浮码头设计说明书

安徽华泰化学工业有限公司专用码头工程

第1章 概述

安徽华泰化学工业有限公司位于安徽省东至县香隅镇，拟建长江码头工程位置在长江南岸，上距九江市100公里，下距安庆市80公里，而厂区与码头之间的距离约为5公里。

安徽华泰化学工业有限公司为中外合资企业，系安徽省石化行业重点骨干企业。目前企业拥有年产4万吨合成氨、6万吨浓硝酸、10万吨碳酸氢铵及1万吨硝酸钠和亚硝酸钠生产装置。其原料进口和产品出口的运输采用公路和水路两种方式，水路运输是通过东至龙江公司的码头完成的。

2005年，安徽华泰化学工业有限公司为进一步发展经济，扩大生产规模，新上了一条10万吨/年的硝酸装置，目前工程已进入设备安装阶段，预计2006年4月份即可竣工投产，相应的原料进口和产口出口均大幅增加，鉴于东至龙江公司的现有码头吞吐量已不能满足公司扩大规模后的运输需求，该公司经研究决定兴建长江码头工程。

1.1 建设原则

（1）根据港区的自然条件、业主提供的发展预测货种、年吞吐量和船型，进行总平面布置，选择合理装卸工艺，并在些基础上确定本项目的建设规模和建设方案。

（2）合理使用码头岸线，确定拟建码头轴线的位置，并考虑与相邻码头的相互关系。

（3）本项目为化工品码头，在保证运输生产安全的前提下，尽量减少工程量，采用成熟的装卸工艺，做出投资省、技术可靠、投资效果好的建设方案。

1.1.1建设的必要性

（1）适应地区经济发展的需要

安徽省东至县地处长江中下游南岸，北滨长江，与安庆市隔水相望，西、南与江西省毗连，东与贵池、石台、祁门为邻，是安徽省的西南门户。境内长江黄金水道85公里，纵贯南北的206国道及横穿东西的318国道在境内交汇，4条省道在境内联网；合九铁路、安庆机场仅一江之隔。特殊的地理位置，为县域经济的发展创造了较为优越的条件。近年来，东至县大力开展招商引资，加大企业改制力度，一些招商引资企业出现

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良好生产态势，国民经济发展后劲足，工业企业税收增长幅度较大。以中外合资企业华泰化学工业有限公司为例，该公司纳税排名从前年第6位跃居今年第2位，企业2001年吸纳新加坡泰兴新浦化工公司资金进行改制，在短短3年时间内，完成了3次技改，年产硝酸能力从不足万吨增加到6万吨，跃进国内同行业前6位。建设长江码头工程，正是满足了本地区国民经济发展的需要。

（2）适应企业自身发展的需要

安徽华泰化学工业有限公司由于紧靠长江，多年来所生产的硝酸和“两钠”等产品主要靠水路运输。2005年，公司为了进一步发展经济，扩大生产规模，积极配合东至县香隅化工园区建设，投资1.3亿元对现有的硝酸生产线进行了技改，新上了一条10万吨/年的硝酸装置，目前工程已进入设备安装阶段，预计2006年4月份即可竣工投产。东至龙江公司的现有码头吞吐量极其有限，不能满足公司扩大规模后的运输需求。因此，本长江码头工程的建设，是为了充分利用长江黄金水道的优势，确保公司10万吨/年硝酸工程竣工投产后硝酸、硝酸钠和亚硝酸钠的销售运输，满足公司自身不断扩大的发展需要。

综上所述，本工程的建设是非常必要的。 1.1.2 建设的可行性

拟建工程位于安徽省东至县香隅镇长江南岸，该地区具有如下特点：

（1）工程所在区域水深条件好，岸线平直，地质条件好，是建港的理想之地。 （2）工程所在区域河床、河势多年来稳定不变，并且随着水利部门治理任务和目标的不断落实，河势将更趋稳定。

（3）码头区及酸罐区均为河漫滩，无需征地。供水、供电、通信可依托城市现有设施。

（4）工程所在地区砂、石料供应充足，质地良好，长江中、下游地区拥有多家港口工程专业施工队伍，技术力量雄厚、施工设备机具齐全、经验丰富，为本项目的建设提供了较好的施工条件。

综上所述，本工程的建设是完全可行的。

1.2 设计范围及内容

1.2.1 设计范围

设计范围为安徽华泰化学工业有限公司化工码头工程，装卸工艺设计分界线至酸罐

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区泵房，其余专业设计分界线至陆域挡土墙。

1.2.2 设计内容

本工程设计的主要内容为：货运量及船型分析、总平面布置、装卸工艺、水工建筑物、供电照明、通信、给排水及消防、环境保护、节能、职业安全卫生、工程概算等。

1.3 设计概要

1.3.1 建设规模 （1）设计年货运量

出口浓硝酸20万吨/年。 （2）泊位数：800吨级泊位1个 （3）设计代表船型

800吨级化学品船：（67×10×5×4.3m） 1.3.2 设计方案概述 （1）总平面布置

码头布置在香口矿石码头下游约150米处，码头长度为50米，泊位长度为90米。码头前沿线基本与流向线平行，位于-6m等高线附近。码头采用浮码头结构型式，主要由钢质囤船和一座引桥组成，钢质囤船平面尺度为50×12m，引桥由一跨48×4.5m的活动钢引桥、7×8m的现浇墩台和长107.52m，宽3.0m的固定引桥组成。 （2）装卸工艺

根据已建同类工程的实践经验表明，液体硝酸采用浮式码头由管道输送装船的优点明显，方便装船作业。本次设计的液体硝酸出口，是由陆域酸罐区，通过管道输送至囤船，再由软管装船。

主要装卸工艺流程：

液体硝酸出口：硝酸储罐→硝酸泵→引桥管线→阀门→流量计→趸船管线→

→软管→船

辅助工艺流程：

每次装船完毕后，软管内的介质用压缩空气扫向船舶。干管平时不扫线，检修时用压缩空气将管线内的介质扫向船或后方的酸储罐。扫线方向为：码头钢引桥及趸船段管内的物料扫向船舶；固定引桥及陆域管线内的残液扫向罐区。

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（3）水工建筑物

根据本工程水文地质等自然条件，结合总平面布置和装卸工艺的要求，水工建筑物提出了两个方案。

方案一：

采用浮码头，由一艘钢质囤船和一座引桥组成。钢质囤船平面尺度为50×12m。引桥由一跨48×4.5m活动钢引桥、7×8m的现浇墩台和长107.52m，宽3.0m的钢筋砼固定引桥组成。钢筋砼固定引桥采用架空排架结构，引桥和墩台桩基均采用Ф800钻孔灌注桩。

方案二：

采用浮码头，由一艘钢质囤船和一座引桥组成。钢质囤船平面尺度为50×12m。引桥由一跨48×4.5m活动钢引桥、7×8m的现浇墩台、两跨48×3.0m固定钢引桥和两座5×5m的现浇墩台组成。墩台桩基采用Ф800钻孔灌注桩。

1.4 主要技术经济指标

两个方案的主要技术经济指标见表1-1。

表1-1 主要技术经济指标表

序号 1 2 3 4 吞吐量 设计通过能力 800吨级泊位 泊位长度 指标名称 单位 万吨/年 万吨/年 个 m 数 量 方案一 20 28 1 90 方案二 20 28 1 90 备 注

1.5 工程建设外部条件

本工程为安徽华泰化学工业有限公司的自备码头，建在安徽省东至县香隅镇，本工程的建设得到了安徽省、池州市及东至县政府有关部门的大力支持，因而涉及本工程的征地、防汛堤修建等外部协作条件均已基本落实，并得到了相关部门的批准。

另外，工程所在地离厂区约5公里，因此工程建设所需的交通、供电、供水、通讯等设施均可依托后方厂区提供。

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第2章 自然条件

2.1 港口地理位置

拟建工程位于安徽省东至县香隅镇南岸，长江中下游九江与安庆段之间，与上游的香口矿石码头毗邻。航行里程上距武汉343km，下距吴淞口700km。

2.2 气象

2.2.1 气温

多年平均气温： 16.5℃ 多年最高气温： 44.7℃ 多年最高气温： -9.3℃ 2.2.2 降水

年平均降水量： 1363mm 日最大降水量： 262.2mm 小时最大降水量：100.8mm 2.2.3 风况

夏季主导风向： NE、SW 冬季主导风向： NE 夏季最大风速： 18m/s 冬季最大风速： 20m/s 年平均风速： 3.1m/s 2.2.4 雾况

本地雾日相对较多，一般发生在冬、春季的清晨，上午10时以后消散。多年平均雾日12.8天，最多雾日29天，最少雾日6天。

2.3 水文

2.3.1 设计水位（黄海高程）

设计高水位： 16.50m（20年一遇）

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设计低水位： 2.53m（当地航行基准面） 2.3.2 流速

码头前沿最大流速2.0m/s。

2.4 河势分析

2.4.1 河道概况

拟建码头工程位于长江下游马垱河段出口段与东流河段进口段的右岸，为单一过渡河道。马垱河段与东流河段的概述如下：

马垱河段上起小孤山，下至华阳河口，干流长31.4km，为微弯分汊河道。左岸筑有同马大堤，右岸除山丘外筑有防洪堤防，堤顶高程21.3～22.8m。江中搁排洲为长江下游最大的江心洲之一，环洲筑有防洪堤，堤顶高程21.4～22.5m。河段进口处有小孤山～彭郎矶一对天然节点，搁排洲左汊为支汊，长23.3km，分流比为20.2％。右汊为主汊，长17.3km，中部有马垱矶，瓜子号洲头前水域为著名的浅水航道。汇流段自搁排洲尾至华阳河口，长7.9km，左岸边滩淤长，右岸冲刷，深泓沿右岸下行。

东流河段自华阳河口至吉阳矶，干流长34.7km，为顺直分汊型。河段内沙洲众多，边滩丛生，主流左右摆动，枯季出现碍航浅滩，主要分布在新屋及水流由天心洲左汊转入玉带洲右汊的过渡段。河段内有天心洲、玉带洲、棉花洲等沙洲，右岸有基岩露头。

2.4.2 河势演变 （1）河势历史演变

马垱河段的历史演变：左岸为江湖泛滥平原洪水期江水与黄胡、泊湖等湖连成一体，是所谓“禹迹北江故道”的范围。江湖两岸筑湖围垦以后，由于泛滥平原狭窄，大洪水时仍很容易被淹，这也时是河道向左扩散弯曲的条件。据考证，小孤山在明成化（1465年）前还在左岸，成化二十年江水漫溢，分流于小孤山之北，小孤山屹立江中。清代，小孤山依然孤立江中。民国年间，山北汊逐渐淤塞，到1950年低水时，小孤山滨江归陆与左岸相连。右岸自彭朗矶止于香口，岸线紧接山丘岗地，矶头众多，计有彭郎矶、黄山、马垱矶、紫石矶（娘娘庙）、牛矶、张公矶等。这些矶头据史书记载，都是“滨江”地。右岸百年来变化不大，主要在扒灰岭到马垱有过崩塌。在顺字号洲对岸，江堤曾退建过三次（1921、1928、1954年），塌去二百多米。目前的搁排洲由1865年时的鸠洲、鸽洲、假洲及两个无名小洲演变为1934年的麟字号、张升号、复往号、新洲及

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骨排洲，至1977年再度合并为搁排洲及瓜字号。1865年时左汊为主汊，以后逐渐转为支汊。

东流河段历史上河道不断向右摆动，目前右岸已靠近山矶，限制了河道的摆动。近百年来，左岸不断崩退，江面展宽，出现雏形心滩，发展成天心洲、玉带洲。直到1914年左右，左岸崩势减缓并逐渐停止，天心洲开始冲刷，相应下游的玉带洲逐渐露出水面。正当玉带洲扩大、淤高时，对应的左岸崩塌又逐渐加剧。1932年修建江堤，1954年继续加高与同马大堤相连。右岸沿江矶头多，土质抗冲性好，江岸稳定，百年来变化不大。矶头与矶头之间局部地段为耕地，有黄土和粘土组成。黄泥湖、七里湖与长江之间为支流出口之地，长年累月淤积成较高地滩地，这一带土质较差，遇到高水或风浪略有冲刷。从1865年至今的测图来看，东流河段另一个显著的变化特点是洲滩变化较大，且移动频繁。由于河道宽浅，成为长江下游典型的浅滩河段之一。 （2）河势发展趋势

马垱河段由于分汊前干流段小孤山深槽下段的向右摆动，1987年以来-20m深槽向下扩展，使得主泓走向偏于右汊，河势变化总体表现为左汊衰退，右汊发展，左右汊分流比的比值由1959年的1：1.78上升到1998年的1：3.95。左汊河床淤高，过流断面缩小，进口处的淤积尤为明显，这就使得左汊的入流条件不断恶化，扬湾闸附近心滩的淤长也造成左汊水流不畅，主泓不断向弯曲发展，左汊衰退的趋势在近期仍然不会停止。相对而言，右汊则处于发展之中，过流面积扩大，河槽冲深，1982年以前，马垱矶以上右岸崩坍凹进，逐渐接近山和石矶，边界条件变得较为抗冲，因此1982年以后右汊河槽冲刷部位偏向搁排洲一侧，顺字号近年来崩坍范围较大，几乎冲失，而在其原位置的右侧滋生新的心滩。由于马垱矶的挑流作用增强，挑离右岸指向瓜字号左汊的水流能量增强，左汊近期发展较快，目前其深槽的范围及深泓点高程均超过右岸的深槽，对下游汇流段的变化会产生一定的影响，需引起关注。

汇流段的变化取决于上游搁排洲两汊分流及瓜子号的变化，从近期变化来看，瓜子号左汊处于发展中，使得汇流段主泓由左向右的过渡段深槽向左摆动，瓜子号尾部边滩下延，河道滩槽变化相对较大，但由于右岸边界多位山体，因此，河道平面形态仍将保持长期的稳定。

东流河段江面宽阔顺直，在水力因素和边界条件的综合作用下，逐渐演变成目前多

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洲汊宽浅型河道，，也是长江下游著名的浅险碍航河道之一。河道演变主要表现在主支汊易位，在此过程中，洲滩形态和主泓走向发生较大改变。从河道边界条件看，右岸沿线多处基岩露头，抗冲性很强，左岸堤防经过多年的建设也日趋加固，两岸岸线的基本形势在上世纪80年代以来已经得到控制，洲、滩、汊仍会发生一定的变化。天心洲主支汊是否有可能再次易位，主要取决于马垱河段左右汊的发展情况，当搁排洲左汊为主汊时，有利于天心洲右汊的发展，反之，有利于天心洲左汊的发展。目前棉花洲汊道基本上处于对称分流，随上游不同来水来沙条件的变化，主流的走向也会发生相应的变化，从而影响到天心洲与玉带洲之间的过道、玉带洲与棉花洲之间的过道发生变化，主流右偏，则有利于中汊的发展。而棉花洲左右汊出流的变化则又会影响到汇流段小新沙和左岸边滩的消长，总之，河段内洲、滩、汊仍会发生此消彼长的周期性变化。

2.4.3 对防洪的影响评价

（1）与现有水利规划的关系与影响分析

本工程所在的河段主要的水利规划是河道整治工程规划，整治工程的布置主要在河道的左岸，右岸（工程段）没有布置河道整治工程规划，因此，工程实施符合河道整治规划。

码头工程建设在当地规划的化工园开发区，与当地经济发展规划是一致的。 （2）与现有防洪标准的适应性分析

本工程处防洪标准按长江防御1954年型洪水为准，防洪设计水位18.84m左右。码头设计时除按码头设计规范计算了所需水位，还考虑了长江防洪设计水位，目前设计的墩台顶面高程为19.50m，基本符合有关要求。 （3）工程对长江行洪安全影响分析

在两种计算工况下，工程修建前后水位壅高最大值为0.014m，水位降低最大值为0.016m。工程修建后其流速减小最大值为0.15m/s，流速增加最大值为0.16m/s。工程建成后，无论水位、还是流速的影响范围仅局限在码头附近区域，而且影响值很小，所以工程的修建对长江防洪、行洪影响不大。 （4）工程对河势稳定的影响分析

工程后码头前方的流速将略有增大，而流速的增大值较小，改变不了深泓线的走向，且不足以引起河床冲淤性质发生大的变化。工程段河岸地质条件表明，近岸床面表层为

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褐色矿质粘土，其下为粉砂、细砂层，在-10.06米左右出现砂砾层，相对较耐抗冲，另外，工程受上下游山体矶头一定地保护。因此，工程建设引起流速的变化对工程段河势及近岸岸坡的稳定基本没有影响。 （5）工程对堤防影响分析

由码头剖面设计和工程布置图，本段长江防洪工程主要以山代堤，山体之间由修筑江堤。本工程江段防洪以临江山为主，码头工程建设区域没有防汛堤，码头货物通过引桥运输进入库区，因此，码头工程对堤防没有影响。分析认为，本工程采用灌注桩对江滩岸坡稳定的影响不大。

（6）工程对护岸和其它水利工程及设施影响分析

流速增大区域不大，影响不到护岸工程段，因此本工程的建设对护岸工程没有影响。工程建设后在1954年型洪水条件（防洪设计水位）下，流速减小0.01m/s仅影响到下游950m，上游70m。本段下游长江右岸没有水利工程和其它设施，上游约500m处是龙江水厂取水口,拟建码头上游约1.2km处是太白湖闸（香口闸），从计算结果来看，对取水口正常取水和太白湖闸的泄洪也没有影响。因此，对其它水利工程及设施没有影响。

本工程建设引起的水位壅高值（防洪设计水位）最大为0.014m，0.001m变化的影响范围在码头局部区域的460×350m以内，附近没有水文站的观测设施。从水位影响的范围和大小来看，对工程上游香山矿石码头运营基本没有影响。

因此，工程对护岸和其它水利工程及设施基本没有影响。 （7）工程对防汛抢险的影响分析

工程段防洪以山代堤，没有主防汛大堤，工程对防汛抢险通道没有影响。

2.5地形、地貌及工程地质

2.5.1 地形、地貌

据现场调查，码头所在河岸线顺直微弯，上下游岩质（岩性为硅质岩、硅灰岩）矶头陡峭临江，形成挑流；两山之间为长约3km的狭长带状的河漫滩、阶地，宽度50~300m不等，高程6.00~16.00m，以侵蚀型、基座型为主；河漫滩、阶地后为夷平面~低丘山（北东走向的香山山脉），高程大于25m。

拟建码头处地貌为侵蚀—堆积型河漫滩、阶地，据钻探揭露其基底组成地层为崩坡积碎石土；向下游约100m处为基座型河漫滩、阶地，基座组成岩性为浅变质的砂质板

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岩；钻探施工场地向后5~10m为侵蚀型夷平面，组成岩性为崩坡积碎石土。

2.5.2 工程地质 （1）地层结构

根据地质调查，香隅镇一带分布地层为－套浅变质的泥盆－三叠系（D－T）粉砂岩（砂质板岩）、硅质岩、硅灰岩，走向北北东向；距拟建码头东边约500m香山山脉走向与岩层构造线方向一致，该山脉主要出露浅变质的硅质岩、硅灰岩；沿江一带基岩出露为浅变质的粉砂质（砂质板岩），其上覆盖地层为崩坡积碎石土、河流冲积粘性土。

在场地钻探深度30.6m范围内，根据钻探所揭露的岩土层的物理力学性质、沉积时代、成因类型，结合室内试验及野外鉴定结果，将场地岩土层划分为三个层组，六个亚层：其中第（1）层为河床-漫滩相新近沉积的淤泥质粉质粘土（Qal），第（2-1）、（2-2）、（2-3）层为第四系全新统高河漫滩相沉积粉质粘土（Q4al），（3）、（3a）层为第四系崩坡积碎石土、粘性土（Qcol+dl），场地勘探深度范围内未见基岩。现将场地地层由上至下分述如下：

（1）淤泥质粉质粘土（Qal）：灰-灰褐色，软-流塑状，很湿-饱和，粉质含量较高，局部偶夹薄层粉土、粉砂，较松散。该层层厚3.00~5.20m，平均厚度4.13m，沿江岸分布于漫滩前缘地表。

（2-1）粉质粘土（Q4al）：浅黄褐-棕褐色，可塑状，很湿，含少量铁锰氧化物，局部偶夹少量薄层粉土及细砾石，顶部含有植物根系。该层仅分布于漫滩后缘地表，层厚0.30~5.50m，平均厚度3.33m。

（2-2）粉质粘土（Q4al）：灰褐色，软塑偏可塑状，饱和，粉质含量较高，局部偶夹薄层松散的粉土、粉砂，约占5%。该层普遍分布，为组成漫滩的主要沉积地层，顶板埋深0.00~5.50m，层厚1.50~10.40m，平均厚度6.14m。

（2-3）粉质粘土（Q4al）：灰-灰褐色，可塑状，饱和，切面较粗，局部偶夹薄层粉土、粉砂。该层主要分布于漫滩的中-前缘碎石土层以上，顶板埋深7.40~12.30m，层厚1.70~5.20m，平均厚度4.38m。

（3）碎石土（Qcol+dl）：褐黄-灰黄色，以稍密状为主，局部呈中密状，碎石含量约占40%~70%，呈棱角-次棱角状，直径以1-4cm居多，少量大于20cm，个别大于50cm，分选较差，成分以深灰色硅质岩、硅灰岩为主；土以粉质粘土为主，局部为粘土，呈可

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塑状，偶见少量铁锰氧化物及结核。该层为场地主要分布地层，顶板埋深0.30~16.20m，最大揭露层厚16.00m。

（3a）粉质粘土（Qdl）：黄褐-褐黄色，可塑状，含少量铁锰氧化物及结核，夹约5%-10%的碎石。该层为（3）层中的透镜体，仅局部有分布，顶板埋深17.00~18.50m，层厚1.00~4.10m，平均厚度3.00m。 （2）地质构造

东至县香隅镇在区域地质构造上总体位于淮阳山字型构造南弧东翼，主要受控于燕山期构造运动，表现为一系列走向近北东至北北东的线型褶皱，以及北西、北北东和近东和近东西的正断层、逆断层及逆掩断层。

根据区域地质资料，香隅镇一带分布地层为一套浅变质的泥盆—三叠系(D-T)粉砂岩、硅质岩、硅灰岩，走向北北东向；距拟建码头东边约500m的香山山脉走向与岩层构造线方向一致，该山脉主要由浅变质的硅质岩、硅灰岩组成，为一向斜构造。

场区下伏基岩埋深约在35~40m左右，为石英质粉砂岩经过浅变质作用后形成的砂质板岩。

根据上述分析，香隅镇一带位于地质活动较为稳定的地槽区，周边无大的活动性断裂经过，场地稳定，适宜工程建设。 （3）不良地质现象

根据现场地质调查结果，工程场地及其附近500m范围内未见不良地质现象。

场地建筑范围内基本未受人类工程活动影响，亦未见土洞、采空区等不良地质现象。 （4）水文地质条件

场区内地表水不发育，主要为下雨形成的地表面流，就近向长江排泄，水量不大。场地分布主要为相对隔水的粘性土层，地下水发育较少，局部地层存有少量上层滞水、重力水，与长江水联系较少。稳定水位埋深大至与长江水面持平或略低。场区地下水对混凝土不具腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。 （5）岩土物理力学性质

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表2-1 岩土物理力学性质表

容许承顶板 编 名 称 号 (m) 击 1 2-1 2-2 2-3 3 3a 淤泥质粉质粘土 粉质粘土 粉质粘土 粉质粘土 碎石土 粉质粘土 0.00 0.00 0.00-5.50 7.40-12.30 0.30-16.20 17.00-18.50 1-2 kPa 65-85 kPa 70 200 115 155 350 190 kPa 19 50 28 35 100 45 kPa 850 400 埋深 N f f qf qR 标准贯入 载力 钻孔灌注桩设计参数 极限摩阻 力标准值 极限端阻 力标准值 7-10 190-255 2-4 5-7 6-8 85-125 145-190 170-210

2.6 地震

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），安徽省东至县地震动峰值加速度为0.05g，对应的抗震设防烈度为6度。

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1-1'工 程 地 质 剖 面 图水平 1:200 垂直 1:2002-1粉质粘土ZK210.13▼9.43lQa4●▼N=3.0▼N=3.0高 程(m)ZK115.3413●470.▼.7=2▼N1●4.20(11.14)▼N=3.09●▼N=3.0●▼N=3.05●▼N=4.0▼N=3.0●2-2粉质粘土●ZK36.18●▼N=4.012-2粉质粘土lQa4alQ●●12.30(3.04)▼N=7.0淤泥质粉质粘土夹粉土●●▼N=1.0114.00(1.34)▼N=2.05.20(0.98)▼N=4.02-3粉质粘土●●▼N=5.010.40(-0.27)▼N=6.0-3○●▼N=4.011.00(-4.82)●▼N=6.02-3●15.60(-5.47)Q4al○-7○18.50(-8.37)3碎石土▼N=7.0dl○Q3col+dl3●碎石土●第 13 页 共 54 页

3a●012.47).-8(=0▼N62.2-11○▼N=7.016.20(-10.02)17.40(-11.22)●●▼N=8.0▼N=6.021.30(-15.12)○Q3粉质粘土-15○○▼30.00(-14.66)3Q3col+dl○-19▼29.50(-19.37)4050N(63.5)1020304050N(63.5)1020304050(63.5)102030-23▼29.70(-23.52)29.5040.0044.0029.70勘探点深度(m)30.00 安徽华泰化学工业有限公司专用码头工程

勘探点间距(m)

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第3章 货运量及船型

3.1 公司概况及货运量

安徽华泰化学工业有限公司是一家与新加坡新浦化学有限公司共同投资组建的中外合资企业，目前企业拥有年产4万吨合成氨、6万吨浓硝酸、10万吨碳酸氢铵及1万吨硝酸钠和亚硝酸钠生产装置。2005年，安徽华泰化学工业有限公司为进一步发展经济，扩大生产规模，新上了一条10万吨/年的硝酸装置。浓硝酸的出运将依托长江黄金水道采用水路运输至下游江浙地区。根据扩大规模后16万吨的硝酸年产量并考虑为未来发展留有余地，提出了码头货运量为20万吨/年。

3.2 船型选择

船型的选择是确定码头建设规模的重要因素，它直接影响码头工程的投资及建成后的经济效益，还涉及到接卸港的条件和船舶本身运营的经济性。

本码头是安徽华泰化学工业有限公司的专用码头，浓硝酸运往长江下游江浙地区，根据长江航道局2002年编制的《长江干线航道发展规划》（交通部2003年1月批复），长江安庆以下航道的维护水深在4.5m以上。

根据货种、货物流向以及通航条件，并结合安徽华泰化学工业有限公司以前的经验及运输船队的情况，确定本工程设计代表船型为800吨级化学品船，其主尺度见表3-1。

表3-1 设计代表船型

总长L 船型及吨级 （m） 800吨级化学品船 67 （m） 10 （m） 5.0 （m） 4.3 型宽B 型深H 满载吃水T备 注

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第4章 总平面布置

4.1 总平面布置原则

（1）根据建设方拟定的码头位置，合理利用现有岸线，考虑防汛行洪、航道及环保等方面要求。

（2）综合考虑拟建码头区水域条件及风、浪、流、地质等自然因素的影响，并结合船舶吃水需要及装卸工艺布置，合理确定码头前沿线位置、引桥轴线位置。

（3）充分考虑货种特性，合理利用宝贵岸线。

4.2 泊位作业标准

4.2.1 作业标准 本工程的作业标准如下： 风：<6级

雾：水平能见度＞1000m 4.2.2 作业天数

本码头地质长江九江至安庆段，影响码头作业的主要因素为风、雪和雾，大雨天气也对码头作业有一定影响，根据气象资料结合作业标准，确定本码头的作业天数为320天。

4.3 设计代表船型

设计代表船型尺度见表3-1。

4.4 总平面布置方案

4.4.1 总平面布置方案

根据货种、运量及装卸工艺的需求，安徽华泰化学工业有限公司化工码头工程布置1个800吨级的泊位，码头囤船与上游香口矿石码头囤船之间净距约150m，与下游预留化工件杂码头平台之间净距约45m。结构型式采用浮码头，由一艘50×12m钢质囤船、一跨48×4.5活动钢引桥和一座固定引桥组成。固定引桥长114.52m，宽3.0m。

4.4.2 码头前沿线位置

码头前沿线的确定在满足设计代表船型满载吃水和囤船内档吃水的要求下，还要考

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虑装卸工艺对斜坡道坡度的要求及囤船内档与较陡岸坡间的安全距离。经综合考虑码头前沿线位置在-6m等高线附近，与上游香口矿石码头相比向外突出10m左右。码头前沿线布置与流速、流向一致。

4.4.3 泊位长度和宽度

根据《河港工程设计规范》（GBJ50192-93）的规定，浮码头的泊位长度为： Lb=L+2d

式中：L为设计代表船型船长，m； d为富裕长度，d=0.15~0.2L，m。 泊位长度取为90m。

码头前沿停泊水域宽度按《河港工程设计规范》，取2倍设计船宽，对800吨级杂货船，停泊水域宽度为24m。

4.4.4 回旋水域

根据《河港工程设计规范》，船舶回旋水域沿水流方向的长度不宜小于船长的2.5倍，垂直水流方向的宽度不宜小于船长的1.5倍。根据本码头设计船型，回旋水域长度为190m，宽度为120m。码头前方的水域较为宽阔，可满足回旋水域的要求。

4.5 竖向设计

4.5.1 设计水位（黄海高程，下同） 设计高水位： 16.50m（20年一遇） 设计低水位： 2.53m（当地航行基准面） 4.5.2 高程设计 （1）码头前沿设计河底高程

根据《河港码头设计规范》（GBJ50192-93）第4.4.4条，码头前沿设计水深应保证营运期内设计船型在满载吃水情况下能安全停靠和装卸作业。码头前沿设计水深按下式计算：

Dm=T+Z+ΔZ 式中：

T—设计船型满载吃水（m）；

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Z—龙骨下最小富裕深度（m），取0.5m； △Z—其他富裕深度（m），取0.5m。 按设计代表船型800吨级化学品船考虑， Dm=4.3+0.5+0.5=5.3m

码头前沿设计河底高程＝设计低水位－码头前沿设计水深

本工程设计低水位为2.53m，因此，码头前沿设计河底高程为-2.47m，取-3.00m。 按囤船考虑， Dm=1.5+0.5+0.5=2.5m

囤船内档设计河底高程＝设计低水位－囤船内档设计水深

本工程设计低水位为2.53m，因此，囤船内档设计河底高程为0.03m，取0m。 （2）码头前沿设计高程

码头前沿设计高程按设计高水位加超高值考虑，超高值取0.5m。 H＝16.50+0.5=17.00m

另根据安徽省水利厅组织召开的码头防洪影响评估专家评审会意见，引桥应抬出设计防洪水位（18.84m）。

故墩台及固定引桥高程取为19.50m。

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第5章 航道、锚地及导助航设施

5.1 航道

拟建码头码头位于东流直水道和东流水道交汇处，东流直水道单一微弯，右岸自娘娘庙矶嘴至牛矶有沙滩伸出，并有礁石数处，左岸华阳码头以下均是边滩，航槽取中。东流水道上段右岸我为临江山坡地，香口至老虎岗沿岸均有礁石，香口礁距岸200m，最高点零上6.1m，左岸连接华阳河口下延边滩直至莲花洲，桃花滩处边滩伸出最开，滩边有大吉沉船，设有白灯船，航槽过桃花树滩后取江心而下，并逐渐折向左岸。雷港口对开有天心洲，洲体逐年缩小，洲的四周是大片浅滩，洲头滩伸至老虎港，滩头上有俩礁石及沉船二艘。

由于拟建工程前沿及其与主航道相连水域的水深已满足到港船舶靠泊和航行要求，故无需另行开辟航道。

5.2 锚地

本工程为华泰化学工业有限公司自备码头，从目前的运量分析，到港船舶数量不大，不需单独设置锚地，可与有关部门协商租用码头下游地区锚地。

5.3 导助航设施

本工程轮船从码头与长江下游吴淞口约700km，沿途导助航设施完善，不另设导助航设施。

本工程为化学品码头，故码头前沿应根据当地海事部门要求，设置相应标识等。

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第6章 装卸工艺

6.1 主要设计参数

6.1.1 建设规模

建800吨级化工泊位一座，满足硝酸出口20万吨/年的运输。 6.1.2 设计船型

设计船型为800吨化学品船。船型主尺度为67×10×5×4.3m。 6.1.3 设计范围及接管点

本阶段工艺设计范围自泵房出口至码头前沿，工艺流程及设备布置根据硝酸的物理特性进行设计。

6.1.4 物料种类和性质 货种：98％工业硝酸 主要物理特性见表6-1。

表6-1 货种物理特性表 浓度 名称 溶质分子式 (%) 硝酸 HNO3 98％ 密度（25oC） （kg/m） 1503 3熔点 （℃） -41.59 沸点 （℃） 83 6.2 工艺方案

6.2.1 设计原则

（1）装卸工艺的方案应化工液体出口的使用要求，并考虑到装卸工艺的先进性和合理性。

（2）装卸工艺流程应流畅实用，减少操作环节及劳动强度，保障装卸作业的安全。 6.2.2 工艺流程和作业方式

由于本项拟建码头位于长江中游九江至安庆段，水位落差较大。根据已建同类工程的实践经验表明，采用浮式码头由管道输送装船的优点明显，方便装船作业。本次设计的液体硝酸出口，是由陆域酸罐区，通过管道输送至囤船，再由软管装船。

主要装卸工艺流程：

液体硝酸出口：硝酸储罐→硝酸泵→引桥管线→阀门→流量计→趸船管线→

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→软管→船

辅助工艺流程：

每次装船完毕后，软管内的介质用压缩空气扫向船舶。干管平时不扫线，检修时用压缩空气将管线内的介质扫向船或后方的酸储罐。扫线方向为：码头钢引桥及趸船段管内的物料扫向船舶；固定引桥及陆域管线内的残液扫向罐区。

6.3 管线布置及设备选型

6.3.1管线配置

硝酸管 DN150 1根， 氮气管 DN50 1根, 6.3.2 支架布置及管线补偿

本工程工艺管线在固定引桥和钢引桥段单层布置。 6.3.3 设备选型

墩台阀室平台上设阀组；囤船上设阀组、流量计。趸船管线与船舶连接采用不锈钢耐酸软管。

6.4 泊位通过能力

本码头的年作业天数为320天，根据《河港工程设计规范》（GB50192-93）中有关公式计算确定泊位通过能力。计算公式如下：

⑴ 泊位年通过能力：

1P?t?P?s

⑵ 与α相对应的泊位年通过能力：

TYGPs??tz?tfKB24 式中：

Pt：一个泊位年通过能力； Ty：年作业天数；

G：设计船型的实际载货量； td：昼夜小时数，取24h；

tZ：装卸一艘设计代表船型所需时间；

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tf：船舶的装卸辅助作业时间； KB：港口生产不平衡系数：KB=1.4；

经计算，码头的泊位通过能力为28万吨/年，所需的泊位数为1个。

6.5 主要技术经济指标

主要技术经济指标见表6-2。

表6-2 主要技术经济指标表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 指 标 年吞吐量 设计年通过能力 泊位数 泊位利用率 平均船时效率 作业班制 装卸设备购置费 船舶在港停泊时间 单位 万吨 万吨 个 ％ t/h 班 万元 天 数量 20 28 1 45 100 3 21.7 0.42 备注

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第7章 水工建筑物

7.1 建筑物种类、等级

本工程水工建筑物为800吨级泊位1个。水工建筑物按二级建筑物设计。

7.2 建筑物的主要尺度

建筑物主要尺度如下： 方案一：

（1）主囤船：长×宽＝50×12m （2）活动钢引桥：总长×宽＝48×4.5m （3）现浇墩台：长×宽×高＝8×7×1.6m （4）固定引桥：总长×宽＝107.52×3.0m 方案二：

（1）主囤船：长×宽＝50×12m （2）活动钢引桥：总长×宽＝48×4.5m （3）现浇墩台1：长×宽×高＝8×7×1.6m （4）现浇墩台2：长×宽×高＝5×5×1.6m （5）单跨固定钢引桥：长×宽＝48×3.0m

7.3 工艺荷载

本工程工艺荷载主要为管线荷载，按1kN/m进行计算。

7.4 水文地质条件

7.4.1 设计水位（黄海高程，下同） 设计高水位： 16.50m（20年一遇） 设计低水位： 2.53m（当地航行基准面）

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7.4.2 地基的物理力学指标

码头基桩承载力计算指标推荐值见表7-1。

表7-1 码头基桩承载力计算指标推荐值表

容许承载力 层号 土层名称 q0 （kPa） 1 2-1 2-2 2-2 3 3a 淤泥质粉质粘土 粉质粘土 粉质粘土 粉质粘土 碎石土 粉质粘土 70 200 115 155 350 190 钻孔灌注桩 极限摩阻力标准值 qf(kPa) 19 50 28 35 100 45 极限端阻力标准值 qR(kPa) 850 400

7.5 设计荷载

7.5.1船舶荷载 （1）系缆力

按作用于船舶上的风荷载和水流力共同作用下计算。 A）作用下船舶上的风荷载按下列公式计算

Fxw?73.6?10?5AxwVx2?

Fyw?49.0?10?5AywVy2?

式中：Fxw，Fyw—分别为作用在船舶上的计算风压力的横向和纵向分力（kN）； Axw，Ayw—分别为船体水面以上横向和纵向受风面积（m2）； Vx，Vy—分别为设计风速的横向和纵向分量（m/s）； ξ—风压不均匀折减系数。 B）作用于船舶上的水流力按下列公式计算

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Fxsc?CxscFxmc?CxmcFyc?Cyc?2V2B' V2B'

?2?2V2S

式中：Fxsc，Fxmc—分别为水流对船首横向分力和船尾横向分力（kN）； Fyc—为水流对船舶作用产生的水流力纵向分力（kN）；

Cxsc，Cxmc—分别为水流力船首横向分力系数和船尾横向分力系数； Cyc—为水流力纵向分力系数； ρ—为水的密度（t/m3）； V—为水流速度（m/s）；

B’—为船舶吃水线以下的横向投影面积（m2）； S—为船舶吃水线以下的表面积（m2）。 C）船舶系缆力按下列公式计算 N??FFK???x??y?

n?nco?sco?sco?s??si??式中：N—为系缆力标准值（kN）；

?Fx，?Fy—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总和及纵向分力总和（kN）；

K—系船柱受力分布不均匀系数，取1.2； n—计算船舶同时受力的系船柱数目，取2；

?—系船缆的水平投影与码头前沿线所成的夹角（0）；

?—系船缆与水平面之间的夹角（0）。 经计算，选用150kN的带缆桩。 （2）撞击力

船舶有效撞击能量按下列公式计算：

E0??2MVn

2式中，E0—为船舶靠岸时的有效撞击能量（kJ）； ρ—为有效动能系数，取0.8；

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M—为船舶质量（t），按满载排水量计算； Vn—为船舶法向靠岸速度，取0.25m/s。

经计算，有效撞击能量为E0＝27kJ。 7.5.2 人群荷载

人群荷载标准值为3 kPa。 7.5.3 风压力

风压力按基本风压W0=0.4kPa。 7.5.4 水流力

按码头前沿最大表流流速2.0m/s计算。 水流力按下列公式计算：

Fw?Cw?2V2A

式中：Fw—为水流力标准值（kN）； Cw—为水流阻力系数； V—为水流设计流速（m/s）； ρ—为水的密度（t/m3）；

A— 为计算构件在与流向垂直平面上的投影面积（m2）。

7.6 作用效应组合

作用荷载有：结构自重，人群荷载，水流力。 A）承载能力极限状态持久组合 B）承载能力极限状态短暂组合

C）正常使用极限状态持久状况的长期效应组合 D）正常使用极限状态持久状况的短期效应组合

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7.7 水工结构方案

根据港区地形、地质、水文等自然条件，结合总平面布置及装卸方案，码头水工建筑物提出了两个方案。

方案一：

采用浮码头型式，由一艘钢质囤船和一座引桥组成。钢质囤船平面尺度为50×12m。引桥由一跨48×4.5m活动钢引桥、墩台和钢筋砼固定引桥组成。墩台长7m，宽8m，高1.6m，基础采用6根Ф800钻孔灌注桩，墩台上设置钢筋砼雨篷。钢筋砼固定引桥采用架空排架结构，长107.52m，宽3.0m。排架间距为12.5m，排架桩基采用2根Ф800钻孔灌注桩，上部结构为倒T型现浇帽梁和预制空心大板。引桥接岸设置毛石砼桥台。

方案二：

采用浮码头型式，由一艘钢质囤船和一座引桥组成。钢质囤船平面尺度为50×12m。引桥由一跨48×4.5m活动钢引桥、7×8m的现浇墩台1、两跨48×3.0m固定钢引桥和两座5×5m的现浇墩台2组成。现浇墩台1长7m，宽8m，高1.6m，基础采用6根Ф800钻孔灌注桩，墩台上设置钢筋砼雨篷。现浇墩台2长5m，宽5m，高1.6m，基础采用4根Ф800钻孔灌注桩。引桥接岸设置毛石砼桥台。三座桥台之间设置两跨48×3.0m固定钢引桥，墩台和毛石砼桥台之间设置一块现浇钢筋砼搭板。

7.8 方案比选

水工建筑物方案的优缺点见表7-3。

表7-2 方 案 比 选 表

优缺点 优 点 1、 结构合理，使用方便，安全可靠； 方案一 2、 钢结构制作量少，工程维护费用少； 3、 造价较低。 1、 结构合理，使用方便，安全可靠； 方案二 2、 桩基数量少，施工简单。 1、 造价较高； 2、 囤船、钢引桥等维护量大。 缺 点 1、桩基数量多； 2、上部结构安装量大。 经综合比选，本阶段水工建筑物推荐方案一。

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7.9 主要工程量

水工建筑物方案一和方案二的主要程量详见表7-3和7-4。

表7-3 水工建筑物工程量表（方案一）

编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 项目名称及规格 钢质囤船 Ф800钻孔灌注桩，C25 现浇桩间联系梁，C30 现浇墩台，C30 现浇雨篷，C30 现浇帽梁，C30 活动钢引桥，Q235-A 预制空心大板，C30 封头砼，C20 现浇面层及护轮坎，C30 现浇毛石砼桥台，C15 块石护桩 素砼垫层，C10 碎石基层 回填山皮石 挖方 钢栏杆，Q235-A 预埋铁件，Q235-A 3单位 艘 m/根 m/榀 m/个 m m/榀 t m/块 m m m/座 m m m m m t/m t 3333333333333数量 1 504.4/22 5.8/9 85.6/1 17.5/1 54.5/8 54 142.0/27 3.8 34.7 55.4/1 340 2.1 7.7 78.4 100 4.1/234 5 备注 50×12m 48×4.5×3.8m

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表7-4 水工建筑物工程量表（方案二）

编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 项目名称及规格 钢质囤船 Ф800钻孔灌注桩，C25 现浇桩间联系梁，C30 现浇墩台1，C30 现浇雨篷，C30 现浇墩台2，C30 活动钢引桥，Q235-A 固定钢引桥，Q235-A 现浇搭板，C30 现浇毛石砼桥台，C15 块石护桩 素砼垫层，C10 碎石基层 回填山皮石 挖方 钢栏杆，Q235-A 预埋铁件，Q235-A 单位 艘 m/根 m/榀 m/个 m m/个 t/座 t/座 m/块 m/座 m m m m m t/m t 333333333333数量 1 328.7/14 5.2/7 85.6/1 17.5/1 80.0/2 54/1 72/2 3.4/1 55.4/1 340 2.1 7.7 78.4 100 0.7/40 2 备注 50×12m 48×4.5×3.8m 48×3.0×3.8m

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第8章 浮码头结构计算

基本条件：码头采用浮码头结构型式，主要由钢质囤船和一座引桥组成，钢质囤船平面尺度为50×12m，引桥由一跨48×4.5m的活动钢引桥和长114.52m，宽3m的钢筋砼固定引桥组成。引桥排架为现浇帽梁及Φ800钻孔灌注桩组成。

8.1 空心大板计算

1、基础资料

引桥总长107.52m，宽3m，排架中心距12.5m，空心大板长11.5m，宽1m，支承宽度0.3m，弯矩计算跨径11.2m，剪力计算跨径10.9m。

引桥使用荷载为人群荷载：q=3kN/m2 现浇面层厚70mm。 作用：

人群荷载：q1=3×1.01=3.03kN/m

自重：q2=(0.72×1.01-2×0.3×0.1-2×?×0.25×0.32)×25

=13.15kN/m

2、作用效应分析

Mk=0.125×(3.03+13.15)×11.22=253.7kN.m Vk=0.5×(3.03+13.15)×10.9=88.2kN 3、作用效应组合

（1）承载能力极限状态作用效应组合 1）持久状况作用效应持久组合设计值

Md=0.125×(1.4×3.03+1.2×13.15)×11.22=314.0kN.m Vd=0.5×(1.4×3.03+1.2×13.15)×10.9=109.1kN （2）正常使用极限状态作用效应组合 1）持久状况作用的长期效应组合

Ml=0.125×(0.6×3.03+13.15)×11.22=234.7kN.m 4、截面代换

为了简化计算，将腰形孔按面积及惯性矩相同的原则换成矩形。

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BH=0.3×0.1+0.25×?×0.32=0.1007m2

BH3/12=0.3×0.13/12+2×0.11×0.154+0.25×?×0.32×(0.050+0.064)2

=10.55×10-4m4

H=0.36m B=0.28m 代换后截面如下图：

5、配筋计算

C30砼，fc=15MPa，b=920mm，h0=650-50=600mm

as?M=0.063 查表得：ξ=0.066 2fcbh0As??fcbh0fy?1763mm 920×600×0.0015=828mm

22

实配II级钢筋：11?20=3456mm2 6、斜截面抗剪计算

hw=360mm b=360mm hw/b<4.0

0.25fcbh0/rd=736kN>V=109.1kN

ah?800=1 hVc?0.07ahfcbh0=0.07×1×15×360×600=227kN>V

Vsv?1.25fyvAsvh0=0 sVu?1?Vc?Vsv?=(227+0)/1.1>109.1kN rd抗剪满足要求。

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7、裂缝宽度验算

Wmax?a1a2a3?sl??c?d?? ??Es?0.30?1.4?te?a1=1.0 a2=1.0 a3=1.5

?sl?M1?130.1MPa

0.87Ash0c=40mm d=20mm

?te?As?3456/(2×50×1000)=0.03456 AteWmax=0.17mm<0.25mm 满足要求。 8、挠度验算

受弯构件长期刚度： B1?Bs?=5.67×1013N.mm2

??2?0.4?'?1.837 ?3142

Bs??0.025?0.28aE???1?0.55r'f?0.12rf?Ecbh0?1.042×10N.mm

aE=6.67 ??As?0.0057 bh0rf'?(920-360)×140/(360×600)=0.363 rf?(1000-360)×150/(360×600)=0.444

5Ml.l2=5×234.7×112002/48×5.67×1013=54mm f?48B111200/54=207，略小于300 基本满足要求。 9、吊环计算

空心大板单块重量：

F=(0.65×1-2×0.15×0.25-2×0.25×?×0.252)×11.5×25×1.2×1.5=247kN 采用四点吊，n=3，fy=210MPa

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A?3F/2nfy?588mm2 采用?32钢筋，A=804.3mm2

8.2 帽梁计算

1、内力

查排架计算结果： Mk=273kN.m M=328kN.m 2、配筋计算

C30砼，fc=15MPa，b=1600mm，h0=1000-100-16-10=874mm

as?M=0.018 2fcbh0查表得：ξ=0.018

As??fcbh0fy?1218mm

2

按最小配筋率的要求：0.0015×1600×1000＝2400mm2 实配：10@20=3140mm2 3、斜截面抗剪计算

剪力较小，抗剪满足要求。 4、裂缝宽度验算

Wmax?a1a2a3?sl??c?d?? ??Es?0.30?1.4?te?a1=1.0 a2=1.0 a3=1.5

?sl?M1?114.34MPa

0.87Ash0c=50mm d=20mm

?te?As?3140/(2×126×1600)=0.0078 AteWmax=0.19mm<0.25mm 满足要求。

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8.3.1墩台计算

1、墩台平面图

2、荷载分析

人群荷载标准值按3kN/m2

墩台上方40m钢引桥反力（标准值） P=120kN 钢引桥上人群荷载反力P＝3×4.5×40/2/2＝135 kN 钢引桥在墩台上的摩擦力P=0.3×120＝36kN

墩台上方空心大板荷载（标准值）q=(0.45+0.07)×12×25/2=21.8kN/m 空心大板上人群荷载q=3×12/2=18kN/m 作用在墩台上的雨棚荷载

P＝[0.15×7×8+0.35×(7+8)×2×0.3+4×3.5×0.3×0.4]×25/4=82.7 kN 墩台自重

高水位：P＝0.5×7×8×25+1.1×7×8×15＝1624 kN 低水位：P＝1.6×7×8×25＝2240 kN 水流力

Fw?Cw?2V2A

作用在桩上Cw = 0.73 V = 2.0m/s

Fw?0.73?1.0?2.02?0.8?1.168KN/m 2作用在墩台上Cw = 2.32 V = 2.0m/s

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Fw?2.32?1.0?2.02?1.1?5.1KN/m 2墩台上风荷载 q=0.4 kN/m2 3、嵌固点计算

桩基入土土层从上到下依次为：淤泥质粉质粘土、粉质粘土、强粉质粘土、粉质粘土、碎石土。

（1）淤泥质粉质粘土（Qal）：灰-灰褐色，软-流塑状，很湿-饱和，粉质含量较高，局部偶夹薄层粉土、粉砂，较松散。该层层厚3.00~5.20m，平均厚度4.13m，沿江岸分布于漫滩前缘地表。

（2-2）粉质粘土（Q4al）：灰褐色，软塑偏可塑状，饱和，粉质含量较高，局部偶夹薄层松散的粉土、粉砂，约占5%。该层普遍分布，为组成漫滩的主要沉积地层，顶板埋深0.00~5.50m，层厚1.50~10.40m，平均厚度6.14m。

（2-3）粉质粘土（Q4al）：灰-灰褐色，可塑状，饱和，切面较粗，局部偶夹薄层粉土、粉砂。该层主要分布于漫滩的中-前缘碎石土层以上，顶板埋深7.40~12.30m，层厚1.70~5.20m，平均厚度4.38m。

（3）碎石土（Qcol+dl）：褐黄-灰黄色，以稍密状为主，局部呈中密状，碎石含量约占40%~70%，呈棱角-次棱角状，直径以1-4cm居多，少量大于20cm，个别大于50cm，分选较差，成分以深灰色硅质岩、硅灰岩为主；土以粉质粘土为主，局部为粘土，呈可塑状，偶见少量铁锰氧化物及结核。该层为场地主要分布地层，顶板埋深0.30~16.20m，最大揭露层厚16.00m。

（3a）粉质粘土（Qdl）：黄褐-褐黄色，可塑状，含少量铁锰氧化物及结核，夹约5%-10%的碎石。该层为（3）层中的透镜体，仅局部有分布，顶板埋深17.00~18.50m，层厚1.00~4.10m，平均厚度3.00m。

T?5EpIpmb0

E = 28×106KN/m2 I = 0.0201 m4 m = 4500 b0 = 1.6m

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T = 2.4m

t =ηT = 2×2.4= 4.8m

由此可知，桩基泥面标高为6.18，考虑冲刷2m。嵌固点标高为-0.62，位于粉质粘土层。 桩自重

高水位：p=(15.4+0.62)×0.503×15=151kN

低水位：p=(15.4-2.53)×0.503×25+(2.53+0.62)×0.503×15=169kN 4、建立模型及荷载组合 荷载组合： 设计低水位：

（1）1.2×自重+1.4×人群荷载+0.98×钢引桥摩擦力+1.05×水流力+0.98×风荷载 （2）1.2×自重+1.2×钢引桥摩擦力+0.98×人群荷载+1.05×水流力+0.98×风荷载 （3）1.2×自重+1.5×水流力+0.98×人群荷载+0.98×钢引桥摩擦力+0.98×风荷载 （4）1.2×自重+1.4×风荷载+0.98×人群荷载+1.05×水流力+0.98×钢引桥摩擦力 设计高水位：

（5）自重+风荷载+水流力+钢引桥摩擦力

（6）1.2×自重+1.2×钢引桥摩擦力+0.98×人群荷载+1.05×水流力 （7）1.2×自重+1.5×水流力+0.98×人群荷载+0.98×钢引桥摩擦力 用Midas软件建立模型：

Midas是一种有限元软件，而我所用的Midas/civil是Midas系列中的一种，Midas/civil能够迅速完成对土木结构分析与设计。它包含前处理阶段和后处理，在前处理阶段中，可以用点单元、线单元、面单元、体单元来建立模型，单元种类有桁架单元、只受拉单元、梁单元、平面应力单元、板单元、实体单元等。通过计算分析，进入到后处理阶段，在后处理阶段中可以查看内力、位移、应力。

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由此可知，桩基泥面标高为8.7，考虑冲刷2m。嵌固点标高为1.9，位于粉质粘土层。 桩自重

高水位：p=(15.48-1.9)×0.503×15=102kN

低水位：p=(15.48-2.53)×0.503×25+(2.53-1.9)×0.503×15=168kN 4、建立模型及荷载组合 荷载组合： 设计低水位：

（1）1.2×自重+1.4×人群荷载+1.05×水流力 （2）1.2×自重+1.5×水流力+0.98×人群荷载 设计高水位： （3）自重+水流力

（2）1.2×自重+1.5×水流力 建立模型

通过MIDAS计算，结果如下 荷载组合（1）

最大桩力：1674kN 相应桩身弯矩：10kN.m 横梁最大弯矩：328 kNm -184 kNm

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荷载组合（2）

最大桩力：1306kN 相应桩身弯矩：14kN.m 横梁最大弯矩：246 kNm -138 kNm 荷载组合（3） 水平变形：4.5mm 荷载组合（4）

最大桩力：520kN 相应桩身弯矩：148kN.m 5、桩基承载力计算

承台单桩垂直极限承载力设计值

Qd?1?R(U?qfili?qRA)

Qd =1/1.55[3.14×0.8(10.4×28+5.2×35+2.9×100+4.1×45 +2×100)+0.503×850] =2136kN>1306kN 满足要求。

4～6轴桩长：L＝10.4+5.2+2.9+4.1+2+15.48-10.13＝29.95m 取30m。

Qd =1/1.55[3.14×0.8(5.2×19+5.8×28+5.2×35+1.2×100+3.9×45 +2×100)+0.503×850] =1798kN>1306kN 满足要求。

3轴桩长：L＝5.2+5.8+5.2+1.2+3.9+2+15.4-6.18＝32.52m 取32.5m。 6、桩身强度复核

按照周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面偏心受压构件计算， N=520kN，M=148kNm。选取φ20钢筋16根沿圆周均匀布置，直径0.65m，钢筋间距为127mm，满足要求，其正截面受压承载力按下式计算：

?sin2???Nu??fcA?1???????t??fyAs

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sin???sin??t2sin3??MU?fcAr?fyAsrs?

3???t?1.25?2?

式中 Nu—受压承载力设计值(N)；

α—对应于受压区混凝土截面面积的圆心角(rad)与2π的比值；

αt—纵向受拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值，当α>0.625时，

取αt =0；

fc—混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，C25砼取12.5MPa； fy—钢筋抗拉强度设计值(MPa)，Ⅱ级钢取310MPa；

mm2； A—构件截面面积(mm2)，502655mm2； As—全部纵向钢筋的截面面积(mm2)，5024 r—圆形截面的半径(mm)，400mm；

rs—纵向钢筋所在圆周的半径(mm)，325mm； 经计算

α=0.29

Nu =1304kN>N=520kNm Mu=446kNm>M=148kNm

故桩身强度满足要求。 7、最大裂缝宽度验算

灌注桩桩身混凝土的最大裂缝宽度可按下式计算：

Wmax??1?2?3?sl?30?ds???? Es?0.28?10?????As 2?r式中 Wmax—最大裂缝宽度(mm)；

α1—构件受力特征系数，受弯时取1.0，大偏心受压时取0.9，偏心受拉时取

1.1，轴心受拉时取1.2；

α2—钢筋表面形状的影响系数，光面钢筋取1.4，变形钢筋取1.0；

α3—荷载长期效应组合或重复荷载影响的系数，取1.5；

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σsl—桩身受拉区边缘纵向钢筋应力(MPa)； Es—钢筋弹性模量(MPa)；

ds—钢筋直径(mm)，当用成束钢筋时，取用成束钢筋面积换算成一根钢筋面积

的换算直径，当用不同直径钢筋时，取用换算直径4As/S，S为全部受拉钢筋周长总和；

ρ—桩身截面配筋率，按实际配筋率计算，当ρ小于0.6%时，取0.6%； As—钢筋截面面积(mm2)，取桩身截面全部纵向钢筋截面面积； r—桩身圆截面半径(mm)。

Wmax=0.08mm<0.25mm 满足要求

8.5 桥台计算

1.计算条件

现浇桥台高H=6m，底宽B=3.8m。后方地面荷载按10kPa均载考虑。 基底土的地基承载力特征值为200kPa。

墙后回填采用砂性土，分层压实，r=19kN/m3 内摩擦角?=280

2.荷载计算 (1)桥面荷载计算

面板自重：0.72×1×11.5×25/2=103.5kN/m

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人群荷载：3×1×12.5/2=18.8kN/m

上部结构传自桥台的力：Fk=122.3kN/m 距前趾距离：L1=3.12m (2)桥台自重计算

桥台每延米自重计算：

G1=3.8×0.8×24=73.0kN/m 距前趾距离：1.9m G2=0.83×5.2×24=103.6kN/m 距前趾距离：3.385m G3=0.5×2.17×4.48×24=116.7kN/m 距前趾距离：2.247m

每延米桥台上土自重计算：G4=0.7×1.2×19=16.0kN/m 距前趾距离：0.6m 桥台自重和桥台上的土重：Gk=309.3kN/m 距前趾距离：L2=2.461m (3)土压力计算 墙后主动土压力：

???Ka?tan2?45???0.36

2??Ea?1rH2Ka?qHKa 2第 45 页 共 54 页

=0.5×19×36×0.36+10×6×0.36=145kN

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/9fld.html