张家港高桩码头设计任务书

毕业设计任务书

（高桩码头结构设计）

（港口航道与海岸工程专业）

上 海 海 事 大 学

2015年1月

设 计 任 务

一、毕业设计的性质及目的

毕业设计是大学本科教育的最后一个教学环节，也是最重要的实践性教学环节。通过毕业设计，进一步提高和训练学生的工程制图、理论分析、结构计算、计算机应用、文献检索和外语阅读等方面的能力，使学生全面了解本专业工程设计过程，基本掌握设计方法，熟悉有关规范、手册和工具书的查阅与使用方法，为今后较快适应工作奠定基础。

二、毕业设计的基本内容和要求

在教师的指导下完成一个码头工程的部分设计，具体内容包括：码头平面布置、基桩及梁格平面布置、码头断面设计、码头内力计算、码头横梁和轨道梁设计等。

码头工程毕业设计一般应达到初步设计的要求。 三、毕业设计的成果

毕业设计至少应提交下列成果：

1.码头设计说明书 2.码头设计计算书 3.码头平面布置图 4.桩基及梁格平面布置图

5.码头纵向视图及横向断面图 6.码头横梁及轨道梁配筋图

四、毕业设计的时间安排

1.毕业实习（调研、现场参观、整理资料）：第1周-第4周 2.码头平面布置与工艺设计：第5周 3.码头基桩及梁格平面布置：第6周

4.码头结构内力计算及码头横梁和轨道梁设计：第7周-第13周

5.设计成果整理（撰写设计说明书、整理计算书及图纸）：第14周-第15周

6.毕业预答辩、答辩：第16周

说明：指导教师将在每个设计阶段末检查本阶段同学的完成情况。

设 计 基 础 资 料

江苏省江海粮油贸易公司张家港储运部位于江苏省张家港市金港镇，目前拥有万吨级泊位3个，设计年吞吐能力合计180万吨；千吨级泊位2个（五节港），年设计吞吐能力合计30万吨；中转库15万吨；规范化露天堆场5万平方米；总储量为7万吨油罐多座；储备库8万吨以及相配套的生产生活设施。储运部主要承担长江干线地区粮食、大豆及油脂的中转任务以及国家粮油专项储备职能，是我国出口大米第一大港、长江流域最大的粮油集散地。储运部近几年粮食、油脂的水上年中转量均达到250万吨左右，储运部现有码头的吞吐能力已远远满足不了生产和发展的需要，因此江苏省江海粮油贸易公司决定自筹资金，对张家港储运部现有码头进行扩建。

1.自然条件 1.1地理位置

江苏省江海粮油贸易公司张家港储运部位于张家港市金港镇，长江福姜沙水道右汊南岸，地处苏锡常三市的水上门户。该处水路通过长江上可至重庆、武汉，下可至上海并出海；陆路距上海173Km，距南京220Km，交通十分方便。

1.2气温

多年平均气温 15.2°C 极端最高气温 38°C 极端最低气温 -14°C 全年35°C及以上的高温天数：年平均5.1d 1.3降雨

多年平均降雨量 1025.5mm 历年平均降雨天数＞0.1mm 124d ＞5.0mm 50d ＞10.0mm 30d ＞25.0mm 10.5d ＞50.0mm 3d

历年一小时最大降雨量 93.2mm 历年10分钟最大降雨量 26.2mm 最长历时降雨量 109.2mm 最长连续降雨日数 14d 1.4 风况

拟建码头区位于长江下游平原地区，是北方冷空气南下和太平洋高压气旋北进的路径，冬春有寒潮入侵，夏秋有台风袭击，风力较长江中上游为大。根据该区域沿江的江阴、张家港、常熟气象站多年观测资料分析，本区域冬季盛行西北风和东北风，夏季以东南方向的海洋季风为主，春秋季为过渡期，以偏东风为主。从历年风况资料情况来看，当地常风向为SSE、ESE向，频率各占10%，次常风向为ENE、SE向，频率各占9%，强风向为ESE、SE向，最大风速20m/s。影响当地的台风平均2～3次/年，风向多为NE向，风力常在5～8级。

1.5雾况

多年情况表明，当地雾的出现多发生在清晨和夜间，上午10时以后消散。 多年平均雾日数 28.7d 年最多雾日数 66d 最长一次雾连续时间 71小时32分钟 2.水位资料 2.1水文特征

拟建工程所处河段上下游分别设有江阴肖山水文站和南通天生港水文站，经对两站多年实测潮位资料的统计、分析，拟改建码头区域潮位特征值如下（长办吴淞基面，下同）：

历年最高潮位 +6.69m 历年最低潮位 +0.74m 平均潮位 +3.19m 最大潮差 3.39m 2.2设计水位

设计高水位 5.09m（高潮累积频率10%的潮位） 设计低水位 1.54m（低潮累积频率90%的潮位） 校核高水位 6.66m（重现期为50年的极值高水位） 校核低水位 0.65m（重现期为50年的极值低水位） 3.地质地貌资料 3.1地形地貌

扩建段码头场地位于长江三角洲冲积平原，由长江沙洲淤涨成陆，地势低平，河网密布。所在地区属亚热带湿润季风气候，初夏有梅雨、夏秋多台风雨。

拟扩建码头位于长江南岸，为冲刷岸，岸线内凹，深槽贴岸，水深流急。

江海粮油贸易公司张家港储运部南邻沿江公路，北靠长江，水陆交通十分便捷。 3.2 工程地质

根据地基土层的年代、成因、岩性、分布和物理力学性质指标，将勘探深度内土层划分为4个工程地质层，各土层主要描述如下：

1层：灰褐色淤泥质粉质粘土

饱和，流塑，稍有光泽，干强度、韧性中等，局部夹厚1～10mm的粉砂薄层。该层在场地内连续分布。顶板标高-12.90～+2.79m，厚度0.9～13.0m。近岸沉积软土较厚，远岸因长江冲刷软土较薄。主要物理力学性质指标标准值：天然含水率W=42.5%，重度γ=17.9KN/m3，天然空隙比e=1.1173，压缩系数a1-2=0.77Mpa-1，压缩模量Es=2.90Mpa，液性指数IL=1.72，直剪快剪粘聚力Cq=8.0Kpa，直剪快剪内磨擦角φq=2.0°，直剪固快粘聚力Cg=11.0Kpa，直剪固快内磨擦角φq=7.9°，三轴不固结不排水剪粘聚力Cuu=4.7Kpa，三轴不固结不排水剪内磨擦角φuu=1.0°，无侧限抗压强度qu=18Kpa，标准贯入击数N=0.9击。属高压缩性土。

2-1层：灰色粉砂夹淤泥质粉质粘土

饱和，松散，夹淤泥质粉质粘土，局部为粉土。该层在场地内近岸连续分布。顶板标高-13.56～-10.12m，厚度2.10～6.20m。主要物理力学性质指标标准值： W=31.6%，γ=19.2KN/m3， e=0.851， a1-2=0.15Mpa-1， Es=12.30Mpa， Cq=6.0Kpa，φq=26.8°，水上休止角αc=36.2°，水下休止角αm=26.8°，N=3.5击。

2-2层：灰色粉砂

饱和，稍密，夹少量单层厚1～10mm的淤泥质粉质粘土薄层，分选性一般。该层在场地内连续分布。顶板标高-14.00～-10.20m，厚度2.90～8.10m。主要物理力学性质指标标准值： W=32.70%，γ=19.1KN/m3， e=0.844，a1-2=0.17Mpa-1， Es=11.00Mpa， Cq=2.8Kpa，φq=28.6°，水上休止角αc=36.5°，水下休止角αm=26.3°，N=8.5击。

3-1层：灰色粉砂

饱和，中密，夹少量单层厚1～10mm的淤泥质粉质粘土薄层，分选性一般。该层在场地内连续分布。顶板标高-21.90～-10.12m，厚度4.70～17.70m。主要物理力学性质指标标准值： W=31.4%，γ=19.1KN/m3， e=0.838，a1-2=0.14Mpa-1， Es=14.30Mpa， Cq=4.3Kpa，φq=29.0°，水上休止角αc=36.8°，水下休止角αm=26.6°，N=12.2击。

3-2层：灰色粉砂夹淤泥质粉质粘土

饱和，松散～稍密，夹单层厚3～20mm的淤泥质粉质粘土薄层。该层在场地内连续分

布。顶板标高-17.80～-17.06m，厚度1.00～3.00m。主要物理力学性质指标标准值： W=32.1%，γ=19.1KN/m3， e=0.858， a1-2=0.15Mpa-1， Es=12.70Mpa， Cq=7Kpa，φq=25.7°，水上休止角αc=38.0°，水下休止角αm=30.0°，N=8.8击。

4-1层：灰色粉砂

饱和，中密，偶夹单层厚1～10mm的淤泥质粉质粘土薄层，分选性一般。该层在场地内连续分布。顶板标高-33.20～-22.76m，厚度3.80～13.50m。主要物理力学性质指标标准值： W=31.8%，γ=19.1KN/m3， e=0.836，a1-2=0.15Mpa-1， Es=12.70Mpa， Cq=4.8Kpa，φq=27.3°，水上休止角αc=36.6°，水下休止角αm=26.8°，N=15.2击。

4-2层：灰色粉砂夹淤泥质粉质粘土

饱和，中密，夹单层厚3～15mm的淤泥质粉质粘土薄层。该层在场地内东北方向连续分布。顶板标高-40.30～-28.06m，厚度0.70～6.70m。主要物理力学性质指标标准值： W=31.0%，γ=19.0KN/m3， e=0.864， a1-2=0.17Mpa-1， Es=10.60Mpa， Cq=7Kpa，φq=24.3°，水上休止角αc=38.0°，水下休止角αm=30.0°，N=12.6击。

5层：灰褐色粉质粘土夹粉砂

饱和，软塑，稍有光泽，干强度、韧性中等，局部夹厚1～10mm的粉细砂、粉土薄层。顶板标高-43.40～3.79m，揭露厚度12.25m。主要物理力学性质指标标准值： W=32.6%，γ=17.8KN/m3， e=1.026， a1-2=0.37Mpa-1， Es=5.5Mpa，Cq=6.0Kpa，φq=28.4°，N=8.5击。

结果表明，场地内地基土层分布较稳定，但地基土的均匀性较差，场地工程地质条件评价如下：

场地1层淤泥质粉质粘土为软土，强度较低，工程条件极差；2-1层、3-2层粉砂夹淤泥质粉质粘土，强度较低，工程地质条件较差；2-2层稍密状粉砂工程地质条件一般；4-2层中密状粉砂夹淤泥质粉质粘土，工程地质条件较好；3-1层、4-1层粉砂，强度较高，工程地质条件好，是场地良好的桩端持力层。

地基土对预制桩和钻孔灌注桩的参数标准值分别如下表： 预制桩地基土参数标准值

极限侧阻力标准值层号 1 岩性 淤泥质粉质粘土 状态 （Kpa） 流塑 10 值（Kpa） 极限端阻力标准2-1 2-2 3-1 3-2 4-1 4-2

粉砂夹淤泥质粉质粘土 粉砂 粉砂 粉砂夹淤泥质粉质粘土 粉砂 粉砂夹淤泥质粉质粘土 松散 稍密 中密 松散～稍密 中密 中密 30 48 70 52 84 80 3800 4000 钻孔灌注桩地基土参数标准值

极限侧阻力标准值极限端阻力标准层号 1 2-1 2-2 3-1 3-2 4-1 4-2 岩性 淤泥质粉质粘土 粉砂夹淤泥质粉质粘土 粉砂 粉砂 粉砂夹淤泥质粉质粘土 粉砂 粉砂夹淤泥质粉质粘土 状态 （Kpa） 流塑 松散 稍密 中密 松散～稍密 中密 中密 18 18 24 48 20 68 46 值（Kpa） 900 1000 3.3地质构造和地震

根据区域地质资料反映，拟建码头区内无活动性构造断裂存在。

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），本区域地震动参数对应的地震基本烈度为Ⅵ度。

根据江苏省水文地质工程地质勘察院对地震活动性与设计地震动参数的研究表明，场地抗震设防烈度为Ⅵ度，设计基本地震加速度值为0.05g，可不考虑饱和沙土液化和软土震陷的影响。

4.船型资料

拟扩建泊位为多用途中转码头，主要中转货种为食用油品和袋装粮食，其中油品年进、出口总量为70万吨，袋装粮食总量为55万吨，根据以上对现有泊位近几年到港和出港船舶船型的统计和分析，结合扩建段码头泊位拟安排货种的主要流向和岸线资源情况，考虑到今后运输船型的发展需要，根据业主要求扩建

段码头泊位结构按停靠50000吨级油船设计，50000DWT油船船型资料如下： 总长（L）×型宽（B）×型深（H）×满载吃水（T）=229m×32.3m×19.1m×12.8m。

5.荷载分析 5.1船舶荷载 （1）系缆力

船舶系缆力按下列公式计算：

N=K（∑Fx/sinαcosβ+∑Fy/cosαcosβ）/n 式中：

∑Fx、∑Fy：风和水流对船舶产生的横向分力及纵向分力总和； K：系船柱分布不均匀系数取1.3； n：受力系船柱数量，取5.0；

α：系船缆水平投影与码头前沿线夹角，取30°； β：系船缆与水平面间的夹角，取15°。

按50000DWT海轮考虑，计算系缆力N=711.5KN。 （2）撞击力 E0=ρMVn2/2 式中：

E0：船舶靠码头时的有效撞击能量（KJ）； ρ：有效动能系数，取0.7～0.8； M：船舶质量（t），按满载排水量计；

Vn：船舶法向靠船速度（m/s），按30000DWT考虑取0.12m/s，按50000DWT考虑取0.10m/s。

经计算，30000DWT杂货船靠泊撞击能量为218.7KJ，50000DWT油船靠泊撞击能量为253.2KJ，拟选用DA-A600H×1000+1300橡胶护弦作为船舶靠泊码头的消能设施，按靠泊50000DWT油船计算，其作用在码头上的横向撞击力为P=1600KN。

（3）挤靠力

与撞击力相比，不起控制作用。 5.2装卸设备荷载

拟扩建段泊位前方平台配备的主要装卸设备为2台10吨门座起重机，轨距10.5m，基

距10.5m，4×4轮，工作状态最大轮压P=250KN。

5.3堆货荷载

前方平台：20KN/m2； 后方平台：40KN/m2； 引桥部分：10KN/m2。 5.4车辆荷载 （1）20t汽车； （2）10t平板车。 5.5风荷载

根据《港口工程荷载规范》（JTJ215-98）提供的全国基本风压分布图，扩建段码头区域按基本风压W0=0.4KN/m2计算。

5.6地震

该地区地震基本烈度为Ⅵ度，本次设计不考虑地震荷载。

设计规范与参考书目

1.国家行业标准《河港工程设计规范》（GB50192—93），北京：人民交通出版社，1998。 2.国家行业标准《港口工程荷载规范》（JTJ215—98），北京：人民交通出版社，1998。 3.国家行业标准《水运工程抗震设计规范》（JTJ225—98），北京：人民交通出版社，1998。 4.国家行业标准《港口级航道环境工程与施工规范》（JTJ300—2000），北京：人民交通出版社，1998。

5.国家行业标准《高桩码头设计与施工规范》（JTJ291—98），北京：人民交通出版社，1998。 6.国家行业标准《港口工程桩基规范》（JTJ254—98），北京：人民交通出版社，1998。 7.国家行业标准《港口工程地基规范》（JTJ250—98），北京：人民交通出版社，1998。 8.国家行业标准《港口工程混凝土结构设计规范》（JTJ267—98），北京：人民交通出版社，1998。

9.国家行业标准《码头附属设计技术规范》（JTJ297—2001），北京：人民交通出版社，1998。 10.国家行业标准《港口工程环境保护设计规范》（JTJ231—98），北京：人民交通出版社，1998。

11.国家行业标准《港口工程质量检验评定标准》（JTJ221—98），北京：人民交通出版社，

1998。

12.中交水运规划设计院《港口工程钢筋混凝土设计手册》，北京：人民交通出版社，1999。 13.交通部第一航务工程勘察设计院 《港口工程结构设计算例》，北京：人民交通出版社，1998。

14.陈万佳主编《港口水工建筑物》，北京：人民交通出版社，1989。

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