港航沉箱码头毕业设计教材

1、目录摘 要 IIAbstract III引言（设计概述） - 1 -1 自然条件 - 2 -1.1 地理位置 - 2 -1.2 气象 - 2 -1.2.1 气温 - 2 -1.2.2 降水 - 2 -1.2.3 风况 - 3 -1.2.4 台风 - 4 -1.2.5 雾 - 4 -1.2.6 相对湿度 - 4 -1.3 水文 - 5 -1.3.1 潮汐 - 5 -1.3.2 波浪 - 5 -1.4 冰况 - 9 -1.5 码头作业天数 - 9 -1.6 工程地质 - 10 -1.6.1 地形地貌 - 10 -1.6.2 地层分布 - 10 -1.6.3 地质构造 - 11 -1.6.4 地基土

2、承载力标准值 - 11 -1.6.5 工程地质评价 - 11 -1.6.6 地震 - 12 -2 设计资料 - 13 -3 总平面设计 - 14 -3.1 港口陆域 - 14 -3.1.1 码头泊位长度 - 14 -3.1.2 码头前沿高程 - 14 -3.2 港口水域 - 14 -3.2.1 码头前沿设计水深 - 14 -3.2.2 码头前沿停泊水域宽度 - 15 -3.2.3 回旋水域 - 15 -4 码头竖向设计 - 16 -4.1 沉箱顶标高 - 16 -4.2 胸墙底标高 - 16 -4.3 码头（沉箱）底标高 - 16 -4.4 抛石基床 - 16 -4.5 抛石棱体顶标高 - 1

3、6 -4.6 倒滤层顶标高 - 16 -5 码头断面构造设计 - 17 -5.1 沉箱主要尺度 - 17 -5.1.1 沉箱外形尺寸 - 17 -5.1.2 箱内隔墙设置 - 17 -5.1.3 沉箱构件尺寸 - 17 -5.1.4 沉箱浮游稳定验算 - 19 -5.1.5 沉箱吃水验算 - 20 -5.1.6 沉箱干舷高度验算 - 20 -5.2 胸墙尺寸 - 21 -5.3 码头上部结构及其他设计问题 - 21 -5.3.1 系船柱 - 21 -5.3.2 滑道布置 - 22 -5.3.3 橡胶护舷 - 24 -5.3.4 抛石棱体 - 24 -5.3.5 倒滤层加二片石 - 24 -5.

4、3.6 抛石基床 - 24 -5.3.7 变形缝 - 24 -6 码头荷载作用情况 - 26 -6.1 码头结构自重计算 - 26 -6.1.1 设计高水位 - 26 -6.1.2 极端高水位 - 28 -6.1.3 极端低水位 - 30 -6.1.4 设计低水位 - 32 -6.1.5 施工期情况 - 33 -6.2 土压力 - 33 -6.2.1 码头后填料土压力（永久作用） - 34 -6.2.2 堆场及滑道荷载产生土压力（可变作用） - 42 -6.2.3 门机荷载产生土压力（可变作用） - 43 -6.3 船舶作用力（可变作用） - 47 -6.4 波浪力（可变作用） - 47 -6

5、.4.1 极端高水位 - 47 -6.4.2 设计高水位 - 49 -6.4.3 设计低水位 - 51 -6.4.4 施工期波浪力 - 52 -6.5 地震力 - 53 -6.5.1 地震惯性力 - 53 -6.5.2 地震土压力 - 54 -6.5.3 地震动水压力 - 56 -6.6 贮仓压力 - 57 -6.7 施工期沉箱沉放时面板所受水压力 - 57 -6.8 码头作用标准值汇总 - 58 -7 胸墙荷载作用情况 - 59 -7.1 胸墙结构自重力 - 59 -7.1.1 设计高水位 - 59 -7.1.2 极端高水位 - 59 -7.2 土压力 - 60 -7.2.1 胸墙后填料土压

6、力（永久作用） - 60 -7.2.2 堆场及滑道荷载产生土压力（可变作用） - 61 -7.3 系缆力 - 61 -7.4 胸墙作用标准值汇总 - 62 -8 稳定性验算 - 63 -8.1 胸墙稳定性验算 - 63 -8.1.1 作用效应组合 - 63 -8.1.2 沿胸墙底面抗滑稳定性验算 - 63 -8.1.3 绕胸墙前端抗倾稳定性验算 - 64 -8.2 码头抗倾抗滑稳定性验算 - 66 -8.2.1 作用效应组合 - 66 -8.2.2 沿基床顶（底）抗滑稳定性验算 - 66 -8.2.3 沿沉箱前趾抗倾稳定性验算 - 70 -8.3 地基承载力验算 - 74 -8.3.1 作用效

7、应组合 - 74 -8.3.2 基床承载力验算 - 74 -8.3.3 地基承载力验算 - 75 -9 主要构件内力计算 - 76 -9.1 承载能力极限状态下的内力计算 - 76 -9.1.1 沉箱前面板 - 76 -9.1.2 沉箱前底板计算 - 77 -9.1.3 沉箱后底板计算 - 78 -9.1.4 内力汇总 - 79 -9.2 构件承载力计算 - 79 -9.2.1 底板 X 向跨中截面（上侧）承载力计算 - 79 -9.2.2 底板 X 向支座截面（下侧）承载力计算 - 80 -9.2.3 底板 Y 向跨中截面（上侧）承载力计算 - 80 -9.2.4 底板 Y 向支座截面（下侧

8、）承载力计算 - 80 -9.2.5 前面板 1.5l 以下 X 向内侧承载力计算 - 81 -9.2.6 前面板 1.5l 以下 X 向外侧承载力计算 - 81 -9.2.7 前面板 1.5l 以下 Y 向内侧承载力计算 - 81 -9.2.8 前面板 1.5l 以下 Y 向外侧承载力计算 - 81 -9.2.9 前面板 1.5l 以上 X 向内侧承载力计算 - 82 -9.2.10 前面板 1.5l 以上 X 向外侧承载力计算 - 82 -9.2.11 隔墙及侧壁 - 82 -9.2.12 沉箱前后趾 - 82 -9.3 正常使用极限状态下的内力计算 - 84 -9.3.1 沉箱前面板 -

9、 84 -9.3.2 沉箱前底板计算 - 85 -9.3.3 沉箱后底板计算 - 85 -9.3.4 内力汇总 - 86 -9.4 构件裂缝宽度验算 - 86 -9.4.1 沉箱后底板X 向跨中截面裂缝宽度验算 - 87 -9.4.2 沉箱后底板X 向支座截面裂缝宽度验算 - 87 -9.4.3 沉箱后底板Y 向跨中截面裂缝宽度验算 - 87 -9.4.4 沉箱后底板Y 向支座截面裂缝宽度验算 - 88 -9.4.5 沉箱前面板1.5l 以下 X 向支座截面裂缝宽度验算 - 88 -9.4.6 沉箱前面板1.5l 以下 Y 向支座截面裂缝宽度验算 - 88 -9.4.7 沉箱前面板1.5l 以

10、上 X 向跨中截面裂缝宽度验算 - 88 -9.4.8 沉箱前面板1.5l 以上 X 向支座截面裂缝宽度验算 - 89 -9.4.9 轨枕裂缝宽度验算 - 89 -参 考 文 献 - 91 -致 谢 - 92 -引言（设计概述）本设计题目为长兴岛万阳重工水工配套工程大件码头设计， 内容为完成设计一满足 重大件下水和船舶停靠要求的顺岸式码头。本工程位于大连市长兴岛临港工业区内， 长兴岛临港工业区位于葫芦山湾内湾南岸， 交流岛乡北侧。受葫芦山嘴处较窄门口及外弯浅水区的天然掩护，湾内很少受到大风浪 的侵袭，掩护条件很好，具有港口及临港工业开发的优良条件。新厂区北面为长兴岛 3 号市政道，南临海湾。新

11、建厂内道路与市区道路相连接，交通运输方便。本工程设计范围内顺岸共有 260m 码头岸线，满足重大件下水及船舶停靠要求。考 虑到岸线资源十分宝贵，在顺岸码头东侧布置 300m 长、南北向突堤码头，先期作为企 业的临时堆场考虑，远期可作为舾装泊位，供本企业及其它修造船企业使用。主厂房与 配套码头之间布置 1500 吨产品装船滑道，长度约为 150m（包括码头段长度） 。本次毕业设计重点内容为重力式大件码头结构设计和大件码头装卸工艺方案比较 与分析。码头结构型式采用方形沉箱结构方案。码头基础为方形沉箱，沉箱内填10 100kg 块石，上部为现浇胸墙。顺岸码头共有 13 个沉箱，沉箱长度为 17.6m

12、，高度为 11.2m。 综合考虑货物、运输工具、自然条件、港口建筑物和运输组织等方面内容，选择装船滑 道作为重大件运输的装卸方法。设计主要包括港口平面布置、码头竖向设计及断面构造 设计、荷载计算及确定作用组合、码头稳定性验算等内容。本工程设计依据海港总平面设计规范 、重力式码头设计与施工规范 、水运工 程抗震设计规范、水运工程混凝土结构设计规范等相关规范设计编写。1 自然条件1.1 地理位置 长兴岛位于辽宁省东半岛、大连市渤海一侧海岸线的中段，属瓦房店市辖境，北濒 复州湾，南临葫芦山湾与交流岛乡（包括西中岛、凤鸣岛、交流岛、骆驼岛四个岛屿） 相望，东侧以狭窄水道 （约 300 米宽）与大陆相连

13、。拟建工程位于葫芦山湾内湾北岸，与 南岸交流岛乡之间仅有一湾之隔。葫芦山湾湾口向西，湾口南北向宽约10km，湾口水深约 20m，南北两岸分别为西中岛和长兴岛，水域宽阔，北向、东向及南向都受到了良 好的掩护。地理位置参见附图 SY 可-01。长兴岛全岛面积 252.5 平方公里，是长江口以北第一大岛。既是面向环渤海经济圈 最优良的出海口，又是通往东北腹地最便捷的大通道。东与大陆仅一桥相连，距岸 358 米，海上西距秦皇岛港 84 海里，南距旅顺口 59 海里、大连 92 海里，北距营口港 101 海里，东距韩国仁川港 339 海里、日本长崎港 646 海里；陆上北距营口 130 公里、沈 阳 2

14、92 公里，南距大连 123 公里，东距沈大高速公路 29 公里、哈大铁路支线 15 公里。长兴岛南岸港区陆路四通八达，省一级公路东西贯穿全岛至港口区，近百公里的环 岛及支线公路，纵横交错，四通八达。新建的沈大高速公路关屯出入口至长兴岛省一级 公路缩短长兴岛至大连的行车时间；瓦房店市区内拥有三条铁路专用线与哈大铁路相连， 东起哈大线瓦房店站，经董屯、白水井、郭家、复洲湾、左屯等站至五岛站，终至长兴 岛港站的长兴岛铁路建成后，将完善港区的集疏运体系。1.2 气象1.2.1 气温历年极端最高气温 历年极端最低气温 年平均气温 月平均最高气温 月平均最低气温长兴岛地处渤海东岸，属海洋性气候，受季风影

15、响较大。32.8（ 1968 年 8 月 2 日） -19.0（1966 年 1 月 20 日）10.023.9-5.51.2.2 降水年最大年降水量877.9mm（1966 年）长多年平均降水量日最大降水量578.3mm142.2mm（1966 年 7 月 27 日）69 月降水量占全年降水量75%11翌年 3 月降雪仅占全年降水量 8%1.2.3 风况多年平均风速5.1m/s 最大风速30m/s 常风向频率 次常风向频率 强风向 强风向 六级以上大风频率NNE 18.25%WSW 13.68%N 最大风速 40.0m/s（1964 年4 月 5 日） 次NNE 最大风速 34.0m/s（1

16、969 年1 月 28 日） 7.4%葫芦山湾北岸地区风玫瑰见图 1.1图 1.1 葫芦山湾北岸地区风玫瑰图表 1.1 葫芦山湾北岸风玫瑰统计表项目风向平均风速（ m/s）最大风速（ m/s）频率（ %）N6.8403.72NNE8.03418.25NE5.02410.21ENE3.4145.30E3.4182.76ESE4.5134.41SE4.8142.74SSE4.7132.99S4.6182.90SSW5.0193.97SW4.8185.96WSW5.01813.68W4.9187.88WNW5.2163.61NW5.1161.64NNW5.6202.19C7.791.2.4 台风台风

17、对本海区影响不大， 1985 年 9 月的 8509 号台风曾穿越辽东半岛西部， 1973 年 7 月的7303 号台风曾穿越辽东湾， 但均未查出大风记录。 只有 1974 年8 月的 7416 号台 风斜穿辽东湾，在长兴岛记录到 8 级的 SSW 向大风，在八岔沟港区引起大浪。1.2.5 雾港址海域每年的 710 月份多雾，尤以 8 月份为最多。 能见度 1 km 的雾日年平均 18.3d。年最多雾日 34d，年最少雾日 9d。1.2.6 相对湿度多年平均相对湿度为 67.5。 59 月相对湿度较大，最大月平均相对湿度 86， 发生在 7 月。 10 月翌年 4 月相对湿度较小，最小月平均相

18、对湿度为 59，发生在 1 月、12 月。最小相对湿度为 3，发生在 1980 年 4 月30 日。1.3 水文1.3.1 潮汐长兴岛无长期潮位观测站。 附近长哨水文站 （地理坐标为： 3923N ，12114E） 有部分短期资料，长兴岛马家咀验潮站（地理坐标： 3932.5N，12113.6E），已有 2004 年 12 月2005 年 11 月完整一年的潮位数据。此外距长兴岛东北方向 113km 的营 口鲅鱼圈海洋站、长兴岛东南方向 86km 的大连老虎滩海洋站积累有长期的潮位观测资 料。在本海域山前屯、通水沟、马家咀、造船厂布设个临时潮位观测站，大、小潮各 连续观测 32 小时。其中通水

19、站自 200 年6 月29 日至 7 月30 日连续观测潮位一个月。（1）基面关系：图 1.2 基面关系本报告中水位、高程、水深均以当地理论最低潮面起算。（2）潮汐性质根据 2004 年 12 月 2005 年11 月实测潮位资料计算出的长兴岛潮汐形态系数为 1.1， 本海区的潮汐性质属不正规半日潮。日不等现象比较明显，潮汐强度中等。（3）工程设计水位设计高水位 2.33m设计低水位 0.23m 极端高水位（重现期： 50 年） 3.33m 极端低水位（重现期：50 年） -1.27m1.3.2 波浪在长兴岛温陀子海域 -14.7m 处，1984 年 8 月 1985 年12 月间曾进行过短期

20、波浪观 测，实测资料表明其常浪向为 NNE，频率为 14，次常浪向为 SW，频率为 10，实 测最大波高 H4为 4.2m，浪向为 NNE ；次强浪向为 N，实测最大波高 H4为 3.3m。 近期在长兴岛马家咀设置临时波浪站， 统计 2004 年12 月2005 年 11 月实测资料表明其常浪向为 NE ，频率为 16.2，次常浪向 SW，频率为 12.9，实测最大波高 H1/10 为 4.5m，浪向 NE。大连长兴岛港区（葫芦山湾、长兴岛西北）波浪、潮流、泥沙运动数 学模型试验研究报告 （送审稿）中统计的波浪统计表见表 1.2，波浪玫瑰图见图 1.2。表 1.2 长兴岛实测 20042005

21、 年波浪分级分频统计表 （%）H1/10(m)0.50.51.01.01.51.62.02.02.52.53.03.03.53.54.04.0合计N1.52.60.60.60.20.10.10.00.05.7NNE2.42.12.11.00.40.30.30.00.08.7NE6.13.52.32.40.90.50.30.20.116.2ENE1.60.60.20.10.00.00.00.00.02.5E0.60.30.00.00.00.00.00.00.00.8ESE0.50.00.10.00.00.00.00.00.00.6SE3.70.70.00.00.00.00.00.00.04.4S

22、SE2.60.70.10.00.00.00.00.00.03.4S5.41.00.20.00.00.00.00.00.06.6SSW2.62.10.70.10.00.00.00.00.05.6SW7.53.71.20.30.10.00.00.00.012.9WSW2.73.51.20.60.10.20.10.00.08.4W1.62.10.60.30.30.00.00.00.05.0WNW0.30.80.60.40.30.10.00.00.02.5NW0.90.60.60.30.10.00.00.00.02.6NNW1.00.90.30.30.10.10.00.00.02.7C11.60.00

23、.00.00.00.00.00.00.011.6合计52.525.110.96.52.61.20.90.20.1100.0图 1.3 大连长兴岛波玫瑰图长兴岛南岸三面环山， 仅西、西南向无掩护， 南岸大部分岸线具有较好的掩护条件。 南岸主要受 WWSWSW SSW 向外海波浪侵袭。葫芦山湾口以东水域，受海底地 形影响，波浪经浅水变形、折射作用，波浪会发生衰减变化。根据大连长兴岛港区(葫芦山湾、长兴岛西北)波浪、潮流、泥沙运动数学模型 试验研究报告，本港址的主要波浪方位为 WWSW 向，各重现期波浪要素见表 1.3表 1.3 葫芦山湾( -5m)设计波要素水位(m)浪向重现期(a)H1% (m)

24、H4% (m)H5% (m)H13%(m)H(m)T(s)L(m)极端高水位SW502.271.941.881.591.025.1637.35设计高水位SW502.151.841.781.510.975.1636.14设计低水位SW501.811.561.521.300.865.1630.85极端低水位SW501.601.401.361.180.805.1626.43极端高水位SW21.821.541.501.260.804.4028.88设计高水位SW21.721.461.421.200.764.4028.27设计低水位SW21.451.241.211.030.664.4025.00极端低水

25、位SW21.291.111.080.930.624.4021.82极端高水位WSW503.683.183.102.661.776.6553.33设计高水位WSW503.473.022.942.541.706.6550.91设计低水位WSW50(2.82)2.572.512.211.556.6541.84极端低水位WSW50(1.90)(1.90)(1.90)(1.90)1.516.6534.83极端高水位WSW22.031.731.681.410.904.7332.57设计高水位WSW21.931.641.591.340.864.7331.71设计低水位WSW21.621.391.351.15

26、0.754.7327.56极端低水位WSW21.431.251.211.050.704.7323.84注：括号内值为极限波高。表 1.4 设计波浪要素 （ 50 年重现期）主波向水位H1%（ m）H4%（m）H1/3（ m）W极端高水位0.450.340.28设计高水位0.450.340.28设计低水位0.380.290.24WSW极端高水位0.710.530.44设计高水位0.700.520.43设计低水位0.590.440.36SW极端高水位1.461.160.92设计高水位1.371.020.85设计低水位1.190.900.75本工程的控制浪向为 SW 方向波浪，平均周期为 5.16S

27、。1.4 冰况鲇鱼湾地处黄渤海交界处的辽东半岛南端，本海区一般无严重冰期。每年冬季有程度不等的结冰现象。实测冰期约 3 个月，近岸处固定冰最大厚度 62cm，岸冰最大堆积 高度 2m。在拟建港区水域鲇鱼湾沙坨子附近，由于水深流急，同时受黄海暖流余脉的 影响，冬季水温较周围浅水区明显偏高，因此在拟建港区基本上没有结冰现象。但在冰 情严重年内，大窑湾的流冰带可随海流漂移穿过鲇鱼湾，流冰漂移方向基本与潮流的主 流向一致（ SWNE ）。1.5 码头作业天数降水:雨量25 mm/d；雾:能见度 1000 m；风:风力6 级；波浪:对 5000DWT 的杂货船：顺浪 H4% 0.8m， 横浪 H4% 0

28、.6m；周期 T 8.0s；舾装码头：顺浪 H4% 0.6m， 横浪 H4% 0.6m；周期 T6.0s 海冰：流冰漂流速度在 1.0m/s 以下。船舶泊稳条件分析：本工程船舶作业主要受影响的要素有：降水、风、雾、波浪。降水对船舶作业的影响天数为 5.0d/a。大风对船舶作业的影响天数为 27.0d/a。雾对船舶作业的影响天数为 18.0d/a。波浪对船舶作业的影响天数为 0d/a。 重叠天数 5d/a。根据允许船舶停靠码头的作业条件，计算出船舶停靠码头作业天数 320 天。1.6 工程地质1.6.1 地形地貌 葫芦山湾位处辽东半岛西岸的南段，在长兴岛和西中岛之间，面向渤海，湾口宽约 10.5

29、km、朝西开敞，纵深 6.5km，天然水深平均 15m 左右。湾内天然水深不足 5m 的部 分约占总面积的 40。沿岸潮间带甚窄， 多为礁石岩滩或砂卵石滩， 湾中底质为泥或砂。 湾顶葫芦山嘴与西中岛隔开 2km，并往东深嵌长约 13km 的港汊（或称内湾） ，其中间 为天然水深多在 35m 的潮沟，两侧为宽阔的泥质潮滩。湾内滩涂平缓，高程多在 -2m -7m 之间，水深在近湾口处变化较快。葫芦山湾北 岸高程最高处为塔山（ 328.7m），南岸最高处为泰山（ 180m）。该区陆地地貌主要为尖 圆顶状构造剥蚀高丘、圆顶状剥蚀低丘、剥蚀平原、波洪积扇群、海积平原。海岸地 貌主要有海蚀崖、海蚀洞、海蚀

30、柱、海滩、岸堤与连岛坝。海底地貌类型为水下浅滩， 其外侧一窄条为浅海堆积平面部分，水深由 0m 12m 变化，由湾底窄口向外海倾斜， 湾口地形简单，口门内呈葫芦形，中间为水深 0m 至 35m 沟槽，两侧为淤泥质潮滩。拟建场地北部已经回填整平，地形总体上北高南低，地面高程在 -11.003.21m，最 大高差 14.21m。场地地貌单元主要为海积水下坡地。地形平缓，北高南低，水深在 2.1011.00 米。未见基岩出露，第四系覆盖层较厚，基岩岩性为石灰岩。1.6.2 地层分布据辽宁地质海上工程勘察院 2009 年 9 月针对大连万阳重工有限公司厂区配套水工 工程工程地质钻探及野外工程地质调查成

31、果，场地地层结构和岩性特征自上而下为：（1）素填土（ Q4ml） 黄褐色，稍湿，松散 稍密，主要由中风化石灰岩碎石、粘 性土及砂土组成，局部夹块石，块径 250mm。主要分布于场地北部（ ZK1ZK3 号孔）。回填时间小于 3 年。层 厚约 3.504.80m，平均厚度 4.27m。（2）淤泥质粉质粘土（ Q4m ） 灰褐色，饱和，软塑，混粉砂，含量 10%30%。该层场地均有分布， 层厚 3.00m11.80m， 平均厚度 7.06m。（3）粉砂（ Q4mc） 黄褐色灰褐色，湿饱和，松散 稍密，级配不良，局部夹 粉质粘土薄层，呈透镜体分布，厚度约 0.1 米0.2 米。该层场地均有分布。层厚

32、 0.90m11.80m，平均厚度 6.39m。 （ 4）粘土（ Q4apl ）黄褐色，稍湿，可塑 硬塑，混粉砂，含量 5%10%，刀切面光滑，摇振反应无， 干强度中等，韧性中等。该层场地均有分布，层厚 0.7017.60m，平均厚度 8.17m。（5）强风化石灰岩（ O1l） 黄褐色 棕红色，结构被破坏，层状构造，岩芯多呈 碎块状、土状，手折易碎。极 软岩，破碎，岩体基本质量分级为级。该层场地分布广泛，厚度1.808.70m，平均厚度 6.75m。（6）中风化石灰岩（ O1l） 灰褐色，碎屑结构，中厚层状构造，矿物成分主要为 方解石。岩芯多呈短柱状，较软岩，较破碎，岩体基本质量分级为级。最大

33、揭露厚度 3.10m。1.6.3 地质构造根据工程地质钻探成果场地中未见有断裂构造。对工程建设无影响1.6.4 地基土承载力标准值素填土欠固结，不提供承载力；淤泥质粉质粘土R=85kPa；粉砂R=120kPa；粘土R=200kPa； 强风化石灰岩 R=350kPa ； 中 风 化 石 灰 岩R=1500kPa；1.6.5 工程地质评价（1）据区域地质资料，区内未发现活动性断裂构造，下部土层比较密实、均匀， 不存在软弱夹层，稳定性较好，适宜建筑。（2）勘探揭示的情况表明，第 5 层（石灰岩），层厚大、层位连续，为良好的地基 持力层。(3) 上部土层可挖性较好，港池、航道易于形成。1.6.6 地震

34、 据国家质量技术监督局发布的1： 400 万中国地震动参数区划图及说明书( GB18306-2001)，本地区地震动峰值加速度为 0.10g，地震动反应谱特征周期为 0.40s， 地震基本烈度为度。建筑物地震防烈度宜安 7 度设计。2 设计资料（1）码头结构安全等级及用途： 码头结 构安全等级为二级，件杂货码头。（ 2）材料指标： 拟建码头所需部分材料及其重度、内摩擦角的标准值 可按表 2.1 选用。表 2.1材料名称重度 （ kN/）内摩擦角 （度）水上水下水上水下混凝土23241314钢筋 混凝 土24251415块石17104545渣石18103030（3）设计船型万吨级杂货船：总长 L

35、 型宽 B型深 H满载吃水 T：146m22m13.1m8.7m。3 总平面设计3.1 港口陆域3.1.1 码头泊位长度本大件码头按照有掩护码头布置， 根据海港总平面设计规范 （JTJ 211-99）中 4.3.8.1 条中式 4.3.8 计算，码头泊位长度 Lb L + d/2=1.25 146+152=190m，综合考虑船舶 停靠与已有岸线，泊位长度 Lb 取为 230m。3.1.2 码头前沿高程根据海港总平面设计规范（ JTJ 211-99）中 4.3.3 条规定 基本标准：设计高水位 +超高值（ 1.01.5m） 基本标 准 =+2.33+1.47=+3.8m； 复核标准：极端高水位

36、+超高 值（0.00.5m） 复核标准 =+3.33+0.3=+3.63m； 考虑 与后方陆地的衔接，取码头顶标高 =+4.5m。3.2 港口水域3.2.1 码头前沿设计水深 根据海港总平面设计规范（ JTJ 211-99）中 4.3.5 条中式 4.3.5-1 和 4.3.5-2D=T+Z1+Z2+Z3+Z4Z2=KH 4%Z1 式中 D码头前沿设计水深（ m） ;T 设计船型荷载吃水 （m）;Z1 龙骨下最小富裕深度 （m）（与海床底质有关） ;Z2 波浪富裕深度 （m），当计算结果为负值时，取为 0; K系数，顺 浪取 0.3，横浪取 0.5； H4% 码头前允许停泊的波高（ m），波列

37、累积 频率为 4%的波高，根据 当地波浪和港口条件确定；Z3 船舶因配载不均匀而增加的船尾吃水值（ m），杂货船可不计；Z4 备淤富裕深度（ m），根据回於强度、维护挖泥间隔期及挖泥设备44m。L 为设计船长的性能确定，不小于 0.40m。D=T+Z 1+Z 2+Z 3+Z 4=8.7+0.6+0+0+0.4=9.7m。3.2.2 码头前沿停泊水域宽度 码头前沿停泊水域宽度 B 不小于 2 倍船宽，为3.2.3 回旋水域 拟建工程为有掩护水域，回旋圆直径为 2.0L ， D=2.0220=440m4 码头竖向设计4.1 沉箱顶标高 沉箱顶标高 =施工水 位+（0.30.5m）；沉箱顶标高 =+

38、1.73m。4.2 胸墙底标高胸墙底标高 =沉箱顶标高 -（0.30.5m）=+1.73-0.33=+1.40m。4.3 码头（沉箱）底标高沉箱底标高 =设计低水位 -码头前沿设计水深 =0.23-9.7=-9.47m。4.4 抛石基床抛石基床平均厚度为 8.79m。4.5 抛石棱体顶标高抛石棱体顶标高 =沉箱顶标高 +（0.3m） =+1.73+0.57=+2. 3m。4.6 倒滤层顶标高取抛石棱体顶面和坡面的表层的二片石厚度为 0.6m，在其上再设置倒虑层， 碎石倒虑层采用分层的碎石层和瓜米石， 每层厚度为 0.4m，总厚度为 0.8m，所以， 倒虑层顶标高 =+2. 3+0.6+0.8=

39、+3. 7m。5 码头断面构造设计5.1 沉箱主要尺度5.1.1 沉箱外形尺寸 沉箱长度由施工设备能力、施工要求和码头变形缝间距确定。该码头的施工条件良好，没有特殊要求和限制， 重力式码头变形缝间距一般采用 1030m，取沉箱长度为 17.6m， 顺岸码头总长 230m，共 13 个沉箱。沉箱高度取决于基床顶面高程和沉箱顶面高程，箱 顶高程要高于胸墙混凝土浇注的施工水位，取 1.73m，基床顶高程取为 -9.47m，沉箱高 度 为 11.2m。沉箱宽度主要由码头的水平滑动及倾覆的稳定性和基床及地基的承载力确 定，初步取为 10.5m(包括前趾和后趾各 0.8m 的悬臂)。5.1.2 箱内隔墙设

40、置 为了增加沉箱的刚度和减小箱壁和底板的计算跨度， 在箱内设置一道纵向隔墙和四 道横向隔墙。5.1.3 沉箱构件尺寸根据重力式码头设计与施工规范( JTS 167-2-2009)对沉箱构件的构造要求和本码 头的受荷情况及工程经验，初步拟定沉箱各构件的尺寸为：箱壁厚度35cm，底板厚度40cm，隔墙厚度 20cm，在各构件连接处设置 20cm20cm 的加强角，以减少应力集中。沉箱细部尺寸如图 5.1、5.2、5.3 所示：图 5.1 沉箱平面图图 5.2 沉箱 1-1 剖面图图 5.3 沉箱 2-2 剖面图5.1.4 沉箱浮游稳定验算 在沉箱前后各五个舱中都加水 2.0 米。（1）沉箱的重力和

41、重心高度计算见表 5.1：表 5.1沉箱重力计算表计算项目计算式重力 g （kN）重心高度 y（m）重力矩 gy（ kNm）沉箱本身389.10624.59533.104.5843661.60前后五舱加水2.0m4 3.22102-2.888- （ 0.2）2402/210.252594.41.453761.8812127.547423.48重心高度： yc=3.91（2）沉箱排水体积及浮心高度计算： 总排水体积3 m 前后趾悬臂的排水体积3 v=2（2.816+5.632）=16.896m3 沉箱吃水浮心高度（3）定倾高度 重心距浮心的距离定倾半径定倾高度m=满足要求。5.1.5 沉箱吃水验

42、算（1）航道中吃水验算沉箱加入压仓水后的吃水为 T=7.45m，加上要求在拖运时航道水深保证有 0.30.5m的富裕水深，航道水深要求 （7.75 7.95m），满足要求。（2）沉放地点吃水验算沉箱加入压仓水后的吃水为 T=7.45m，加上要求在沉放时基床顶面水深保证有 0.3 0.5m 的富裕水深，基床顶面水深要求 （7.757.95m）。码头前沿设计水深 基床顶面要 求水深，沉放地点吃水满足条件。5.1.6 沉箱干舷高度验算=2.29m沉箱干舷高度 =11. 2-7.45=3.75m故沉箱的干舷高度满足条件。5.2 胸墙尺寸采用 L 形胸墙，底高程取 1.4m（使沉箱嵌入胸墙 33cm），

43、顶宽 3m，底宽 8m，高 度为 3.1m，如图 5.4 所示。图 5.4 胸墙断面图5.3 码头上部结构及其他设计问题5.3.1 系船柱 根据港口工程荷载规范 （JTS 144-1-2010）中附录 E 中式 E.0.1-1 和式 E.0.1-2 计算， -5 2Fxw=73.610-5Axwv 2-5 2Fyw =49.010-5A ywv 2Fxw , Fyw 分别为作用在船舶上的计算风压力的横向和纵向分力（KN ）;Ax w , Ayw 分别为船体水面以上横向和纵向受风面积（ m2）；Vx，Vy 分别为设计风速的横向分量和纵向分量 1风压不均匀折减系数2 风压高度变化修正系数按照 75

44、%保证率、压载或者空载时候计算，取 Axw=1570m2， Ayw=382m2， 风速为 vx=22m/s， vy=22m/s，查表取得 1=0.8，2=1.3（按 15 米取风压高度变化系数） Fxw=73.610-5157022 0.801.3=581.64kNFyw=49.010-538222 0.80 1.3=94.22kN 由船长选择受力系船柱数目 n=3，按 25m 等间距布置。 根据港口工程荷 载规范（ JTS 144-1-2010）中 10.2.1 条中式 10.2.1-1 计算，N=式中 N 系缆力标准值；， 分别为可能同时出现的风和水流对船舶作用产生的横向分力总和与纵向分力

45、总和（ kN） ;K系船柱受力分布不均匀系数，当实际受力的系船柱数目 n2 时，K 取 1.3； n计算船舶同时受力的系船柱数目； 系船缆的水平投影与码头前沿线所成的夹角（ o）； 系船缆与水平面之间的夹角（ o）取， n=3， K=1.3（1）情况一vx=22m/s， vy =0m/sN=521.87kN（2）情况二vx=0m/s，vy=22m/sN=48.81kN所以取 N=521.87kN，故采用 55t 系船柱（全挡檐型），底盘尺寸为 1000mm 1000mm。5.3.2 滑道布置主厂房与配套码头之间布置 1500 吨产品装船滑道，长度约为 150m（包括码头段长 度）。（1）构造设

46、计 钢轨型号采用 P50表 5.2 P50 钢轨规格表钢轨高度底宽顶宽横 断面 积理论重量对水平轴 惯性矩 （cm4）极限强度型号（cm）（cm）（cm）（cm2）（ kg/m）（MPa）800P5015.213.27.065.8051.512037.0900920 轨枕长度取为 8 米，横断面尺寸，间距为 0.6m。（2）验算钢轨应力钢轨的截面模量 截面惯性矩 重心距离短轨枕弯曲系数轨枕弹性系数钢轨的轨道系数钢轨与轨道地基的相对刚度系数钢轨挠度和弯矩计算轮距 5m， 情况一：分两种情况，取较大： X1=0，X2=500cm 或 X1=X 2=250cm情况二：故钢轨最大挠度 ；最大弯矩钢轨应

47、力5.3.3 橡胶护舷橡胶缓冲设备按照间断布置，每 25 米布置一个缓冲设备，与船舶接触的橡 胶缓冲设备组数有 5 个，所以挤靠力标准值为船舶撞击能为 ，查表得， 1w 吨级杂货船满载排水量 m=14800t， 取，v=0.15m/s，故=124.88kJ，选用标准型 V 型护舷 H600L1500（反力为 620kN，吸收能量为 136.0kJ）。所选用橡胶护舷一字横向悬挂，悬挂高程为 +2.5 米（船舶满载时水上高度为 13.2-8.8=4.4 米）。为了防止船舶摇摆对码头产生危险， 在+4.0 米高程处连续布置 D 型 H300L1500-5P 型橡胶护舷。5.3.4 抛石棱体（1）作用

48、：设置抛石棱体是为了减少墙后回填土对沉箱和胸墙产生的水平土压力 标准值和倾覆力矩。（2）材料：采用 10100kg 块石。（3）顶宽计算 抛石棱体的顶宽 =7.04 m。（4）坡度：采用 1:1。5.3.5 倒滤层加二片石（ 1）作用：为防止墙后回填土随着波浪 /水流的作用而流失。（2）材料：采用分层的碎石层和瓜米石，每层厚度为 0.4m。（3）厚度：倒滤层总厚度为 0.8 米（加上 0.6 米的二片石，总厚度为 1. 4 米）（4）坡度：采用 1:1.5（二片石坡度为 1:1）。5.3.6 抛石基床（1）作用：改善地基承载力条件，减少沉降量等。（2）材料：采用 10100kg 块石。（3）厚

49、度：抛石基床平均厚度为 8.79m。5.3.7 变形缝变形缝的作用是避免不均匀沉降对码头结构及设备产生不利影响， 缝宽采用 50mm， 每隔 17.6 米布置一条。6 码头荷载作用情况6.1 码头结构自重计算6.1.1 设计高水位图 6.1 设计高水位计算图示表 6.1 设计高水位自重作用计算表项目计算式Gi（kN）X（i m ）GiXi （kN m）沉箱389.106155836.595.2530642.0975沉箱内填石4 3.221010.47-2.888-（ 0.2）24010.47/21013372.725.2570206.78胸墙 12317.6242534.42.35829.12胸墙 20.17817.614335.1044.81608.4992胸墙 30.93817.6141833.2164.88799.4368沉箱上填石 12517.61831686.319958.4沉箱上填石 22.170.917.618+0.930.917.610766.022