连云港港灌河港区燕尾作业区通用散杂货码头工程毕业设计说明书计算书

.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，设后方桩专业年级 港口航道及海岸工程 学 号 姓 名 指导教师 评 阅 人 .台，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 .11.1 设计需求 .11.2 自然条件 .11.3 货运量及船型 .91.4 材料供应及施工条件 .13.二、设计任务 .142.1 设计任务 .142.2 设计内容 .14三、设计成果 .153.1 码头主要平面尺度拟定 .153.2 装卸工艺 .153.3 码头主要建设规 .163.4 总平面布置 .16四、计算内容 .194.1 荷载 .194.2 面板计算 .194.3 纵梁计算 .214.4 横梁计算 .254.5 桩力估算，桩长确定 .264.6 引桥设计 .34五、技术设计 .385.1 面板技术设计 .385.2 横向排架设计 .455.3 横梁斜截面抗剪验算 .62参考文献.63致谢.64.一、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 3428，东经 11947。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1801100m，河段平均潮位水面宽度 8201100m，自然水深可达 810m。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：.(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 69 月份，其降水量占全年降水总量的 70%以上,其中 78 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 19651984 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 NNWNNE 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 NNWNNE 向，以 NNE 向为最多。全年8 级风日数约为 7d（19591977 年的平均值） ，67 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，19491997 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 79 月份，热带气旋的风力一般为 68 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。(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 19612002 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%).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12 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（19672001 年）各向年极值波高和 19671982 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% H4% H5% H13%周期T(s)波长L(m)波速C(m/s)设计高水位 2.88 2.44 2.36 1.98 8.52 89.7 10.53设计低水位 2.27 1.93 1.87 1.55 8.52 78.2 9.23NEENE极端高水位 3.67 3.12 3.02 2.54 8.52 91.9 10.79设计高水位 2.92 2.48 2.4 2.01 8.59 90.7 10.56设计低水位 2.48 2.11 2.04 1.70 8.59 79.5 9.25NNNE极端高水位 3.82 3.25 3.15 2.65 8.59 92.9 10.82.1.2.5 泥沙(1) 含沙量根据 1994 年 89 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 89 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 1.01.8kg/m3 范围；2004 年 6 月水文测验期间正遇 56 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(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 0.0020.011mm，1994年灌河测验悬沙粒径为 0.0180.0043mm，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0.00110.09mm。2004 年 6 月灌河河道内底质中值粒径 0.0180.082mm。(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观测时间断面潮型 燕尾港 小蟒牛涨潮（kg/m3） 1.69 1.66大潮落潮（kg/m3） 1.73 1.75涨潮（kg/m3） 1.03 1.071994 年 8-9月小潮落潮（kg/m3） 1.05 1.13涨潮（kg/m3） 3.59 4.362004 年 6 月 大潮落潮（kg/m3） 4.02 4.46.导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 m。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 1801100m，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8201100m，自然水深 810m，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。表 1-3 灌河口外岸滩后退情况表 (19942004 年).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