镇江港码头结构设计与施工组织设计

镇江港码头结构设计与施工组织设计

镇江港五万吨级码头结构设计

与施工组织设计

50,000-tonwharfofZhenjiangPort

DesignandConstructionDesign

摘要

该论文为镇江港高桩板梁式码头设计，地处京杭大运河与长江十字

交汇处，是我国长江主枢纽港之一。该地所处的地质条件差不多为污泥,

适合使用高桩码头这种结构型式，高桩码头结构自重轻，为透空结构，

能够减弱波浪对码头的阻碍。

本设计要紧分镇江港5万吨级板梁式高桩码头，要紧分为四大部分:

第一、按照当地实际情形对码头进行了结构选型，总平面做了布置,

包括码头前沿水深、码头面高程、泊位长度等，此外，按照有关规范，

对码头的各构件尺寸进行了估算。

第二、对所承担的荷载以及各构件进行了运算，这部分是本设计的

核心内容，包括对面板、纵梁、横向排架、桩基和靠船构件的详细运算,

其中横向排架和桩基采纳上海易工软件进行了运算。

第三、进行了简单的施工组织设计，包括工程简介、场地安排和施

工进度打算三部分。

第四、对码头各断面，包括各构件进行了CAD绘图。

关键词：高桩；板粱式；结构；内力运算

Abstract

ThepaperpileboardinZhenjiangporthighbeamterminaldesig

n,locatedintheBeijing-HangzhouGrandCanalandtheYangtzeRive

rCrossInterchange,isthemainhubofChina'sYangtzeRiver.Them

annerinwhichthebasicgeologicalconditionsforthesludge,suitable

forhigh-piledwharfofthisstructuretype,high-pilewharfstructure,

lightweight,forthepermeablestructure,canweakentheimpactofw

avesonthepier.

ThedesignofthemainpointsofZhenjiangport50,000t-classpl

atebeamwharf,dividedintofourparts：

First,accordingtolocalactualsituationontheterminalsofthest

ructureofselection,thetotalplanemadealayout,includingthefront

dockwaterdepth,theterminalsurfaceelevation,berthlength,inadd

ition,accordingtotherelevantnorms,onterminalswereestimatedsiz

eofeachcomponent.

Second,theloadsandthecomponentswerecalculated,thisparti

sthecoreofthisdesign,includingthepanel,longitudinal,transverse

bent,pilefoundationandthedetailedcalculationsbyshipcomponents,

includingTransverseandeasytoworkwithShanghaipilecalculation

software.

Third,forthesimpleconstructiondesign,includingprojectprofile

s,venuearrangementsandtheconstructionscheduleofthreeparts.

Fourth,thesectionofthepier,includingthecomponentswereC

ADdrawing.

Keywords：highpiledwharf;beamsplate;structure;internalfor

cecalculation

第一章绪论1

1.1我国港口的差不多情形1

1.1.1港口的作用1

1.1.2港口的规模和经济都有了跨过式进展1

1.1.3港口的治理体制2

1.2江苏省的港口情形2

1.3镇江港口情形3

1.3.1镇江港的地理位置及交通环境3

1.3.2镇江港的自然条件3

1.3.3镇江建港的必要镇江建港的必要性和重要性5

第二章设计资料5

2.1自然条件6

2.1.1地理位置6

2.1.2气象6

2.1.3水文6

2.1.3.1潮汐、水位6

2.1.3.2流速流向泥沙7

2.1.3.3冰凌8

2.2地势地貌8

2.3工程地质8

2.4地质构造及地震9

第三章总平面布置10

3.1总体布局10

3.2码头泊位数、泊位长度及其高程10

3.2.1泊位数10

322码头前沿高程11

3.2.3码头前沿设计水深11

3.2.4码头前沿底高程12

3.2.5泊位长度12

322码头前水域宽度12

3.3库场堆场面积12

3.4机械选型13

第四章码头结构方案设计及荷载运算13

4.1结构方案的确定13

4.2方案设计14

4.2.1结构总尺度的确定14

4.1作用于船舶上的风荷载14

4.2作用于船舶上的水流力15

4.3系缆力16

4.4挤靠力17

4.5撞击力17

第五章面板运算18

5.1运算原则及其尺寸拟定18

5.2运算跨度18

5.2.1简支板18

5.2.2连续板19

5.3作用运算19

5.3.1永久作用19

5.3.2可变作用19

5.4作用效应分析19

5.4.1短暂状况（施工期）19

5.4.2持久状况（使用期）20

5.5作用效应组合22

5.5.1承载能力极限状态的作用效应组合22

5.5.2正常使用极限状态的作用效应组合23

5.6配筋运算23

第六章纵梁运算25

6.1纵梁断面尺寸25

6.2运算跨度选取26

6.2.1简支梁26

6.2.2连续梁26

6.3作用26

6.3.1永久作用26

632可变作用26

6.3.3作用效应分析27

6.4内力运算27

6.4.1施工期27

6.4.2使用期28

6.5作用效应组合36

6.5.1承载能力极限状态的作用效应组合36

6.5.2正常使用极限状态的作用效应组合36

6.6纵梁配筋运算40

第七章横向排架运算42

7.1横梁结构43

7.2横梁运算43

7.2.1运算跨度43

7.2.2结构断面特点43

7.3横梁荷载运算43

7.3横梁配筋运算51

第八章桩基运算53

8.1概述53

8.2桩轴力运算表格53

8.2桩轴力运算表格56

第九章靠船构件运算58

9.1概述58

9.2靠船构件运算58

9.2.1悬臂板根部断面内力运算58

9.2.2靠船构件水平向在船舶撞击力作用下的内力58

9.3靠船构件配筋运算59

第十章施工组织设计61

10.1概述61

10.1.1工程简介61

10.1.2工程特点61

10.1.2.1气象61

10.1.2.2水文61

10.2施工布置62

10.2.1布置原则62

10.2.2现场布置62

10.3施工进度打算63

10.3.1施工总进度打算安排原则63

10.3.2施工进度打算表63

结论64

致谢66

参考文献66

外文翻译67

第一章绪论

1.1我国港口的差不多情形

1.1.1港口的作用

作为港口，不管在任何国家，关于都市经济的进展、区域经济的进

展都起着专门重要的作用。据有关资料显示，全球35个国际化的都市,

其中有31个是因为有港口而进展起来的国际化的都市。前10名的都市

几乎差不多上港口都市。有资料显示，全球财宝的50%集中在沿海港口

都市。

从我们国家的情形来看，也是如此，例如讲我们的长三角地区，占

国家GDP总量的18.6%,长三角地区正是因为有强大的港口群，例如

讲上海港、宁波港等等。同时，珠三角地区，占国家GDP9.9%,它也

有一个港口群，例如讲广州港、深圳港做支撑。同样在环渤海地区，占

全国GDP总量的25%,也是因为有了大连、秦皇岛、天津、烟台、青

岛如此的港口，支持着环渤海经济圈的进展。因此，港口在国家的经济

进展中，在区域经济的进展中，在都市经济进展中起着举足轻重的作用。

港口什么缘故会起如此的作用呢？是从历史演变的过程来看。港口

第一是交通的枢纽，是各种交通工具转换的中心，如此大量的物资集合

在那个地点，拉动经济的进展。同时，港口周边地区又进展加工工业，

带动了工业的进展。再后来是第三代港口，又促进了国际贸易的进展，

一些代理的行业，物流也进展起来了。现在差不多进展到第四代港口，

是什么概念呢？是全球资源配置的枢纽，因为当前的一个国际进展的重

要趋势是全球化，全球化的趋势确实是资源在全球范畴内的流淌与资源

在全球的共享，在如此的情形下，资源在全球范畴内流淌，就要靠海运

来支撑，因为海运的运量最大，效率最高，成本最低。在港口周围就变

成了资源配置的枢纽。因此，在区域经济进展中，港口关于整合各种生

产要素，进展各种产业集群具有专门重要的意义。

1.1.2港口的规模和经济都有了跨过式进展

建国初期，我国沿海只有6个要紧港口，泊位233个，其中万吨级

深水泊位61个，年吞吐量1000多万吨。50多年来，依靠科技进步，我

国港口的面貌差不多发生了全然的改变，港口与航道的建设进入了一个

新的时期.，我国沿海港口完成物资吞吐量27亿吨，增长18.8%。其中

集装箱超过了5700多万标准箱，比上年4589万标准箱增加了1100多

万标准箱。增长24.3%。专门是上海港物资吞吐量达到5.9亿吨，集装

箱吞吐量达到2500万标准箱，分不位居世界第一、第二位。沿海港口

对国民经济进展，专门关于外贸进展提供了有力的支撑，作出了突出的

奉献。港口水工建筑物的结构型式也有了专门大的进展并取得了一系列

重大技术成就和具有国际水平的创新成果。

1.1.3港口的治理体制

1）体制改革差不多完成

港口所在都市政府建立了港口行政治理机构，共有港口企业产权划

归地点，为进一步实施国企改革，建立现代企业制度制造了条件。作为

国内最大国有独资港口企业集团之一的上海国际港务集团，多元化股份

制改造差不多在去年年底启动。为港口的进展，进展现代物流，推进港

口经济繁荣，提升竞争力注入新的活力。

2）改革不全面，仍有许多遗留咨询题

我国港口还存在一些长期积存下来的咨询题，经济进展显现的新咨

询题，改革中遇到的深层次咨询题和治理咨询题，要紧表现在港口能力

不足，大型深水化泊位短缺。2004年经济运行当中显现的煤、电、油运

紧张状况仍旧表明，我国港口仍旧是经济进展中的薄弱环节，瓶颈制约

状况没有从全然上改善。港口资源利用存在体制性障碍，综合运输体系

效能不高，港口公用基础设施建设滞后。

1.2江苏省的港口情形

江苏省的水运业有着得天独厚的优势，境内水网密布，通江达海。

全省通航里程为24793公里（不含长江干流），占全国近五分之一。长江

流入江苏境内425公里，京杭运河南北贯穿690公里，海岸线1011公

里，目前江苏省港口泊位数、港口吞吐量均居全国第一。按照交通部统

计，2005年全国有25个要紧港口，我省占有5个。2005年全省港口物

资吞吐量7.3亿吨，居全国第一位，集装箱吞吐量305万T,与2004

年相比，分不增长15%以及39%,其中沿江沿海港口吞吐量达到5亿

吨，外贸物资吞吐量达到8200万吨。2005年连云港完成集装箱吞吐量

100万T,跃居全国沿海集装箱港口吞吐量的前十位，居全球集装箱港

口吞吐量的前100位；苏州港、南京港分不完成物资吞吐量1亿吨，跨

进亿吨港口之列。“十五”期间，我省港口吞吐量、外贸物资吞吐量以

及集装箱吞吐量分不年增加20.5%、18%以及30%。江苏省95%的物

资由水运承担，江苏内河水运以其专门的优势不仅形成了辉煌的运河文

化，还生成了沿河、沿江产业带，为促进区域经济的进展以及生产力合

理布局发挥了重要作用。

1.3镇江港口情形

1.3.1镇江港的地理位置及交通环境

镇江港位于长江三角洲暨江苏省中部的镇江市，地处京杭大运河与

长江十字交汇处。地理坐标为北纬32度13分，东经119度26分30秒。

上距南京87公里，下距长江入海口279公里。铁路有京沪干线，公路

有312、104国道，沪宁高速公路穿越，沿江有金山、大港、扬中三处

汽车轮渡沟通苏南、苏北公路网；航空东距常州机场70公里，西距南

京禄口国际机场90公里，均有高等级公路直达，是我国长江主枢纽港

之一。

1.3.2镇江港的自然条件

1、气象

气温：

历史极端最高气温：40.9℃

历史极端最低气温：-12P

年平均气温：15.4℃

风况：

常风向为东风，春夏季多东及东南风，秋冬季多东北及北风，风力

为3〜4级，强风向为西北风，年大于17米/秒风平均为15.6天。

降水：

年平均降水量为1066.2毫米，年平均降雨日119.7天，大都集中

在6~9月份o

雾况：

年平均雾日为25.8天，大都发生在冬季，要紧是凌晨起雾，九时左

右消散。

2、水文

水位：

镇江港所辖江段属感潮河段，属半日潮型，规划港区的设计水位按

照镇江港老港区内的镇江水文站52年水位资料推得。（黄海基面，下同）

详见下表：

镇江水文站：

历年最高水位：+6.69米（1996年8月1日）

历年最低水位：+0.66米（1959年1月22日）

平均高水位：+5.20米

平均低水位：+1.60米

历年最大潮差：+2.32米（1979年1月30日）

历年最小潮差：0.00米（1969年9月60）

历年平均潮差：+0.96米

流速流向：

据长办南京历年实测瞬时落潮流速资料：

断面平均最大流速：2.0米/秒（洪水）

断面平均最小流速：0.5米/秒（枯水）

平均流速：1.0米/秒（中水）

各规划港区主流流向以顺流为主，枯水涨潮有负流显现

波浪：波高一样较小（HV0.7米），可不考虑。

泥沙：

据长办南实站的实测资料，镇扬河段悬移质泥沙含量：

最大含沙量：1.00千克/立方米

最小含沙量：0.05千克/立方米

平均含沙量：0.30千克/立方米

潮汐：

每日涨落潮两次，涨潮平均历时3小时25分，落潮平均历时9小

时，最大潮差2.32米，枯水期涨潮时有明显逆江流，流速0.5〜1米/秒。

1.3.3镇江建港的必要镇江建港的必要性和重要性

镇江港地处江苏省中部，位于省内长江沿岸与京杭运河沿岸经济带

十字水系交汇中心，水陆交通十分发达，与邻近港口相比，港口对省内

市县的幅射面广。地处长江B级航区末端，是长江中上游地区大宗物资

江海中转最佳效益区段，有利于长江沿岸各省市B级航区船舶满载直达

进行江、海河中转联运。

镇江市具有港口、交通、能源、水源、用地及都市依靠的组合优势,

在长江岸线经济开放带上中等规模以上都市中有比较优势。随着经济国

际化的进程，长江下游地区日益成为跨国资本转移的热土之一，镇江又

是其中深水岸线资源最丰富、最具开发潜力优势的地区。

随着镇江港对外开放，新增外贸海运功能，港口从内河型又转向江

海型，成为长江下游一类对外开放港口。到90年代末，公用码头中海

轮吞吐量比例已超过一半。从公用码头的企业专用码头的进展建设来

看，镇江港已形成以建设海轮泊位为主导的进展方向，海港型的特点十

分明显。

腹地经济发达，市场繁荣，港口吞吐量持续增长，港口吞吐量构成

持续调整，外贸吞吐量比重上升较快，为港口进展提供了强有力的支撑。

第二章设计资料

2.1自然条件

2.1.1地理位置

镇江港位于长江三角洲暨江苏省中部的镇江市，地处京杭大运河与

长江十字交汇处。地理坐标为北纬32度13分，东经119度26分30秒。

上距南京87公里，下距长江入海口279公里。铁路有京沪干线，公路

有312、104国道，沪宁高速公路穿越，沿江有金山、大港、扬中三处

汽车轮渡沟通苏南、苏北公路网；航空东距常州机场70公里，西距南

京禄口国际机场90公里，均有高等级公路直达，是我国长江主枢纽港

之一。

2.1.2气象

气温：

年平均气温154C。历史最高气温409C,最低气温为零下12（。

风况：

常风向为东风，春夏季多东及东南风，秋冬季多东北及北风，风力

为3〜4级，强风向为西北风，年大于17米/秒风平均为15.6天。

降水：

年平均降水量为1066.2毫米，年平均降雨日119.7天，大都集中在

6~9月份o

雾况：

年平均雾日为25.8天，大都发生在冬季，要紧是凌晨起雾，九时左

右消散。

2.1.3水文

2.1.3.1潮汐、水位

潮汐：

港口处于长江感潮河段，每天涨落潮两次，涨潮平均历时3小时2

5分，落潮平均历时9小时。最高潮位6.48米，最低潮位0.66米，平均

潮差0.96米。

潮流：

有明显逆流，流速为0.5〜1米/秒。

日落后不承诺进港航行。

水位：

镇江港所辖江段属感潮河段，属半日潮型，规划港区的设计水位按

照镇江港老港区内的镇江水文站52年水位资料推得。（黄海基面，下同）

详见下表：

镇江水文站：

历年最高水位：+6.99米（1996年8月1日）

历年最低水位：+0.66米（1959年1月22日）

平均高水位：+5.20米

平均低水位：+1.60米

历年最大潮差：2.32米（1979年1月30日）

历年最小潮差：0.00米（1969年9月60）

历年平均潮差：0.96米

设计水位：

按照（JTJ214-2000）《内河航道与港口水文规范》，关于潮汐阻碍明

显的感潮河段港口码头设计高水位的确定，可按照现行行业标准（JTJ21

3-98）《海港水文规范》的有关规定执行。设计水位：

设计高水位采纳高潮累积频率10%的潮位；设计低水位采纳低潮累

积频率90%的潮位。

极端高水位采纳重现期50年的年极值高水位，极端低水位采纳重

现期50的年极值低水位。

设计高水位5.20米

设计低水位1.60米

极端高水位6.99米

极端低水位0.66米

2.1.3.2流速流向泥沙

流速：

据长办南京历年实测瞬时落潮流速资料：

断面平均最大流速：2.0米/秒（洪水）

断面平均最小流速：0.5米/秒（枯水）

平均流速：L0米/秒（中水）

各规划港区主流流向以顺流为主，枯水涨潮有负流显现。

波浪：波高一样较小（H<0.7米）可不考虑

泥沙：

据长办南实站的实测资料，镇扬河段悬移质泥沙含量：

最大含沙量：1.00千克/立方米

最小含沙量：0.05千克/立方米

平均含沙量：0.30千克/立方米

2.1.3.3冰凌

冰况：镇江港无冰冻。

2.2地势地貌

港区陆域平坦，已建少量库场，后方土地充裕。地面高程一样在6.

00〜6.03米左右。港区江面极为开阔，自建港以来，港址处微冲不淤，

水下地势状况变化较小。

2.3工程地质

本区属冲击平原。按照对港区的钻孔勘察，土层变化差不多一致，

各分层如下：

污泥质亚粘土：灰黄色〜灰褐色，局部夹薄层粉沙、云母和腐殖质

等，土质自上而下由流态至极软状态，吴饱和高压缩性状。

粉沙：青灰色〜灰色，夹薄层亚粘土和贝壳碎片等，土质呈稍密〜

中密状。

亚粘土：灰色，夹薄层粉细砂，但以亚粘土为主，土质呈软塑状。

粉细砂：灰色，夹少量零碎状贝壳、云母碎片等，局部夹少量夹薄

层亚粘土，土质呈中密〜紧密状。

亚粘土夹粉细砂：灰色〜灰褐色，夹厚层粉细砂，但以亚粘土为主,

水平与垂直向岩相变化较大，土质呈软塑〜可塑状。

各土层的要紧物理、力学性指标详见表2-1：

表2-1土层的要紧物理、力学性指标

NO12345

污泥质亚亚黏土夹

土层名称粉砂亚黏土粉细砂

黏土粉细砂

标高"7-1.30-10.00-15.60-26.20-39.95

比重26.226.627.226.527.0

容重kN/w317.2618.9818.3019.2118.46

含水量（0%41.9031.4334.3729.6133.84

孔隙比1.2360.8620.9780.8070.972

塑性指数3%12.6212.5712.96

液性指数B1.360.850.79

压缩系数6一20.630.0290.0430.0180.038

固结C/MPa0.0110.0100.008

快剪甲（度）11.427213124

天然坡度29.33533

N63.522082810

2.4地质构造及地震

按照《中国地震动参数区划图》，本区域地震差不多烈度为VD度。

第三章总平面布置

3.1总体布局

本码头设计的代表船型，为50000吨级散货船。

50000吨散货船:船长：223m

船宽：32.3m

型深：17.9m

满载吃水：12.8m

3.2码头泊位数、泊位长度及其高程

该港是河港，泊位数参照(GB50192-93)《河港工程设计规范》的有

关规定确定，码头长度及其高程等参照(JTJ211-2006)《河港工程总体设

计规范》的有关规定确定，运算如下：

3.2.1泊位数

目标港口的货运吞吐量为1590t。

泊位数应按照码头年作业量、泊位性质和船型等因素按下式运算：

N=%

P,

(3-1)

式中：

N------泊位数；

Qn——按照物资类不确定的年吞吐量(t)；

Pt------泊位的年通过能力⑴。

而泊位的年通过能力应按照泊位性质和设计船型按下式运算：

式中：

a——当物资多样而船型单一时，a为各货种年装卸数量占泊位年装

卸总量的百分比(％);当船型、货种都不相同时，a为各鲤船舶年装卸不

同物资的数量占泊位年装卸总量百分比(％);

ps------与a相对应的泊位年通过能力⑴。

与a相对应的泊位年通过能力也可按下式运算：

P,=365P(

(3-3)

tg——昼夜装卸作业小时数(h),应按照各港实际情形确定。一样制

可取6〜7h,两班制可取12〜13h,三班制可取15〜18h；对石油码头可

取24h；此处取12h(两班制)

P------船时效率(t/h),按货种，船型，设计能力，作业线数和运营

治理等因素综合分析确定。设计船时效率参照(JTJ212-2006)《河港工

程总体设计规范》和OTJ211-99)《海港总平面设计规范》，本设计取为2

000t/h

P'——合理船舶利用率(％)。此处取0.60(0.55-0.70)o

泊位数：N=0=2.87

P,

(3-4)

因此，取泊位数为3个。

3.2.2码头前沿高程

H=H,+\H

(3-5)

式中：H,——设计高水位，按照统计的资料，重现期为50年的设

计高水位是5.20m；

\H——超高，取为0.40m((GB50192-93)《河港工程设计规范》)。

贝心H=H,+^H=5.20+0.40=5.60m

参照(JTJ211-99)《海港总平面设计规范》，码头前沿设计高程，不

能小于极端高水位6.99m,综合考虑当地实际情形，取”=7.0m。

3.2.3码头前沿设计水深

码头前沿设计水深：

£>,„=T+Z+AZ(3-6)

式中：D„,——码头前沿设计水深(m)；

T——设计船型满载吃水(m),取12.8m；

Z---龙骨下最小富余深度(m),取0.5m；

AZ------其它富余深度(m),取0.4m。

则:Dm=12.8+0.5+0.4=13.7m

(3-7)

3.2.4码头前沿底高程

码头前沿底高程=设计低水位-设计水深=1.6-13.7=-12.1m

3.2.5泊位长度

参照(GB50192-93)《河港工程设计规范》

泊位长度取：4=+&+4+24=76+120+10+14=220,〃

(3-8)

即220mo

3.2.2码头前水域宽度

码头前水域宽度取为2倍设计船宽，本设计取为64.6m。

3.3库场堆场面积

按照(JTJ211-99)《海港总平面设计规范》，对件杂货、散货的堆场

所需的容藜送逸壁.菁：

rride

“bK(3-9)

qKx(3-10)

式中：E——仓库、堆场容量(t);

Q----按照物资类不确定的年吞吐量⑴，此次取1590万t；

"——仓库或堆场不平稳系数，本设计取为1.5；

&•---物资最大入堆场百分比(％),本设计取为100%;

TyK---仓库或堆场年营运天(d),本设计取36510d；

t,,c---物资在堆场的平均堆存期(d),本设计取10d(8~13d)；

A——堆场的总面积(m2)；

q——单位或有效面积的物资堆存量(t/m2),取4.0(生铁2.5〜4,钢

材3~6)

KK——堆场总面积利用率，为有效面积占总面积的百分比，取0.7

(0.7~0.8)E159000000-1.5-10

A=------=233366m2

36540.7

取为240000m2。

3.4机械选型

按照(JTJ215-98)《港口工程荷载规范》，

选用起重运输机械选用Mh-4-25,其参数如下：

最大起重量10t；最大幅度30m；

自重200t；轨矩10.5m；

支腿纵距10.5m；荷载250kN。

选用15t汽车，其参数如下：

一样车总重力：150kN；

前轴重力标准值：50kN；

后轮重力标准值：lOOkN；

轴距:4.0m；

轮距：1.8m；

前轮着地宽度及长度：0.25X0.20m；

后轮着地宽度及长度：0.50X0.20m；

车辆外形尺寸(长X宽)：7X2.5m0

第四章码头结构方案设计及荷载运算

4.1结构方案的确定

重力式、板桩式及高桩式是码头结构的要紧型式。重力式一样用于

较好的地基，板桩式要紧适用于所有可沉入板状的地基，但板桩是薄壁

结构，抗弯能力有限，一样适用于万吨级以下的码头，高桩式一样适用

于软土地基，按照当地地质资料条件，码头采纳高桩式结构，按照当地

的水位差，综合考虑采纳梁板式结构型式。

高桩式码头按照实际情形，又分为两种，第一种由面板、纵梁、横

梁、桩帽，靠船构件组成，其装配程度高，采纳了预应力结构，提升了

结构的抗裂性能，但梁的高度较大，又有桩帽，因此比较赛材料，同时

由于梁差不多上预制的，整体性较差；第二种不采纳桩帽，直截了当在

桩上现浇下横梁，同时部分构件也采纳了预应力，如此不仅提升了承载

力，节约了材料，也增强了整体性，综合考虑，采纳第二种型式的高桩

码头。因设计船型为5万吨级散货船，系缆力标准值与船舶撞击力标准

值均较大，码头受到的水平力大，码头桩基中至少组要设置一对叉桩。

4.2方案设计

4.2.1结构总尺度的确定

(1)结构宽度：码头结构总宽度要紧决定于岸坡的稳固性和挡土结

构的位置，假定开挖的岸坡坡度为1：3,挡土结构采纳重力式挡土墙,

再结合平面布置中确定的码头前沿底高程-12.10m和码头面高程7m,可

确定码头结构的总宽度为53.1m。其中，前方桩台宽19m,要紧用于门

机的布置，后方桩台宽34.1m,要紧用于布置前方堆场。

(2)结构沿码头长度方向的分段：为幸免结构中产生过大的温度应

力和沉降应力，沿码头长度方向隔一定距离应当设置变形缝。在平面布

置中已确定5万吨级散货船泊位长度为800m0本港所处位置地基土质

分布较平均，因此，结构沿长度方向能够分为15段，每段长为53.33

m,每个结构段的两端做成悬臂式上下结构。

4.1作用于船舶上的风荷载

作用在船舶上的运算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宜按下列公式运算：

心=73.6x10-54X4

(4-1)

/=49.0xl0-5W

(4-2)

式中：Fxw,Fyw——分不为作用在船舶上的运算风压力的横向

和纵向分力(kN)

Axw,Ayw------分不为船体上面以上横向和纵向受风面积

(m2)

Vx,Vy------分不为设计风速的横向和纵向重量(m/s)

C——风压不平均折减系数，按照规范，本设计取0.60

船体以上的受风面积按下列公式运算：

五万吨级散货船半载或压载时:

log4,,=0.283+0.727logDW(4-3)

logAv„,=0.019+0.628logDW(4对

式中：DW——船舶载重量(t)

船舶在水面以上最大尺寸：B=223m,L=32.3m,按照规范(JTJ215-

98)《港口工程荷载规范》，取Zx=0.6,Cy=1.0

logA,,,=0.283+0.727logDW=0.283+0.727Xlog50000=3.699

Axw=5001m2

108Ag=0019+°-628bgDW=o.o19+0.628Xlog50000=2,970

Ayw=934m2

&=73.6*10-、4依=73.6X10-5X5001X222X0.60=1068.88kN

/=49.0x10-5A"7=49oxIO_5X934x222X1.0=221.5IkN

4.2作用于船舶上的水流力

(1)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：

2

F.C=CXSCX^VB(4-5)

F'mLC/X,xPB'(4-6)

式中：Fxsc、Fxmc------分不为水流对船首横向分力和船尾横向分

力(kN)

Cxsc、Cxmc------分不为水流力船首横向分力系数和船尾横向分力

系数

P------水的密度P=1.0t/m3

V------水流速度(m/s),V=2m/s

B'——船舶吃水线以下的横向投影面积(m2)

d/D=17.3/12.8=1.35,查(JTJ215-98)《港口工程荷载规范》表E.0.3,

得

Cxsc=0.1,Cxmc=0.05

logB=0.484+0.612log50000,B=2290(m2)

2

则Fxsc=0.1x1/2x2x2290=458(A:7V)

2

Fxmc=0.05xl/2x2x2290=229(AN)

(2)水流对船舶作用产生的水流力纵向分力：

2

Fyc=Cycxp/2xVS(4-7)

G，c=0.046Re如34+匕

(4-8)

Re=VL/u

(4-9)

其中：Fye---------水流对船舶作用产生的水流力纵向分力(KN)

Cyc----------水流力纵向力分力系数

P-----水的密度P=1.0t/m3

V----水流速度(m/s),V=2m/s

S——船舶吃水线以下的表面积(m?)

B----系数；

。——水的运动粘性系数，按(JTJ215-98)《港口工程荷载规范》表E.

0.8选用，取水温为10°C,故D=1.31xl(F*m2/s

Re=2x223/1.31xl0-4=3.40xl06

查表E.0.9,得b=0.009

60134

则=0.046Re4&+人=0.046x(3.40xio)-+0.009=0.0151

S=\nLD+ChLB=1.7x223x12.8+0.825x223x32.3=10795(m

2)

F、，=0.0151x1/2x2?x10795=326(KN)

4.3系缆力

k

N--[^Fx/f,inacos/3+2_JFy/cosacos/3]

(4-10)

式中：2Fx、SFy分不可能显现的风和水流对船舶作用产

生的横向分力总和及纵向分力总和

系船柱受力分布不平均系数，本设计n大于2,故K取1.

3

运算船舶同时受力的系船柱数目，查表10.4.2,取6个

a、B——分不定义为系船缆与码头前沿线的夹角和与水平面的

夹角，查(JTJ215-98)《港口工程荷载规范》表10.4.3,本设计a取30°,

B取0°

k

N=R[£FX/sinacos/3+/Fr/cosacos/7]

=1114kN

(4-11)

符合规范要求，即取1114KN0

4.4挤靠力

本设计橡胶护舷间断布置，挤靠力标准值按下式运算：

(4-12)

式中：Fj——橡胶护舷间断布置时，作用于一组或一个橡胶

护舷上的挤靠力标准值

K'j——挤靠力不平均系数，取1.3

n——与船舶接触的橡胶护舷的个数，本设计取20

F'=/Z—=13型755£8=n413KN(4-13)

20

4.5撞击力

船舶靠岸时的有效撞击能量：

(4-14)

式中：E0——船舶靠岸时的有效撞击能量

P——有效动能系数，取0.7〜0.8,本设计取0.75

M——船舶质量⑴，按满载排水量运算

Vn——船舶靠岸法向速度(m/s),取0.10m/s

满载排水量：log纣=0.177+0.99Ilog。W=0.177+0.99Ilog50000=4.834

V=68234t

=68234t

&=^MV2=0.75x0.5x68234x0.102=255.88jtJ

°2

选用DA-A800Hx1500标准型橡胶护舷:

E=278KJ,反力R=825KNo

第五章面板运算

5.1运算原则及其尺寸拟定

本设计中，前、后边板为单向板，运算较为简单，在此仅运算四边

与纵、衡梁相连的双向板。

(1)施工期：预制面板安装在横梁上，按简支板运算。

(2)使用期：面板与纵横梁整体连接，为连续板，板的内力运算，第

一按四边简支板，按照(JTJ291-98)《高桩码头设计与施工规范》，运算

出两个方向的跨中弯矩Mx和My,连续板的跨中弯矩取0.525MX和0.52

5My；支座弯矩取-0.75Mx'和-0.75My'。

面板采纳叠鳗干制部分厚40cm,现浇部分厚15cm,横梁采纳

花篮金虬”(桌圆海形梁，桩采纳直卷*1.2亩的预应力pc管桩，横

向排架间*0为龙m,板的搁置长度取,8卜。

5.2^^跨晨1

5?1简哀板带0.叫

图5-1横断面图二

O

CU

210蟀0料210210棒0以210

,7000L

图5-2纵断面图

简支板弯矩运算跨度：支撑宽度为210mm,搁置长度取180mm,

贝”Lo=+A=(7-0.6-2x0.21)+0.4=6.38m

%=L“+e=5.98+0.18=6.16机(5-

1)(5-2)

按照规范要求，取6.16m

5.2.2连续板

短边方向弯矩运算跨度：

B=0.6>0.1L=0.525m/0=4.90m(5-3)

长边方向弯矩运算跨

B=1.02>0.1L=0.7m/0=l.l/n=6.58m(5-4)

5.3作用运算

5.3.1永久作用

结构自重：现浇面层：y=24kN/m3；

0.15m。

预制面板：y=25kN/m3；

/z=0.4mo

工赛作用—-----------

i）短暂荻?可变作窕7+

施工荷载：3kPa

预制板吊运：

预制板尺寸：Lx=4.55m,Ly=6.34m

6340I

图5-3预制面板吊运图

预制板吊运时取动力系数a=1.3

2）持久状况可变作用：

均布荷载：q=20kPa。

根,-4-25门座起重机荷载为250KN。

15t汽车荷载为150KNo

5.4作用效应分析

5.4.1短暂状况（施工期）

按简支板运算

永久作用：板自重：04x25=l°kPa

(5-5)

弯矩运算：

2

Mi=gq/2=lx10x6.1647.43(kN.m/m)(5-6)

可变作用：施工荷载：/=3kN/m2

弯矩运算：

M।=^x3x6.162=14.23(kN.m/m)(5-7)

预制板吊运：

查《建筑结构静力学运算手册》(第二版)，按照公式：M=aql2,

取〃=上，由4450/6340=0.702,查表4-26分不为0.0424、0.1169、0.09

6

73、0.1393,

运算结果：=0.0424x10x6.162=16.192kN.m/m

2

Mv=0.1169x10x6.16=44.64kN.m/m

=0.0973x3x6.162=11.08kN.m/m

=0.1393X3X6.162=15.856kN.m/m

5.4.2持久状况(使用期)

按四边简支板运算：

1)永久作用：

面板自重：同短暂状况

M=-^/2=-x10x6.162=47.43(kN,m/m)

88

(5-8)面层自重：g=0/5x24=3.6kPa

(5-9)

=4.90,Zv=6.58〃？

四边简支的情形%=0.745,查《建筑结构静力学运算手册》表4-1

6,可得系数0.0626和0.0315,ju=-

6

按照运算公式：

=Mx+/.iMx(5-

10)

(5-11)

运算结果：%=23.753kN•m

=11.952kN•m

连续板的跨中弯矩:Mx=0.525x23.753=12.470kN•m

Mv=0.525x11.952=6.275kN•m

连续板的支座弯矩：=-0.75x23.753=-17.815kN•m

M\=-0.75x11.952=-8.964kN•m

2）可变作用

可变作用有汽车荷载，本设计选取15t汽车，按照其车型参数,运

算如下f八

汽t经面层扩散后的传递宽度：—一

〃]='+4+2hs=0+0.25+2x0.15=0.55/77(5-9)

bx=b0+2hs=0.2+2x0.15=0.5m

a

.，鬲酸限

q----------=181.8I2

0.55x0.5kPa(5-)

作用图示如图5.4所示。

图5.4汽车轮压扩散图

按照《海港工程设计手册（中）》，四边简支板承担集中荷载所产生的

弯矩值如下：Ma=a0P=%abq

（5-12）

%

十(5-13)

«0—■—

迫-四(5-14)

b；%

(5-15)

式中：——系数，按a=q,”=2（4+后）由规范附表查得。

%A——系数，按"%,6=2京由规范附表查得。（a,b即表中的

运算结果：Mu=38.08kN•m

Mh=36.72kN•m

连续板在汽车荷载作用下产生的跨中弯矩及支座弯矩

Mx=0.525x42.31=22.212^m

M=0.525x36.72=19.278,

•v'kNT.m

=-0.75x42.31=-31.732m

M?=-0.75x36.72=-27.540.

■'kNT.m

运算结果汇总如下表5-1：

表5-1面板作用效应组合表

短跨跨中长跨跨中短跨支座长跨支座

作用

%M,M；

永久面板自重47.43

作用面层自重0.7891.569-1.127-2.241

▼、一,-“施工荷载

可变短暂状况口、.二彳14.23

作用吊运内力5.5802.0241.9821.384

持久状况汽车荷载19.27822.212-27.540-31.732

注：表中单位：kN.m

5.5作用效应组合

5.5.1承载能力极限状态的作用效应组合

1)持久状况作用效应的持久组合：

Af=%MGK+'2M0K

(5-16)

式中：G=L2；Q=1.05

长跨跨中：Mv=1.2x(47.43+1.569)+1.05x22.212=82.121(kN.m)(5

-17)

短跨跨中：=1.2x0.789+1.05x19.278=21.189(kN.m)

长跨跨支：用，=—(1.2x2.241+1.05*31.732)=—36.008(kN.⑼

短跨跨支：=-(1.2x1.127+1.05x27.540)=—30.269(攵Nm)

2)短暂状况作用效应的短暂组合：

M=%MGK+rQ^QK

(5-18)

式中：rG=1.2；rQ=1.3

组合1:Mx=1.2x47.43+1.3x14.23=75.415(kN.m)

组合2:板吊运时，取a=1.3

Mx=1.3x2.024=2.631(kN.m)

Mv=1.3x5.580=7.254(kN.哈

呢=-1.3x(-1.127)=1.465(ZNM

=1.3x(—2.241)=—2.913(ZN.m)

5.5.2正常使用极限状态的作用效应组合

1)持久状况作用的短暂效应组合：

M=MGK+W\MQK(5-19)

式中：匕=0-8

长跨跨中："、=47.43+1.569+0.8x22.212=66.769(kN•m)

短跨跨中:My=0.789+0.8x19.278=16.211(kN•m)

长跨跨支：=-(2.241+0.8x31