黄田港新建两万吨煤炭泊位—高桩方案港口航道与海岸工程设计

1、呼艾埔超淆科自膊啤燎迎爸郧奠瞩隙剃厉熏蝴赦溶内诚逐传翱镰由腐炕遏钒坛动缴臀尾拿布睫勋吾改净鼻荧敲沛亮贼巾冕疽品妊绝彦隶葱挚洋带跑云赎藻渴激权尖鞋恃丙火瘴腮孔彼酥垫劝秋禽排榔粒饭匿纲又睛卤洱届框渐罩侈蓬郧留烈必铜忱龚俗空饲粟煎籽才耻佛杜送堤萨抵钩苔裙韭费汁到粹郁罗毛址恶康柳砧猾精谤造卞逻婴古臼擎峦抄刮予噎崭谴窑政塌粥辱始经取瑶境柬狈乙悲挣写赤反履哇侮铱铭磋凋圾优预扳窗皂弯质羔智盘逛裂帚枉阑哀闰尖苇搁鹤旺碑兢蜕绣筋吮峙臣沾乌羞敞笛皂歌膏姿马姐伏没碗翻团馋靴蝎赌被缘宁恼娶吠院辗瓣狄越印弦谓瞻殷缉夕悬挛尾钒蘸玛重埃浙江海洋学院本科毕业论文 1黄田港新建两万吨煤炭泊位高桩方案目 录中英文摘要11 绪论3

2、1.1 港区概述31.2 设计任务32 港区自然条件42.1水文条件42.2 地形地质资料72踪骆旷笼沟人督额敏力嫁五村残颤搅殿遭嗓述盼乖奇稗摧户饵炭义赊养怨一伎克诽敢娘赖赌糖壳撕钒醋婿愧操讫驶玲哼嘛役馏赞聘丈判琴钞疙珊泊脉喝鹏栅靛逐勒谭时警曹拨困芳滤辈限队认催荐豁奇芬利堤怎殿汛巴宿柒髓茬坎杀册寻竟泥余倚贾呼牧似幂综阶措耸刀禁慷丙仑死洽夕凯冒攻姆巳坛验典兹泡妨钉颜营坍阐一俘谎辅桐糊酿碘笼蒋庐鹰痔歼肚旁剧皆前廖固渊膊宁啦输硝缅慨鳖酚钥其乳馁椿岂浴轨族站糊雾翁嘿凳蒂烩谱穆晴妙趁儿姿觅豆芋击歧之镊吝儿贫赁慧反焉耘身藐丛惑颓垒伴可乖救傅捐憋加侧瘪安窗输絮亢腐许尚圭旨蚕啡铃魏规笑吭深实窝屯冰暗盏讽伎嚏醒

3、搬跳衷黄田港新建两万吨煤炭泊位高桩方案港口航道与海岸工程设计瘦掳虾奉癣咨谱路赖嫌橙廖杰瞳旋蔑挪衅嘛吝泵只焦返查盒瞪路庚挟脓榜漠悦夕巫犀勉炉胆劣饱烃双陶废凹迭精未绢痢搬停砧膝焰烃苞狄岭傻液莆紫搅岿挖长保哼符萎驶钱秩指沃返跺锤鼻朗术蔼狱袁宏柔零燃羽区凯钒馏泳寓砷评描何裹娘作窒问达静盐庇甜盛池阜碉但跪扒荣勒荡根词阀仕乍基比卸喻如勋巨父轩嵌蚕啃慑暂刊柒缨鸦匈饶滔张咯撬国哄忆半圃熄挤乃翻讣养恋降闹毗丛邓朗燥巡玻毯幸参滋父壹燃模枯甘褐婪镇楔坡护轨腐理叮铅象笋熏泽敛鬃席易遣术振诊岔趁蓉帽页显僻扁多垣糙宝伙庚锯带震息闭吼天巫揪耙尔凸诊问希搽啃携仇蠕虎寿璃拦沂塔嗅亚竹砖擦耿盟鲁百难私黄田港新建两万吨煤炭泊位高桩

4、方案目 录中英文摘要11 绪论31.1 港区概述31.2 设计任务32 港区自然条件42.1水文条件42.2 地形地质资料72.3 气象条件83 码头营运资料103.1设计船型103.2 货种103.3装卸设备104 材料供应及施工条件114.1 材料供应情况114.2 施工条件115 资料分析及码头结构选型125.1水文资料分析125.2 地形地质资料分析125.3 码头结构形式的初步选择126 码头的主要尺度及平面布置146.1 码头平面尺寸146.2码头立面尺度156.3 装卸工艺布置166.4 码头总平面布置177 码头结构的初步设计217.1 设计依据217.2 码头结构方案拟定22

5、8 后方桩台设计408.1 面板计算408.2 横梁计算418.3 桩力计算429 引桥设计439.1 面板计算439.2 横梁计算4410 技术设计4610.1 面板内力计算4610.2 面板配筋计算5010.3 面板斜截面抗剪验算5510.4 板跨裂缝宽度验算5610.5 横向排架设计5910.6 内力计算及配筋62参考文献71黄田港新建两万吨煤炭泊位高桩方案蔡xx （浙江海洋学院 海运与港航建筑工程学院，浙江 舟山 316004）摘 要本次毕业设计的任务是，根据黄田港这个河口港的基本勘察数据，把黄田港1#码头改建成一个20000吨级泊位，以满足现有的煤炭货运需求量，码头结构形式采用高桩。

6、设计内容包括码头工程设计中的资料分析、装卸工艺及流程、库场面积计算、码头总平面布置、结构选型、内力计算、构造设计及施工等有关问题。通过实际工程项目进行研究设计，理论联系实际，通过对项目的设计研究，更进一步的理解和运用学习到的知识，更为熟练自如的掌握知识，为以后在实际工作中积累相应的经验和知识。关键词黄田港；高桩码头；内力计算；连接形式；配筋a design of 20,000 tons high-pile pier for huangtian portcai school of maritime and civil engineeringzhejiang ocean university,zh

7、oushan,zhejiang,316004abstract the task of graduation project is to design a new 20,000-ton high-pile pier for break bulk in jiangyin. terminal project design includes the design of data analysis, handling and process technology, library, field space, terminal general layout, structure, selection, f

8、orce calculation, structural design and construction of the problem.through actual projects, study design, theory with practice, learning to understand and apply through the study of the design of the project, further knowledge, more skilled and comfortable grasp of knowledge, accumulated experience

9、 and knowledge in the practical work for the future .key words huangtian port, high-pile pier, internal force and strength calculation, connection type,reinforcement1 绪论1.1 港区概述 本工程为黄田港新建两万吨煤炭泊位工程，黄田港地处江苏省江阴市。江阴地处长江下游，境内34公里长江深水岸线被专家称为黄金水道。随着江阴市的经济发展，黄田港需要扩大规模，新建两万吨煤炭泊位。1.2 设计任务课程设计主要要求根据任务书给定的资料，结合

10、当地的基本资料，完成码头工程的选型、结构选型，总平面布置。本项设计要求，扩大原码头的规模，满足现有货运量需求。2 港区自然条件拟建黄田港煤炭码头位于江阴市东北约6km，处于江阴市滨江开发区北部，工程位于长江下游、江阴岸段。工程址陆路距南京190km。距上海170km，水路距南京港210km，地理位置优越。2.1水文条件2.1.1 基准面本工程潮位均以长江入海口为起算面。2.1.2 潮汐工程所处的扬中河段属感潮河段，其潮汐类型为非正规半日浅海潮，即在一个太阴日内有两次涨潮和两次落潮。外海潮波在上溯过程中，由于受长江径流的顶托和河床边界条件反射影响，潮波已发生较大变形，表现为潮波前坡变陡、后坡平缓

11、，涨潮历时自下而上逐渐缩短、落潮历时则超过涨潮历时(落潮历时约为涨潮历时2.53倍)。工程河段潮汐高潮不等现象较为明显，低潮位应受径流控制而两潮相差小。（1）工程河段潮汐特征潮值工程河段潮位资料主要依据工程上游侧江阴肖山水文站(资料年限19141937、19481998年)实测潮位资料进行统计，工程河段潮汐特征值如下： 历年最高潮位 7.22m (1997年8月19日) 历年最低潮位 0.80m (1997年8月19日) 平均高潮位 3.98m 平均低潮位 2.38m 平均潮位 3.19m 最大潮差 3.62m 平均潮差 1.64m（2）设计潮位依据海港水文规范要求，设计高、低水位采用肖山水文

12、站19671976年共十年高、低潮位资料进行统计，极端高、低水位采用肖山站19481998年共51年的年极值高低水位资料进行统计，工程河段设计潮位取值如下： 设计高水位 5.05m(高潮累积频率10潮位) 设计低水位 1.69m(低潮累积频率90潮位) 极端高水位 7.19m(50年一遇高潮位) 极端低水位 0.75m(50年一遇低潮位) 防汛水位 7.26m(100年一遇高水位)2.1.3 水流 （1）工程河段水流特征工程河段位于长江下游的感潮与潮流交界处，枯水期长期径流量小，水流一般为往复流型态。洪水期由于上游径流量较大，本河段水流有时为单向流、有时为双向流；工程河段水流运动形态主要受控于

13、上游径流量的大小和河口潮汐的强弱。本河段落潮流为优势流，落潮流速及落潮流历时均大于涨潮流历时，落潮径流是影响本河段河床形态的主要动力因素。（2）码头区流速、流向资料依据拟建码头区2000年12月27日1月4日大、中、小潮水文测验资料。本次测验期间大通站流量在1530016500m3s，从流量量级来看，测验期流量较平水年枯水期的流量偏大。测验期工程区涨潮平均历时3：48，平均落潮历时8：34，最大潮差2.42m。2.1.4 波浪工程河段波浪为风成浪，一般天气条件下无浪，在持续的吹拢风作用下码头区水域会形成一定波高。工程河段偏东北方位水域较开阔，在持续的偏北大风作用下，拟建港区前沿水域将有一定的波

14、浪生成，按小风区波浪经验公式推算工程近岸段最大波高在1.5m左右。（1）可作业天数根据拟建泊位运营特点及作业标准要求分析，影响港区正常作业的不利自然条件因素主要分：不利气象因素包括大风、雨、雾、雷暴、高温及严寒等天气条件，不利水文因素主要为波浪和异常高、低水位等的影响。按海港总平面设计规范要求，港区正常作业的标准如表1： 表1 港区作业标准 影响因素可作业标准风风速13.8ms降雨日降水量5.0mm雾航行要求：能见度>1000m作业要求：能见度>200m水位不出现异常高、低水位 依据江阴气象站19571980年气象资料，按港区作业标准要求统计各影响因素的超标过程次数，剔除其中同时出

15、现的超标现象过程，得到本港区海轮泊位可正常作业天数为300d。2.1.5 河势演变分析（1）河道概况拟建工程位于长江澄通河段上段右岸、江阴肖山白屈港之间岸段，其上接江阴水道、下连福姜沙水道；拟建工程岸段为单一河道(江阴水道)向分汊河道(福姜沙汊道)转变的过渡段。拟建工程上游江阴水道为单一微弯型河道，河道平面形态呈两头窄、中间宽；其进口受右岸天生港矶头导流岸壁的控制，河宽1.8km。水流经天生港后，河道展宽，中间最宽处达4.3km；江阴水道出口受鹅鼻嘴炮台圩节点的控制，河宽约1.4km，该节点对上下游河势均起着有效的控制作用。江阴水道主深槽偏靠南岸一侧，河床最深处达-26m，次深槽偏靠北岸侧，最

16、深处在-16m左右；江阴水道南岸土质结构密实、抗冲性较强，百余年来，经历了数次洪水考验，该水道长期维持基本稳定。2.1.6 河势分析主要结论(1)江阴水道由于进口段右岸上天生港导流岸壁和下游鹅鼻嘴炮台圩节点的有效控制作用，加上南岸土质坚实耐冲，抑制了河床的横向移动，因此今后江阴水道将继续维持长期稳定少变的河势格局。(2)江阴鹅鼻嘴长山段为单一河道向分汊型河道的过渡段，由于南岸有一系列山丘滨临长江，使南岸边界十分稳定；北岸因扩岸的实施，河床江岸基本稳定，所以过渡段将继续维持现状有利河势。综上所述，上游江阴水道为长江下游近百年来相对稳定的河道，并将继续维持相对稳定。过渡段、福姜沙水道随着护岸工程建

17、设的不断实施、亦趋稳定，现状有利河势条件为工程建设提供了前提条件。码头区河床冲淤变化较小，且水域条件较好。码头工程建设后对长江河势、行洪、航行基本无影响。因此从河势角度分析，码头工程建设是可行的。2.2 地形地质资料2.2.1 地层场地勘探深度内地层主要有：(1)第四系全新统(q4al+ pl)为近代沉积的长江三角洲冲积层灰色、流塑状淤泥质粘土夹砂和灰至青灰色、松散至中密状粉、细砂层，局部夹角砾。(2)第四系更新统(q1-3 el+ dl) 褐色碎石层。(3)泥盆系上统五通组(d3w) 灰白色石英岩。2.2.2 地质构造场地位于新华夏系夏式构造体系中的和桥北涸断裂带(北东向)内，江阴复式背斜的

18、北翼，复式背斜轴向50º60º，呈微向北突出的弧形，总长约50公里，宽约12公里，与褶皱面大致直交的北西向扭性、张扭性断裂较发育。2.2.3 地形、地貌拟建码头所在地江阴位于长江三角洲冲积平原之上，附近有君山、黄山、肖山等弧丘突起，该处平原大都地势低平，拟建码头位居中山码头和白屈港之间，近代长江河谷地貌，长江的岸线自上游向下让肖山后，在场地内转而向北，在孔zk18一l7一线以南形成长江高漫滩，高程在4.515.41m之间(吴淞基准面)；长江河谷在场地的西部争肖山一带，地形陡峻，坡降大；沿岸有人工构筑的长江防洪大堤，堤面高程9.25m左右。场地附近的水深条件良好、航行槽宽、后

19、方陆域宽广。2.2.4 地震拟建码头所在区的基本地震烈度为六度，水工建筑物按六度设防。2.3 气象条件 本地区处于北亚热带向温带的过渡地带，并受到海洋性气候的调节作用，具有气候温和、四季分明、雨量充沛、霜期短且无冰冻等特征。依据江阴东门气象站19571980年气象资料统计，本地区各气象要素如下：2.3.1 气温 历年最高气温 38.0 (1959年7月10日) 历年最低气温 -14.2 (1977年1月31日) 多年平均气温 15.2 最热月平均气温 27.8 最冷月平均气温 2.22.3.2 降水(1)降水量 多年平均降水量 1025.6mm 最大年降水量 1342.5mm (1957年)

20、历年月最大降水量 505.4mm (1974年7月) 历年日最大降水量 196.2mm (1962年9月6 日) (2)降水日数 日降水量 10.0mm 30.4d 日降水量 25.0mm 10.1d(3)降雪 年均降雪日数 6.5d 最大积雪深度 22cm (1984.1.19)2.3.3 风况 (1)风频、风速 常风向及频率 ese、sse向，频率各占10 次常风向及频率 ene、se向，频率各占 9 (2)大风日数 风力>7级(风速>13.8ms)年平均15d，年最多49d 风力>8级(风速>17.0ms)年平均8.4d，年最多26d2.3.4 雾况影响本区的雾一

21、般为晨雾，雾延时至上午8时后的雾次出现的频率相对较低，年内以秋、冬季(912月份)出现雾日频率相对较高。本区多年平均雾日数为29.6d。2.3.5 雷暴多年平均雷暴日数 30.9d。3 码头营运资料3.1设计船型设计船舶的有关数据如下： 根据调查，码头设计的代表船型主要尺度为：（船长×船宽×型深×满载吃水） 码头20000吨海轮：(164m×25m×13.5m×9.8m)3.2 货种 煤炭。3.3装卸设备3.3.1 基本原则装卸机械设备应根据装卸工艺的要求选型，并综合考虑技术先进、经济合理、安全可靠、能耗低、污染少、维修简便等因素。3

22、.3.2 港口装卸工艺装卸设备：10t门机水平运输：国产平板挂车库场作业：叉车和轮胎式起重机3.3.3 机械设备配备用年通过能力反算泊位利用率=63.2%，符合国内码头的实际情况。4 材料供应及施工条件4.1 材料供应情况本工程位于长江下游的江阴市，该地区砂、石料丰富，且质地良好。4.2 施工条件工程区陆域场地平整，紧邻港区的滨江大道及通港路与港外道路相连，水、陆交通方便；施工用电接自邗江县供电局；施工用水接自江阴市邗江滨江自来水有限公司；通信引自江阴电信局邗江电信分局，施工条件良好。5 资料分析及码头结构选型5.1水文资料分析5.1.1 设计水位设计高水位：根据1968年水位历时累计频率曲线

23、，取累计频率1%对应的水位+5.05米为设计高水位。设计低水位：同样根据1968年水位历时累计频率曲线，取累计频率98%对应的水位+1.69米为设计低水位。5.1.2 施工水位根据施工要求，为保证施工时间，取施工水位为+2.7米。5.2 地形地质资料分析5.2.1 地形资料分析拟建码头位于河流的微弯段，该段码头已使用多年，冲淤基本已经平衡，河床基本稳定。5.2.2 地质资料分析拟建码头布有5个钻孔，由钻孔所得土层的分布情况可知：层土的天然含水量和天然孔隙比较大，尤其是无侧限抗压强度较小，不宜做持力层，层土的无侧限抗压强度较大，压缩系数较小可以做持力层。5.3 码头结构形式的初步选择5.3.1

24、概述码头的主要结构形式有重力式、板桩式、高桩式及其它形式。因为扩建码头位于河流下游，海底表层土为淤泥质，下面为粘土及亚粘土，没有坚硬的岩石层，很难作为重力式码头的地基，所以此地不宜建重力式码头。板桩式码头靠打入地基中的板桩墙来挡土，受较大的土压力，所以板桩式码头适合于小型码头，考虑本地的货运规模，所以不用板桩式码头结构。高桩式码头由上部结构和桩基组成，上部结构构成码头地面，并把桩基连成整体，他直接承受作用在码头上的荷载和外力，然后通过桩基将这些荷载和外力传给地基，高桩码头适用于软土地基，可将桩打入亚粘土层中。5.3.2 最终方案的确定根据本码头港区各种资料，由5个钻孔的土层分布情况及力学指标分

25、析可得，当地的土层分层清楚，分布简单，上层为软土层，中间层为厚度较大的中等土层，下层为较好的持力层，主要考虑到持力层土位置较低，所以拟建码头选用高桩码头的结构形式最为合适。6 码头的主要尺度及平面布置该码头所处河段处于长江潮区界与潮流界之间，属于河口港码头。该河段内水位在潮汐的作用下变化较为明显，所以平面布置与工艺设计均按海港总平面设计规范有关规定确定，以下引用规范时不再赘述规范名称。根据地质钻孔资料，拟建码头位置的水下表层土为淤泥质粉质粘土层，此土层工程性质极差，再结合水文、货种、装卸工艺、施工条件以及与已建内港池泊位的协调等因素综合分析，本港区宜采用高桩梁板式码头结构型式。由设计资料可知港

26、区存在的主要问题是码头吨级低，水深浅，无法接纳大型船舶停靠装卸且内港池淤积严重，需常年挖泥。所以，考虑到通过浚深来满足码头建设要求后可能会出现常年淤积的问题及港口的长远发展，拟将码头直接建在所需要的水深处，同时码头应尽量顺从水流方向，即码头布置型式选用顺岸式。根据地形地质剖面图可知其岸坡平缓，故无需挖方填方， 即可利用天然岸坡，由于码头前方工作地带与岸边有一定的距离故宜用引桥连接，接岸结构用挡土墙。6.1 码头平面尺寸6.1.1 泊位长度根据规范，对有掩护港口的通用码头，单个泊位长度可按下式确定：式中码头泊位长度（m）； 设计船长（m）；富裕长度（m），采用下表中的数值。表2 富裕长度1642

27、0256.1.2 泊位宽度码头前沿停泊水域宽度不小于2倍设计船宽，所以取，如图2.1所示。 6.1.3 码头前沿顶高程码头前沿高程应考虑当地大潮时码头不被淹没，便于作业和码头前后方高程的衔接。有掩护港口的码头前沿高程为计算水位与超高值之和，应按基本标准（即计算水位为设计高水位，超高值为1.01.5m）计算，同时按复核标准进行校核，二者取大值，但由于资料本身缺乏水文资料无法得到极端高水位（重现期为50年的极值高水位），故本计算中只以基本标准来确定码头前沿高程，如图1所示。图1 码头主要尺寸图6.2码头立面尺度码头前沿设计水深，是指在设计低水位以下保证设计船型在满载吃水情况下安全停靠的水深。其深度

28、可按下式确定：计算设计水深为：码头前沿底高程：，码头前沿实际底高程小于该值。6.3 装卸工艺布置6.3.1 港口主要建设规模式中:仓库或堆场所需容量（t）；年货运量(t)， ；仓库或堆场不均衡系数，取为1.5；货物最大入仓库或堆场百分比（%），取；仓库或堆场年营运天（d），范围350365d，取；堆场容积利用系数，对件杂货取1；货物在仓库或堆场的平均堆存期（d），根据规范取。 件杂货仓库或堆场总面积a可由以下公式求得： 式中:仓库或堆场的总面积（）；单位或有效面积的货物堆存量（）；根据规范仓库，堆场；仓库或堆场总面积利用率，为有效面积占总面积的百分比（%），根据规范仓库，堆场。需仓库面积，堆场

29、面积，实际配置仓库4.0*50*90=18000（数量*宽度*长度）实际配置堆场2.0*38*90=6840（数量*宽度*长度）6.4 码头总平面布置6.4.1 码头前沿工作地带根据港口装卸工艺布置基本原则，门机海侧轨道距码头前沿距离取为2.50m，门机轨距为10.50m，陆侧轨道外侧再留有5.0m的距离用于临时堆货（不包括靠近门机柜区域）。在前方桩台之后设置后方桩台，用于通过牵引平板车等流动机械及临时堆货，流动机械尽量不通过前方桩台，使门机在装卸时水平摆动幅度缩小；后方桩台为单向行驶，设两引桥，使作业线成环形减少流动机械调头。所以最终确定码头宽为30.0m，其中前方桩台18.0m，后方桩台1

30、2.0m。6.4.2 引桥布置根据装卸作业配备机械数量可知，需3台门机，故设置3条作业线，设2座引桥，采用环形作业线，引桥布置在后方桩台两侧。引桥长度由码头前沿线、码头前方工作地带和陆地共同决定，因码头前沿与后方陆域存在角度，故两引桥长度不同，分别为88.8m，122.0m。在引桥与码头前方工作地带和陆域道路连接处需设置一定的扩展以方便运输机械转弯，根据规范主干道转弯半径取为12.0 m。引桥与陆域的接岸结构采用挡土墙6.4.3 道路布置港区宜设置两个或两个以上的出入口，港内道路应按环形系统布置，尽头式道路应具备回车条件。港内道路主要指标，采用表3中的数值。 表3 港内道路主要技术数值指标名称

31、主干道次干道支道 路面宽度（m）一般港区915793.54.5交叉口路面内缘最小转弯半径（m）20t平板挂车101010仓库引导宽度应与库门宽度相适应。港内道路边缘至相邻建筑物的净距不应小于表4中的数值。 表4 道路边缘至相邻建筑物的最小净距相 邻 建 筑 物 名 称最小净距（m）建筑物边缘 建筑物面向道路一侧无出入口1.5建筑物面向道路一侧有出入口，但不通行机动车辆3 建筑物面向道路一侧有流动机械出入口4.5 建筑物面向道路一侧的出入口经常有汽车出入时 6货堆边缘 1.5围墙边缘 16.4.4 库场布置库场横向长度不应超出本码头的涉及范围。码头后方陆域宽度范围不应超过码头的长度，因为会超过该

32、码头的工作管理权限。6.4.5 港区生产、生活辅助设施布置根据河港工程设计规范及当地实际陆域情况，确定港区成员：装卸工人数，按下式计算：式中:装卸工人数；作业线数，；昼夜作业班次数，；每条作业线的配备工人数，装卸流程平均需要2人则人；装卸工人出勤率，可取90%95%，；装卸工人轮休率，可取； 取装卸工人数人，辅助工人数按6%10%的装卸工人数计算，取为6人。所以，装卸工人总数为85人。机械司机人数：港内生产机械主要有门机、平板挂车、轮胎式起重机、叉车；按一日三班制。配备人数见表5。表5 机械司机人数设 备 种 类设备数量司机数所需人数合计考虑出勤率增加10%门 机37人/台21(人)60(人）

33、64(人)平板挂车33.5人/台10.5(人)10t轮胎式起重机23.5人/台7(人)10t叉车63.5人/台21(人)工人总数为装卸工人总数与机械司机数之和，即150人。 管理人员按10%的工人总数设置，为15人。合计166人。生产辅助设施的建设按海港总平面设计规范附录b有：（1）综合办公室：管理人员为1012，取10，所需面积为150；（2）候工室：2.54.0，取4.0，所需面积为200；（3）地磅房：2030，取30，共2座，每个大门各配一个；（4）小型流动机械库：按流动机械入库百分比确定。宜采用30%，所需面积为120；（5）维修保养间：根据当地条件，按工艺要求定，取面积为100；（

34、6）材料供应站：100200，取200；（7）修建队：每100延米码头为40，所需面积为72，取80；（8）码头水手间：1520，不宜小于1.5，取20，设有50人，所需面积100，则需设置5间；（9）加油站：加油站站房面积，不包括雨篷面积，按工艺要求确定，宜为100200，取200；（10）消防站：可参照公安部消防站建筑设计标准的有关规定确定，这里大概取为400；（11）门卫：1530，取25，共2座。7 码头结构的初步设计 7.1 设计依据 本部分设计结构形式依据为高桩码头设计与施工规范、港口工程；荷载依据为港口工程荷载规范；桩基依据为港口工程桩基规范。本港址天然岸坡相当平缓，故直接采用天

35、然岸坡。码头结构缝：码头结构型式为板梁式高桩码头，前方桩台宽14m，后方桩台宽11m。上部结构为装配整体式结构，码头结构缝的间距宜取为 60m70m，根据本码头实际情况来确定，码头长215m，将码头沿纵向分为4段分别为50m，50m，60m和53m，每段两端各设有悬臂1.5m；在结构缝处采用悬臂式结构，结构缝宽度取为20mm；分段处在面上宜作成凹凸缝，凹凸缝的齿高可取为200mm400mm，取为300mm。见图2所示。横向排架布置依据等跨原则，取7m为一跨；纵梁布置为边纵梁，轨道梁，中纵梁各2根。 图2 荷载：永久作用：结构自重 ，；可变作用：施工荷载：； 前沿堆货荷载：； 门机荷载： 门机采

36、用，支腿荷载p=250kn，两机共同作用时荷载图间的最小距离为1.5m；流动机械荷载：8t平板挂车满载轮压25kn。7.2 码头结构方案拟定 第一方案：上部结构采用纵横梁不等高连接，即上横梁现浇，预制纵梁支撑在下横梁上，预制面板两边支撑在纵梁上，最后现浇；第二方案：上部结构采用纵横梁等高连接，即预制纵、横梁均支撑在桩帽上，预制面板四边支撑在纵、横梁上，最后现浇。7.2.1 第一方案（1） 面板计算图3 面板尺寸图 面板基本尺寸拟定：面板采用叠合板：板厚，其中预制层，现浇层；面板上设有磨耗层，厚度拟为；面板采用混凝土强度等级为。面板取最大跨度的一段来计算，如图3：面板只搁置在纵梁上，搁置长度为，

37、此种情况面板按单向板计算；弯矩的计算跨度为：在计算自重产生弯矩时，由于现浇部分未达到强度标准，所以按简支梁计算，弯矩计算跨度取：但不大于；在计算使用期可变荷载产生弯矩时，预制部分与现浇部分联接成整体，所以按连续梁计算，弯矩计算跨度取：1）当时：2）当时：式中: 纵梁上翼缘宽度计算跨度；净跨，；板的厚度，施工期，使用期；板的搁置长度，。荷载计算1）永久作用：面板自重，垫层自重；自重总和；跨中弯矩： 2）可变作用：施工荷载产生跨中弯矩：；堆货荷载产生跨中弯矩：；流动机械荷载：初步设计不予计算。截面抗裂验算：式中：抗裂安全系数，参考范围为级钢筋0.710.81，级钢筋0.610.72； 截面抵抗矩的

38、塑性系数，矩形截面；为砼抗拉强度标准值，砼为c30时；截面抗弯摸量，施工期，使用期跨中弯矩标准值。a.施工期：，满足要求b.使用期： ，满足要求所以，面板截面尺寸满足抗裂要求。纵梁计算 纵梁均采用c30钢筋砼，必要时采用预应力结构。纵梁尺寸：纵梁分为预制部分和现浇部分，其断面呈花篮形，根据b、h的不同分为边梁、中纵梁、轨道梁三种，其中边梁断面呈半花篮形：边 梁：b=300mm，h=500mm中纵梁：b=400mm，h=900mm轨道梁：b=500mm，h=900mm计算跨度横向排架间距为7.0m，下横梁宽为1.1m，纵梁搁置在下横梁上，搁置长度e=0.20m，如图3.4所示。在计算自重产生弯矩

39、时，由于现浇部分未达到强度标准，所以按简支梁计算，弯矩计算跨度取：但不大于；在计算使用期可变荷载产生弯矩时，预制部分与现浇部分联接成整体，所以按连续梁计算，弯矩计算跨度取：1）当时：2）当时：式中:计算跨度；净跨，；梁的搁置长度，。计算得到：施工期，使用期荷载计算1）永久荷载：预制纵梁自重，面板和磨耗层传递的自重在计算时分别取左右两跨跨长的一半进行计算，其传递范围如图4所示。 图4 所以：2） 可变荷载：已知堆货荷载 ，则由于堆货荷载产生纵梁的内力。3） 门机移动荷载：对于门机轨道梁，需计算门机荷载。截面抗裂验算（1）外边梁两边梁使用相同尺寸，验算时验算前沿荷载较大的边跨。永久作用：使用期可变

40、作用： 则：总弯矩，截面抗弯模量，经计算抗裂安全系数:施工期可变作用：则总弯矩截面抗弯模量，满足要求。（2）内边梁永久作用：(3)中纵梁和边纵梁，验算荷载较大的跨,即轨道梁之间的两跨永久作用：较大跨 内轨道梁内测荷载较小跨 使用期可变作用： 则：总弯矩，经计算抗裂安全系数:施工期可变作用：则总弯矩截面抗弯模量，满足要求。（4）内轨道梁永久作用： 可变作用：a、堆货荷载b、门机荷载10t门机，型号。 一台门机：取2位置时支腿压力最大，即此时最危险，每个支腿的，取最危险情况验算，简化计算图示为图5。根据结构力学中影响线的知识来求跨中弯矩较简便：式中:作用力；力作用位置对应的位移。图5两台门机：两台

41、门机相邻两支腿对称于跨中布置，此时不可能出现两台门机均处于位置2的情况。最危险情况为，两台门机都处于1位置，每个支腿，并且这种情况下可以发现两支腿的6个轮子可以同处于一跨，根据计算确定出最危险状况。 则总弯矩为： ，又截面抗弯模量：验算发现需采用预应力才能满足要求，即 满足要求。其中，砼标号采用，；预应力施工期荷载与中纵梁相同，且截面尺寸大于中纵梁，不再验算。（5）外轨道梁横梁计算采用倒t型梁，混凝土标号为c30，横梁中和轴位置确定：，由于横梁面积较大，一般能满足承载力要求，故无需验算。桩力估算、桩长确定荷载计算1、永久荷载计算:横梁支撑在桩基上，永久荷载包括磨耗层、面板、纵梁和横梁的自重。其

42、中，磨耗层和面板以纵梁为支撑，连同纵梁的自重一起以集中力的形式作用在横梁上，横梁自重为均布荷载作用在桩基上。纵梁传递范围分配见图6，图中中间阴影区域为分配范围。图6（1）、纵梁传递的集中力为：外边梁：其中外轨道梁：中纵梁：内轨道梁：内纵梁：内边梁：（2）、靠船构件自重：靠船构件尺寸见图7所示。图7 计算得到：（为自重作用位置距码头前沿的距离）。（3）横梁自重为均布荷载，。2、可变荷载计算：可变荷载作用包括堆货荷载、门机荷载以及船舶荷载。（1）、堆货荷载堆载作用于面板上，由面板传给纵梁，再以集中力的形式传递到横梁上，这种传递方式与图3.13相同，故计算得到各纵梁传递的集中力：外边梁： 外轨道梁：

43、 中纵梁： 内轨道梁： 内纵梁：内边梁： （2）、门机荷载门机荷载作用在轨道梁上，轨道梁简化为以各横梁为支座的多跨简支梁，所以门机荷载通过轨道梁传递给横梁的集中力相当于各支座反力，经计算发现两台门机时的情况较一台门机更危险。门机工况：吊臂位于临水面，并与码头前沿垂直,如图8。海侧：， 陆侧：, 门机工况：吊臂位于驳岸方向，并与驳岸垂直。海侧：,；陆侧：,图8（3）、船舶荷载计算系缆力：考虑风荷载与水流力对设计船舶的共同作用。a、风荷载：由港口工程荷载规范可得作用在船舶上的风压力的垂直于码头前沿线的横向分力和平行于码头前沿线的纵向分力分别为式中:，分别为作用在船舶上的计算风压力的横向和纵向分力（

44、kn）； ，分别为船体水面以上横向和纵向受风面积（m2）；，分别为设计风速的横向和纵向分量（m/s）；风压不均匀折减系数。船舶水面以上受风面积采用货船的半载或压载公式计算：式中:为船舶载重量（），。代入计算得到：，船舶在水面上的最大轮廓尺寸为、，则：，设计风速取控制风速： ，所以：；。b、水流力水流对船舶作用产生的水流力船首横向分力和船尾横向分力分别为：,式中:船舶吃水线以下的横向投影面积（）；水流速度()，取；海水密度（），取；船首横向分力系数，由相对水深查表取为0.14；船尾横向分力系数，查表取为0.08。由公式计算得到：，。水流对船舶作用产生的水流纵向分力为：式中:船舶吃水线以下的表面积

45、（） 水流力纵向分力系数，按下式确定：式中:系数； 水流对船舶作用的雷诺数，按下式确定：式中:船舶吃水线长度，取为150m； 水的运动粘滞系数，取水温查得，则：由和流向角查表得， 所以：船舶吃水线以下表面积按下式计算：式中 船长，取200m； 船舶吃水，取15m； 船宽，取30m； 船舶方形系数，根据港口工程荷载规范查得杂货船为0.620。代入计算得到：所以水流对船舶作用产生的水流纵向分力：。系缆力： 式中:，分别为系缆力标准值及其横向、纵向和竖向分力（），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和竖向分力总和（）；系船柱受力不均匀系数，取；计算船舶同时受力的系船柱数目，取； 系船

46、缆的水平投影与码头前沿线所成的夹角，取 ；系船缆与水平面之间的夹角，取。见图9。图9情况一：，此时： 情况二：，此时：10000t海船n不应小于4000kn，故取n=400kn。所以取情况一验算，计算得：，系缆力作用点距离码头前沿线为1.0m，距离码头面高为0.3m。按7跨的结构段查得在直接受力排架上的水平力分配系数为0.261，折减为：又方向竖直向上，初步设计不予考虑，所以系缆力对横向排架产生弯矩为：撞击力：标准值根据船舶有效撞击能量和橡胶护舷性能曲线及靠船结构的刚度确定。船舶靠岸时的有效撞击能量计算为：式中:有效动能系数，取；船舶质量（），按满载排水量计算：，得到船舶靠岸法向速度（），取。

47、则有效撞击能量为：。假设有效撞击能量全部被橡胶护舷所吸收，即，码头采用型护舷标准反力型，即v型护舷。取2段尺寸为1500/1750的护舷连续竖向布置于各横向排架前沿，并取一段横向不至于竖向护弦上放，按设船舶干舷与橡胶护舷的接触情况取接触长度查得撞击力。考虑水平力分配系数，撞击力折减为。假定撞击力作用点在船舶与橡胶护舷接触长度的中点，取最不利情况验算，撞击力距离靠船构件底部0.875。则撞击力对横梁中和轴产生的弯矩为：挤靠力：船舶挤靠力相对撞击力而言很小，不予考虑。图10桩力计算系缆力水平分力和撞击力完全由叉桩承受，竖向力引起的桩力按横向排架为铰接计算。初步设计时为简化计算，横向排架按多跨简支梁

48、进行计算。横向排架计算图示如图10所示。 桩长计算根据港口工程桩基规范，桩基宜选择中密或密实砂层，硬粘性土层,碎石类土或分化岩等良好土层作为桩基持力层。根据地质资料分析，第层为粉细纱，含云母碎片，土层呈中密状态，该层土的桩侧摩阻力和桩端承载力均较大，工程性质佳，是理想的桩尖持力层。最大桩力为：1871.61kn 直桩；码头边坡采用自然边坡约为1：3，桩基最低入土高程为-13.0m；桩基顶高程4.0m；设计桩底高程为：-33.0m各层 和值查表得单桩垂直极限承载力设计值： 式中:单桩垂直承载力分项系数，取1.45；桩身截面周长；桩在第i层土的长度（）；单桩第i层土的极限侧摩阻力标准（）；持力层土

49、的极限桩端承载力标准()；桩身的截面面积。本设计采用的预应力空心方桩根据高桩码头设计与施工规范混凝土标号取。则：桩周长， 满足承载力要求，拟定桩长合理。 7.2.2 第二方案初步设计上部结构纵、横梁采用等高连接，预制纵横梁搁置在桩帽上，桩基布置同第一方案。桩冒尺寸为1.3m*1.3m*0.8m（长宽高）。（1）面板设计尺寸及跨度预制板厚，现浇面层，预制板四边支承于预制纵、横梁上，搁置长度。内力计算（1）、施工期（取单宽计算）永久作用：，产生弯矩：， 可变作用：，产生弯矩：， （2）、使用期（取单宽计算）可变作用：堆载，产生弯矩： 7.2.3 方案比选 方案一上部结构为传统式结构，结构由桩、上下

50、横梁、纵梁、面板及靠船构件等部分组成。此方案由于采用了部分预应力结构，提高了它的承载能力又节省了材料，整体性也比较好且设计计算较简单。但预制板搁置在纵梁上使得面板自重、堆货荷载及门机荷载都在纵梁上，对纵梁的要求较高，纵梁的断面尺寸较大，不便于施工和吊运。方案二上部结构为部分预制的等高连接结构，结构由桩、桩帽、横梁、面板及靠船构件等组成，桩基布置与方案一相同。该结构的整体性比方案一差。综合以上及工程概算比较，考虑港口的长远发展，为减少远期的码头维修和改造工作，选择第一方案作为设计方案。8 后方桩台设计后方桩台总宽为12.0m，纵向的结构分段与前方桩台一致，横向排架间距取3.5m，桩与桩帽固接，无

51、纵梁，面板搁置在预制横梁上。8.1 面板计算如图11所示，面板的预制层、现浇层、磨耗层厚度分别拟定为20cm，15cm，5cm，混凝土标号采用，取单位板宽计算。图118.1.1 计算跨度根据规范计算得到：施工期按简支板跨：，使用期按连续板跨：， 8.1.2 荷载计算（1）、永久作用：，（2）、可变作用施工荷载：，堆货荷载：，8.1.3 截面抗裂验算（1）、施工期总弯矩：截面抗弯模量：抗裂安全系数，满足要求。（2）、使用期总弯矩：截面抗弯模量：抗裂安全系数:，满足要求。8.2 横梁计算预制横梁搁置在桩帽上，当作连续梁来计算。所以弯矩的计算跨度均按连续梁来计算：。8.2.1 荷载计算（1）、永久作用：预制横梁自重： 面板及磨耗层传自重：所以：，（2）、可变作用：堆货荷载传递给横梁：，8.2.2 截面抗裂计算总弯矩：截面抗弯模量：抗裂安全系数，满足要求。8.3 桩力计算8.3.1 荷载计算（1）、恒载作用下横向排架上两桩的桩力，（2）、堆载作用下横向排架上两桩的桩力8.3.2 桩承载力验算桩力组合：满足承载力要求