4万吨级集装箱码头设计

华北水利水电学院毕业设计PAGE16存档编号华北水利水电学院NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower毕业设计题目广西防城港码头二期工程4万吨级集装箱码头设计华北水利水电学院毕业设计目录TOC\o"1-3"\h\u15886摘要 I14492ABSTRACT II25486第1章概述 187851.1工程概况 1145741.2工程设计依据 21.3设计范围1878第2章自然条件 411712.1地形和地貌 4138042.2工程地质 4162282.2.1地质特征概述 4164792.2.2港区地质分层及物理力学指标 4172722.3水文 6198392.4波浪 7177052.5地震 728124第3章货运量及船型 845753.1船型资料 89203 910765第4章总平面布置 10324304.1总平面布置原则 10143864.2泊位数确定 10247964.2.1件杂货码头泊位数的确定 10135444.2.2散货码头泊位数的确定 1496254.2.3集装箱码头泊位数的确定 14184884.3码头平面布置 1542794.3.1水域布置 15150604.3.2码头尺寸及高程设计 18132214.3.3陆域布置 197655第5章装卸工艺 26292955.1装卸工艺布置原则 26180735.2装卸工艺流程设计 26291245.2.1主要设计参数 26252105.2.2选型及配备原则 26159115.2.3装卸机械选型 27216095.2.4装卸工艺流程图 27157985.3装卸机械数目的确定 28178595.3.1岸边式集装箱龙门起重机数目确定 28187395.3.2集装箱牵引车数目确定 28301585.3.3集装箱半挂车数目确定 29282025.3.4轮胎式集装箱龙门起重机数目确定 29250255.3.5轨道式集装箱龙门起重机数目确定 29111115.4码头人员确定 30291525.4.1所需司机人数的确定 30169345.4.2装卸工人数的确定 3031861第6章码头结构方案设计 32188376.1设计原则 32137556.1.1码头结构型式的选择原则 32244886.1.2设计条件 3371546.1.3结构选型 34269616.2沉箱结构方案设计 34105446.2.1沉箱尺寸拟定 3496146.2.2作用分类及标准值计算 3583726.3码头稳定性验算 60127916.3.1作用效应组合 60152916.3.2稳定验算 61216836.4基床承载力验算 65230906.5沉箱结构内力计算 67161126.5.1沉箱前面板计算 67157976.5.2沉箱前底板计算 69215956.5.3内力汇总 7018870第7章承载力计算及裂缝宽度验算 71100327.1沉箱承载力计算 71229877.1.1沉箱前面板承载力计算 7155857.1.2沉箱底板计算 7519017.2构件裂缝宽度验算 7676837.2.1沉箱前面板裂缝宽度验算 76170717.2.2沉箱底板裂缝宽度验算 7823374结语 7932186致谢 814362参考文献 8226893附录 83华北水利水电学院毕业设计 广西防城港码头二期工程—4万吨级集装箱码头设计摘要为了适应广西防城港不断增加的吞吐量的要求，改变防城港泊位吨级小，泊位数量少，港口发展速度长期滞后于腹地经济发展与运量增长速度的落后面貌，拟建万吨级深水泊位。本次设计的是广西防城港二期海港码头工程，题目是4万吨级集装箱码头设计，其主要内容包括对港区的总平面布置和结构设计。通过分析防城港的地质资料，可知其地质条件较好，其地基承载力容许标准值为400KPa，故在设计中采用重力式码头设计方案。重力式码头有沉箱和方块两种，沉箱和方块两种形式在经济，工程难度，施工条件等各方面因素的考虑，本设计决定采用重力式沉箱方案。总平面布置设计涉及杂货码头，散货码头和集装箱码头的泊位计算码头泊位利用率的验算，码头平面的陆域和水域的布置。通过总平面的设计，初步确定港区前沿水深，航道水深，码头岸线长度，锚地，库场面积等。装卸工艺的设计确定了本设计所要采用的各类机械的技术指标和各种机械所需的司机和装卸工人数目，如岸边集装箱装卸桥，半挂车，牵引车，轮胎式龙门起重机。结构的设计主要是对码头所受到的各种荷载计算，包括自重力，土压力，系缆力，波浪力，贮仓压力，施工期的面板水压力。在各项荷载的作用下，验算码头的抗滑稳定性，抗倾稳定性，地基承载力和沉箱构件的内力计算，配筋计算和裂缝宽度的验算。最后，采用CAD绘出总平面图，沉箱断面图，沉箱平面、立面图，装卸工艺及装卸工艺流程图，前面板和底板配筋图。关键字：总平面布置；装卸工艺；荷载；稳定验算；结构配筋TERMINALIIPROJECTOFFANGCHENGGANGINGUANGXI—40,000-TONCONTAINERTERMINALDESIGNABSTRACTInordertoadapttothetheFangchenggangincreasingthroughputrequirements,changingtheFangchenggangberthtonsmall,asmallnumberofberths,theportspeedofdevelopmenthavelonglaggedbehindthebackwardnessofthehinterlandofeconomicdevelopmentandtrafficgrowthrateoftheproposed10,000-ton-tondeep-waterberths.ThisdesignisthesecondFangchenggangportwharfengineering,includingthegenerallayoutofportandstructuredesign.ThroughtheanalysisofFangchenggangport,weknowitsgeologicaldataisgood,thegeologicalconditionsfor400kpafoundationbearingcapacity,itallowsvaluesinthedesignschemebygravitywharf.Gravitywharfhavetwokindsofchoicesandsquarescaisson,throughthecaissonsineconomy,engineeringandsquares,constructionconditionofvariousaspects,includingthedesign,decidedtoadoptthegravitycaissonsscheme.Generallayoutdesignincludesallkindsofterminalandtheutilizationratioofgaragesgarages,wharfsurfacewatersoftheterrestrialanddecorate.Throughthetotalplanedesign,weidentifiedwaterchannel,harbor,wharf,anchoragelength,libraryfieldarea,etc.Handingtechnologydesigntodeterminethevariousmechanicaltechnologyadoptedforallkindsofmechanicalindexesandthedriver,suchasthenumberofworkersforcontainercrane,semi-trailer,tractor,gantrycrane.Structuredesignismainlytothewharfofvariousloadcalculation,includingsincegravity,soilpressure,mooringforce,thewaveforceandstoragewarehousepressure,thepressureofwaterduringthepanel.Intheload,theanti-slidingstabilitycheckingwharf,anti-incliningstability,foundationbearingcapacityandtheinternalforcecalculation,caissonstructuresandreinforcementofcrackwidth.Finally,theuseofCADtodrawthegenerallayout,caissoncross-sectiondiagram,caissonplane,elevation,loadingandunloadingprocessandhandlingprocessflowdiagram,thefrontpanelandbackplanereinforcementFigure.Keywords：thegenerallayout；handingtechnology；loading；stabilitychecking；structurereinforcement第1章概述我国是一个约有18000余公里大陆海岸线的国家，同时又是一个岛屿众多的国家，拥有大小岛屿6500多个，岛屿岸线约14000余公里。江河众多，内河流域面积在100km2以上的共有5700多条，总长约430000km,发展水运和建设港口的条件十分优越。我国现有港口600余个，上海港是我国最大港口，1997年完成吞吐量1.64亿t，居当年世界第3位，完成集装箱252万TEU，居当年世界第11位。沿海主要港口吞吐量超过8亿t，万吨级以上泊位近500座。随着我国经济和对外贸易的发展，我国港口正面临功能扩展、完善和稳步建设的新阶段。1.1我国港口的发展概况建国以来，我国港口发展大体上分为三个阶段。

（1）1949—1972年为恢复发展阶段。解放初期，我国仅有大小泊位200多个，其中仅沿海6个港口拥有深水泊位、码头长度仅3万多米，各类装卸机械200余台。经过20多年自力更生、艰苦创业，到1972年全国主要港口泊位数增加到617个，其中沿海深水泊位增加到92个，码头长度增加到5.1万米，各类装卸机械增加到7200台，新增吞吐能力6384万吨。

（2）1973—1978年为起步发展阶段。随着我国国民经济和对外贸易的发展，港口吞吐能力日显不足、压船压货现象日益突出。为此，周总理于1973年发出三年改变港口面貌的号召，交通系统以此为契机，港口建设进入起步发展阶段，经过三年大建港，港口吞吐能力有了大幅提高。到1978年底，全国主要港口泊位数增加到735个，其中沿海深水泊位增加到133个，码头长度增加到6.5万米，各类装卸机械增加到9800台，6年间新增吞吐能力1亿多吨。港口吞吐能力的提高及其功能结构的改善，为下阶段的大发展奠定了良好基础。（3）1979年以后为快速发展阶段。在改革大潮的洗礼和推动下，港口迎来了快速发展的新时期。20年来，沿海和内河共新建改建泊位1523个，其中深水泊位360个，拥有万吨级泊位的港口增加到45个，新增码头长度14.2万米，净增各类装卸机械1.6万台，新增吞吐能力6.2亿吨。港口建设规模和发展速度远远高于前30年。1999年．我国共有港口1200多个，码头泊位3.3万个，主要港口泊位数比1979年增长了11倍多，其中深水泊位增长了3倍多。1.2防城港的发展概况防城港位于广西南部北部湾北岸，是中国大陆海岸线最南端的深水海港，是全国25个沿海主要港口之一，中国西部地区第一大港；是东进西出的桥头堡，西南地区走向世界的海上主门户；是链接中国--东盟、服务西部的物流大平台。防城港市地处我国大陆海岸线的最西南端，背靠大西南，面向东南亚，区位优势十分突出，地理位置和地缘条件得天独厚。港湾水深、避风、航道短且不淤积，陆域宽阔，可用岸线长。沿海，为西南诸省市走向东南亚和世界各地提供了最便捷的出海通道。沿边，即可与越南进行边贸和经济技术合作，又为我国商品进入东南亚市场提供了便捷的陆路门户。这种独特的区位优势，决定了防城港市在大西南对外开放和经济发展格局中居于十分重要的战略地位。防城港全市港口由渔万港区、企沙港区、江山港区等三个重点港区和中小港口组成。其中：渔万港区以大宗散货运输和集装箱远洋干线运输为重点，将建设大西南最大的粮油加工基地，西南地区能源、原材料和非金属矿石等大宗物资转运综合性运输枢纽，泛北部湾区域国际航运中心的核心组成部分。金沙港区建设大宗散货码头和集装箱专用泊位，成为重化工、能源电力、煤化工、船舶修造、装备制造业等临港工业服务的港区。江山港区主要建设旅游码头、低污染的杂货码头和临港工业项目配套码头，为实现“国际滨海旅游胜地”发展目标服务，是防城港的重要补充。中小港口主要由白龙、竹山、潭吉、茅岭等港口组成，以服务边界贸易和临港工业为主。1983年，防城港被国务院列为对外开放口岸后，港口建设步伐不断加快。1987年全面投产运营以来，港口吞吐量逐年攀升。1998年，吞吐量突破700万吨。目前，防城港拥有泊位28个，其中万吨级以上深水泊位14个；专用集装箱泊位年通过能力为25万标箱，港口年实际通过能力超过2500万吨，是我国沿海20个主枢纽港之一，承担着我国西南、中南地区货物进出的主要转运任务。防城港自对外开放营运以来，已与80个国家和地区的230个港口有贸易往来，并开通了韩国、马来西亚、泰国、新国坡和经香港中转世界各地的集装箱航线，到海南的客货滚装航线也已开通。目前已建成粮食、化肥、水泥、矿石、煤炭、化工等外贸出口中转基地。2004年，防城港完成吞吐量达1600多万吨。随着防城港20万吨级码头的投入使用，13-17号万吨级泊位建设步伐的加快，今后五年内港口年综合通过能力可望达到6000万吨，港口核心竞争力将进一步提高。防城港全市共有万吨级泊位30多个，2009年全市货物吞吐量突破6000万吨，达到6380万吨，增长13.4%；其中，对外货物吞吐量4956万吨，增长9.9%。在全市港口货物吞吐量中，防城港货物吞吐量突破4000万吨，达到4500万吨，增长21.6%；中小港实现1879万吨，增速由年初的-45.8%逐渐回升到-2.4%，基本接近上年同期水平。从货种看，矿石和煤炭仍为港口生产主要对象。其中，金属矿石吞吐量2489万吨，占全部港口货物吞吐量的39.0%；煤炭吞吐量2011万吨，占全部港口货物吞吐量的31.5%，增长11.8%；费金属矿石吞吐量130万吨，下降53%；有色金属吞吐量69万吨，增长69.9%，其中通过水路中转的氧化铝吞吐量达48.6万吨。全年集装箱吞吐量完成20.36万标箱，下降9.8%，其中，外贸集装箱完成8.63万标箱，下降25.2%。

第2章自然条件2.1地形和地貌防城港所在的防城湾，三面丘陵环抱，湾口朝南，口门宽约10.4km，由于受地质构造影响及海水长期浸蚀，陆域两翼突出，东为企沙半岛，西为白龙尾半岛，湾内有东北－－西南走向的渔漫岛将防城湾分成外湾、内湾两部分，水域呈“丫”型。白龙尾半岛与渔漫岛之间形成内湾，水域面积约40km2，渔漫岛与企沙半岛之间形成外湾，水域面积约120km2。防城港深水泊位码头在防城港总体布局规划二区内建设，从12#泊位末端往南延伸建设。岸线西面接现已动工兴建的五万吨级进港航道，并与该航道平行。岸线以东（后方）为退潮时浅露的沙滩。2.2工程地质2.2.1地质特征概述防城港深水泊位工程地质钻探共布置283个钻孔，据钻探揭示，场地岩土层由第四系人工堆积层（Qml）、第四系海陆交互沉积层（Qmc）、第四系残积层（Qel）（包括人工炸礁碎渣）、侏罗系基岩（J）组成。2.2.2港区地质分层及物理力学指标按从上到下层序描述如下：（1）第四系人工堆积层（Qml）：多为碎石，混淤泥、砂土等，为挖泥船卸土，成分为泥岩、泥质砂岩等，已软化，呈松散状。进出港航道以东区域地表零星有分布，通常上覆薄层浮泥。按《疏浚岩土分类标准》（JTJ/T320－96）表4.2.3划分，该层岩土类别定为11级。（2)第四系海陆交互沉积层（Qmc）：按岩性可分为淤泥、粘土、砂土、碎石土四种类型，分别描述如下：EQ\o\ac(○,1)淤泥：部分混砂土，呈灰黑色，流塑～软塑状。标准贯入试验实测锤击数1～5击，平均1.8击。分布广，场地各区域均有揭示，以进出港航道及以东区域分布较多，局部以透镜体分布于砂土层中。该层岩土类别定为2级。顶面高程3.5m，平均厚度3.7m。EQ\o\ac(○,2)粘土：呈黄色、紫红色，以软塑状为主，局部呈流塑或可塑状。标准贯入试验实测锤击数1～9击，平均4.1击。常以透镜体产出。该层岩土类别定为4级。平均厚度5.2m。EQ\o\ac(○,3)砂土：部分混淤泥、贝壳或卵砾石等，以灰白色为主，其次为灰黑色，多呈松散状，局部呈稍密或中密状。标准贯入试验实测锤击数1～14击，平均7.1击。平均粒径d50=0.45mm，不均匀系数CU=8,曲率系数Cc=0.89，属中等均匀性土。分布广，场地各区域均有揭示，局部以透镜体分布于淤泥层中。该层岩土类别定为8级。平均厚度2.9m。EQ\o\ac(○,4)碎石土：为卵、砾石，成分为砂岩、石英，磨圆度高，通常混砂土，局部混粘土，多呈密实状，部分呈稍密或中密状。标准贯入试验实测锤击数19～32击，平均23.4击。平均粒径d50=8.1mm，不均匀系数CU=83,曲率系数Cc=0.84，属不均匀性土。多分布于（Qmc）底部。该层岩土类别定为13级。平均厚度2.3m。（3）第四系残积层（Qel）：按岩性可分为粘土和碎石土两种类型，分别描述如下：EQ\o\ac(○,1)粘土：紫红色或黄色，以可塑状为主，局部呈软塑状。该层岩土类别定为4级，平均厚度3.8m。EQ\o\ac(○,2)碎石土：为碎石，包括风化碎石和人工炸礁碎渣。成分为泥岩、泥质砂岩及砂岩等，人工炸礁碎渣层多呈松散状，其余呈中密～密实状。该层岩土类别定为12级。平均厚度2.1m。（4）侏罗系基岩（J）：岩性有泥岩、泥质砂岩、粉砂岩和砂岩。根据岩石极限抗压强度划分，除砂岩为硬质岩外，其余为软质岩。根据风化程度划分强风化层和中风化层。综合岩性、工程特性，把基岩分为三层，即三种岩土类别：EQ\o\ac(○,1)强风化泥岩：紫红色，结构大部分破坏，钻进快，岩芯手感软，手可掰开，用锹镐可挖掘。标贯击数小于50击。该层分布范围小，厚度较薄，通常分布于基岩上层。该层岩土类别定为14级。平均厚度3.3m。EQ\o\ac(○,2)强风化泥质砂岩、粉砂岩、砂岩和中风化泥岩、泥质砂岩、粉砂岩。按风化特征分述如下：a强风化泥质砂岩、粉砂岩、砂岩：结构大部分破坏，风化裂隙很发育，岩体破碎，钻进稍不平稳，岩芯易散碎，多呈碎石状，用镐可挖掘，但较困难。标贯击数大于50击。b中风化泥岩：岩体完整，钻进平稳，岩芯呈长柱状，手感较软，手用力可折断。标贯击数大于50击。天然抗压强度0.1～1.0MPa,平均0.38MPa。平均厚度2.9m。c中风化泥质砂岩、粉砂岩：结构部分破坏，裂隙稍发育，部分岩体较完整，钻进平稳，岩芯多呈柱状，较硬，用力互击方可击断。饱和抗压强度1～22.5MPa,平均10.0MPa。平均厚度4m。该层岩土类别定为15级。EQ\o\ac(○,3)中风化砂岩：结构部分破坏，裂隙稍发育，部分岩体较完整，钻进平稳，进尺较慢，岩芯多呈块状，部分呈柱状，坚硬，不易击碎。饱和抗压强度16.3～89.1MPa,平均41.4MPa。该层岩土类别定为16级。各土岩层物理力学指标见下表。其中把Qmc（粘土）与Qel（粘土）、Qmc（碎石土）与Qel（碎石土）合并统计。表2—1各土层物理力学指标指参标数土岩层名称及编号土的密度标准值粘聚力标准值内摩擦角标准值水下休止角压缩模量标准值基床摩擦系数承载力容许值钻孔桩极限端阻力标准值极限侧阻力标准值g/cm3kPaMPakPakPakPa淤泥1.626.132.72.274713粘土2.0612.2519.39.3311345砂土1.90135313312050碎石土2.10340.4400140基岩①2.300.4535090基岩②②－12.440.5500840②－22.440.58001200基岩③2.410.615003000注：②－1包括：强风化泥质砂岩、粉砂岩、砂岩和中风化泥岩；②－2包括：中风化泥质砂岩、粉砂岩。2.3水文据防城港1976～1991年实测潮位资料统计，其潮位特征值如下（以理论深度基准面起算，下同）：最高潮位5.54m（1986.7.22）最低潮位-0.29m（1990.11.12）平均潮位2.27m平均高潮位3.67m平均低潮位1.12m最大潮差5.39m平均潮差2.55m根据1986、1989、1990年潮位资料统计分析：设计高水位：4.64m（潮峰累积频率10％）设计低水位：0.30m（潮谷累积频率90％）据1979年～1991年的最高最低潮位系列进行分析得：极端高水位：5.69m（重现期为50年一遇）极端低水位：-0.73m（重现期为50年一遇）2.4波浪本港无长期波浪观测资料，港址E－N－W向为陆域所环抱，该向波浪是小风区所生成的，其浪不大。唯有SSW－S－SSE方向，向北部湾海域敞开，外海波浪在高潮时可以越过浅滩传至港区，因此，本港区主要受该向波浪影响。设计波浪要素，其重现期按50年一遇，根据南京水利科学研究院2001年10月的《防城港水域波浪计算》，设计高水位时的主波要素为：SW向：设计高水位：H1％=2.57m，T=7.4s极端高水位：H1％=2.60m，T=7.4s设计低水位：H1％=2.45m，T=7.4s2.5地震根《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）附录A资料，防城港属6度抗震设防烈度、设计地震第一组，

第3章货运量及船型3.1船型资料表3—1船型尺度表船型吨级DWT船长(米)船宽(米)型深(米)满载吃水(米)杂货150001622213.39.8杂货200001752414.410.8杂货300001902615.311.2集装箱300002173018.910.7集装箱400002703321.212.5集装箱500002943521.813.3散货300001902614.610.8散货500002303217.512.7散货700002533519.313.8表3—2吞吐量一览表货种吞吐量出口进口小计外贸内贸小计外贸内贸合计（万吨）1370122095027015011040钢铁（万吨）255520155水泥、化肥（万吨）454545粮食（万吨）551010452025非金属矿石（万吨）900900700200金属矿石（万吨）20020015050集装箱（万TEU）83.53.54.54.5其他件杂货（万吨）6525205403010注：1TEU按10吨进行换算。

第4章总平面布置4.1总平面布置原则港口总平面布置应该遵循以下原则：(1)港口应按货种、装卸、吞吐量特点，泊位分工及货运量等因素因地制宜地合理划分作业区。对于危险品和污染性较大的货物，适宜单独分区。(2)作业区布置时，应考虑风向及水流流向的影响。(3)作业区岸线利用水、陆域布置力求合理。(4)遵循一次规划，分期建设的原则及根据水、陆域地形及风向等自然条件，合理进行水陆域设计。(5)考虑作业区地形地质条件特点，在满足使用要求的前提下，尽量兼顾土石方平衡，合理确定陆域平面高程，使其符合城市规划要求。(6)作业区内部，根据装卸工艺流程和所需码头、库场、铁路、道路及其他建筑物的数量与布置上的要求，按照以近期为主，并考虑到发展的可能性合理布置。(7)港区建设与城市规划相协调，充分注意港区的环境保护，建设环保型港区。4.2泊位数确定4.2.1件杂货码头泊位数的确定4.2.1.1钢铁码头泊位初步拟定通过能力可达31万吨的1.5万吨级的钢铁泊位一个。钢铁码头的泊位年通过能力根据《海港工程设计手册(上)》[1]第三篇第二章可知，泊位年通过能力可按以下公式计算:（4-2-1）式中：—泊位年通过能力(t)；—泊位年营运天数(d)，取365天；—设计船型在本港的装载量(t)，取为满载时的80%；P—设计船时效率（t/h），一般取70~120t/h，取70t/h；—装卸一艘设计船型所要的时间(d)，=h=171.43h；—昼夜非生产时间之和(h)，包括工作休息，吃饭及交接班时间，应根据防城港的实际情况而确定，一般取2～4h，本设计取3h；—船舶的辅助作业时间、技术作业时间及船舶离靠泊位时间之和(h)，本设计取7.5h；—泊位利用率，取为0.6。由以上数据计算可得：Pt=310060tS==即1.5万吨级的钢铁码头设置一个泊位即可。4.2.1.2粮食码头泊位初步拟定通过能力可达65万吨的2万吨级的粮食泊位一个。粮食码头的泊位年通过能力根据《海港工程设计手册(上)》第三篇第二章可知，泊位年通过能力可按以下公式[1]计算:（4-2-1）式中：—泊位年通过能力(t)；—泊位年营运天数(d)，取365天；—设计船型在本港的装载量(t)，取为满载时的85%；P—设计船时效率（t/h），一般取70~120t/h，取120t/h；—装卸一艘设计船型所要的时间(d)，=h=141.67h；—昼夜非生产时间之和(h)，包括工作休息，吃饭及交接班时间，应根据防城港的实际情况而确定，一般取2～4h，本设计取2h；—船舶的辅助作业时间、技术作业时间及船舶离靠泊位时间之和(h)，本设计取6h；—泊位利用率，取为0.7。由以上数据计算可得：Pt=S==即2万吨级的粮食码头设置一个泊位即可。4.2.1.3其他件杂货码头泊位初步拟定通过能力可达66万吨的3万吨级的其他件杂货泊位一个。其他件杂货码头的泊位年通过能力根据《海港工程设计手册(上)》第三篇第二章可知，泊位年通过能力可按以下公式[1]计算:（4-2-1）式中：—泊位年通过能力(t)；—泊位年营运天数(d)，取365天；—设计船型在本港的装载量(t)，取为满载时的85%；P—设计船时效率（t/h），一般取70~120t/h，取120t/h；—装卸一艘设计船型所要的时间(d)，=h=212.5h；—昼夜非生产时间之和(h)，包括工作休息，吃饭及交接班时间，应根据防城港的实际情况而确定，一般取2～4h，本设计取2h；—船舶的辅助作业时间、技术作业时间及船舶离靠泊位时间之和(h)，本设计取5h；—泊位利用率，取为0.7。由以上数据计算可得：Pt=S==即3万吨级的其他件杂货码头设置一个泊位即可。4.2.1.4水泥、化肥码头泊位初步拟定通过能力可达48万吨的3万吨级的钢铁泊位一个。水泥、化肥码头的泊位年通过能力根据《海港工程设计手册(上)》第三篇第二章可知，泊位年通过能力可按以下公式[1]计算:（4-2-1）式中：—泊位年通过能力(t)；—泊位年营运天数(d)，取365天；—设计船型在本港的装载量(t)，取为满载时的80%；P—设计船时效率（t/h），一般取70~120t/h，取100t/h；—装卸一艘设计船型所要的时间(d)，=h=240h；—昼夜非生产时间之和(h)，包括工作休息，吃饭及交接班时间，应根据防城港的实际情况而确定，一般取2～4h，本设计取3h；—船舶的辅助作业时间、技术作业时间及船舶离靠泊位时间之和(h)，本设计取6h；—泊位利用率，取为0.65。由以上数据计算可得：Pt=S==即3万吨级的水泥、化肥码头设置一个泊位即可。4.2.2散货码头泊位数的确定金属、非金属矿石码头泊位初步拟定通过能力可达1109万吨的4万吨级的金属、非金属码头泊位一个。钢铁码头的泊位年通过能力根据《海港工程设计手册(上)》第三篇第二章可知，泊位年通过能力可按以下公式[1]计算：（4-2-1）式中：—泊位年通过能力(t)；—泊位年营运天数(d)，取365天；—设计船型在本港的装载量(t)，取为满载时的80%；P—设计船时效率（t/h）,取为3000t/h；—装卸一艘设计船型所要的时间(d)，=h=8h；—昼夜非生产时间之和(h)，包括工作休息，吃饭及交接班时间，应根据防城港的实际情况而确定，一般取2～4h，本设计取2h；—船舶的辅助作业时间、技术作业时间及船舶离靠泊位时间之和(h)，本设计取5h；—泊位利用率，取为0.7。由以上数据计算可得：Pt=S==即3万吨级的金属、非金属码头设置一个泊位即可。4.2.3集装箱码头泊位数的确定初步拟定通过能力可达82万吨的1万吨级的集装箱泊位一个。集装箱码头的泊位年通过能力根据《海港工程设计手册(上)》第三篇第二章可知，泊位年通过能力可按以下公式计算:（4-2-2）式中：—集装箱码头泊位年通过能力(TEU)；—泊位年营运天数(d)，取340天；Aρ—泊位有效率，一般取50%~70%，本设计取为60%；P—设计船时效率（TEU/h）；tg—昼夜装卸作业时间(d)，取22h~24h,本设计取为22h；td—昼夜小时数（24h）；Q—集装箱船单船装箱量（TEU）,取为500TEU；—船舶装卸辅助作业及船舶离、靠泊时间之和(h)，一般取3~5h,本设计取4h；n—工艺设计采用的岸边集装箱起重机台数，取为2；P1—岸边集装箱起重机台时效率（自然箱/h），一般取为20~25，本设计取为20；K1—集装箱标准箱折算系数，一般取1.2~1.6，本设计取为1.2；K2—岸边集装箱起重机同时作业率（%），一般取为85~95，本设计取为95；K3—装卸船作业倒箱率（%），一般取为0~3，本设计取为1。由以上数据计算可得：=45.14TEU/hPt=S==即1万吨级的集装箱码头设置一个泊位即可。4.3码头平面布置4.3.1水域布置4.3.1.1港口前沿设计水深码头前沿水深，即泊位水深，通常是指在设计低水位以下的深度。由停靠本泊位的设计船型满载吃水和必要的富裕水深构成，船舶在码头前航速很小，一般不超过0.2m/s，几乎不存在因船舶航行增加船舶吃水的现象。因此，富裕水深主要考虑水深误差、波浪引起的船舶垂直升降、配载增加的吃水等因素。码头前沿水深可用下式计算：D=T+Z1+Z2+Z3+Z4（4-3-1）Z2=K(H4%)－Z1（4-3-2）式中：D—码头前沿设计水深（m）；T—设计船型满载吃水（m），取为12.5；—龙骨下最小富裕深度（m），取为，取为0.3；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）；Z2—波浪富裕深度（m），在有掩护水域通常小于1.0m，故式（4-3-2）为负值， 出现这种情况时，取Z2=0。Z3—船舶因配载不均匀而增加的尾吃水（m），取为0.15；Z4—备淤深度（m），一般不小于0.4，本设计取为0.5。由以上数据计算可得：D=12.5+0.3+0+0.15+0.5m=13.45m4.3.1.2航道宽度航道宽度（W）是指航槽断面设计水深处两底边线之间的宽度。航道宽度一般由三个部分组成，即航迹带宽度A、船舶间错船富裕间距b和克服岸吸作用的船舶与航道侧壁间富裕间距C。本次设计为双向航道，典型的双向航道宽度为8B，B为设计船型的船宽。W=，即航道宽度为264m。4.3.1.3码头岸线设计（1）泊位布置广西防城港拟建六个码头，依次为：集装箱泊位，钢铁泊位，粮食泊位，其他件杂货泊位，水泥、化肥泊位以及金属、非金属矿石泊位，如下图4-1所示。图4-1码头岸线布置图（2）码头岸线长度当同一码头线上连续布置泊位时，其码头总长度宜根据到港船型尺度的概率分布模型确定，也可按下式确定：端部泊位：Lb=Lc+1.5d（4-3-3）中间泊位：Lb=Lc+d（4-3-4）d—富裕宽度（m），两相邻泊位船型不同，d值应按较大船型选取。码头岸线总长度：L=，其中，集装箱泊位长度为：Lb=4.3.1.4港内水域布置港内水域包括船舶制动水域、回旋水域、码头前沿停泊水域、港池、连接水域以及航道、锚地等。（1）船舶制动水域船舶制动水域宜设在进港方向的直线上，当布置有困难时，可设在半径不小于3~4倍设计船长的曲线上。船舶制动距离可取3~4倍设计船长，即810m。船舶回旋水域船舶回旋水域应设置在进出港口或方便船舶靠离码头的地点。回旋水域的设计水深可取航道设计水深。有掩护的水域，港作拖船条件较好，回旋圆直径为二倍设计船长，即540m。（3）码头前沿水域宽度顺岸码头前沿供船舶停靠和装卸所需的水域，不应占用主航道，其宽度一般为3～4倍设计船型的宽度。本设计选用的码头前水域宽度为99m。为便利船舶靠离码头，顺岸码头前沿水域边缘，一般自船位端部与码头前沿线成30～45度交角向外扩展，扩展部分应达到设计水深。这里取α=30°。连接水域港池和航道间的连接水域，应满足船舶进出港池的操作要求。船舶转弯半径，自航为3倍设计船长，拖船协助作业为2倍设计船长。本设计取为2倍设计船长，即540m。（5）锚地锚地的边缘距离航道边线的安全距离：港外锚地不小于2~3倍设计船长，本设计取为540m；港内锚地采用单锚或单浮筒系泊时不小于1倍设计船长，采用双浮筒系泊时不小于2倍设计船长，本设计取为400m。根据锚地宜靠近港区，不应占用主航道或影响码头的装卸作业及船舶调度将锚地选择在下游水深满足、流速较小的区域。锚地采用抛锚停泊方式，其面积可按下式计算：Am=Lm×Bm（4-3-5）式中：Am—锚地面积；Lm—锚位沿水流长度，参照海港规范：Lm取1.6～2.0；—锚位宽度，参照海港规范：取4.0～4.5。Lm=2×270=540mBm=4.0×12.5=50m。代入数据得：Am=540×50m2=27000m2（6）船舶掉头水域（回旋水域）按《港口工程技术规范》[5]，回旋水域直径一般为1.5～3倍船长。回旋水域直径取540m。4.3.2码头尺寸及高程设计4.3.2.1码头前沿设计高程由资料，广西防城港码头设计高水位为4.64m。根据《海港总平面设计规范》[2]、《港口规划与布置》[3]规定，码头前沿设计高程为：设计高水位+超高（超高值一般取1.0～1.5m），取超高值为1.36m。码头前沿设计高程=4.64+1.36=6m。4.3.2.2码头前沿设计底高程码头前沿设计底高程=设计低水位－码头前沿设计水深。查资料得，设计低水位为0.3m。对于集装箱码头，其码头前沿设计底高程=0.3–13.45m=-13.15m；本设计取码头前沿设计水深为-13.15m。4.3.2.3港池的设计水深及底高程与码头前沿设计水深及底高程相同。本设计选取的港池设计水深为13.45m，底高程为-13.15m。4.3.3陆域布置4.3.3.1陆域布置原则港区陆域应按生产辅助区、生活区等使用功能分区布置。生产建、构筑物及主要辅助生产的建筑物宜布置在陆域前方的生产区，其他辅助生产建筑物及港区内的生活福利设施宜布置在陆域后方的辅助区，使用功能相近的辅助建筑、生活福利设施集中组合布置，生活区靠近港区布置并与城市规划相协调。4.3.3.2码头前沿作业地带前方作业地带根据码头形式、装卸工艺流程、道路宽度以及有无临时堆放货物的要求等因素确定，并注意与今后装卸机械的发展相适应。考虑装卸桥轨距16m，前轨距码头前沿3m，后轨外吊臂外伸距离9m，再考虑行车道宽度，码头前沿作业地带宽度取40m。4.3.3.3陆域高程港口陆域高程与码头前沿设计高程相同，为6m。4.3.3.4堆（库）场布置（1）件杂货、散货的仓库或堆场所需的容量可按下式计算：（4-3-1）式中:E—仓库或堆场所需容量（t）；Qh—年货运量(t)；Kbr—仓库或堆场不平衡系数，一般取1.55；—货物最大入库或堆场百分比（%）；Tyk—仓库或堆场年货运天（d），取350~365d；—货物在仓库或堆场的平均堆存期（d）；αk—堆场容积利用系数，对件杂货取1.0；对散货取0.7~0.9。件杂货、散货的仓库或堆场堆场总面积可按下式计算：（4-3-2）式中:—堆场总面积（）；—堆场所需容量（t）；—单位有效面积的货物堆存量（），件杂货取0.8，水泥、化肥取2.0，金属取3，非金属取1.8—堆场总面积利用率，为有效面积占总面积的百分比（%）。EQ\o\ac(○,1)钢铁码头堆场容量及堆场面积计算4-11.5万吨钢铁码头进口堆场容量及堆场面积计算Qh（t）（%）Tyk（d）αkq（）2000009036091.01.550.80.75带入数据得：A=m2=12199m2表4-21.5万吨钢铁码头出口堆场容量及堆场面积计算Qh（t）（%）Tyk（d）αkq（）500009536051.01.550.80.75带入数据得：A=m2=12199m2EQ\o\ac(○,2)粮食码头堆场容量及堆场面积计算4-32万吨粮食码头进口堆场容量及堆场面积计算Qh（t）（%）Tyk（d）αkq（）4500009036091.01.550.80.7带入数据得：A=m2=12240.8m2表4-42万吨粮食码头出口堆场容量及堆场面积计算Qh（t）（%）Tyk（d）αkq（）1000009536091.01.550.80.7带入数据得：A=m2=6919.6m2EQ\o\ac(○,3)其他件杂货码头堆场容量及堆场面积计算4-53万吨其他件杂货码头进口堆场容量及堆场面积计算Qh（t）（%）Tyk（d）αkq（） 40000090360121.01.550.80.75带入数据得：A=m2=31000m2表4-63万吨其他件杂货码头出口堆场容量及堆场面积计算Qh（t）（%）Tyk（d）αkq（）2500009536081.01.550.80.75带入数据得：A=m2=13634.3m2EQ\o\ac(○,4)水泥、化肥码头堆场容量及堆场面积计算4-73万吨水泥、化肥码头堆场容量及堆场面积计算Qh（t）（%）Tyk（d）αkq（）4500009036081.01.552.00.7带入数据得：A=m2=9964.3m2EQ\o\ac(○,5)金属、非金属矿石码头堆场容量及堆场面积计算4-83万吨金属矿石码头堆场容量及堆场面积计算Qh（t）（%）Tyk（d）αkq（）200000095360180.81.5530.75带入数据得：A=m2=81805.6m2表4-93万吨非金属矿石码头堆场容量及堆场面积计算Qh（t）（%）Tyk（d）αkq（）900000095360180.81.551.80.75带入数据得： A=m2=613541.7m2（2）集装箱码头堆（库）场EQ\o\ac(○,1)集装箱码头堆场所需容量及地面箱位数可按下列公式计算：Ey=（4-3-3）Ns=（4-3-4）式中:Ey—集装箱堆场容量（TEU）；Qh—集装箱码头年运量(TEU)；—到港集装箱平均堆存期（d），按《海港总平面设计规范》中表5-8-9-1选取，进口时取8天，出口时取4天；Kbk—堆场集装箱不平衡系数，若没有资料，则取1.1~1.3，本设计取为1.2；Tyk—集装箱堆场年工作天数（d），取350~365d，本设计取为360d；Ns—集装箱码头堆场所需地面箱位数（TEU）；N1—堆场设备堆箱层数，采用轨道龙门吊，取7层As—堆场容量利用率（%），一般为60~70，本设计取为65。带入数据得：堆场容量：出口：Ey=进口：Ey=地面箱位数：出口：Ns=，故取为103TEU。进口：Ns=，故取为264TEU。EQ\o\ac(○,2)根据《海港工程设计手册(上)》第三篇第二章可知，拆装箱库所需容量可按下式计算：Ew=（4-3-5）式中：Ew—拆装箱库所需容量（TEU）；Qh—集装箱码头年运量(TEU)；—货物在库平均堆存期（d），一般取3~5d，本设计取为4d；Kbw—拆装箱库不平衡系数，若没有资料，则取1.1~1.3，本设计取为1.2；Tyk—拆装箱库年工作天数（d），取350~365d，本设计取为360d；Kc—拆装箱比例（%），一般不宜大于15，本设计取为14；qt—标准箱平均货物重量（T/TEU），缺乏资料时可取5~10T/TEU，本设计取为8T/TEU；带入数据得：Ew=EQ\o\ac(○,3)集装箱堆场面积以及拆装箱库面积一个标准箱为20ft长，8ft宽，则面积为S=6.058×2.438m2=14.8m2，则一个标准箱的占地面积取为15m2。集装箱堆场面积：出口：103×15m2=1545m2进口：264×15m2=3960m2拆装箱库面积：由于是拆装箱，所以其所需的单个拆装箱面积会比一个标准箱的大，故取为30m2。S=30Ew=30×119.5m2=3585m2EQ\o\ac(○,4)集装箱码头大门所需车道数可按下式计算：N= （4-3-6）式中：N—集装箱码头大门所需车道数；Qh—集装箱码头年运量(TEU)；Kb—水运、铁路中转及港内拆装箱的集装箱之和占码头年运量的百分比（%）；Kbv—集装箱车辆到港不平衡系数，取1.5~3，本设计取为2；Tyk—堆场年工作天数（d），取350~365，本设计取为360；Td—大门日工作时间，取12~24h，本设计取为18h；Pd—单车道小时通过车辆数（辆/h），取20~40，本设计取为30；qc—车辆平均载箱量（TEU/辆），取1.2~1.6，本设计取为1.4；带入数据得：N==0.50所以，大门处设置一个车道。4.3.3.5铁路与道路布置港内铁路布置应符合下列要求:EQ\o\ac(○,1)港内铁路布置应符合装卸工艺及港口总体布置的要求，并应与港口发展相适应；EQ\o\ac(○,2)水铁联运作业区宜设置港区分区调车场。在接轨站距港区较近且能担负发往港区的车辆分类作业及由港区发往路网铁路的车辆编组作业时，可不设分区调车场；EQ\o\ac(○,3)装卸线应按码头、库场的布置并根据装卸工艺对铁路装卸能力的要求进行布置，并与排水系统相协调。布置装卸线时，应考虑相应的调车线及渡线；港内道路设计应符合下列要求:EQ\o\ac(○,1)应有稳定的路基、平整坚实的路面,并做到排水通畅,以利车辆及流动机械运行；EQ\o\ac(○,2)应尽量布置成环形系统，以减少行车干扰并利于消防；EQ\o\ac(○,3)主要道路应尽量避免与运输繁忙的铁路路线交叉；EQ\o\ac(○,4)道路纵断面必须与港区高程设计及货物装卸工艺要求相适应；EQ\o\ac(○,5)应按港区车辆及流动机械数量设置车场。港内道路按其性质、使用要求及交通量，划分主干道、次干道和支道三种类型。查《港口工程技术规范》并结合该港区，主干道取12m，次干道取7m，支道取4.5m。4.3.3.6生产和生活辅助设施根据《港口工程技术规范》，码头的生产和生活辅助设施确定如下：办公大楼、停车场、机修厂、机械库、工具库、材料库、消防站、配电间、充电间、加油站、职工宿舍区、餐厅、医院、浴室、花坛、油泵房、阀室、放空泵房等。

第5章装卸工艺5.1装卸工艺布置原则（1）装卸工艺方案应根据货种及其性质、货物吞吐量、流向、包装形式及规格、水位变幅、岸坡陡缓、船型、车型、运输生产组织要求、可能取得的装卸机械和装卸机械的维修能力等因素，拟定设计方案并进行比较后慎重选定；（2）装卸工艺设计应因地制宜，积极而慎重地采用新技术；（3）装卸工艺设计应保证作业安全，保护工人健康、减轻劳动强度；（4）装卸工艺设计应采取有效措施，防止污染，保护环境卫生；（5）为了提高劳动生产率，节约劳动力，设计装卸工艺流程时应根据港口的具体情况，增加机械化操作比重。（6）装卸工艺设计应进行多方案的技术经济比较，满足加快车船周转、各环节生产能力相匹配和降低营运成本的要求。应积极采用先进科学技术和现代管理方法，保证作业安全、减少环境影响、降低能耗和改善劳动条件。（7）装卸工艺设计，应对附属的配套设施统一考虑，留好接口。如散货专业码头（外贸）的采制样装置，在港口装卸系统设计时，应选择好采样点的位置，与主系统的衔接关系，以及现场制样系统的平面布置，以便采制样装置的建设单位配合建设。5.2装卸工艺流程设计5.2.1主要设计参数（1）年设计吞吐量：8万TEU；（2）设计船型：4000TEU；（3）年作业天数：330d；（4）泊位利用率：综合考虑装卸效率、泊位数等，定为60%；（5）作业班次：三班制。5.2.2选型及配备原则（1）根据装卸工艺方案选型的装卸机械应兼顾先进性、通用性和经济性的原则，以适应集装箱码头的特点；（2）装卸船的机械选型应根据船型和货物种类的特点和要求进行选择，并且在机械设备上应注意发挥船机的作用；（3）水平运输机械的选型，一般情况下运距在100~150m以内时，以选用叉车为宜，运距较远时，宜采用牵引车、平板车为宜；（4）装卸机械选型要求坚持节能原则，目前，在港口所使用的装卸机械应优先选用电动机械和柴油机驱动的流动机械；（5）机械选型力求选用标准型机械，机械配备时应尽可能简化机型，统一规格，以便维修和备件的储备。5.2.3装卸机械选型根据集装箱的装卸特点，集装箱装卸机械化系统由装卸船舶的机械、水平运输机械和库（场）内堆柴垛机械组成。（1）装卸船机械岸边集装箱起重机，轨距选用16m，起重量35.6t。（2）水平运输机械集装箱牵引车、集装箱半挂车（3）库（场）内堆柴垛机械轨道式集装箱龙门起重机、轮胎式集装箱龙门起重机5.2.4装卸工艺流程图采用轮胎龙门起重机—轨道龙门起重机方案工艺流程5.3装卸机械数目的确定各种装卸机械应按货种、运量和台时效率分别按下式计算：N= （5-1）式中：N—机械数量（台）；Qj—分货种的年起运吨（t）；Kj1—机械利用率，应按各港统计资料分析确定，采用三班制，取0.45；Pj—分货种的机械台时效率（t/台时）。参照《海港工程设计手册》、《港口装卸工艺》[4]集装箱码头设备组合表，作出以下装卸机械数目的确定。5.3.1岸边式集装箱龙门起重机数目确定装卸桥是集装箱码头装卸作业系统的关键和控制环节，装卸船机械选型，重点应是根据装卸工艺设计要求，对岸边集装箱起重机的主要技术性能参数进行合理的选定，以成分保证完成码头预定的通过能力和满足所有的到港挂靠船舶的装卸作业要求。根据以上要求，选择岸边集装箱起重机的机型及相应的参数如下表5-1所示：表5-1岸边集装箱起重机主要技术性能参数机型起重量（吊架下）（t）轨距（m）外伸距（m）内伸距（m）日本住友35.616358.5前面泊位计算中以选定岸边集装箱起重机数目为2台。5.3.2集装箱牵引车数目确定集装箱牵引车用来拖带集装箱半挂车，一般其具有较大的功率和行驶速度。根据要求，选择集装箱牵引车的机型及相应的参数如下表5-2所示：表5-2集装箱牵引车主要技术性能参数厂家型号自重（kg）拖载重量（kg）车组重量（kg）最大牵引力（kg）日本三菱FD113DRL－A579533210390005781集装箱牵引车台时效率由《海港工程设计手册（上）》可知，其台时效率为16t/h，由公式（5-1）可以计算：N==11.42故集装箱牵引车台数为12台。5.3.3集装箱半挂车数目确定集装箱半挂车即底盘车，本身没有动力不能自行，要靠集装箱牵引车拖带运行。根据要求，选择集装箱半挂车的机型及相应的参数如下表5-3所示：表5-3集装箱牵引车主要技术性能参数厂家型号最大载重量（kg）自重（kg）拖载重量（kg）轴距（mm）中国广州JP41300004850348508550一台集装箱牵引车配备一台集装箱半挂车，故集装箱半挂车台数取12台。5.3.4轮胎式集装箱龙门起重机数目确定轮胎式集装箱龙门起重机是用于集装箱堆场上拆码垛和装卸集装箱半挂车的大型专用机械。根据要求，选择轮胎式集装箱龙门起重机的机型及相应的参数如下表5-4所示：表5-4轮胎式集装箱龙门起重机主要技术性能参数机型起重量（t）堆码集装箱层数（层）最大起升高度（m）跨距（m）轮距（m）上海振华35515.0523.472.5根据堆场要求，需要4台轮胎式集装箱龙门起重机。5.3.5轨道式集装箱龙门起重机数目确定轨道式集装箱龙门起重机是集装箱码头和集装箱中转站的集装箱货场进行装卸作业的专用机械。根据要求，选择轨道式集装箱龙门起重机的机型及相应的参数如下表5-5所示：表5-5轮胎式集装箱龙门起重机主要技术性能参数厂家额定起重量（t）跨度（m）起升高度（m）堆码层数（层）堆放集装箱列数日本三菱重工3547.821616根据堆场布置要求，需要3台轨道式集装箱龙门起重机。5.4码头人员确定5.4.1所需司机人数的确定查《港口工程技术规范》得起重机械、装卸机械人数如下表5-6所示：表5-6起重机械、装卸机械人数表序号机械设备数量单位定额（人/台）司机（人）1岸边集装箱起重机2台7142集装箱牵引车12台423轮胎式集装箱龙门起重机4台7284轨道式集装箱龙门起重机3台721故所需司机总人数为105人。5.4.2装卸工人数的确定装卸工人数根据设计的作业线数、班次以及每条作业线的配工数进行计算：Nz=（5-2）式中：Nz—装卸工人数；nz—作业线数，本设计取为2；nb—昼夜作业班次数，本设计取为3；nr—每条作业线的配工数，本设计取为8；Kzl—装卸工人轮休率，本设计取为；Kzz—装卸工人出勤率，本设计取为90%。带入数据得：Nz==62.22故所需工人总数为63人。

第6章码头结构方案设计6.1设计原则6.1.1码头结构型式的选择原则港口码头建筑物是港口的重要组成部分和主干工程。码头的特点是：荷载复杂（包括各种自然力、使用荷载、施工荷载等），施工条件差，投资大。码头结构型式要根据当地的自然条件、码头建筑物的使用要求和施工条件等因素决定。6.1.1.1使用要求与码头结构型式的关系结构型式必须满足使用上的要求。在一定的自然和施工条件下，使用要求是码头结构型式的决定因素。使用上对结构的要求主要由以下几个方面：满足码头装卸工艺的要求（包括码头平面的型式、码头面的高程及水深、装卸运输机械类型布置、使用荷载等）满足船舶的泊稳要求（对于掩护条件较差的码头应选择透空或局部透空的码头结构型式）结构使用耐久（在各种可能的最不利荷载的组合作用下，具有足够的强度和整体的稳定性，不得发生较大的位移和沉降影响使用）便于码头附属设施的安装6.1.1.2自然条件与码头结构型式的关系自然条件一般决定着结构型式的类别，而且是影响码头造价的主要因素。地质条件结构型式必须和地质条件相适应。对于岩石、砂及较硬的黏土地基一般多采用重力式结构；对于中等密实的土壤地基且其下部无较硬的持力层，一般多采用板桩结构；对于上部地基软弱（如淤泥质黏土或淤泥）而在地基的适当深度处存在较坚硬的持力层时，主要采用高桩码头。水位变化条件当潮差较小时，由于受施工水位的影响，码头上部结构不能做得太高。当水位差较大而船型较小时，多采用浮码头。波浪条件对于开敞式码头应尽量避免或减小波浪力对码头的作用。6.1.1.3施工条件与码头结构型式的关系主要是指目前国内施工的技术水平、施工设备的能力以及当地已有的预制厂的规模及能力。6.1.2设计条件（1）设计船型：总长270m，型宽33m，型深21.2m，满载吃水12.5m。（2）结构安全等级：二级。（3）自然条件：EQ\o\ac(○,1)水位：设计高水位4.64m，设计低水位0.3m，施工水位2.0m。EQ\o\ac(○,2)波浪要素：见表6-1-1表6-1-1波浪要素波浪要素重现期波浪周期T（s）H1%波高值（m）设计高水位设计低水位50年7.42.572.45地质条件：码头基床底面全部落坐在风化岩面上，风化岩承载力设计值[f/d]=500kpa，地震设计烈度为6度。码头面荷载：根据码头使用要求，码头面使用荷载主要是堆货、门机和装卸桥，其他流动机械荷载值较小可不考虑。堆货荷载：q=30kpa。门机荷载：基距16m，轨距16m。工作状态时，前轮最大轮压200kN（375kN），后轮最大轮压375kN（200kN）；非工作状态时，前轮最大轮压77kN，后轮最大轮压240kN。（5）材料重度和内摩擦角标准值见表6-1-2表6-1-2材料重度和内摩擦角标准值材料名称重度（kN/m3）内摩擦角（°）水上水下混凝土胸墙2414—钢筋混凝土沉箱2515—块石1811456.1.3结构选型重力式结构具有坚固耐久、可承受较大的码头地面荷载，对码头地面超载和装卸工艺变化适应性强、施工较简单等特点，在地基条件适合的情况下，常为首先考虑的码头结构型式。本工程地基为比较坚硬的风化岩，具有很高的承载能力，适合建造重力式结构，不宜采用桩基结构或板桩结构，因沉桩比较困难。在使用上，码头面荷载比较大，采用重力式结构比较合适。因此重力式结构是本码头最理想的结构型式。重力式码头断面有块体结构、沉箱结构、扶壁结构、大直径圆筒结构等，该工程的码头墙高近20m，因块体结构和扶壁结构的整体性差不宜采用。大直径圆筒结构具有结构简单、材料用量省（与圆筒直径无关）、适应强等许多特点，除了要求有大型起重及运输设备外，几乎没有什么缺点。沉箱结构具有水下工作量少、施工速度快等特点，主要缺点是需要专门的预制、下水设施。综上所述，该码头设计可采用沉箱结构。6.2沉箱结构方案设计6.2.1沉箱尺寸拟定（1）码头外形尺寸。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10~30m，取沉箱长度为21m，码头总长315m，共15个沉箱。沉箱高度取决于基床顶面高程和沉箱顶面高程，箱顶高程要高于沉箱混凝土浇筑的施工水位，取2.2m，基床顶高程取港池底高程-13.15m，沉箱高度为15.35m。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，根据工程经验一般为码头墙高的0.6倍左右，初步取10.1m（包括前趾和后踵）。（2）箱内隔墙设置。为了增加沉箱的刚度和减小箱壁和底板的计算跨度，在箱内设置一道纵隔墙和四道横隔墙。（3）沉箱构件尺寸。根据规范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350mm，底板厚度500mm，隔墙厚度200mm，在各构件连接处设置200mm×200mm的加强角，以减少应力集中。（4）胸墙尺寸。采用阶梯式胸墙，底高程取2.1m（使沉箱嵌入胸墙100mm），顶宽2.1m。（5）基床尺寸。暗基床，基床厚度取2.0m，底宽取15.1m，前肩宽3.0m，后肩宽2.0m。6.2.2作用分类及标准值计算参照《港口工程荷载规范》[6]、《港口水工建筑物》[9]有关规定。作用分布图以设计高水位为例，如6-2-1图所示：6-2-1设计高水位作用分布图（标高单位：m）6.2.2.1结构自重力（永久作用）结构自重力受水位影响，应对不同的水位情况分别计算。（1）为了方便通常列表计算，正常使用期的情况如表6-2-1、6-2-2、6-2-3所示：

表6-2-1设计高水位自重作用计算表计算项目自重力G（kN）对前趾力臂X（m）稳定力矩MG（kN·m）沉箱前后壁、纵隔墙0.9×14.75×21×15=4181.635.0521117.23沉箱端板、横隔墙1.5×14.75×3.6×2×15=2389.55.0512066.98沉箱底板8.1×0.5×21×15=1275.755.056442.54沉箱前、后趾（0.5+0.8）×1×21×2×7.5=409.55.052067.98沉箱竖加强角0.22×14.65×40×7.5=175.85.05887.79沉箱底加强角0.22（3.7+3.4）×2×10×7.5=42.65.05215.13沉箱前仓填石[3.9×3.6×7.35-0.22（7.25×2+3.7+3.4）]×5×11=11389.093