码头毕业设计 河海大学

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毕 业 设 计

题目：连云港港灌河港区燕尾作业区通

用散杂货码头工程

专业年级 港口航道及海岸工程 学 号 姓 名 指导教师 鲁子爱

评 阅 人

2013年5月

【摘 要】

本设计的任务是新建设2万吨级泊位的连云港港灌河港区燕尾作业区散杂货码头。港区湾阔水深，陆域宽广，气候温和，不冻不於，适合建设万吨级深水码头在内的许多专业性深水泊位，由于现有港口的通过能力已经无法满足经济发展的需要，所以本工程建设是很有必要的。 该项需要对码头的水工结构进行方案设计及部分构件的技术设计。其设计内容包括码头工程设计中的资料分析、库场面积计算、码头总平面布置、结构选型、内力计算、构造设计及施工等有关问题。最后的设计成果包括计算书、说明书和三张大图。

根据该码头的营运资料和自然条件，码头的总平面布置为：码头为顺岸式，设后方桩台，

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并由引桥连接前方码头与后方堆场。

关键词：高桩码头，面板，纵梁，横梁，配筋，钢筋混凝土

【abstract】

The design task is the new building berth of 20000 tons of class of Lianyungang Port River irrigation area dovetail operation area bulk cargo wharf. Harbor Bay broad depth of water, land and wide, mild climate, ice-free, suitable for the construction of a 10000-ton deep-water wharf, many professional deep-water berths, the port through capacity has been unable to meet the needs of economic development, so the construction is very necessary.

The need for hydraulic structure of the terminal design and component design. The design includes the design of wharf engineering data analysis, storage area calculation, wharf of general layout, structure selection, internal force calculation, structure design and construction and other relevant problems. The results include the statement, instructions and three big picture.

According to the terminal operation data and natural conditions, the general layout of terminal: terminal for the alongshore, located behind the pile, and the bridge connecting the front and rear yard quay.

Keywords: high pile wharf, panel, rails, beams, reinforcement, reinforced concrete

目 录

一、设计资料................................................................................................................ 1

1.1 设计需求......................................................................................................... 1 1.2 自然条件......................................................................................................... 1 1.3 货运量及船型................................................................................................. 9 1.4 材料供应及施工条件................................................................................... 13 二、设计任务.............................................................................................................. 14

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2.1设计任务........................................................................................................ 14 2.2设计内容........................................................................................................ 14 三、设计成果.............................................................................................................. 15

3.1码头主要平面尺度拟定................................................................................ 15 3.2装卸工艺........................................................................................................ 15 3.3码头主要建设规............................................................................................ 16 3.4 总平面布置................................................................................................... 16 四、计算内容.............................................................................................................. 19

4.1荷载................................................................................................................ 19 4.2面板计算........................................................................................................ 19 4.3纵梁计算........................................................................................................ 21 4.4横梁计算........................................................................................................ 25 4.5桩力估算，桩长确定.................................................................................... 26 4.6引桥设计........................................................................................................ 34 五、技术设计.............................................................................................................. 38

5.1面板技术设计................................................................................................ 38 5.2横向排架设计................................................................................................ 45 5.3横梁斜截面抗剪验算.................................................................................... 62 参考文献......................................................................................................................63 致谢..............................................................................................................................64

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一、设计资料

1.1 设计需求

连云港港位于江苏省北部沿海、陇海铁路东部起点，是我国沿海主要港口之一，是我国沿海中部能源外运和外贸运输的重要口岸。连云港港历经几十年的快速发展成绩显著，港口货物吞吐量快速增长，港口区位优势显著增强，港口对带动区域经济发展的重要作用日益凸现。根据交通部规划研究院最新编制的《连云港港总体规划》，连云港港今后将形成“一体两翼”的发展格局，即由湾内连云港区、湾外北翼的赣榆、前三岛港区和南翼的徐圩、灌河港区组成的总体格局。其中灌河港区作为南翼的重要组成部分，是灌河半岛临港产业区发展的重要依托，与徐圩港区互为补充，为地方经济发展及临港产业区服务。。 按照港区功能定位，灌河港区主要承担为地方经济发展及后方临港产业区服务的功能，目前已有部分化工企业、物流企业和修造船工业落户。根据灌河港区后方产业区发展规划，该区域将继续巩固化工及修造船工业发展，同时将依托港口建设物流园区，进一步促进地区经济的加快发展。根据《连云港港总体规划》，预计2010年及2020年将形成400万吨和1000万吨的货物吞吐量需求。 目前灌河地区水运运输需求主要通过连云港区解决，同时由于灌河港区目前缺少吨级较大泊位，并且现有的千吨级泊位装卸条件有限，许多货运需求通过陆路解决，大大增加了运输成本。为充分发挥内河航运优势，减少灌河地区大宗散杂货的运输成本，拟在江苏省连云港市灌云县燕尾港镇，灌河口西岸新建一座2万吨级通用散杂货码头泊位，以满足吞吐量增长的需要，促进灌河地区经济发展。

1.2 自然条件

1.2.1 地理位置

本工程位于江苏省连云港市灌云县燕尾港镇，灌河口西岸，地理概位坐标：北纬34?28′，东经119?47′。灌河是苏北唯一未在干流上建挡潮闸的入海河流，地处苏北沿海的北段，海州湾南缘，毗临连云港。灌河自灌南县盐东东三汊到燕尾港入海口全长74.5km，流经淮阴、盐城、连云港三市，与京杭大运河相连，从上游陈家港至河口长11km的河段，水深都在6.0m以上，河宽180～1100m，河段平均潮位水面宽度820～1100m，自然水深可达8～10m。

1.2.2 气象

拟建工程区域地处暖温带南缘，属湿润季风气候区。具有温和湿润，雨水适中，日照充足，无霜期长，四季分明的海洋性气候特点。根据响水县气象站和燕尾港多年的气象观测资料统计分析，本地区气象特征值如下：

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(1) 气温

累年极端最高气温38.7℃（1967年8月27日），累年极端最低气温-17℃（1969年2月6日），多年平均气温13.9℃。累年最高月平均气温26℃（7月、8月），累年最高月平均气温-2℃（1月）。 (2) 降水

降水多集中在6～9月份，其降水量占全年降水总量的70%以上,其中7～8月份降水量约占全年的50%。 多年平均降水总量 891.2mm

年最大降水量 1224.6mm （1971年） 年最小降水量 515.6mm （1978年）

最大一日降水量 699.7mm （2000年8月31日） ≥25.0mm降水日 11.6d （燕尾港） (3) 风况

据响水气象站1965～1984年测风资料统计：常风向ENE向，次常风向ESE向，占全年频率的9.7%和9.6%，2分钟平均最大风速16m/s,方向为NNE向，瞬时极大风速20m/s，发生在1969年9月，方向为NNE向。

另外，根据灌河口燕尾港气象站资料统计结果，该地区冬季多偏北风，夏季多偏南风，灌河口常风向为NNE向和ENE向，频率分别为12%和11%，次常风向为ESE向和SSE向，频率都为9%，强风向为NNW－NNE向，其NNW向频率为7%，N向为7%，NNE向为12%，次强风向为E向频率4%和SSW向频率为8%。最大风速约为20m/s，出现在NNW－NNE向，以NNE向为最多。 全年≥8级风日数约为7d（1959～1977年的平均值），6～7级大风日数年平均为37d。

风玫瑰图见图1。

图1 燕尾港风玫瑰图

根据邻近地区气象站热带气旋资料统计，1949～1997年本地区共受热带气旋影响110次，平均每年2.24次，多集中于每年7～9月份，热带气旋的风力一般为6～8级，最大风力12级，1987年7号台风路经苏北沿海，实测瞬时最大风速为20.0m/s。

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(4) 雾况

本地区以平流雾为主，一般多发生在冬、春两季。累年最多雾天数38d（1976年），累年最少雾天数16d（1975、1977年），多年平均雾天数24.6d。 (5) 雷暴

本地区多年平均雷暴天数27d。 (6) 相对湿度

本地区多年平均相对湿度为70%。

1.2.3 水文

(1) 潮汐性质

灌河潮汐状况受黄海潮波系统控制，外海潮波自灌河口传入后，沿灌河河道上溯，工程所处燕尾港的潮汐性质属正规半日潮类型。

(2) 基面关系 本工程采用1985年国家高程基准面，当地各基面间的关系如下图：

图2 基准面关系示意图

(3) 潮位特征值

根据1961～2002年燕尾港站资料统计，特征潮位值如下： 累年最高潮位 3.71m （1992年8月31日） 累年最低潮位 -2.95m （1987年11月26日） 累年平均高潮位 1.93m 累年平均低潮位 -1.31m 平均海平面 0.26m 最大潮差 5.39m 最小潮差 0.89m 平均潮差 3.24m 平均涨潮时间 5h03min 平均落潮时间 7h22min (4) 设计水位

设计高水位 2.56m (高潮累积频率10%)

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设计低水位 -1.78m (低潮累积频率90%) 极端高水位 4.02m (重现期50年一遇值) 极端低水位 -2.79m (重现期50年一遇值) (5) 潮流

灌河河道内基本为顺河道方向的往复流，河段潮流流速较大，根据2004年6月水文测验资料统计分析，灌河河口段潮流特征如下：

灌河内最大涨潮垂线平均流速接近2.0m/s，最大落潮流垂线平均流速为1.67m/s；小蟒牛站大潮最大涨潮流速为1.99m/s，大潮最大涨潮垂线平均流速为1.30m/s，大潮最大落潮流速为1.66m/s，大潮最大落潮垂线平均流速为1.06m/s，即涨潮流速一般大于落潮流速。涨潮最大流速出现在高潮位之前1～2小时（略高于中潮位），落潮最大流速出现在中潮位附近。落潮流历时大于涨潮历时，河道内测点涨潮流历时小于口门处涨潮流历时。燕尾港附近垂线大潮平均涨潮流历时为5h10min，平均落潮流历时为7h15min。 (6) 冰况

灌河口水域水温最低月(2月)的平均水温4.5oC左右，不结冰。

1.2.4 波浪

连云港海洋站位于灌河口西北约40km，其海底地形坡度与灌河口水域相似。根据连云港海洋站35年（1967～2001年）各向年极值波高和1967～1982年波高、周期的实测资料，分析本工程海区的波浪特征如下：本海区风浪年平均出现频率为93%；兼有风浪和涌浪的混合浪。常浪向为E向，年出现频率为20%，次常浪向为W向，年出现频率为14%。冬季常浪向为NNE向，春、夏、秋季常浪向为E向。工程区域主要波向的50年一遇设计波要素见表1-1。 表1-1 码头前沿50年一遇设计波要素

波高(m) 波向 水位(m) H1% 设计高水位 2.88 NE～设计低水位 2.27 ENE 极端高水位 3.67 设计高水位 2.92 N～设计低水位 2.48 NNE 极端高水位 3.82 H4% 2.44 1.93 3.12 2.48 2.11 3.25 H5% 2.36 1.87 3.02 2.4 2.04 3.15 4

H13% 1.98 1.55 2.54 2.01 1.70 2.65 周期波长波速T(s) L(m) C(m/s) 8.52 8.52 8.52 8.59 8.59 8.59 89.7 78.2 91.9 90.7 79.5 92.9 10.53 9.23 10.79 10.56 9.25 10.82 毕业设计

1.2.5 泥沙

(1) 含沙量

根据1994年8～9月灌河水文测验和2004年6月水文测验资料分析，灌河内水流流速大，水流狭沙能力强，水体含沙量较大。灌河及口外垂线平均含沙量的分布具有以下特点：

口内段河道含沙量高，口外含沙量明显低于口内；落潮含沙量大于涨潮含沙量，大潮大于小潮。

1994年8～9月观测的燕尾港到小蟒牛工程河段大潮全潮平均含沙量为1.71kg/m3，小潮全潮平均含沙量为1.07kg/m3。灌河内平时（非大风浪天）的含沙量可以认为在1.0～1.8kg/m3范围；2004年6月水文测验期间正遇5～6级大风，灌河内和口门附近含沙量较以往观测资料明显增大，灌河口内涨、落潮平均含沙量达4kg/m3以上，口门附近含沙量涨、落潮平均含沙量分别为1.23kg/m3和2.20kg/m3，详见表1-2。

表1-2 灌河涨落潮平均含沙量 观测时间 断面 潮型 涨潮（kg/m3） 大潮 落潮（kg/m3） 1994年8-9月 涨潮（kg/m3） 小潮 落潮（kg/m3） 涨潮（kg/m3） 2004年6月 大潮 落潮（kg/m3） (2) 悬沙粒径和底质粒径

灌河及口外悬沙粒径较细，2004年6月观测中值粒径为0.002～0.011mm，1994年灌河测验悬沙粒径为0.018～0.0043mm，多数悬沙（75%）采样值小于0.01mm。 灌河口内河床底质组成主要为粉沙和淤泥，与口外海床泥沙基本相近。1994年灌河口到陈家港采样底质30个，底质中值粒径最小和最大粒径范围为0.0011～0.09mm。2004年6月灌河河道内底质中值粒径0.018～0.082mm。 (3) 泥沙来源与运动趋势

灌河上游建闸，只有在排洪季节短时间开闸放水，径流量和泥沙量都不大，对口外水域的影响也不大，灌河口外存在大片浅滩（即沙嘴），波浪掀沙作用明显，灌河内泥沙主要来源于口外，悬沙输移是主要运动方式。灌河及口门附近起主导

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燕尾港 1.69 1.73 1.03 1.05 3.59 4.02 小蟒牛 1.66 1.75 1.07 1.13 4.36 4.46 毕业设计

作用的是潮流和潮流输沙，灌河口内巨大的潮量是维持灌河河道良好航道水深的主要因素。

根据有关文献对沿岸输沙量估算，灌河口外地区波浪沿岸输沙的方向是由东南向西北，平均年净沿岸输沙量约3万m3。这一结论与遥感图像解译结果所得的河口泥沙输送趋势是一致的，根据卫星图片显示，灌河口东侧含沙水流自废黄河口尖凸岸滩向灌河口方向输移的趋势，无疑为泥沙自东南向西北输移并在口门形成沙咀的论断提供了有力的佐证。来自废黄河三角洲的沙源，由东南向西北的沿岸输沙被灌河口口门浅滩拦截及河口入海水流的干扰，水流能量减弱、泥沙淤积，灌河口右岸沙嘴不断发育，灌河入海水道不断西偏。因此，可以说，来自废黄河口的泥沙，在波浪沿岸流的携带下自东南向西北的不断输运，是灌河口口门沙嘴泥沙形成、发育的主要来源。

1.2.6 河道概况

灌河为淮河水系下游最大的入海河道，位于灌南、灌云和响水三县交界处，干流全长74.5km，西起东三岔、东至陈家港入黄海，流域面积约6400km2，平均年径流总量约40.6亿m3，是苏北地区唯一河口没有建闸的入海河道。整个河道水深都在6.0m以上，河宽180～1100m，与京杭大运河相连，内河水转水运输十分方便；从陈家港至河口长11km的河段，平均潮位下水面宽度820～1100m，自然水深8～10m，乘潮后水深基本上可满足万吨级船舶通航。灌河航运的最大障碍是口外拦门沙，北槽最浅点高程-2.8m，西槽-3.4m，中潮位时水深分别为3.3m和3.9m左右，航道水深严重不足，目前船舶走西航道，乘潮只能通航千吨级货船，严重影响着灌河航运效益的发挥，急需通过口外航道整治和疏浚工程，打通灌河口拦门沙航道。为了满足燕尾港港口建设发展和灌河两岸经济日益增长需求，以及适应进出港船舶大型化的发展趋势，目前口外航道整治和疏浚工程正在实施，打通灌河口拦门沙航道后，20000吨级船舶可进入灌河。

1.2.7 河势

根据有关科研单位在临近工程的分析结果显示：10年来河床冲淤变化不大，多数变化在0.5m以内。从口门到小蟒牛处的河道最小水深来看，河床最浅处从-7.5m淤浅为-7.1m，局部淤高0.4m，位于燕尾和小蟒牛两个弯道的过渡段。口外岸滩0m、-1m线仍有轻微的侵蚀后退，其中西岸侵蚀更小。低潮位以下-2m线向岸后退速度较快。灌河口外岸滩后退情况见表1-3。

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表1-3 灌河口外岸滩后退情况表 (1994～2004年) 位置 等深线 0m 西岸 -1m -2m 0m 东岸 -1m -2m 后退距离（m） 4 10 100 32 80 520 平均年侵蚀（m/a） 0.4 1 10 3.2 8 52 灌河口东侧断面岸滩冲淤变化较小，0～-6m线略有冲蚀；灌河口断面为口外北航槽断面，拦门沙滩顶有所降低，最高点高程由-2.2m降低为-2.7m；西侧断面变化为西槽向岸移动，最深点向岸移动740m，近岸-3m线也向岸移动800m，西槽最深点高程都为-3.5m，保持不变，西槽外浅滩淤高最浅点由1994年的-2.8m淤高变为2004年的-2.1m。从等深线平面图看，-2m、-3m线平面位置基本没有变化。

灌河河口段河道微弯，河宽和水深条件良好且稳定，具备建设大型码头的条件。灌河口外岸滩处在轻微的侵蚀状态，通海航道拦门沙滩顶水深变化较小，泥沙运动以波浪掀沙潮流输沙为主。

1.2.8 地形地貌

拟建工程位于江苏省连云港市灌云县燕尾港镇，属河口潮坪地貌类型。拟建码头区地形起伏较小，泥面高程一般为-7.6～-9.0m，上游端高于下游端。拟建引桥区地形起伏稍大，整体由陆域向海域倾斜，泥面高程一般为+2.4～-7.9m。陆域近岸段地形较平坦，地面高程一般在+3.6～+2.6m。区域内有三联海产品贸易公司、兴港预制品有限公司、连云港德莱石油有限公司等企业，存在企业用房、油罐和少量民房等建筑物，目前正在开展拆迁工程。

1.2.9 工程地质

本次勘察深度范围内揭露的土层为第四纪松散堆积层。根据揭露的各土层地质时代、成因类型、埋藏深度、空间分布发育规律、物理力学性质指标、标准贯入击数及其工程地质特征，划分为6个地基土层及其亚层，各地基土层的特征分述如下：

Ⅰ1杂色杂填土：湿，松散。主要成分由碎砖、小石子、生活垃圾及粘性土等组成。该层分布在陆域表部，在SY1、SB1孔中有揭露。厚度较薄，一般为0.6～0.8m。

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Ⅰ2 灰黄色素填土：湿，松散。成分主要为粘性土，含有芦苇根茎和小石子等，局部钻孔上部近杂填土。该层在陆域表层分布广泛，在现有的陆域孔中均有揭露。顶板标高一般为＋3.6～＋2.6m，厚度约1.1～3.1m。

Ⅰ3 灰黑色淤泥：饱和。流塑。含大量黑色有机质，有臭味，局部含少量小石子。该层仅在靠岸边的SB1和SY1孔中揭露。顶板标高分别为＋1.1和＋1.8m，厚度分别为1.9和2.2m。

Ⅱ1 灰黄色淤泥质粉质粘土：局部为灰色，饱和，流塑。土质较均，切面较粗糙，含少量有机质，摇震见反应，干强度中等，韧性中等。夹粉砂薄层，局部近淤泥，上部夹芦苇根茎和腐植物，近粉质粘土。该层在陆域分布广泛。顶板标高一般为＋1.8～－0.8m，层厚一般为1.7～4.1m。实测标准贯入击数一般为2击。 Ⅱ2 灰黄色砂质粉土：饱和，松散～稍密。土质不均，含云母，摇震反应迅速，干强度低，韧性低，局部区域为粘质粉土；局部区域为粉砂。该层在陆域分布广泛，顶板标高一般为－1.5～－2.9m，层厚一般为0.8～2.5m。实测标准贯入击数一般为6～15击。

Ⅲ1 灰黄色淤泥质粘土：饱和，流塑。切面光滑，土质较均，摇震见反应，干强度高，韧性高，含少量黑色有机质及云母碎片，夹少量粉砂薄层和砂团，局部近淤泥质粉质粘土或淤泥。该层在勘察区均有分布，码头区一般直接出露于海底，陆域顶板标高一般是在－3.6～－4.1m，层厚一般为8.2～17.2m。实测标准贯入击数一般为<1～2击。

Ⅲ2 灰黄色粉质粘土：饱和，软塑～可塑，局部可塑偏硬。土质较均，切面较光滑，摇震见反应，干强度中等，韧性中等。夹粉砂薄层，局部为粉质粘土夹粉砂。该层在勘探区分布广泛，本次勘察仅有4个孔未揭露，顶板标高一般为－16.7～－19.2m，层厚一般为0.6～4.0m。实测标准贯入击数一般为4～10击（主要在水域），局部15～16击（主要在陆域）。 Ⅲ3 灰黄色砂质粉土：饱和，中密～密实。土质较均，切面粗糙，摇震反应较迅速，干强度低，韧性低。局部夹较多粘性土薄层，局部近粘质粉土；局部区域砂性较重，为粉砂。该层在勘探区分布稳定，顶板标高一般为－18.0～－22.2m，层厚一般为1.8～11.5m。实测标准贯入击数一般为16～37击。

Ⅳ1 灰～灰黄色粉质粘土：饱和，软塑～可塑。切面较光滑，土质较均，摇震见反应，干强度较高，韧性较高，含少量钙泥质斑迹，局部夹较多粉砂薄层。该层在勘探区分布较稳定，顶板标高一般为－21.4～－30.3m，层厚一般为3.0～12.8m。实测标准贯入击数一般为3～10击。

Ⅳ2 黄灰色粉质粘土夹粉砂：饱和，可塑～可塑偏硬。切面较粗糙，土质不均，韧性中等，干强度中等。局部粉土含量高，近粘质粉土。该层主要分布在陆域和近岸孔SY1和SB1中，顶板标高一般为－27.4～－34.2m，层厚一般为1.5～6.5m。实测标准贯入击数一般为10～15击。

Ⅳt 灰色粉细砂：饱和，中密。砂质不纯，近砂质粉土，局部为粗砂。该层以透镜体状零星分布于Ⅳ1 层中，仅在SB2、SB3和SY4孔中有揭露，顶板标高一般为－24.3～－35.9m，厚度一般为1.6～2.2 m。实测标准贯入击数为15～17击。

Ⅴ 灰～灰绿色粉质粘土：饱和，可塑偏硬～硬塑。土质较匀，切面较光滑，有光泽，摇震无反应，韧性较强，

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干强度较高，见少量有机质，局部近粘土。该层主要分布在陆域和近岸段，及拟建码头的西南角，顶板标高一般为－32.9～－35.7m，层厚一般为1.4～5.4m。实测标准贯入击数一般为13～17击。

Ⅵ1 灰黄～灰色粉细砂：饱和，密实，局部中密。砂质较纯，颗粒较匀，含少量云母和贝壳碎片，局部混少量中粗砂，局部近砂质粉土，局部夹少量粘性土薄层。该层在勘探区分布稳定，顶板标高一般为－33.7～－38.8m，受孔深限制厚度未揭穿。实测标准贯入击数一般为30～>50击，局部18～26击。

Ⅵt 灰黄～灰色粉质粘土：饱和，可塑偏硬～硬塑。土质较匀，局部切面较光滑，局部较粗糙，摇震无反应，干强度中等，韧性中等。局部混少量钙泥质结核，局部含氧化晕斑迹。该层在水域均有揭露，以透镜体状分布于Ⅵ1层中，陆域受孔深限制，未揭露。顶板标高一般为－39.5～－46.4m，层厚一般为0.7～4.6m。实测标准贯入击数一般为11～19击。

土的物理力学性能指标见表1-4，工程地质剖面图详见附图。

1.2.10 地震

根据国家标准《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)和《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)，勘探场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，地震分组为第三组。

1.3 货运量及船型

1.3.1 货运量

结合总体规划中对灌河港区的吞吐量预测，本工程拟安排吞吐量100万吨，其中钢材30万吨，主要为建筑用钢材以及船舶制造所需钢材，主要从我国沿海以及长江地区通过5000吨级到20000吨级船型运输；瓷砖、石材以及部分黄沙石子等建筑材料45万吨，主要通过1000吨级到20000吨级船型从我国南方沿海地区运输；其他件杂货25万吨，主要为后方工业企业部分原材料进口（15万吨）以及胶合板等出口（10万吨）。各货种吞吐量安排见表1-5。

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表1-4 各土层物理力学性质指标及桩基参数建议表

固结快剪标准压缩模预制桩 值 量 灌注桩 桩端天然一般埋含水土 层 名 称 天然天然 孔隙重度3极限桩端极桩侧极粘聚内摩Es0.1～限摩阻限阻力力 擦角 0.2 力标准C 值 标准值 φ (°) (MPa) (kPa) qf (kPa) 桩侧极阻限摩阻力标准标值 qf (kPa) 深 率 （m） W(%) 力准比 e γ(kN/m) 值 qR (kPa) qR(kPa) Ⅰ3灰黑色淤泥 0.6～2.8 1.9～5.5 42.8 17.1 1.194 15 11 15 15 10 10 Ⅱ1灰黄色淤泥质粉质粘土 2.5 10

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Ⅱ2灰黄色砂质粉土 4.4～7.5 0.0～6.0 23.9 48.1 20.0 17.4 19.6 19.6 0.676 1.340 0.761 0.725 12.0 19.0 36.0 9.8 15 15 10 10 Ⅲ1灰黄色淤泥质粘土 12.0 2.2 20～30 24.0 1.5 5.2 11.8 40～50 70 6.0～22.7 Ⅲ2灰黄色粉质粘土 Ⅲ3灰黄色砂质粉土 15～25 3000 30～40 55 1000 8.7～23.5 26.9 10.7～29.2 26.0 Ⅳ1灰～灰黄色粉质14.5～36.1 33.3 18.7 0.969 21.5 15.0 5.1 45～55 35～45 粘土 Ⅳ2黄灰色粉质粘土夹31.5～38.2 31.4 粉砂 Ⅳt灰色粉细砂 18.8～32.0 18.9 19.8 0.921 0.718 21.5 25.0 15.5 28.0 6.1 7.1 60～70 80～90 80～90 50～55 60～70 60～70 Ⅴ灰～灰绿色粉质粘24.7～41.3 25.4 土 Ⅵ1灰黄～灰色粉细25.8～58.5 24.7 19.7 0.703 36.5 1.5 11.3 100 6500 90 2000 砂 11

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Ⅵt灰黄～灰色粉质31.3～55.0 22.5 20.1 0.661 24.0 36.0 7.9 95 80 粘土

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表1-5 各货种吞吐量汇总表 （单位：万吨）

吞吐量（万吨） 货种 合计 总计 钢材 建筑材料 其它件杂货 100 30 45 25 其中：外贸 小计 15 5 10 90 30 45 15 其中：外贸 小计 7 5 2 10 10 其中：外贸 8 8 进口（万吨） 出口（万吨） 1.3.2 设计船型

根据本工程货运量预测及流量流向分析，结合世界杂货船发展趋势，确定本项目

设计代表船型为20000吨级杂货船。具体的船型尺度详见表1-6。

表1-5 设计船型尺度表 单位：m 船舶载重吨（DWT） 20000吨级杂货船 30000吨级杂货船 10000吨级杂货船 5000吨级杂货船 总长 166 192 146 124 型宽 25.2 27.6 22.0 18.4 型深 14.1 15.5 13.1 10.3 满载吃水 10.1 11.0 8.7 7.4 备注 设计代表船型 兼顾船型 1.4 材料供应及施工条件

拟建码头工程位于江苏省连云港市灌云县燕尾港镇，灌河口西岸。后方即为电厂厂区，在灌河大堤以内可修建施工基地，施工用水、电、通信等可以厂区为依托，由厂区提供。电厂所在地连云港市灌云县具有较为发达的公路交通，与市内公路相连。工程所需砂、石料可由水运、陆运渠道解决，钢材、木材、水泥等可在当地市场采购。工程施工采用招标方式选择施工队伍，目前国内具有相应资质的承包商有数家，均拥有各种港口施工机械设备和足够的生产能力，施工经验丰富，有能力完成本工程施工任务。

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二、设计任务

2.1设计任务

（1）资料分析

要求熟悉以上设计资料的主要特点，明确它们对设计的影响。了解如何确定有关计算数据，然后进行概括而系统地整理。 （2）码头的平面布置

根据码头的使用要求，选用一种合理的码头装卸作业线的工艺图式，针对进口和出口的不同货种分别计算库场面积，并考虑道路和铁路布置，从而拟定码头的主要尺度。然后，选定码头的前沿线和中心线的平面位置，并确定码头的总平面布置。一般应通过不同方案的优缺点比较，来选择较好的码头平面布置。 （3）码头结构的初步设计

选择比较合理的一种码头结构型式，拟定1～2个方案，分别确定各主要构件的尺寸，码头的工程量和三材用量及码头工程的概算），对方案进行全面的技术经济比较。所选用的码头结构方案，应适应于码头的具体条件，充分反应施工特点，吸取先进经验，比较经济合理，又能保证码头在施工中和使用期的整体稳定性（包括岸坡）。 （4）指定构件的技术设计

在初步设计的基础上，对采用方案的指定构件，进行技术设计。要求对各种荷载下的结构内力进行电算，同时，用手算核对其中一种情况的结构内力，并以此进行配筋计算。经过较严格的计算和细部考虑后，设计出的指定构件应满足限制裂缝宽度的要求，并能有足够的强度和刚度，既较为经济合理，又能付诸施工。

2.2设计内容

本次设计需要提交的成果包括： （1）设计说明书一份； （2）设计计算书一份；

（3）至少三张设计图纸：码头总平面布置图（含装卸工艺）、码头结构三视图、指定构件配筋图。

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三、设计成果

3.1码头主要平面尺度拟定

3.1.1泊位长度

根据《海港总平面设计规范》，码头泊位长度，应满足船舶安全靠离作业和系缆的要求。对有掩护港口的通用码头，其单个泊位长度Lb=204

泊位长度在满足平面布置的条件下，可采用首尾系缆墩及引桥连接方式，其泊位长度由系兰墩外侧边缘计算；

3.1.2泊位宽度

码头前沿停泊水域宽度Bd不小于2倍设计船宽,所以取Bd=50.4(m)

3.1.3码头前沿顶高程

码头前沿顶高程的确定与港口营运要求，当地水文和地形等因素有关。营运要求在大潮时不被淹没，便于生产作业并于码头后方及港外道路有效链接。 对于有掩护码头的前沿高程，按照两种标准计算：

（1）基本标准：码头前沿高程=设计高水位+超高值（取1.0~1.5m）=3.68（m） （2）复合标准：码头前沿高程=极端高水位+超高值（取0.0~0.5m）=4.52（m） 由于有防洪要求，有台风时5.50（m），所以取5.0（m）

3.1.4码头前沿水深

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。 Z2=0.692（m） D=11.6（m）

3.1.5码头前沿底高程

码头前沿底高程=设计低水位-码头前沿设计水深=-13.38 (m)

3.2装卸工艺

3.2.1装卸工艺

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进出口流程图：

对钢材：船----门机----平板挂车----轮胎式起重机----堆场 （件杂货进口流程图）

堆场----轮胎式起重机----平板挂车----门机----船 （件杂货出口流程图）

对建材：船---抓斗（门机）---装卸车---皮带输送机---堆场（干散货进口流程图）

堆场----皮带输送机----装卸车----抓斗（门机）----船（干散货出口流程图）

装卸设备：Mn-25-35 水平运输：国产25t平板挂车 堆场作业：轮胎式起重机

3.2.2装卸设备配备

T=50h

P=133（万吨）设计船时效率（t/h），按年运量，货舱，船舶性能，设备能力，作业线数和管理等因素综合考虑；根据经验每台门机效率为210t/h，拟配三台；

经验算码头配备3台门机，布置三条作业线，每条作业线配三辆40t国产平板挂车，两台25t轮胎式起重机。

3.3码头主要建设规

库场面积参考《海港总平面设计规范》确定。件杂货，散货库（场）

所需容量E=35625（t）

根据《海港总平面设计规范》5.8.10. 件杂货，仓库或堆场总面积 A=9500(平方米)

实际配置堆场 6*60*60 （数量，宽，长） 实际堆场总面积：8550 平米。

3.4 总平面布置

总平面布置图详见附图

3.4.1引桥布置

根据装卸作业配备机械数得知，需2台门机，所以设2条作业线，设引桥2座，采用环形作业线，引桥布置在后方桩台两侧及中间。

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引桥为主干道，根据要求，取其宽度为15米，另设人行道2米。 引桥与陆域连接的接岸结构采用挡土墙。

3.4.2道路布置

港区内设置三个出入口，港内道路按环形系统布置。 港区内主干道宽15m，次干道7m，转弯半径12m。 港内道路边缘至相邻建筑物的净距不应小于下表数据， 道路边缘至相邻建筑物的最小净距

相邻建筑物名称 最小净距 建筑物边缘 建筑物面向道路一侧无出入口 建筑物面向道路一侧有出入口，但不通行机动车 建筑物面向道路一侧有流动机械出入口 建筑物面向道路一侧的出入口经常有汽车出入 1.5 3.0 4.5 6.0 堆货边缘 1.5 围墙边缘 1.0 3.4.3库场布置

库场横向长度不应超出本码头的涉及范围。

码头后方陆域宽度范围不应超过码头长度，因为会超过该码头的工作管理权限。

3.4.4港区生产，生活辅助设施布置

根据《河港工程设计规范》及当地实际陆域情况，确定港区人员； 装卸工人数:N=38（人）

取装卸工人数为38人，辅助工人数按5%~10%，可取3人。所以装卸工人数为41人。

机械司机人数：《根据海港工程总体设计规范》

港内生产机械主要有门机，平板挂车，轮胎式起重机；按一日三班制。配备人数如下：

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设备种类 门机（40T） 设备数量 2 司机人数 7人/台 3.5人/台 7人/台 配备人数 14 21 28 合计 63 出勤率增加10% 70 ?3 轮胎吊（25T） 2?2 牵引车（40T） 2工人总数为装卸工人总数加机械司机数，为113人，管理人员数按15%~20%的工人总数取，为17人，总计130人。

生产辅助设施建设按《海港总平面布置》附录B，港区主要辅助生产建筑物指标。 B.0.1 综合办公室：管理人员为10~12m/人，取350m；

22B.0.2 侯工室：2.5~4.0m/人， 取600m；

22B.0.3 装卸及组工具库：按工艺要求确定； B.0.4 前方办公室7~10m/人， 取300m；

22B.0.5 小型流动机械库，按流动机械入库百分确定宜采用30%； B.0.6 维修保养间：根据当地条件，按工艺要求； B.0.7 材料供应站100~200m/泊位；

2B.0.8 修建队：每100延米为40m， 取100m

22B.0.9 码头水手间：15~20m/间，不宜小于1.5m/人， 20间取400m；

222B.0.10 加油站：加油站站房面积，不包括雨篷，按工艺要求确定宜为100~200m；

2B.0.11 地磅房20~30m/座， 取一座30m；

22B.0.12 派出所按港口全员工总数计每千人50m，取30m；

22B.0.13 消防站可参照公安部《消防站建筑设计标准》 B.0.14 门卫15~30m/座，取俩座60m；

22B.0.15 厕所15~30m/座，取俩座40m；

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四、计算内容

4.1荷载

永久作用：结构自重?钢筋混3?25.0 kN/m ,?素混?24.0kN/m;

3 可变作用：施工荷载：q施?3.0kpa；

堆 前沿堆货荷载：q?30.0kpa；

门机荷载：门机采用Mh—25---35，支脚荷载P=220KN,两机共同作用时荷载图间的最小间距为1.5m；

流动机械荷载：40t平板挂车满载轮压20.4KN。

4.1.1码头结构方案

上部结构采用纵横梁不等高连接，即上横梁现浇，预制纵梁支撑在下横梁上，预制面板两边支撑在纵梁上，最后现浇；

4.2面板计算

4.2.1面板基本尺寸拟定

如下图

图4-1 面板尺寸图（单位：m） 面板采用叠合板：板厚h=40cm，其中预制层25cm，现浇层15cm； 面板上设有磨耗层，初步设定为15cm; 面板采用混凝土强度为

c30；

4.2.2 面板最大跨度计算

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面板取最大跨度的一段来计算，如上图所示：

面板只搁置在纵梁上，搁置长度为e=15cm，两边搁置，两边自由按单向板计算；

施工期由于现浇部分未达到强度标准，所以按简支梁计算，弯矩计算跨度4.65（m）

使用期现浇的混凝土以达到强度设计要求，预制部分与现浇部分连接成整体，所以可以按连续梁计算，弯矩计算跨度取： 使用期计算弯矩为：4.95m 施工期计算弯矩为：4.65m 取每米板宽进行计算。

4.2.3荷载计算

（1）永久作用 面板自重：10kpa 磨耗层自重：3.60kpa 自重总和：13.6kpa

自重跨中弯矩：41.65KN.m (施) 36.76KN.m （使） （2）可变作用

施工荷载产生跨中弯矩：8.11KN.m 使用荷载产生跨中弯矩：91.88KN.m （流动机械荷载：初步设计无需计算。）

4.2.4截面抗裂验算

施工期，w=0.0104 使用期，w=0.0276 施工期： kfM?44.87KN.m

?0.72?0.6~0.7（2级钢筋0.6~0.7）;

使用期：

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M?101.07KN.m

k?f?fW?0.82?0.6~0.7（2级钢0.6~0.7）;

mtkM（施工期，使用期均满足，所以面板截面满足抗裂要求）

4.3纵梁计算

纵梁均采用

c30钢筋混凝土，必要时采用预应力结构。

图4-2

4.3.1纵梁尺寸

图4-3

4.3.2计算跨度

横向排架间距为7m，下横梁宽为1m，纵梁搁置在下横梁上，搁置长度e=0.2m，在计算自重产生弯矩时，由于现浇部分未达到强度标准，所以按简支梁计算，弯矩计算跨度取：l0?ln?e但不大于1.05l0 施工期计算跨度：l?6.2m ?1.05l

0021

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在计算使用期可变荷载产生弯矩时，现浇部分与预制部分连接成整体，所以按连续梁计算， 弯矩计算跨度取：

所以跨度取：l?1.05l6.3m

=

0n4.4.3荷载计算

（1）边纵梁：（尺寸如上图）

①永久作用：q永 =16.95kn.m 自重跨中弯矩：M?81.44KN.m (施)

M?84.09KN.m （使）

②可变荷载：q施?2.25kn/m q使?22.5kn/m

可变荷载产生的弯矩：M?10.81KN.m (施) M?111.63KN.m （使）

③总弯矩：

M施总弯矩?92.25kn.m M④截面抗弯模量

使总弯矩?159.58kn.m

施工期，

w?1bh62?0.032m

3施使用期，

1w?bh62?0.072m3

使⑤截面抗裂验算：

?fW?1.08?0.6~0.7（2级钢筋0.6~0.7）;（施） k?mtkfMMk?f?fWmtk?1.40?0.6~0.7（2级钢筋0.6~0.7）;（使）

（施工期 使用期 均满足要求） （2）中纵梁（尺寸如上图）

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①永久作用：q永?q磨耗?q面板?q预制纵梁

=67.58kn.m

自重跨中弯矩：M?413.95KN.m (施)

M?427.41KN.m （使） ②可变荷载：q施?12kn/m q使?120kn/m 可变荷载产生的弯矩：M ③总弯矩：

?75.68KN.m (施) M?781.40KN.m （使）

?960.93kn.m

M施总弯矩?489.63kn.m

M使总弯矩④截面抗弯模量 施工期，

1w?bh61w?bh62?0.113m

3施使用期，

2?0.0.193m3

使 ⑤截面抗裂验算：

k?f?fW?0.72?0.6~0.7（2级钢筋0.6~0.7）;（施）

mtkMM?fW?0.62?0.6~0.7（2级钢筋0.6~0.7）;（使） k?mtkf （施工期 使用期 均满足要求） （3）轨道梁（只需验算使用期,尺寸如上图）

①永久作用：q永?q磨耗?q面板?q预制纵梁 =63.9kn.m

自重跨中弯矩：M?307.04KN.m （使） ②可变荷载：(堆货荷载，门机荷载)

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堆货荷载： q使?101.25kn/m 堆货荷载产生的跨中弯矩： M?152.21KN.m （使） 门机荷载：

(0.85?6?1?1.5?7.6m?7m，所以不会出现俩台门机同时作用在同一跨轨道梁上)

图4-4

一台门机时，取位置2时支腿压力最大，即此时最危险，每个支腿的P=250kn，取最危险情况验算，简化计算图示如上，根据《结构静力学》中影响线知识来求跨中弯矩。

计算得Mmax =1172.5kn.m

可变荷载产生的弯矩：

M可变?1297.71kn.m

③则总弯矩：M?1234.337kn.m ④抗裂验算：

截面抗弯模量：

1w?bh62?0.241m

3施

(?f??)W?1.16?1.1~1.2 满足要求 k?Mmtkftk (混凝土标号为c30 ，预应力为10000kpa，f?2390kpa)

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施工期:荷载不需要考虑门机荷载故无需验算。最终确定各纵梁尺寸如下

图4-5

4.4横梁计算

横梁尺寸较大，一般都能满足要求，所以无需验算 中和轴计算：（尺寸如图所示，混凝土标号为

c30，采用倒T型形式）

图4-6

A?1m

21 A?1.02m

A?A?A?2.02m

222总12 y?1.18m

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4.5桩力估算，桩长确定

桩基布置如图4-7所示

4.5. 1荷载计算

（1）永久荷载

横梁支撑在桩基上，永久荷载包括磨耗层，面层，纵梁和横梁自重。其中磨耗层和面层以纵梁为支撑，连同纵梁的自重一起以集中力的形式作用在横梁，横梁自重为均布荷载作用桩基上。

① 纵梁传递的集中力：

外边梁：p1??122.92kn

p?14.44kn

护轨道梁：p2?408.96kn 中纵梁：p3?551.36kn

内边梁：p5?p磨?p面?p外边梁?p垫?108.48kn ②靠船构件自重，尺寸如图 自重（包括便坡）

p靠

?40.9kn

自重作用位置距码头前沿距离 X?0.437m

横梁自重为均布荷载：q?53.5kn/m

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（2）可变荷载计算（包括堆货荷载，门机荷载，船舶荷载） ① 堆货荷载

堆货荷载作用在面板上，由面板传递给纵梁，再以集中力的形式传递到横梁上

边梁：p1?157.5kn 轨道梁： 中纵梁：② 门机荷载计算

p?708.75kn

2p?1102.5kn

3 图4-8

门机荷载作用在轨道梁上，轨道梁简化为以各横梁为支座的多跨简支梁，所以门机荷载通过轨道梁传递给横梁的集中力相当各支座反力，经验算两台门机共同作用时反力较大。

a. 门机工况1：吊臂位于海侧，并垂直于码头前沿，

kN 轮压：p? 海侧：p?1760 陆侧：p?640kN 轮压：p?1760?220kN 8640?80kN 8b. 门机工况2：吊臂位于陆侧，并垂直于码头前沿，

海侧：p?640kN 轮压：p?1760?220kN 8640?80kN 8kN 轮压：p? 陆侧：p?1760（3）船舶荷载计算 ①系缆力

应考虑风和水流对计算船舶共同作用所产生的横向分力总和与纵向分力总和。 风荷载作用： 由《港口工程荷载规范》可知，作用在船舶上的风压力分垂直于

码头前沿线的横向风力和平行于码头前沿线的纵向分力。

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FXW?749.57KN，FYW?99.57KN

XWYW 式中：F,F------分别为作用在船舶上的计算风压力的横向和纵向风力（KN），

设计风速的横向和纵向分量应根据工程实际情况确定，对没有特殊要求的港口可按九级风速20.8~24.4m/s

v?v?22m/s

xy 作用在船舶上的水流力：（横向和纵向）

1） 水流对船舶作用产生的水流力船首横向和船尾横向分力：

FXSC?347.53KN

Fxmc?214.02KN

(设计流速可采用港口工程结构所处范围内可能出现的最大平均流速，也可根据相应表面流速推算，本码头涨潮垂线平均最大流速1.3m/s，落潮垂线平均最大流速2.0m/s）

相对水深：d/D=11.6/10.1=1.1

根据《港口工程荷载规范》，船舶吃水线以下的横向投影面积

B,?1304.97m2

水流对船舶作用产生的水流力纵向分力可按下式计算： Fyc ?184.76KN 水流纵向分力系数公式：

cyc? 14?10?3

由《码头工程荷载规范》查得：水温取13.90c 则运动粘性系数

?(10?4m2/s)?1.2

船舶吃水线以下的表面积可由以下公式得出：

S?6301.36m

2

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计算系缆力，挤靠力，撞击力

a. 由风和水流产生的系缆力 b. 由风和水流产生的挤靠力 c. 船舶靠岸时产生的撞击力

d. 系泊船舶在波浪作用下产生的撞击力

系缆力计算：

风：

Fxw?749.57KNFyw?99.57KN

水：

FXSC?559.3KN,Fxmc?347.53KNFyc?184.76KN00

(??30,??0)

情况一：V?22m/s,V?0m/s时

xy 横向：?F?1338.12KN

X 纵向：?Fy?Fyc?184.76KN

N=971.90KN

情况二：V?0m/s,V?22m/s时

xy

横向：?FX?588.55KN 纵向：?Fy?284.33KN

N? 506.52KN

根据《港口工程荷载规范》 20000T 船舶系缆力标准值不小于500kn N取1000kn 系缆力：Nx?1000KN

N?500KN

N?866KN

yN?0KNz29

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(系缆力作用点距离码头前沿线为1.0m，距离码头面高为0.3m，按8跨的结构段查得在接受力排架上的水平力分配系数为0.333) 折减为：NX?482.91KN 所以系缆力对横线排架产生的弯矩为：

M?1520KN.m

撞击力：

船舶靠岸时的撞击力标准值应根据船舶有效撞击能量橡胶舷性能曲线和靠船结构的刚度确定 船舶靠岸时的有效撞击能量计算公式：

E?124.97KJ

0 满载排水量：

t m??f?27542 假设有效撞击能量全部被橡胶护舷所吸收，即码头采用

TD-B600H?2500+2800型护舷连续竖向布置于各横向排架前沿，并取一段横向布置于竖向护舷上方，按设船舶干舷与橡胶护舷的接触情况取接触长度2.5m，查得撞击力为1375kn。

假定撞击力作用点在船舶与橡胶护舷接触长度中点，取最不利情况验算，撞击力距离靠船构件底部1.4m，则撞击力对横梁中和轴产生的弯矩为：

M?0.333*1375*2.08?952.38KN

4.5. 2桩力估算

初步设计时简化计算，横向排架按多跨简支梁进行计算（将B,C简化为铰接且M?M?0kn.m），系缆力水平分力和撞击力完全由叉桩承受；

BC（1） 永久荷载产生的桩力

图4-9

永久荷载作用如上图，其中

30

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F?122.92?40.9KN,F?408.96KN,F?551.36，F?408.96KN

1234F?108.48KN,Q?50.5KN/m5由结构静力学求得：F?1357.05KN,F?190.52KN,

F?1285.90KN,ABC桩力 N1 N2 N3 N4 N5 KN

678.53 678.53 190.52 677.73 677.73 （2） 堆货荷载产生的桩力

图4-10

堆货荷载作用如上图，其中F?157.5KN,F?708.75KN,F?1012.5，

F?,708.75KN，F?157.5KN12345 由结构静力学求得：F?911.25KN,F?1012.5KN,

F?911.25KNABC桩力 N1 N2 N3 N4 N5 KN 455.63 455.63 1012.5 480.27 480.27 （3） 门机荷载产生桩力

31

毕业设计

图4-11

堆货荷载作用如上图， 工况1时F?2060.14KN,F?749.14KN

12 工况2时F?749.14KN,F?2060.14KN

12 由结构静力学求得：工况1：F?2060KN,F?0KN,

F?749.14KNABC工况2：F?749.14KN,F?0KN,

F?2060.14KNABC

桩力 N1 N2 N0 3 N4 N5 工况11030.07 （KN） 工况2374.57 （KN） 1030.07 394.83 394.83 374.57 0 1085.79 1085.79 （4） 系缆力产生桩力

图4-12

桩力 N1 N2 N3 N4 N5 KN 144.76 144.76 -289.52 790.57 -790.57 （5） 撞击力产生的桩力

32

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图4-13

桩力 N1 N2 N3 N4 N5 KN 桩力组合： 荷载 1.永久荷载 2.堆货荷载 N-90.71 -90.71 181.41 723.97 723.96 1 N 2N 3N 4N 5678.53 455.63 678.53 455.63 1030.07 357.57 -90.71 144.76 2073.52 1418.02 1278.92 741.60 1012.5 0 0 181.41 -289.52 1935.51 1935.51 1464.58 1355.46 960.54 789.66 2171.58 -1447.93 -1447.93 1657.73 3039.65 3897.14 1355.46 960.54 789.66 2171.58 1447.93 1447.93 4553.59 2906.44 734.86 3.门机工况1 1030.07 4.门机工况2 375.57 5.系缆力 6.撞击力 1+2+3+5 1+2+4+5 1+2+6 最大桩力 -90.71 144.76 2073.52 1418.02 1278.92 4553.59 备注：在荷载组合时考虑各种荷载分项系数以及可变作用的主导与非主导效应，同时在组合时按最不利情况计算，出现负值则取零计算。

4.5. 3桩长计算

根据《港口工程桩基规范》，桩基宜选择中密或密实砂层，硬粘土层，碎石类土或分化岩等良好土层作为桩基持力层。根据地址资料分析可知第4层，主要

33

毕业设计

矿物成份为灰黄灰色粉细砂等属正常和超固结土，强度好。这些土层的桩侧摩阻力和桩端承载力较大，工程性质好，是理想的桩尖持力层。 最大桩力为：4553.59KN 直桩

码头边坡采用自然边坡 约1：2.2（范围较小） 和1：3 桩基顶高程：5.0m 设计桩底高程：-55m

图4-14

桩身实心或桩端封闭的打入桩轴向抗压承载力设计值计算：

Q?6143kn

d考虑群桩效应：Qd?4914.4kn 满足要求

4.6引桥设计

4.6.1版面设计

4.6.1.1截面尺寸及跨度

面板采用预应力铰接空心板h=45cm，2m板宽的计算截面，垫层取5cm，空心d=25cm，混凝土标号为

c40

12w?bh?0.0675m3 计算时简化为工字型截面，计算得到：

6 引桥宽12m，需要6块2m宽的空心板。引桥不设计纵梁，空心板搁置在预制横梁上，搁置长度为20cm，横梁间距9m。 计算跨度：

34

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施工期计算跨度：l?l?e?9.1?0.2?9.3m

0n（使用期也按简支板计算） 4.6.1.2荷载计算

（1）永久荷载（单宽计算）

空心板及磨耗层自重：q?9.23kn/m

永永久荷载弯矩：M永?99.79KN.m

（1） 可变荷载：在传递范围内取单宽考虑以堆载代替水平流动机械荷载和

人群荷载。 q?20kn/m M变?216.225KN.m变

4.6.1.3截面抗裂验算 M?316.015KN.m

k?f?fWmtkM?0.887?0.6~0.7 （满足要求）

4.6.2横梁计算

预制横梁搁置在桩帽上，当作连续梁来计算，桩帽中心距5.0m，顶宽1.0m，所以弯矩计算跨度均按连续梁计算： l?4.0m,b?0.05l，l?4.2m

n0图4-15

35

毕业设计

4.6.2.1荷载计算 （1）永久荷载:横梁自重 q?21.75kn/m

永 空心板和磨耗层传递自重：q?87.685kn/m

空 永久荷载弯矩：M永?377.03kn.m

（2）可变荷载：施工荷载q?27kn/m

施 施工荷载弯矩：M永?93.02kn.m

堆货荷载代替水平流动机械与人群荷载：q?200kn/m

堆堆货荷载弯矩：M?689.06kn.m堆

4.6.2.2截面抗裂计算 (1)施工期：

总弯矩：M=256.58kn.m

截面抗弯模量：w?1bh2?0.092m3

6抗裂安全系数：

k?f?fWmtkM=1.09

------抗裂安全系数，参考范围为1级钢筋0.7~0.8，2级钢筋0.6~0.7;

（2级钢筋0.6~0.7）

式中：

kf（2）使用期：

总弯矩：M=522.73kn.m

截面抗弯模量：w?1bh2?0.1875m3

6 抗裂安全系数：

36

毕业设计

?fWmtk（2级钢筋0.6~0.7施工期，使用期均满足要求 kf?M=1.22

4.6.2.3桩承载力计算

受力如上图所示： R1=R3=158.67kn

R2=396.66kn

单桩抗压极限承载力： Qd=3134.23KN

Qd?Qmax

图4-16

满足要求

37

毕业设计

五、技术设计

5.1面板技术设计

5.1.1结构尺寸及荷载

（1） （2） （3）

面板基本尺度，由初步设计可知，预制板25cm，现浇层及磨耗层都为15cm，预制面板搁置长度为15cm

预制梁高度，门机轨道1.7m，中纵梁1.65m，边纵梁0.8m 荷载:永久荷载：?钢筋混?25.0 kN/m ,?3素混?24.0kN/m

3 可变作用：a.短暂状况：施工荷载3.0kpa,预制面板吊运系数取??1.3

b.持久状况：堆货荷载30.0kpa（以堆货荷载代替水平运输机械）

5.1.2内力计算

（1）

短暂状况------施工期

工况1：预制面板搁置在纵梁上，按简支板计算，取最大跨度计算，净跨

ln?4.5m

计算跨度：l?4.65m（弯矩）

0 l0?ln?4.5m （剪力）

荷载作用：施工期荷载主要为面板自重和施工荷载 ①永久荷载：q永?13.6kn/m 永久荷载弯矩：M永跨中?36.76kn.m 剪力: v?30.6kn ②永久荷载：q?3.0kn/m

施施工荷载弯矩：M施?8.11kn.m 剪力: v?6.75kn

38

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工况2：预制面板吊运内力

预制板的分块宽度，在施工条件允许且不因吊运而增加配筋时，应尽量加大，垂直板跨方向分为俩块

图5-1

预制面板采用四点吊，吊点距离边缘0.4m，所以计算跨度

ly?4m,lx?2.4m，吊运动荷载系数取1.3，lxly?0.6，混凝土??16，

根据《建筑结构静力计算手册》查得：

Mx对应的?x?0.031 0 My对应的?y?0.1203 Mox对应的?ox?0.0744 Moy对应的?oy?0.133 7 面板自重q????钢混?h?1.3?25?0.25?8.125kpa,弯矩：M??ql

2y 则: M Mx?4.030kn.m

y?15.639kn.m

Mox?9.672kn.m Moy?17.381kn.m

（2）

持久状况------使用期

使用期现浇面板达到设计强度，与预制板共同承受荷载，面板为连续结构，按经验系数法求面板内力，取最大跨度计算，净跨ln?4.5m 计算跨度l：B1?0.1l时，l0?ln0

n1B?0.1l时，l?1.1l,(B?0.7,l?4)1039

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弯矩跨度： lo?4.95m 计算剪力：l0?ln?4.5m 堆货荷载：q?30kpa

堆 堆货荷载产生的弯矩：M施?91.88kn.m 板厚与肋高之比：hH?0.26?1

4, 弯矩系数为：支座-0.6 跨中：0.65 所以连续梁跨中弯矩：M?59.772kn.m

M支座?-55.128kn.m 剪力: v?67.5kn

流动机械轮压较小，远小于30kn/m2堆货荷载对横向排架的作用，故在此不计算。如果遇到流动机械轮压较大的情况，则可通过面板计算求得支撑在横梁上的支座反力，再把支座反力作用于横梁上求横梁内力 面板内力计算汇总

作用 永久作用（恒载） 短暂状况 持久状况 吊运荷载 直 堆货荷载 9.612 59.772 0 -55.128 0 67.5 施工荷载 平 跨中弯矩（kn.m） 支座弯矩（kn.m） 支座剪力（kn） 36.76 8.11 17.381 0 0 0 30.6 6.75 0 5.1.3面板配筋计算

根据上表进行配筋计算。 5.1.3.1正弯矩配筋计算

由于叠合板在施工期和使用期的有效断面不同，永久荷载和可变荷载产生

的内力根据不同断面分别配筋，实际采用钢筋为两者之和。

40

毕业设计

施工期：

预制板h=0.2m，混凝土强度等级为

c30，故f?14.3，安全等级为2级，故

c??1.0（结构重要性系数）

0预估布置单排钢筋，且直径拟定为10mm，HPB335 所以有效高度h?0.215m

0 采用自重和施工荷载分别配筋：

自重荷载跨中弯矩设计值：M?44.112kn.m

1施工荷载跨中弯矩设计值：M?9.732kn.m

2组合：M?53.844kn.m

总自重配筋：

总配筋：As总?860.86mm2 配筋率：??0.400%??min?0.15% 则需要配筋面积As?860.86mm2 (2) 使用期：

预制板h=0.35m，混凝土强度等级为

0c30，故f?14.3，安全等级为2级，故

c（结构重要性系数） 预估布置单排钢筋，且直径拟定为10mm，HPB335 ??1.0所以有效高度

h?h?(c?02 d0.01)?0.4?(0.03?)?0.365m22 采用自重和施工荷载分别配筋：

自重荷载跨中弯矩设计值：M??M?1.2?36.76?44.112kn.m

1堆货荷载跨中弯矩设计值：M堆??M?1.2?59.72?38.54kn.m 组合：M总?M?M?115.782kn.m

12堆载配筋：

41

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总配筋：As总?1385.67mm2 配筋率：??0.38%??min?0.15%

则需要配筋面积As?1385.67mm2 (3) 吊运配筋：

平行板跨方向的弯矩进行配筋 跨中弯矩设计值：M配筋：

跨?20.857kn.m

As?338.195mm 配筋率：??0.16%???0.15%

23min则需要配筋面As?338.195mm

2垂直板跨方向的弯矩进行配筋 跨中弯矩设计值：M配筋：

跨??M?1.2?9.672?11.606kn.m

As?184.47mm 配筋率：??0.09%???0.15%

24min则需要配筋面积As?322.5mm2

综上所述，面板正弯矩配筋应为三者中最大面积As?1385.67mm，由配筋表

2查得配筋?12@80mm,实际配筋As?1414mm2 5.1.3.2负弯矩配筋计算-----支座处弯矩

负弯矩处预估布置单排2级钢筋，直径d=10mm，板厚h=400mm，h0?365mm，其他参数同正弯矩计算。

由堆载产生的支座弯矩设计值：M?66.154kn.m

堆As?626.34mm

2442

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配筋率：??0.17%??min?0.15% 则需要配筋面积As?626.34mm2

由配筋表查得配筋HPB235, ?10@125mm,实际配筋As?628mm2（满足要求）

5.1.3.3分布钢筋配置

根据《港口工程混凝土结构设计规范》，由板承受轮压或集中荷载且板宽跨比BL?1.5,板中间12板跨不小于35%，负弯矩处不小于25%。 横向分布筋采用1级钢筋 正弯矩处：As?484.98mm

2正 负弯矩处：As?156.59mm

2负 正弯矩处配筋：?10@160，实配As?491.mm2 负弯矩处配筋：?6@170，实配As?166mm2 5.1.3.4吊环设计

吊环采用1级钢筋fy?210Mpa 板自重：F?149.76kn

由规范可知，单个吊环钢筋截面面积： As?356.57mm2

（n为吊环数，当一个构件有四个吊环时按三个受力计算，所以n=3） 所以查得配筋1?22,As?380.1mm

2吊环埋入深度I?20d?440mm,由于预制厚250mm，采用将构角焊于受力钢筋上加强

5.1.4面板斜截面抗剪验算

43

毕业设计

5.1.4.1截面尺寸验算 （1）施工期

剪力设计值：v?45.495kn

kv?0.25fcbh0?768.625kn （2）使用期

剪力设计值：v?131.22kn

kv?0.25fcbh0?1430kn

所以施工期和使用期截面尺寸均满足抗剪要求. 5.1.4.2抗剪腹筋验算

a.施工期 vc?215.215kn kv?vc

b.使用期 vc?365.365kn kv?vc

综上只需按构造要求配箍筋，无需弯起钢筋

5.1.5板跨裂缝宽度验算

环境类别为2级，最大裂缝宽度为0.3mm. 裂缝宽度验算公式：

（1）施工期，板为受弯构件

?sk?182.17Mpa?max?0.16?[?max]?0.35mm

（2）使用期

?sk?220.09Mpa??0.19?[?]?0.35mm 经验算裂缝宽度

maxmax满足要求，支座处有磨耗层，故无需验算

44

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5.2横向排架设计

5.2.1内力计算说明

横梁采用上横梁和下横梁组合成倒T型梁，施工时首先浇筑下横梁，待下横梁混凝土强度达到设计强度70%后再安装预制纵梁，板。然后进行现场浇筑部分。根据施工情况，在横梁计算中分别按短暂状况(施工期)和持久状况（使用期）俩个阶段进行计算，在实际工作时，基桩在荷载作用下产生压缩和沉降，桩顶会产生竖向位移，因此横梁可看作弹性支撑连续梁，横向排架的内力可以采用五弯矩方程计算。

5.2.2混凝土材料特性

横梁混凝土标号为

c30，施工期假定下横梁混凝土达到设计强度的70%

时进行预制构件安装，故施工期混凝土抗压强度

f?9.6Mpa,近似取c的E?2.55?10Mpa使用期混凝土的抗压标号为

,4c20Cc,E?3.0?10Mpa

430C5.2.3基桩特性

5.2.3.1基桩材料和几何特征

混凝土的强度等级为

c40，弹性模量E?3.25?10Mpa，设计中采

4C用预应力混凝土方桩，桩的断面尺寸80cm?80cm空心方桩，空心直径为50cm，段面面积为0.306m2 5.2.3.2桩的轴向反力系数

桩顶在单位轴向力的作用下产生的轴向位移为桩的轴向反力系数，摩擦桩应根据试桩资料确定，如无试桩资料，可按下式计算： 取5517.25kn

各桩轴向反力系数计算表格:

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L0EP(m) 2A PE?ALEA,101C,10k,10?6?6PP?60PP支座 （ m） 1 2 3 4 5 11.09 11.09 8.45 8.25 4.30 0.306 1.11 1.11 2.68 2.68 A B C 3.25?10 79.95?106 0.85 1.57 2.42 2.3 1.90 0.83 0.43 备注：对于双直桩考虑才c值的群桩效应 取c,?0.9c?7.2?105 各支座的竖向压缩系数：

对于第n支座的直桩，桩的轴向反力系数就是支座竖向反力系数kn，双直桩的支座竖向反力系数为kn数可近似采用下列公式：

双直桩A处取两桩中点作为支撑点：k?1.34?10(m/kn)

?6A，叉桩支座竖向反力系2（此时要考虑群桩效应）

单直桩B处：k?2.42?10(m/kn)

?6B 叉桩C处： k??1.16?10?6(m/kn)c

5.2.4内力计算及配筋

46

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图5-2

双直桩1号和2号距离较近，为了简化计算假定两根桩为一个支撑点A叉桩4号和5号也作为一个支撑点C。

由于板梁的现场浇筑混凝土部分和混凝土垫层是在上横梁达到设计强度前浇筑，因此在施工期应考虑全部荷载作用。 其中

p1?122.92kn,p2?40.9kn,p3?408.96kn,p4?551.36knp5?408.96kn,p6?108.48kn,Q?53.5kn/m

L?1.5m,L?L?L?5.25m,L?1.5m

12345 k1?1.34?10?6,k2?2.42?10?6,k3?1.16?10?6

I?0.0108,E?2.55?10kpa,EI?275400

7CC B?1.17?10

??32 R?793.47kn

0A R?823.235

0BR?738.13kn0C 5.2.4.1支座弯矩计算 （1）悬臂端弯矩

A支座：MA ??248.58kn.m

C支座：MC ??222.19kn.m

（2）五弯矩方程求解B支座 B支座：此时n=2；

?2,1MA??2,2MB??2,3MC??2,4MD??2P?0 ?

2,1?2.56?10

?6?2,32,2?10.32?10

?6?6??2.01?10

47

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