)受壓區(qū)高度：受壓區(qū)高度： 縱向受力鋼筋面積：配筋率：5.4.1