昆山港集裝箱碼頭設計

1、目 錄1 貨種12 自然條件12.1 氣象12.1.1 氣溫12.1.2 降水12.1.3 風況12.1.4 霧1 2.2 水文12.2.1 特征水位（黃海高程，下同）12.2.2 徑流12.2.3 波浪和水流2 2.3 地形2 2.4 地質資料2 2.5 地震23 營運資料23.1 設計船型23.2 機型23.3 施工條件及材料供應情況2 3.3.1施工條件23.3.2 材料供應34 總平面布置34.1 港區(qū)布置原則44.2 高程及水深的確定44.2.1 設計水位及水位差44.2.2 碼頭前沿設計高程44.2.3 碼頭前沿設計水深54.2.4 碼頭前沿水底高程5 4.3 泊位數(shù)及利用率54.

2、3.1 泊位數(shù)54.4 堆場面積74.5水域布置74.5.1 碼頭前沿停泊水域尺度74.5.2 回旋水域尺度7 航道有效寬度84.6 陸域布置8 泊位布置8 4.6.2泊位長度及碼頭岸線長度84.7 裝卸工藝設計9 集裝箱工藝布置要求9 裝卸工藝流程104.8 機械設備臺數(shù)105荷載計算115.1永久荷載115.2 可變荷載115.2.1 堆貨荷載115.2.2 船舶荷載11 5.3 偶然作用176 結構方案設計176.1 碼頭結構選型論證176.1.1 碼頭結構型式的選擇原則186.1.2 設計條件196.1.3 碼頭結構型式的選擇206.2板梁式高樁碼頭的結構布置設計22 6.3 板梁式高

3、樁碼頭的結構尺寸估算277 結構計算547.1 面板計算54 7.2 縱梁計算62 7.3 橫向排架計算748 配筋計算978.1 面板配筋計算97 8.2 橫梁配筋計算99參考文獻103致謝105附件附件1 開題報告（文獻綜述）附件2 外文翻譯及原文影印件附圖附圖1 總平面布置圖附圖2 裝卸工藝流程圖附圖3 碼頭結構斷面圖附圖4 碼頭結構平面圖附圖5 碼頭結構立面圖附圖6結構構件配筋圖1、貨種：該碼頭主要用于，江蘇省及周邊地區(qū)的輕工業(yè)產(chǎn)品和原材料進出口業(yè)務，所有貨物全部采用集裝箱運輸，年進出口貨運總量為200萬噸。2、自然條件：2.1氣象氣溫年平均氣溫 15.4歷年最高氣溫 38.2歷年最低

4、氣溫 -11.3、降水年最大降水量 1479.4mm年最小降水量 559.3mm多年平均年降水量 1064.6mm多年平均大雨以上日數(shù) 10.5天、風本區(qū)常風向為NE向和SE向，頻率均為9%，次常風向為ESE向和SSE向，頻率均為8%，全年在NNE至SSE向之間出現(xiàn)的風的頻率為57%。強風向是NW向，最大風速為24.0米/秒。本區(qū)每年受到23次臺風的影響，風力一般為67級，以NE向為主。、霧年平均霧日 29天2.2、水文、水位特征值 (黃海高程): 設計高潮位 3.85m 設計低潮位 -1.72m 歷年平均高潮位 1.95m 歷年平均低潮位 -0.52m 歷年最大潮差 3.48m 歷年平均潮差

5、 1.87m 歷年平均漲潮歷時 4小時17分 歷年平均落潮歷時 8小時08分、徑流根據(jù)歷年水文資料分析，可不考慮徑流影響。、波浪和水流：據(jù)調查，波高一般較?。℉0.7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。2.3、地形港區(qū)陸域平坦，已建少量庫場，后方土地充裕。地面高程一般在6.2米左右。港區(qū)江面極為開闊，自建港以來，港址處微沖不淤，水下地形變化狀況較小。近期水下實測地形圖詳見圖一。2.4、地質資料（黃海高程）本地區(qū)屬第四紀中（晚）全新世河口濱海相沉積物.該地區(qū)土層自上而下大致可分34層:第一層為淤泥質亞黏土及亞黏土,分布普遍、穩(wěn)定，層厚約0.87.3米；第

6、二層亞黏土，分布普遍、連續(xù)，層厚412米，層底標高-26.2米；第三層為粉細砂間亞黏土及亞砂土，分布普遍穩(wěn)定而連續(xù)，層厚1230米，頂面高程-23.1-26.2米、層底高程在-43.2-46.1米；第四層為粉砂層，分布普遍、連續(xù)，厚度大，鉆孔可見厚度10米以上，頂面高程變化在-43.2-46.1米，其中第三、四層土均可作為樁基持力層。2.5、地震烈度常熟地區(qū)地震基本烈度為6級，在設計時考慮碼頭結構的重要性，地震烈度按7度進行設計計算。3、營運資料3.1、設計船型：本碼頭設計的代表船型，以30000噸級集裝箱船為主，并且考慮兼顧15000噸集裝箱船的?？渴褂?。同時要求上述船型在枯水期也能夠進行正

7、常停靠作業(yè)。船型尺寸：總長×型寬×滿載吃水3.2、機型：新建碼頭所需增加的各種裝卸、運輸機械，均可向國內各港機廠訂貨。3.3施工條件及材料供應情況：、施工條件碼頭施工現(xiàn)場“三通一平”（水、電、道路通、場地平整）條件好，把洼地填筑起來可做現(xiàn)場預制場和砂石料堆存場地。在現(xiàn)場預制普通鋼筋混凝土構件的工程量和所能提供勞動力的數(shù)量不受限制。施工單位實力強，機具設備齊全，尤其對裝配式碼頭結構的施工經(jīng)驗豐富。具備陸上、水上沉樁的打樁船，可預制預應力鋼筋混凝土梁和樁，能預制空心構件（板和樁），空心膠管外徑為25和27cm。一般預制構件的重量可在40噸以內。沉樁用的打樁船，其尺寸為：46.6

8、cm×20cm×3.6cm×1.88cm，可吊龍口8米，能大4：1樁，樁斷面可在55cm×55cm以內，長度可在38米以內，允許仰俯角30。、材料供應鋼材、木材、水泥均能保證供應；石料可用駁船從外地運來本港，其他材料供應，也主要依靠駁船運來工地。說明：設計荷載：堆貨 ：根據(jù)集裝箱碼頭堆載特點，按照港口工程荷載規(guī)范確定。流動機械：門機、平板車產(chǎn)生的荷載按港口工程荷載規(guī)范確定。船舶力：撞擊力、系纜力按港口工程荷載規(guī)范確定。其他：涉及過程中，凡涉及到未說明的問題均按現(xiàn)行規(guī)范確定4 總平面布置4.1 港區(qū)布置原則（1）港口應按客運量、吞吐量、貨種、流向、集疏運方

9、式、自然條件、安全和環(huán)保等因素，合理地劃分港區(qū)。（2）在布置港區(qū)時，應考慮風向及水流流向的影響。對大氣環(huán)境有較大污染的港區(qū)宜布置在港口全年強風向的下風側；對水環(huán)境有嚴重污染的港區(qū)或危險品港區(qū)宜布置在港口的下游，并與其它碼頭或港區(qū)保持一定的安全距離。（3）港區(qū)總平面布置，應根據(jù)港口總體布局規(guī)劃，結合裝卸工藝要求，充分利用自然條件，遠近結合、合理布置港區(qū)的水域、陸域，并應符合下列要求。 裝卸作業(yè)對大氣環(huán)境產(chǎn)生較大污染的貨種的泊位，應布置在港區(qū)常風向的下風側；裝卸作業(yè)對水環(huán)境產(chǎn)生嚴重污染的貨種的泊位，應布置在港區(qū)的下游岸段，并應注意水流流向的影響。 順岸式碼頭的前沿線位置，宜利用天然水深沿水流方向及

10、自然地形等高線布置。并應考慮碼頭建成后對防洪、水流改變、河床沖淤變化及岸坡穩(wěn)定的影響。碼頭前應有可供船舶運轉的水域。 港區(qū)陸域平面布置和豎向設計，應根據(jù)裝卸工藝方案，港區(qū)自然條件，安全、衛(wèi)生、環(huán)保、防洪、拆遷、土石方工程量和節(jié)約用地等因素合理確定，并應與城市規(guī)劃和建港的外部條件相協(xié)調。（4）港口水域包括碼頭前停泊水域、回旋水域、進港航道和錨地等，可根據(jù)具體情況組合設置或單獨設置。4.2 高程及水深的確定4.2.1 設計水位及水位差根據(jù)設計資料：設計高水位：3.85m設計低水位：-1.72m4.2.2 碼頭前沿設計高程根據(jù)河港工程設計規(guī)范（GB 50192-93）第條和第條，碼頭前沿設計高程應考

11、慮碼頭的重要性、淹沒影響、河流特性、地形、地質、裝卸工藝等因素，并結合碼頭布置及型式、前后方高程的銜接、工程投資及防洪措施等條件，綜合分析確定。碼頭前沿設計高程應為碼頭設計高水位加超高。超高值宜取1.01.5m。超高擬取1.0m。則碼頭前沿設計高程為：=3.83+1.0=4.85m4.2.3 碼頭前沿設計水深根據(jù)河港工程設計規(guī)范（GB 50192-93）第條，碼頭前沿設計水深應保證營運期內設計船型在滿載吃水情況下安全停靠和裝卸作業(yè)。其值可按下式計算：D=T+Z1+Z2+Z3+Z4 （4-1）式中：D碼頭前沿設計水深（m）；T設計船型滿載吃水（m），根據(jù)設計資料，30000噸的船型滿載吃水T=1

12、1.5m；15000噸的船型滿載吃水T=7.0m；取T=11.5m；龍骨下最小富裕深度（m），按規(guī)范取0.3；波浪富裕深度（m），Z2=k×（H4%)-Z1，K取0.3（順浪），H4%=0.7m，Z2=0.3*0.7-0.3<0，取0；船舶因配載不均勻而增加的尾吃水（m）；Z3取0.3m；備淤深度（m)，根據(jù)本設計海底底質情況取0.6m；故：D= 11.5+0.3+0.3+0.6=12.7m 碼頭前沿設計水深為12.7m。 4.2.4 碼頭前沿水底高程碼頭前沿水底高程為碼頭設計低水位減去碼頭前沿設計水深，即為：=m4.3 泊位數(shù)及利用率4.3.1 泊位數(shù)根據(jù)河港工程設計規(guī)范（G

13、B 50192-93）第條，泊位數(shù)目，應根據(jù)年吞吐量、泊位貨種和船型等因素按下式計算： （4-4）式中：根據(jù)貨物類別確定的年吞吐量（t），根據(jù)設計資料，碼頭年吞吐量為80萬TEU；泊位數(shù)目；泊位的年通過能力（t），根據(jù)河港工程設計規(guī)范（GB 50192-93）第3.7.2條，其值應按下式計算： （4-5）Ty泊位運營天數(shù)，風3天，降水11天，大霧29天，Ty=365-11-3-29=322天； Ap泊位有效利用率0.50.7，取0.7； Q集裝箱船單船裝卸箱數(shù)量； tg晝夜裝卸時間，按規(guī)范取22h； tf船舶的輔助作業(yè)、技術作業(yè)時間以及船舶靠離泊位時間之和（h）。按規(guī)范取35h，本設計取4h；

14、 td晝夜小時數(shù)，取24h； P設計船時效率（TEU/h）； n集裝箱裝卸配備臺數(shù)；取3臺； P1岸邊集裝箱裝卸橋臺時效率（TEU/h）； 集裝箱標準箱折算系數(shù)，取1.21.6，本設計取1.4； 岸邊集裝箱裝卸橋同時作業(yè)率（%），按規(guī)范取80%；P=3*30*1.4*0.8*(1-0.02) =98.784 TEU/h30000噸集裝箱船：S1=Q/Pt=80/43.71=1.83.取2個泊位 15000噸集裝箱船：S2=80/40.78=1.96個，取2個。S=S1+S2=2+2=4個4.4堆場面積根據(jù)港口規(guī)劃和布置，集裝箱堆場所需的平面箱位數(shù)和面積取決于泊位運量、堆存天數(shù)、堆存層數(shù)和裝卸系

15、統(tǒng)等因素。 （4-9）式中：nmin最低平面箱位數(shù)； Q泊位年吞吐量（TEU); N堆場年工作天數(shù)，本設計取360； t集裝箱在堆場平均堆存天數(shù)，本設計取4天； 箱位利用率，一般取0.70.8。集裝箱堆場取一個標準箱面積為25，所以堆場面積A=3105×25=776404.5 水域布置4.5.1 碼頭前沿停泊水域尺度根據(jù)河港工程設計規(guī)范（GB 50192-93）第條和表，碼頭前停泊水域（如圖4.1所示），不應占用主航道，其寬度應為設計船型寬度加富裕寬度或設計并靠船舶的總寬度加富裕寬度之和。碼頭前停泊水域的寬度為： 2B=2B=2×31=62m4.5.2 回旋水域尺度根據(jù)河港

16、工程設計規(guī)范（GB 50192-93）第條：單船回旋水域沿水流方向的長度，不宜小于單船長度的2.5倍，當流速大于1.5m/s時，水域長度可適當加大，但不應大于單船長度的4倍?？紤]到汛期時碼頭前沿流速可能大于1.5m/s，所以擬取回旋水域沿水流方向的長度為4L，即： 4L=4×237=948m回旋水域沿垂直水流方向的寬度，不宜小于單船長度的1.5倍；當船舶為單舵時，水域寬度不應小于其長度的2.5倍。本次設計船型按單舵設計，則回旋水域沿垂直水流方向的寬度擬取2.5L，即： 2.5L=2.5×237=592.5m 4.5.3航道有效寬度本設計資料不足，取W=8B=8×3

17、1=248m4.6 陸域布置4.6.1 泊位布置根據(jù)昆山港區(qū)資料，采用順岸式直立碼頭，4個泊位沿同一碼頭前沿線連續(xù)布置。4.6.2 泊位長度及碼頭岸線長度在同一前沿線連續(xù)布置多個泊位的泊位長度及其占用的碼頭岸線長度列表計算如下：表4-4 泊位長度與泊位占用的碼頭岸線長度 m泊位類型泊位長度占用的碼頭岸線長度端部泊位中間泊位注：值為富裕長度，按照港口規(guī)劃和布置表4-13取值；為設計船型的長度。碼頭同一前沿線連續(xù)布置4個泊位，碼頭泊位總長度應為各泊位的泊位長度之和。計算泊位總長度時，有兩種船型，分別按一個端部泊位和一個中間泊位計，則碼頭泊位總長度為： 30000噸： Lb=2L+2.5d=2

18、15;237+2.5×30=549m 15000噸： Lb=2L2.5d =2×1122.5×12 =254m Lb=549+254=803m 碼頭平臺的長度可確定為803m。考慮裝卸橋軌距為16m，初擬碼頭前沿寬度為20m。4.7裝卸工藝設計裝卸工藝是港口碼頭的基本生產(chǎn)工藝，是港口生產(chǎn)活動的基礎。合理的裝卸工藝，是港口碼頭增大通過能力，提高裝卸效率，降低裝卸成本，加速車船周轉，縮短貨運期限，提高貨運質量，減輕勞動強度和改善勞動條件的重要物質基礎和技術條件。因此，設計出技術先進、經(jīng)濟合理、安全可靠的裝卸工藝流程,來完成港口一定的貨物吞吐任務，是提高港口經(jīng)濟效益和社

19、會效益的重要途徑。集裝箱工藝布置要求： 多泊位的集裝箱碼頭公益應考慮連續(xù)布置。 岸邊集裝箱裝卸橋海側軌道中心線至碼頭前沿的距離，應根據(jù)到港船舶靠泊及裝卸工藝布置的需要確定，不宜小于3m。對改造的集裝箱碼頭可結合原有碼頭結構和工藝布置情況，選擇適宜的距離，不宜小于2.5m。碼頭前方作業(yè)地帶寬度應根據(jù)工藝布置需要確定，不宜小于45m。 集裝箱碼頭堆場垂直于岸線的寬度應根據(jù)集裝箱吞吐量和工藝方案確定，不宜小于400m。輔助設施宜設在碼頭堆場的后方，形成各自獨立的區(qū)域。 集裝箱堆場內主要通道寬度應根據(jù)運輸車輛和堆場裝卸機械運行和作業(yè)要求確定，不宜小于25m。 堆場作業(yè)采用輪胎式集裝箱龍門起重機，跨間除

20、堆場放集裝箱外，還應留有集裝箱拖掛車通道，其寬度不小于3.5m。相鄰兩臺輪胎式集裝箱龍門起重機運行跑道中心距不宜小于3.6m，跑道端部應設置轉向設施；采用集裝箱跨運車時，兩行集裝箱之間應留出跨運車通道，期寬度宜為1.51.6m；采用集裝箱正面吊運車和集裝箱叉車時，堆場內作業(yè)通道不宜小于15m。 當集裝箱碼頭確需設置集裝箱庫時，集裝箱拆裝庫應布置在集裝箱堆場外。拆裝箱庫的布置形式應該根據(jù)集疏運條件和機械設備的作業(yè)方式確定。根據(jù)鐵路、公路集疏運貨物的比例，設置相應的鐵路拆裝箱庫和公路拆裝箱庫。 集裝箱碼頭作業(yè)區(qū)應與其他碼頭作業(yè)區(qū)隔離開，并設置必要的封閉設施。裝卸工藝流程： 集裝箱船裝卸橋拖掛車輪胎

21、龍門起重機堆場輪胎龍門起重機拖掛車（牽引車-半掛車）4.8裝卸機械設備臺套數(shù)根據(jù)河港工程設計規(guī)范（GB 50192-93）第條，裝卸機械數(shù)量，應根據(jù)貨種、運量、和臺時效率按下式計算：式中：某種裝卸機械數(shù)量（臺）；某種裝卸機械分貨種的年起重運輸噸（t）；機械利用率，三班制取0.400.50，電動機械取大值，擬取0.50；內燃機械取小值，擬取0.50；各類裝卸機械按不同操作過程裝卸或搬運不同貨種的臺時效率（t/臺時）。裝卸橋擬采用巴拿馬型，裝卸效率2530TEU/h。裝卸橋已擬定5臺，根據(jù)公式得：取6臺。5 荷載計算5.1 永久荷載 混凝土： =24kN/m³ 鋼筋混凝土： =25kN/

22、m³5.2 可變荷載堆貨荷載 前方堆場： q=30kPa 后方堆場： q=60kPa船舶荷載 一般規(guī)定根據(jù)第條，作用在系船、靠船結構上的船舶荷載可包括如下內容：a 由風和水流產(chǎn)生的系纜力；b 由風和水流產(chǎn)生的擠靠力；c 船舶靠岸時產(chǎn)生的撞擊力；d 系泊船舶在波浪作用下產(chǎn)生的撞擊力。 作用于船舶上的風荷載根據(jù)第10.2節(jié)有：作用在船舶上的計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計算： （6-1） （6-2）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（kN）；，分別為船體水面以上橫向和縱向受風面積（）；，分別為設計風速的橫向和縱向分量（m

23、/s），取最大風速 m/s；風壓不均勻折減系數(shù)。船舶水面以上受風面積A可根據(jù)設計船型和船舶的裝載情況確定，貨船的受風面積按下列公式計算：滿載時： （6-3） （6-4）半載或壓載時： （6-5） （6-6）式中：，分別為相應裝載情況下船體水面以上橫向和縱向受風面積（）；船舶載重量（t），為30000t。風壓不均勻折減系數(shù)按港口工程荷載規(guī)范表選用：則查表得。 綜上得：滿載時： （）（） （kN） （kN）半載或壓載時： （）（） （kN） （kN）從上可得，船舶半載或壓載時的、值分別大于滿載時的、值，所以采用半載或壓載時的、值作為風荷載的標準值，即：（kN）（kN） 作用于船舶上的水流力根據(jù)港口

24、工程荷載規(guī)范附錄E有：對于河港透空式系船、靠船結構，水流方向與船舶縱軸平行或流向角和時，水流對船舶作用產(chǎn)生的水流力的船首橫向分力、船尾橫向分力及縱向分力可分別按下列公式計算： （6-7） （6-8） （6-9）式中：，分別為水流對船首橫向分力和船尾橫向分力（kN）；水流對船舶作用產(chǎn)生的水流力縱向分力（kN）；，分別為水流力船首橫向分力系數(shù)和船尾橫向分力系數(shù)；水流力縱向力分力系數(shù)；水的密度（t/m3），對河水=1.0t/m3；水流速度（m/s），取V=0.25 m/s；船舶吃水線以下的橫向投影面積；船舶吃水線以下的表面積； 水流力船首橫向分力系數(shù)和船尾橫向分力系數(shù)按港口工程荷載規(guī)范附錄E表確定。

25、由于相對水深d/D=12.7/11.51.1，L/B=7.6，查表，。船舶吃水線以下的橫向投影面積按下式計算： （6-10） 式中各符號意義均同前。水流力縱向分力系數(shù)可按下式確定： （6-11）式中：水流對船舶作用的雷諾數(shù)；系數(shù)，查表取b=0.004；水流對船舶作用的雷諾數(shù)可按下式計算： （6-12） 式中：船舶吃水線長度（m），近似取為船長，即 m；水的運動粘性系數(shù)（m2/s），按港口工程荷載規(guī)范表選用。設計水溫擬取，故查表得 m2/s。船舶吃水線以下的表面積可按下式確定：; （6-13）式中：船長（m），為474m；船舶吃水（m）；船寬（m）；船舶方形系數(shù)，河船取0.625。綜上得：（m2

26、） （m2） 系纜力根據(jù)第10.4節(jié)有：當碼頭前沿水流較大時，系纜力應考慮風與水流對計算船舶共同作用所產(chǎn)生的橫向分力總和和縱向分力總和。系纜力標準值及其垂直于碼頭前沿線的橫向分力，平行于碼頭前沿線的縱向分力和垂直于碼頭面的豎向分力可按下列公式計算： （6-14） （6-15） （6-16） （6-17）式中：，分別為系纜力標準值及其橫向、縱向和豎向分力（kN）；，分別為可能同時出現(xiàn)的風和水流對船舶產(chǎn)生的橫向分力總和及縱向分力總和（kN）；系船柱受力分布不均勻系數(shù)，當實際受力的系船柱數(shù)目時，取1.2 ，時，取1.3；計算船舶同時受力的系船柱數(shù)目，根據(jù)港口工程荷載規(guī)范表，取6；系船纜的水平投影與碼

27、頭前沿線所成的夾角（），根據(jù)表10.4.3，對于河船碼頭，；系船纜與水平面之間的夾角（），根據(jù)表10.4.3，對于河船碼頭，。綜上得：根據(jù)港口工程荷載規(guī)范第條和表，對于載重量為30000噸級的內河船舶，作用于系船柱上的計算系纜力標準值不應小于550kN，小于550kN時，按550kN選用。綜上，系纜力標準值取用 kN。則系纜力標準值的橫向、縱向和豎向分力分別為：（kN）（kN） 擠靠力本次設計橡膠護舷采用間斷布置的形式。根據(jù)第10.5節(jié)有：船舶擠靠力應考慮風和水流對計算船舶作用產(chǎn)生的橫向分力總和。當橡膠護舷間斷布置時，擠靠力標準值可按下式計算： （6-19） 式中：橡膠護舷間斷布置時，作用于一

28、組或一個橡膠護舷上的擠靠力標準值（kN）；擠靠力不均勻系數(shù)，取1.3；與船舶接觸的橡膠護舷的組數(shù)或個數(shù)。橡膠護舷等間距布置，間距擬取6m，取n=40綜上得： 撞擊力a. 船舶靠岸時引起的撞擊力根據(jù)第10.6節(jié)有：船舶靠岸時的撞擊力標準值應根據(jù)船舶有效撞擊能量和橡膠護舷性能曲線及靠船結構的剛度確定。船舶靠岸時的有效撞擊能量可按下式計算： （6-20） 式中：船舶靠岸時的有效撞擊能量（kJ）；有效動能系數(shù),取0.70.8，擬取0.8；船舶質量（t），按滿載排水量計算；船舶靠岸法向速度（m/s）。 河船法向靠岸速度可按表選用。但因為船舶滿載排水量，則可按表中開敞式采用。查表得 m/s，取 m/s。綜

29、上得：根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標準橡膠護舷（HG/T 2866-2003）表 5，選用型橡膠護舷，設計壓縮50%,反力R=1180KN,吸能E=662kJ。b. 波浪引起的撞擊力因碼頭前沿波浪作用較小，一般情況下小于船舶靠岸時的撞擊能量，所以波浪引起的船舶撞擊力可不進行計算。（5）其他荷載 因為本次設計時，碼頭平臺采用透空式結構，所以作用在碼頭平臺結構上的風荷載可忽略不計。 因水流流向大致與碼頭前沿線平行，而碼頭平臺的岸線較長，縱向整體剛度較大，所以水流對碼頭平臺結構作用產(chǎn)生的水流力也可忽略不計。5.3 偶然作用 作用于碼頭結構上的偶然作用主要為地震力，宿遷港區(qū)的地震基本烈度為，碼頭及陸域建筑物

30、設計時均應按此烈度設防。由于本次設計時間有限，所以未進行地震力的計算。 6 碼頭結構設計6.1 碼頭結構型式的選擇原則6.1.1 結構選型基本原則（1）碼頭結構型式的選擇要貫徹經(jīng)濟、實用、耐久的指導思想，并應進行綜合分析比較。（2）全面規(guī)劃、遠近結合。應結合港口的規(guī)劃要求，對碼頭負荷能力及浚深的預留等。（3）因地制宜，根據(jù)具體使用要求、自然條件、施工條件等選擇碼頭結構型式。（4）積極采用科學技術新成果。（5）就地取材，因材設計，充分利用當?shù)夭牧腺Y源。6.1.1.2 結構選型三要素港口水工建筑物是港口工程的一項主體工程。作用在港口水工建筑物上的荷載比較復雜，包括自然荷載、使用荷載和施工荷載等。因

31、此，在進行碼頭結構型式選擇時，要根據(jù)擬建港區(qū)的自然條件、碼頭的使用要求和施工條件等因素確定選用何種結構型式。（1）自然條件與碼頭結構型式的關系自然條件一般是確定結構型式的決定性因素，而且是影響碼頭造價的主要因素。 水文條件水文條件一般決定著碼頭以何種方式進行施工。當水位差較小時，由于受施工水位變化不大的影響，一般采用直立式碼頭，且碼頭的上部結構不能做的太高。當水位差較大且設計靠泊船型較大時，可采用直立式碼頭，碼頭的上部結構可做的較高；設計靠泊船型較小時，為適應水位差較大的影響，一般采用斜坡式碼頭或浮碼頭。 地質條件碼頭結構型式的選擇必須與擬建港區(qū)的地質條件相適應。對于巖石、砂及較硬的粘土（其內

32、摩擦角大于）地基一般多采用重力式結構；對于中等密實的土壤地基且其下部無較堅硬的持力層時，一般多采用板樁結構；對于上部地基軟弱（如淤泥質粘土或淤泥）而在地基的適當深度處存在較堅硬的持力層時，主要采用高樁碼頭。 河勢條件河勢也是決定碼頭結構型式的一個主要因素。當河道較窄或新建碼頭會較大的改變河勢（水流、沖淤條件）時，考慮到防洪要求，應采用對河勢影響小的透空式碼頭結構。當河道較寬或新建碼頭對河勢的改變較小時，碼頭結構型式對防洪的影響較小，可采用實體式或透空式碼頭結構。（2）使用要求與碼頭結構型式的關系在一定的自然條件下，碼頭的使用要求是碼頭結構型式選擇時的決定因素，結構型式必須滿足碼頭使用上的要求。

33、使用上對結構型式的要求，主要有以下幾個方面：滿足碼頭總平面布置的要求對于布置在掩護條件較差區(qū)域的碼頭，應滿足船舶的泊穩(wěn)要求，應選擇透空式、局部透空式碼頭結構型式。滿足碼頭裝卸工藝的要求要求對裝卸工藝變化的適應性強時可選用重力式碼頭；對裝卸工藝變化的適應性要求不高時可選用板樁碼頭或高樁碼頭。滿足碼頭使用荷載的要求要求對碼頭地面超載的適應性強時可選用重力式碼頭；對碼頭地面超載的適應性要求不高時可選用板樁碼頭或高樁碼頭。滿足結構使用耐久的要求要求在各種可能的最不利荷載組合的作用下，碼頭結構具有足夠的強度和整體穩(wěn)定性，且不得發(fā)生較大的位移和沉降而影響使用。滿足碼頭附屬設施安裝方便的要求應使碼頭結構型式

34、便于附屬設施的安設，并使其經(jīng)常保持良好的技術狀態(tài)，保證使用方便、易于維修。（3）施工條件與碼頭結構型式的關系施工條件主要是指目前國內施工的技術水平、施工設備的能力以及擬建港區(qū)當?shù)匾延械念A制廠的規(guī)模及能力等。就施工設備的能力來看，由于一般的內河并沒有打樁船設備，所以內河港的樁基一般采用鉆孔灌注樁，但在長江干線上有打樁船設備的地區(qū)，也可采用預制樁。6.1.2 設計條件6.1.2.1 設計船型設計船型30000噸級集裝箱船，其尺度如下：6.1.2.2 結構安全等級對于一般港口的主要建筑物，結構安全等級為2級。6.1.2.3 自然條件（1）水文、河勢、地形地貌及地質條件詳見第2章。（2）風況設計風速取

35、最大風速m/s。（3）水流碼頭前沿水流設計流速取m/s，水流流向與船舶縱軸接近平行，水流流向角<15°。6.1.3 碼頭結構型式的選擇碼頭水工建筑物結構型式碼頭水工建筑物結構型式繁多，按其受力條件及工作特點大致可劃分為重力式、板樁式、高樁式和混合式等幾種類型。（1）重力式碼頭重力式碼頭的工作特點是依靠結構本身及其上面填料的重量來保持結構自身的滑移穩(wěn)定和傾覆穩(wěn)定。由于自重大，地基承受的壓力大，故重力式碼頭適用于較好的地基。它也是耐久性好和對超載、裝卸工藝變化適應能力最強的一種結構，但其泊穩(wěn)條件較差。（2）板樁碼頭 板樁碼頭的工作特點是依靠板樁入土部分的側向土抗力和安設在碼頭上部的

36、錨碇結構來維持其整體穩(wěn)定。除特別堅硬或過于軟弱的地基外，一般均可采用。其結構簡單，施工方便，但結構耐久性不如重力式碼頭，泊穩(wěn)條件不如高樁碼頭。（3）高樁碼頭 高樁碼頭是在軟弱地基上修建的一種主要結構型式，其工作特點是通過樁臺將作用在碼頭上的荷載經(jīng)樁基傳給地基。高樁碼頭為透空式結構，泊穩(wěn)條件較好，但其耐久性和對超載、裝卸工藝變化的適應能力不如重力式碼頭。6.1.3.2 結構選型論證（1）根據(jù)以上選擇原則和設計條件，從各方面比選如下： 就水文條件來看，宿遷港區(qū)所處河段水位差達8.61m，設計為1000DWT的船型較大，因此可做成直立式碼頭，且碼頭的上部結構可做的較高。 就地質條件來看，南京港銅井港

37、區(qū)范圍內地層巖性分布規(guī)律強，巖土層上部屬軟土地基，下部屬較堅硬的持力層，因此選用高樁碼頭較為合適。 就河勢條件來看，從南京港銅井港區(qū)總平面布置圖上可看出，碼頭前沿線布置在-9m等高線左右，此位置距防洪堤的水平距離為80120m不等，如采用實體式結構（如重力式碼頭），則碼頭建成后將占據(jù)80120m寬的河道，這對防洪不利，所以應采用對防洪影響較小的透空式高樁碼頭結構。 就結構耐久性和對超載、裝卸工藝變化的適應能力來看，重力式碼頭要優(yōu)于板樁碼頭和高樁碼頭。 就施工條件來看，南京港銅井港區(qū)處于長江干線上，打樁船可進行施工，因此可以選用預制樁基的高樁碼頭結構型式。根據(jù)碼頭結構選型的原則及考慮的主要因素，

38、經(jīng)綜合分析比較后，南京港銅井港區(qū)采用高樁碼頭結構型式較為合適。（2）在選擇高樁碼頭結構型式后，應進一步進行細化選擇：高樁碼頭按上部結構一般可分為板梁式、桁架式、無梁板式和承臺式碼頭。板梁式碼頭板梁式碼頭上部結構主要由面板、縱梁、橫梁、樁帽和靠船構件組成。它一般適用于水位差不大、荷載較大且較復雜的大型碼頭。在碼頭前沿設置雙層系靠船結構和多層系靠船結構（或單獨設置浮式系靠船設施）時，可分別適用于水位差58m的港口和水位差1017m的港口。 桁架式碼頭桁架式碼頭上部結構主要由面板、縱梁、桁架和水平連桿組成。它主要適用于水位差較大需多層系纜的內河港口。對無掩護的海港和需防震設防的港口采用桁架式碼頭型式

39、也可增加碼頭的剛度和整體性。 無梁板式高樁碼頭無梁板式高樁碼頭上部結構主要由面板、樁帽和靠船構件組成。它僅適用于水位差不大、集中荷載較小的中小型碼頭。 承臺式高樁碼頭承臺式高樁碼頭上部結構主要由水平承臺、胸墻和靠船構件組成，承臺上面用砂、石料回填。它主要適用于良好持力層不太深且能打支承樁的地基。經(jīng)綜合考慮后，擬選用板梁式高樁碼頭結構作為本次結構設計方案。6.2 板梁式高樁碼頭的結構布置設計6.2.2.1 設計原則（1）碼頭結構尺度的確定原則碼頭結構長度、碼頭前沿高程和碼頭前沿水底高程的確定已在第4章總平面布置時闡述，這里不再重復。 上部結構寬度對于引橋順岸式碼頭，碼頭上部結構總寬度取決于碼頭平

40、臺的寬度； 岸坡與分級擬建港址處已建有防洪堤，不進行岸坡布置。 結構沿碼頭長度方向的分段為了避免碼頭結構產(chǎn)生過大的變形應力，需設置變形縫，將碼頭建筑物沿碼頭長度方向進行分段。變形縫包括：a. 為避免溫度改變引起過大應力而設置的伸縮縫；b. 為避免產(chǎn)生過大沉降應力而設置的沉降縫。伸縮縫和沉降縫宜合二為一設置成變形縫，變形縫的間距應根據(jù)擬建港區(qū)的溫度差、上部結構的剛度、樁的自由長度和剛度等因素綜合考慮，當上部結構為裝配式結構時取6070m，上部結構為整體澆注時宜取35m左右。變形縫的間距即為碼頭的縱向分段長度。分段處變形縫一般采用懸臂式結構或簡支結構，縫寬可取2030mm。為防止碼頭相鄰兩段水平位

41、移不一致而影響有軌裝卸機械行駛，分段處在平面上宜做成凹凸縫，凹凸縫的齒高可取200400mm。 上部結構的底部高程a. 樁臺的底部高程取決于碼頭前沿高程和樁臺的高度，應考慮使用要求、施工水位、波浪對結構的影響和檢修的可能性。b. 靠船構件底部高程的確定應考慮船舶停靠安全等因素，保證船舶在設計低水位時也能順利進行靠泊。（2）樁基的布置原則 高樁碼頭的樁基布置原則是：a. 應能充分發(fā)揮樁基承載力，且使同一樁臺下的各樁受力盡量均勻，使碼頭的沉降和不均勻沉降較?。籦. 應使整個碼頭工程的建設比較經(jīng)濟；c. 應考慮樁基施工的可能與方便。 橫向排架中樁的布置承受水平力較大的碼頭宜布置叉樁，樁基的布置與碼頭

42、面上的荷載有關，并應結合縱梁的布置一起考慮，原則上樁應盡量布置在縱梁下面，靠前沿的門機梁下可布置雙直樁，叉樁一般布置在后門機梁下，門機下不布置鐵路時，一般在雙直樁和叉樁之間設一根或兩根直樁。樁距一般采用35m。對于摩擦樁，樁與樁之間的中距盡量不小于樁徑（或樁寬）的6倍，以減小土中應力重疊的影響，充分發(fā)揮樁的承載力。樁數(shù)應根據(jù)樁距和碼頭荷載的大小確定。樁基的布置還要考慮打樁的可能與分級。同一樁臺下樁的斷面尺寸和斜樁的傾斜度應盡量一致，斜樁最大傾斜度不應超過。為便于打樁時安放替打，組成叉樁的兩根樁在樁頂處的凈距一般不小于30cm。 樁基的縱向布置樁基的縱向布置與橫向排架間距有關。橫向排架間距主要取

43、決于作用在碼頭上的荷載和基樁的承載力，為了發(fā)揮樁基的承載力，常采用長樁大跨。目前前方承臺的橫向排架間距一般采用57m；后方承臺上的堆貨荷載較大，橫向排架間距一般采用35m。為了減少構件的種類，沿整個碼頭長度，排架間距（除設有變形縫的跨）應盡量一致。 樁基的平面布置樁基在進行平面布置時，應安排好斜樁的傾斜方向，要避免樁與樁在泥面以下相碰?？紤]到打樁偏差，兩根樁交叉時的凈距不宜小于50cm。 樁長支承樁的樁長根據(jù)巖層（或其他硬土層）的標高確定。摩擦樁的樁長一般根據(jù)所需要的承載力確定。為了減少碼頭的沉降和提高樁的承載力，應考慮將基樁樁尖打入良好持力層的一定深度（對粘性土和粉土不宜小于2倍樁徑，密實砂

44、土和碎石類不宜小于1倍樁徑）。如不能達到良好持力層時，也應使同一樁臺下的樁打至同一土層，且樁尖標高不宜相差太大。樁長不宜超過打樁船能打的高度。（3）上部結構的布置 在設計碼頭上部結構時，進行構件布置和選擇構件形式時應遵守以下原則：a. 結構系統(tǒng)簡單，受力明確、合理；b. 結構整體性好并有足夠的剛度；c. 有條件時，盡量采用預制和預應力構件；d. 構件類型應盡量少，以便于預制和安裝，現(xiàn)澆混凝土工作量也應盡量小。 梁格布置在梁板式高樁碼頭中，面板和橫梁是必不可少的上部結構受力構件?？v梁的設置則主要決定于碼頭面上的荷載，還與碼頭對整體性的要求有關。寬樁臺碼頭中的后方承臺一般不布置縱梁。前方承臺的情況

45、則不同，當荷載較為復雜、設有有軌起重機時，一般均設置縱梁，設門機的碼頭至少設兩根縱梁。 梁板選型按受力情況分，梁型有簡支梁、連續(xù)梁和懸臂梁；板型有單向板和雙向板。單向板分為簡支板、連續(xù)板和懸臂板，雙向板在碼頭中常見的有四邊簡支板、三邊簡支一邊自由板、四邊固定板和三邊固定一邊自由板。單向板便于采用預應力結構，在預制和安裝時也較為簡單，但單向板承受集中荷載的能力較差，一般適用于集中荷載較小的情況；雙向板是雙向承受荷載，內力比單向板小，雙向板需雙向配受力鋼筋，一般不能采用預應力結構，當要求結構 有良好的整體性或作用的集中荷載較大時，宜采用雙向板。前方承臺的荷載較為復雜，對上部結構的整體性和剛度都有較

46、高的要求，橫梁、縱梁均應采用連續(xù)結構，面板視整體性要求和施工方法而定。后方承臺的荷載較為簡單，對上部結構的整體性和剛度要求不高，從受力和施工條件來看，采用簡支梁板較為有利，且利于采用預應力結構。（4）其它 系靠船設施高樁碼頭的系靠船設施可采用系靠船結構，或單獨設置浮式系靠船設施。對于大水位差碼頭，可采用前沿設置34層系靠船結構的桁架式或板梁式，也可采用單獨設置浮式系靠船設施的板梁式。前沿設置34層系靠船結構的板梁式碼頭，宜采用鋼管樁樁基；單獨設置浮式系靠船設施的板梁式碼頭，可采用后張法預應力混凝土大直徑管樁或鋼管樁全直樁樁基。船舶撞擊力可通過鋼浮體傳給導向傳力樁再傳給橫梁，作用在橫向排架上的撞

47、擊力，應考慮浮式系靠船設施各部位吸能的影響。船舶系纜力由浮式系靠船設施單獨承受。橫向排架內力可按柔性樁臺計算。 接岸結構 引橋與陸域之間宜采用擋土墻作為接岸結構。接岸結構宜獨立承受土壓力。接岸結構與引橋之間宜采用簡支結構連接，以減少不均勻沉降對結構的影響。為防止擋土墻沉降過大，必要時應對基礎進行處理。在確定擋土墻頂面高程時，可適當預留沉降量。 護輪坎護輪坎斷面可采用內坡形斷面。6.2.2.2 板梁式高樁碼頭結構尺寸初步擬定（1）根據(jù)以上設計原則，初步擬定板梁式高樁碼頭結構尺寸如下： 碼頭平臺寬度為25m，則碼頭上部結構總寬度為25m，其中前方承臺寬14.5m，后方平臺寬為m； 前方承臺橫向排架

48、間距取6m，后方平臺橫向排架間距也取6m； 變形縫采用簡支結構，簡支跨跨度與前方承臺橫向排架間距相等，即為6m。 前方承臺橫向排架中樁距取5.25m，靠前沿門機梁下布置雙直樁，兩樁凈距取500mm，后門機梁下設置叉樁，兩樁在樁頂處的凈距取300mm，叉樁傾斜度取，叉樁平面偏角擬?。缓蠓匠信_橫向排架中樁距取4.25m，與前方承臺相鄰部分懸臂長取1.0m，則另一側懸臂長也為1.0m。（2）橫梁、縱梁、面板及樁的尺寸擬定 前方承臺尺寸擬定如表6-6所示： 表6-6 前方承臺的結構構造 mm構件名稱材料施工方法截面型式及尺寸橫梁C30預應力鋼筋砼預制和現(xiàn)澆疊合梁倒T形：上橫梁寬600，高1900下橫梁

49、：寬800，高600門機梁C30鋼筋砼預制和現(xiàn)澆疊合梁矩形斷面預制部分：寬600，高1400現(xiàn)澆部分：寬550，高500普通縱梁C30鋼筋砼預制和現(xiàn)澆疊合梁矩形斷面預制部分：寬500，高1400現(xiàn)澆部分：寬450，高500邊縱梁C30鋼筋砼預制矩形斷面寬400，高1200面板C30鋼筋砼預制厚度500面層C30砼現(xiàn)澆厚度200樁C60預應力鋼筋砼預制預應力鋼筋混凝土空心方樁600×600，內徑350 后方承臺尺寸擬定如表6-7所示： 表6-7 后方承臺的結構構造 mm構件名稱材料施工方法截面型式及尺寸橫梁C30預應力鋼筋砼預制和現(xiàn)澆疊合梁預制部分花籃形：底寬600，頂寬1000，高1200現(xiàn)澆部分矩形：寬600，高500面板C30鋼筋砼預制厚度500面層C30砼現(xiàn)澆厚度200樁C40