港航沉箱码头毕业设计

1、目录摘要 . II Abstract .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. -

2、11 -1.6.4地基土承载力标准值. - 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

3、 -4.5抛石棱体顶标高. - 16 -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

4、-5.3.5倒滤层加二片石 . - 24 -5.3.6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） .

5、 - 47 -6.4波浪力（可变作用）. - 47 -6.4.1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. -

6、59 -7.2土压力. - 60 -7.2.1胸墙后填料土压力（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.

7、 - 70 -8.3地基承载力验算. - 74 -8.3.1作用效应组合. - 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

8、中截面（上侧）承载力计算. - 80 -9.2.4底板 Y 向支座截面（下侧）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、-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. - 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

10、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

11、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

12、基础为方形沉箱，沉箱内填 10100kg 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，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

13、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。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 1

14、01 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 292 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气象长兴岛地处渤海东岸，属海洋性气候，

15、受季风影响较大。1.2.1气温历年极端最高气温 32.8（1968 年 8 月 2 日） 历年极端最低气温 -19.0（1966 年 1 月 20 日） 年平均气温 10.0月平均最高气温23.9 月平均最低气温-5.51.2.2降水年最大年降水量 877.9mm（1966 年）多年平均降水量578.3mm日最大降水量142.2mm（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NNE18.25% 次常风向频率WSW13.68%强风向N 最大风速 40.0m/s（19

16、64 年 4 月 5 日） 次强风向NNE 最大风速 34.0m/s（1969 年 1 月 28 日） 六级以上大风频率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（%）N6.8403.72NNE8.03418.25NE5.02410.21ENE3.4145.30E3.4182.76ESE4.5134.41SE4.8142.74SSE4.7132.99S4.6182.90SSW5.0193.97SW4.8185.96WSW5.01813.68W4.9187.88WNW5.216

17、3.61NW5.1161.64NNW5.6202.19C7.791.2.4台风台风对本海区影响不大，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，

18、 发生在 7 月。10 月翌年 4 月相对湿度较小，最小月平均相对湿度为 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

19、潮位观测站，大、小潮各 连续观测 32 小时。其中通水站自 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，

20、1984 年 8 月1985 年 12 月间曾进行过短期波浪观 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

21、1.2。表 1.2长兴岛实测 20042005 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N1.52.60.60.60.20.10.10.00.05.7NNE2.42.12.11.00.40.30.30.00.08.7NE6.13.52.32.40.90.50.30.20.116.2ENE1.60.60.20.10.00.00.00.00.02.5E0.60.30.00.00.00.00.00.00.00.8ESE0.50.00.10.00.00.00.00.00.00.6SE3.70.70.00.00.00.00.00.00.04.4SSE2.60.70.10.00.00.00.00.00.03.4S5.41.00.20.00.00.00.00.00.06.6SSW2.62.10.70.10.00.00.00.00.05.6SW7.53.71.20.30.10.00.00.00.012.9WSW2.73.51.20.60.10.20.10.00.08.4W1.62.10.60.30.30.00.00.00.05.0WNW0.30.80.60.40.30.10.00.00.02.5NW0.90.60.60.3