涪陵港北拱多用途码头工程—桥吊码头结构设计说明书

第1章设计内容11地理位置拟建涪陵港北拱多用途码头位于长江涪陵河道右岸。港区距涪陵城区25KM，距渝涪高速公路入口26KM，位于规划的北拱物流园区内，渝怀铁路从物流园区通过。北拱集装箱码头后方有涪蔺公路通过。由水路可通长江流域各地，交通方便。12营运资料121货运任务该码头工程为多用途码头，设计年吞吐量为90万TEU/年，按照“一次规划，分期建设”的原则进行建设，一期工程设计为25万TEU/年。122设计船型根据调查目前长江上集装箱运输船舶，并结合长远发展，设计船型采用300TEU集装箱船，其设计基本尺度如下表1。表1设计船型基本尺度设计主要尺度（M）船型型长型宽型深满载吃水备注300TEU集装箱船1121724设计船型13自然资料港区属亚热带湿润季风气候区，四季分明，昼长夜短。具有冬暖、春早、夏热、秋雨连绵的特点。131气象风况历年最大风速315M/S平均风速1M/S常风向NE频率7次多风向N频率6年静风率57降水年平均降雨量10723MM年降雨日数2193天年最大降雨量13634MM雾况历年平均雾日数378日年最多雾日数94日年最少雾日数17日气温历年平均气温181最高气温422最低气温27根据上述自然状况进行分析，港口不可作业天数见下表2。表2港口不可作业天数分析计算表序号影响作业天数不可作业天数备注1大风1012天2降水（雨、雪、雷暴）20天3雾78合计35天考虑风雨雾出现过程的重叠由表2可知，拟建工程作业天数可定为330天。132水文根据长江三峡工程库区涪陵港口总体布局及码头设施复建规划提供涪陵长江与乌江交汇口的天然河流水文资料统计资料如下历年最高洪水位17377M1870年，历年最低枯水位13613M（1979年），频率5高水位为16550M，98保证率低水位13750M历年最大流量68000M/S，历年最小流量3150M/S。作业区所处河段天然状况下每年各月份的平均水位如下表3所示。表3天然状况下每年各月份的平均水位表（吴淞高程，M）1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月1372136513651375139141148145147143141138从目前拟定的三峡水库运行方式来看，2003年蓄水至坝前13500M，不久已上升至13900M，坝上沿程水位则相应抬高。2007年开始初期蓄水，坝前按156135140M方式运行；2009年工程建设完成后，将根据泥沙观测的成果，水位渐进抬高方式逐步蓄至坝前17500M，并按175145150M方式运行。每年五月末至六月初，水库一般维持此低水位运行。超过电站过流能力的水量，通过泄洪坝段的底孔排至下游。仅当入库流量较大时，根据下游防洪要求，水库拦洪蓄水，库区水位提高；洪峰过后，库区水位仍降至14500M（吴淞）运行。汛末10月份，水库开始蓄水，库区水位逐渐提高到17500M（吴淞）运行，少数年份，这一蓄水过程将延续到11月份。12月份至次年4月底，水库应尽量维持在较高水位，水电站按调峰要求，水库水位开始降低，但4月末以前水库水位最低高程不低于15500M（吴淞），以保证上游航道的水深要求。水库建成后，涪陵区处于常年回水位，北拱作业区所处河段每年各月份的平均水位如下表4所示。表4三峡水库建成后每年各月份的平均水位表（吴淞高程，M）1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月1741712166316381601144714471447144716517461748结合本河段水文条件在三峡水库建设运行情况及工程的建设工期安排，设计高水位按水库运行30年后本河段的水位情况来考虑，本作业区基本水位确定为（1）设计高水位17530M（黄海）（2）设计低水位14450M（黄海）（3）施工水位14600M（黄海）133河势拟建港区位于涪陵长江大桥上游，河道较为顺直。工程上游有江心洲出露，下游有石梁。河段枯水河宽800M，枯水期水流平缓。经勘察江岸多年来较稳定，深泓线虽有左右摆动，但无单向移动，基本位于河道中间。经分析，在三峡蓄水初期135M运行方式时，水库回水影响不到涪陵河段，其泥沙冲淤仍遵循汛期淤积汛后冲刷的规律，年内基本保持冲冲淤平衡。三期正常蓄水位156M运行时期，涪陵河段处于变动回水区，汛期泥沙淤积部位与天然情况基本一致，受壅水影响，淤积范围比天然情况广，淤积量较天然情况大增，且随水库运用时音质延长而逐渐增加。由于汛后水库蓄水，水位较天然情况抬高较多，天然情况的汛后走沙过程不复存在，使得上年汛期淤积要待次年45月才得以形成走沙水流，但此时冲刷力度要较建库前汛后冲刷力度小得多，而冲刷历时也短得多。因此该河段泥沙呈累积性淤积。三峡水库坝前水位按175M方案运用后，本河段处于常年回水区，由于水位较天然抬高很多，流速缓慢，使汛期淤积的泥沙在汛后不能冲走，改变了河道原有的汛淤枯冲的规律，水流与河床重新自行调整，局部河势发生变化，泥沙主要在河床较宽的边滩、弯道凸岸和凹岸的缓流区淤积，本河段河道向单一、平顺方向发展，从工程附近河道看，弯道凸岸和凹岸高滩凹进的缓流区淤积较多，涪陵港区码头前沿淤积有限。134工程地质条件地形、地貌工程场地属丘陵斜坡、河谷地貌，地势总体南高北低。场区内最高点高程约23500M左右，最低点为长江河床高程1420M左右，相对高差约9300M左右。地形最高部分主要分布在场地中后方，靠近规划铁路部分。场地上下游有两条冲沟。地质构造根据地表调查，场地内没有发现断层和破碎带。基岩中所见裂隙两组主要裂隙组倾向270310，倾角6585，在砂岩中发育。组倾向135190，倾角7485，在砂岩中发育。钻孔中见层面裂隙较发育，裂面上见褐色水蚀迹；陡倾裂隙也较发育，裂隙面也见有褐黄色水蚀迹。地层场地主要为第四系残坡积粉质粘土、人工填土、冲洪积砂土、卵石土、粉质粘土、粉土。下伏基岩依次为侏罗系中统沙溪庙组、新田沟组泥岩、砂岩、页岩。人工填土Q4ML主要为杂填土，次为素填土，主要由粘土、砂土、砂、泥岩碎块石、建筑垃圾及生活垃圾等组成，松散稍密，一般厚度小于3M。冲洪积粉质粘土Q4ALPL可塑硬塑状，稍有光泽，干强度及韧性中等，分布于场地中前部175M高程以下，从北至南含砂量增大,厚度0001790M。冲洪积粉土Q4ALPL软塑可塑硬塑状，多分布于场地中前部一级阶地及冲沟两侧，厚度0003760M。残坡积粉质粘土Q4ELDL可塑硬塑状，稍有光泽，干强度及韧性中等，分布于场地北侧175M高程以上，厚度000M1850M，一般厚度小于3M。冲洪积砂土Q4ALPL近水边多为细砂。主要成分为长石及少量云母，颗粒细而均匀，含泥量1030，局部见透镜状粘土。稍湿，浅部松散，中部稍密中密，下部为密实。主要分布于场地南部近水边大部分地段，厚度0002230M。冲洪积卵石土Q4ALPL灰色，稍密实，由细砂与卵石组成，卵石成份为花岗岩、石英岩等，呈椭圆、扁圆状，直径20250MM，含量5575，分布于场地长江沿岸一带。厚度000760M。侏罗系中统沙溪庙组J2S泥岩紫红色夹灰绿色，泥质结构，厚层状构造，成份以粘土矿物为主，含不均匀分布的粉砂。见粉砂顺层分布构成的水平层理。钻探揭露最厚1690M。砂岩浅黄灰色、灰色、浅灰色，细粒结构，厚层状构造，成份以长石、石英为主，显水平及斜层理。泥质、钙质胶结。钻探揭露最厚1375M。135设计荷载系缆力按300TEU集装箱船考虑。撞击力按3000DWT集装箱船满载排水量及靠船法向速度VN025M/S进行橡胶护舷的选型和布置，确定船舶撞击力。水流力按码头前最大流速35M/S考虑。装卸工荷载集装箱装卸桥集装箱岸边起重机32个轮子，最大轮压标准值250KN，轨距16M，基距178M。流动机械荷载40英尺集装箱半挂车（牵引车底盘车）。底盘车横向中心轴距885M，轮距185M，最大轴压标准值220KN。局布荷载码头均布标准值30KN/M2。人行荷载人行荷载标准值按3KN/M2。136地震基本烈度本工程按抗设防烈度度进行抗震设防。136设计标准及规范本工程港工建筑物等级级。设计依据规范河港工程总体设计规范（JTJ2122006）；港口工程荷载规范（JTJ21598）；港口工程地基规范（JTJ25098）；港口工程嵌岩桩设计与施工规程（JTJ2852000）；斜坡码头及浮码头设计与施工规范（JTJ29498）；高桩码头设计与施工规范（JTJ29198）；港口工程桩基规范（JTJ25498）；重力式码头设计与施工规范（JTJ29098）；港口道路、堆场铺面设计与施工规范（JTJ29696）；港口工程混凝土结构设计规范（JTJ26798）；建筑抗震设计规范（GB500112001）。14人工及材料供应1人工工资单价建筑工人工资3130元/工日；船员工资4640元/工日；司机3388元/工日。2材料供应当地有丰富的建筑材料。主要材料价格如下水泥325360元/吨；425400元/吨；525440元/吨；钢材4500元/吨；中粗砂50元/M3；碎石60元/M3；板枋材1300元/M3。15施工条件拟建码头处施工场地四通（水、电、路及通讯）一平（场地平整），条件良好，施工时有专业的施工队伍，技术力量雄厚，施工机具设备齐全，性能先进，尤其对装备式整体码头结构的施工经验丰富。16设计任务及要求1、设计任务码头规模确定及平面方案布置（两个及以上）；码头结构方案（两个及以上）拟定及方案比选；推荐方案结构（横向排架等内力计算）及构件（纵梁等构件内力计算）内力计算；主要受力构件配筋计算；绘制推荐方案结构图及主要构件配筋图；初步编制施工组织流程图；编制设计说明书。2、基本要求结构（横向排架）内力计算须采用手算，并利用计算机计算进行校核；提交设计图纸（含方案图、结构图、构件配筋图等）不少于7张，且须有1张采用手工绘制；设计说明书应按学校统一格式进行编制，内容应清楚、简洁、完善，编排应规范、合理，文本采用计算机进行编排。17工作日程安排建议本次毕业设计时间共计12周（即第5周第16周），根据上述内容，本次毕业设计工作日程安排建议如下表5。答辩时间6月7、8、9日表5工作日程安排建议表项次工作内容估计时间预计绘图数量完成期限备注1码头规模确定及总平面布置15周23张4月1日2结构方案拟定及比选20周23张4月15日3推荐方案结构及构件内力计算25周5月2日4主要受力构件配筋算2周5月16日5绘制主要受力构件结构图15周23张5月25日6绘制初步施工组织流程图及编制设计说明书15周1张6月10日7答辩准备及进行答辩工作1周7080页6月19日第2章码头规模确定及总平面布置21码头的营运资料211运量根据所给资料，该码头工程为集装箱专用码头，设计年吞吐量为90万TEU/年，按照“一次规划，分期建设”的原则进行建设，本设计年吞吐量为25万TEU/年。212设计船型基本尺度根据调查目前长江上集装箱运输船舶，并结合长远发展，设计船型采用300TEU集装箱船，其设计基本尺度见第1章中的表11。22装卸工艺设计221装卸工艺设计原则1满足集装箱运输及装卸要求，选择流程合理、简洁、经济、适用；2与码头的平面布置和结构形式协调；3工艺简单，维护维修方便，设备配置适当、灵活，运行费用低。222主要设计参数货种及运量流向详见第1章；设计代表船型见122；码头营运天数330D；堆场营运天数355D；作业班制2班；集装箱比例重箱70，空箱30；拆箱比例30。223工艺方案完善工程集装箱泊位装卸工艺方案主要包括两个部分一为集装箱从船、桥吊间垂直提升运输；二为集装箱在库、场间的水平运输。垂直提升运输利用桥吊进行集装箱的垂直提升和水平移动。码头前沿采用拖挂车，后方堆场采用龙门吊，空箱堆场采用空箱堆高机。224装卸机械设备的选型集装箱码头采用桥吊码头型式，设2个泊位。配置四台起重量405T，轨距为30M的桥式起重机进行装卸作业。堆场作业均采用6台起重量305T（吊具下）、轨距40M的龙门起重机。拆装箱采用叉车作业，陆上场地之间的水平运输采用集装箱拖挂车。空箱作业采用空箱堆高机1台。225工艺流程采用桥吊进行装卸作业，具体工艺流程如下船桥吊起重机集装箱拖挂车叉车堆场（仓库）船桥吊起重机汽车货主226装卸机械设备集装箱码头装卸机械设备详见表2。装卸机械设备表表2序号名称及规格单位数量备注1桥吊起重机台4Q405T2集装箱自动伸缩吊具台10Q405T3集装箱拖挂车台20404空箱堆高机台125KB5叉车台1525T6龙门吊台6Q305T23码头规模的确定码头规模的确定主要根据河港工程设计规范，以下简称河规。231集装箱码头泊位年通过能力的计算（根据河规）1112TISYSFZDSDZPPTGTTPPNK其中个泊位的年通过能力（T或TEU）TP当货种多样而船型单一时，为各种货年装卸量占泊位年装卸量的II百分比（），当船型、货种都不相同时，为各类船舶年装卸量I的百分比（）与相对应的泊位年通过能力（T或TEU）1SPI泊位年运营天数D；取330DYT泊位利用率；取07设计船时效率（TEU/H）；P装卸一艘该类船型所需的纯装卸时间H；ZT昼夜小时数（H）；取16D昼夜泊位非生产时间之和H；取25ST该类型船舶装卸辅助与技术作业时间之和HFG设计船型的实际装卸量T或集装箱船单船装箱量TEU；同时装卸集装箱起重机台数（台）；取2N装卸集装箱船设备台时效率（TEU/H）；取251P集装箱标准箱折算系数；取12K集装箱起重机同时作业率（）；取092根据所给资料、河港工程设计规范以及港口布置与规划，上述公式中的各参数取值如下2130925585（TEU/H）1PNK513HZGTP133368TEU1S133368TEU133368万TEUT232码头泊位数的确定泊位通过能力的计算（根据河规371）TPQN其中集装箱泊位数；N一期工程设计年吞吐量（TEU）；Q一个泊位通过能力（TEU）。TP250000/133368187；取2T因此，取泊位数为2个。233库场计算库场的容量计算（河规4117）HDCBKYYKQTET其中集装箱堆场容量（TEU）；YE集装箱码头货运量（TEU）；HQ堆场集装箱不平衡系数；取135BK堆场集装箱年营运天数（D）；取355DYT货物在仓库、堆场的平均堆存期（D）。取7DCT根据河港工程设计规范，由上述各参数计算如下6655（TEU）YE地面箱位数计算1YSSENA其中堆箱层数，取4层1N库场容量利用率（），取为70SA经计算得2377（TEU）S234集装箱码头大门所需车道数1HBBVKCYKDQKNTPQ式中集装箱码头大门所需车道数；N水运、铁路中转及港内拆装箱之和占码头年货运量的百分（）BK取0进行计算；集装箱车辆到港不均衡系数，取为25；BV空车率取12KC年营运天数，取为355D；YKY大门日工作时间，取12H；DT单车道小时通过的车辆数（辆/H），取为25辆/H；P车辆平均载重量（TEU/辆），取为15TEU/辆。CQ经计算得49N所以集装箱大门所需的车道数为6车道。235拆装箱库、场计算按照规范及实际经验，重箱数考虑为仓库、堆场容量的70，而其中需要拆、装的集装箱按重箱的30考虑；并且，拆、装箱分为在库中和在露天中两种情况，考虑到河港的实际情况，取拆、装箱的30在库中进行，70在场中进行，由此，可以确定修建的库和场的面积。堆箱场的面积计算6655703070979TEU97960582438144593M2拆、装箱库的面积计算6655703030420TEU3416058243862032M224码头总平面布置241码头前沿线的确定（根据河规34）根据已给的设计资料中的涪陵黄旗港一期工程水域部分的地形剖面图大致可以确定码头的前沿线的位置,前沿线的具体布置见总平面布置图242码头前沿高程的确定HT式中设计高水位，根据统计的资料，重现期为20年的设计高水位；TH超高。取05M1753051758MT243码头设计水深的确定码头前沿设计水深，应保证营运期内设计船型在满载吃水情况下安全停靠和装卸作业，其值可按下式计算（根据河规444）ZTDM式中码头前沿设计水深（M）；D设计船型满载吃水（M）；T龙骨下最小富余深度（M）；按表344取值；取05MZ其他富余深度（M）；取05M5M244设计河底高程的确定根据资料得出北拱集装箱码头设计低水位为14450M。考虑船舶在设计低水位能作业，则码头前沿设计河底高程设计低水位码头前沿设计水深码头前沿设计河底高程。245泊位长度和码头长度的拟定DLDLD图21根据前面所计算得到的泊位数为两个，则泊位长度和码头长度按照图21进行计算设计船型尺度；112M172M4M满载吃水；4M泊位长度不考虑移驳，按河港工程设计规范431表431确定泊位长度与泊位占用的码头长度计算单个泊位长度（端部）；DLB51则两个泊位的长度；C32设计船型的型长；L富裕宽度，取15M。D泊位长度11215151345M15BLD码头长度2112153239M；取258M。23C第3章结构方案设计及工程概算对涪陵港北拱多用途码头工程，提出两种结构方案，下面分别对这两种结构方案作简要介绍，并作必要的论证（通过工程概算）。31方案设计311推荐方案桥吊码头该方案码头采用单跨桥吊结构，桥吊跨度为42M，前悬臂长为23M，后悬臂长为11M，一个泊位采用两台桥式起重机，桥式起重机间距为30M，桥吊箱梁采用预应力钢筋混凝土梁，桥吊主梁的立柱采用直径4M的圆柱（实心），嵌岩部分采用四根直径为2M的桩，桥吊边梁的立柱采用直径4M的圆柱（实心），嵌岩部分采用四根直径为15M的桩，靠船构件采用工作趸船，工作趸船用两根直径为2M普通混凝土桩固定，趸船只能随着水位的升降而升降，不能前后移动。码头面顶高程为1758M。在整个结构中有一种构件大大提高了整个码头结构的受力性能，那就是工作趸船。因为在码头营运过程中，船舶撞击力非常大，如果不设置工作趸船，那么桥吊的前排桩就会很容易因受船舶撞击力而破坏。桩基和横梁连接采用15M钢筋砼立柱，平台立柱相隔一定高度设纵横撑连接。上部结构由横梁、纵梁、联系梁、面板组成，该方案护岸总长258M，护岸结构采用衡重式混凝土挡土墙，墙高约15M,墙后碾压回填块石。312比选方案架空斜坡结构码头该方案码头斜坡道水平投影长75M，架空斜坡道宽28M,斜坡道坡度比为125，共设两条作业线。斜坡道基础为1600钻孔或挖孔嵌岩灌注桩。排架水平间距为12M,共5跨，5个排架，靠近码头面一跨上部结构直接搁置在挡墙上。每个排架设3根1600直桩、三根1600立柱。上部结构由现浇钢筋砼地梁、现浇钢筋砼横梁（地梁和横梁的截面型式为矩形）、预制钢筋砼后张法T型轨道梁和踏步梁组成。轨道梁之间每隔4米设置横隔板。上游斜坡道采用抛石棱体护桩。人行道与趸船采用人行跳板连接。坡顶设砼挡土墙，挡墙后回填形成码头陆域。32工程概算321主要编制依据交通部（94）329号文发布的沿海港口水工建筑工程安装定额交通部交通部（94）329号文发布的沿海港口建设工程概算预算编制规定国家计委价格【2002】1980号文国家计委关于印发招标代理服务收费管理暂行办法的通知国家计委价格【1999】1283号文国家计委关于印发建设项目前期工作咨询收费暂行规定的通知其它有关文件及规定近期市场咨询的主要设备价格322编制范围本次毕业设计工程概算编制范围仅完成水工结构部分的工程概算。323总图及水工结构工程概算单价人工工资单价建筑工人工资3500元/工日；船员工资5000元/工日；司机5000元/工日。主要材料单价水泥325340元/吨；425380元/吨；525440元/吨；钢材螺纹钢筋5400元/吨；圆钢5000元/吨；型钢5850元/吨；砂50元/M3；碎石60元/M3；板材1500元/M3；圆木1250元/M3。324工程概算具体的单位工程概算表见3132工程名称涪陵港北拱多用途码头工程（方案一）基价（元）市场价元）序号定额编号分部分项工程名称单位工程数量单价合计单价合计备注12458454003259636886622496陆上灌注桩工作平台M21443101446544336448441632497陆上灌注桩,护筒制作埋设、拆除T234811662727384020121950286338642581回旋钻机钻孔，桩径150CM，岩M78415945612501350416781813156931252555回旋钻机钻孔，桩径100CM，岩M7841229719640926412935410141353662592水上灌注砼桩，桩头处理根726381459432677648787272591水上灌注砼桩，钢筋加工T42531584313423327532040313617127584079陆上泵送现浇砼,桥墩台身桩基式M342213050128740503088813037824893535承台钢筋制安T963230033289277856303345292181904104018现浇砼承台，C30M3137631382431816323267944966304113535墩钢筋制安T963230033289277856303345292181904124179水下砼,C25M3184745314836949584649985883653134190水上现浇钢筋砼预应力梁，钢筋加工T16324305844992532163107035071915772144090水上现浇钢筋砼预应力梁，C50M321201316592791170817601637315392151289水下2方抓斗挖泥船挖泥,土类M329305159146624255160547034525166097扶梯制作安装爬梯,型钢式T124048854858624157364988832176003钢轨安装，P50延米96161864817931916818877181521232186053陆上安装橡胶护舷,D型H500MM,L1497MM套411011440441164846592196098型钢式踏步梯T2370999741998379512759024206098栏杆制作T23709997419985613961122792216099趸船制安T40051047420418965215322086128246034陆上安装系船柱系船柱能力451KN个83210912568728554995443996基价直接费合计2458454003施工取费合计1451878373（16463）（1942）（17）基价合计6059165138单位工程费用合计（71941271258096）（1341）3311483311概算扩大103642631642工程名称涪陵港北拱多用途码头工程（方案二）序定额编号分部分项工程名称单位工程量基价（元）市场价备注号单价合计单价合计架空斜坡道码头8481733711000919540（一）水上灌注桩（机械挖孔）166回旋钻机水上钻孔灌注桩150CM内,孔深40M内,类土M810704255704425934717571151267回旋钻机水上钻孔灌注桩150CM内,孔深40M内,类土M17551583562779147820602136156686374水上灌注桩砼M351550038169196761205315027398825510水上灌注桩工作平台水深5M内M2324000118623843288163695303556675水上灌注桩砼,钢筋加工T360853610131302715462181622438230（二）陆上灌注桩（机械挖孔）12580陆上灌注桩回旋钻机成孔,桩径150CM内,孔深40M内,类土M54066913361330288977480475822581陆上灌注桩回旋钻机成孔,桩径150CM内,孔深40M内,类土M1170151863177679711977062313160232590陆上灌注桩砼回旋钻机钻孔M33437003949613574775551101894130742496陆上灌注桩工作平台M2216002953637848324652592陆上灌注桩,桩头处理根1806077109386810714592662591陆上灌注桩砼,钢筋加工T24059300803723701954577413130777（三）斜坡道缆车道14001陆上现浇砼横梁（有底模）M311550004020146432155525336067561524191现浇砼钢筋加工水上运输安装T80850321120259625525699094607714333072预制砼T形梁C30M312937503651247237400471436099125646002轨道梁上钢轨安装,硫磺砂浆锚固70型扣板式P43延米90001588714298300270622435580054021现浇混凝土柱（1600MM）M37746005413541932971683295292764364021陆上现浇砼地梁方11745005413563581558683298025241174191现浇砼钢筋加工水上运输安装T82215321120264008815699094685506883108固定预制厂预制砼走道板人行M341120327041344788428451761786四钢趸船1用钢量T5850008000004680000008000004680000008481733711000919540基价直接费合计848173371施工取费合计基价合计（15134）（18027）（17）基价合计182554251单位工程费用合计（市场价合计施工取费合计）（13445）346246314概算扩大101393575718三个泊位所需概算4180727153第4章推荐方案41码头结构选型原则1满足船舶的使用要求，在安全的前提下力求经济合理、降低工程造价；2充分考虑港区地形、地质、水文自然条件，因地制宜地选择结构方案，以达到技术经济合理的目的；3充分利用当地的建筑材料及当地现有的施工条件，积极采用成熟可靠的施工工艺，尽量减少工程数量，加快建设进度。42码头结构方案特点码头结构方案特点如表41所示。码头结构方案特点如表41所示。结构方案特点表41序号项目名称方案一方案二1结构整体性及受力情况结构安全可靠；通用性强，结构整体性不好。2施工难易程度施工工艺技术难度不大施工工艺技术难度较大3经济指标造价较低，码头通过能力大，装卸成本低；适于对各种货物进行装卸；机型单一，故障少造价较高4使用满足程度能满足使用要求能满足使用要求5装卸工艺作业工艺性能好，效率高效率相对较低综合比较，考虑总平面布置和工艺方案，码头结构方案推荐方案一。第5章结构内力计算为解决桥吊码头结构内力计算问题，本设计采用通用商业有限元分析软件ANSYS对可能的荷载工况进行有限元计算。51计算模型和方法511计算方法桥吊结构采用通用有限元软件ANSYS计算。按照三维空间结构有限元的一般方法，建立有限元模型，离散结构单元、施加节点约束及单元荷载，计算各构件的内力和变形。计算中，基桩在假想嵌固点全部约束6个自由度，在使用状况空间结构计算时，不考虑其传力作用。512计算模型1根据桥吊码头结构型式及力学特点，按照三维空间结构有限元的一般方法，建立有限元模型，离散结构单元、施加节点约束及单元荷载，计算各构件的内力和变形。建模时桩柱、箱型梁采用实体单元（SOLID），取砼的弹性模量为，泊松比MPA4103为0166。根据地质条件按规范确定桩基嵌固点位置。根据各构件的断面尺寸，分别设置单元截面参数。模型如图51所示图51桥吊模型网格示意图52作用521永久作用箱梁自重按均布荷载施加在模型上，其均布荷载为Q25KN/M2。522可变作用船舶荷载船舶荷载计算按照港口工程荷载规范（JTJ21598）中的有关规定进行计算。作用于船舶上的风荷载作用在船舶上的计算风压力5273610XWXWFAV49YY式中，分别为船体水面以上横向和纵向受风面积，3000吨级集装AXWY箱船满载时3499645M2036742XWIOGAIOGDWXWA1127956M21YY3000吨级集装箱船半载或压载时64695M2XLOG72083LOGXW15945M2AY619YA，分别为设计风速的横向和纵向分量，根据风况资料，控制风速选XVY315/XYVMS风压不均匀系数，DW船舶载重量T船舶在水面以上的最大轮廓尺寸B172M，L112M，查港工表114得09；10XY7361056469531520942522KN）FXW490105159453152107753（KN）Y作用于船舶上的水流力、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2BCXSCVFM式中1T/M3；V35M/S。D/D4/41且L/B112/17265，查港工表118得014；000CXSCXC30LOG612480LOGB25940MB1/2014352409263594KNXSCFFYSC0、水流对船舶作用产生的水流力纵向分力SCYCV201346REYCB/L7BSDB式中水流力纵向分力系数；YCC水的运动粘性系数；V水流速度M/SS船舶吃水线以下表面积M2船舶方形系数；BC按表E08选用，取SM/10324RE4112/131104342106由表E0162得B0012，则0046（342106）0134001200181CYCLBDSB71171124062511217219656（M2）00181051035219656218（KN）FYC系缆力COSCOSINFYXKN参考港口工程荷载规范104，则式中N331030情况一315M/S；0M/SXVYV425223594077616KNF0218218KNY782KN0137612184SINCOS3COSN情况二0M/S；VY315M/SXV3594KNXF775321829592KNY4953KN00135942954SINCOS3COSN根据“荷载规范”1045，取系缆力标准值4953KN。系缆力标准值的横向投影，NX纵向投影，竖向投影YZ24765KN0SINCO4953SINCOSX4289KN0SYN0Z撞击力船舶靠岸时的有效撞击能量20NMVE式中075VN025M/S满载排水量62830LOG9170LOG9107LOGDWF245T45TFM82540KJE采用V型（低反力型）（变形为45）型橡胶护弦。橡胶护舷的反力为R560KN405T桥式起重机起重臂长12M，起重量405T，起升高度45M，最大轮压为250KN，轮距35M。流动机械荷载15吨汽车；人群荷载Q3KNM2；地面堆货（均布）30KN/M2；53内力计算531桥吊上的作用桥吊上的作用包括结构自重、装卸机械荷载。以上作用按港口工程荷载规范（JTJ21598）要求，对实际可能在码头结构上同时出现的作用，按承载能力极限状态结合相应的设计状况，进行组合设计高水位持久状况承载能力极限状态持久组合永久作用结构自重主导可变作用装卸机械荷载持久状况正常使用极限状态短期效应组合永久作用结构自重可变作用装卸机械荷载。532作用效用分析（1）永久作用产生的作用效应箱梁自重按均布荷载施加在模型上，Q25KN/M2。（2）把桥吊门机荷载（四个轮压力）简化为四个集中荷载进行计算，即F250KN集中力距离35M。综合参照各种可能出现的荷载工况选出三组具有代表性最不利的荷载的工况进行分析计算。工况1在距左悬臂边缘1M处施加集中荷载；工况2在跨中施加集中荷载；工况3在距右悬臂边缘1M处施加集中荷载。533荷载计算工况1恒载结构自重作为恒载计算。2施工荷载3KN/M3可变荷载可变荷载为起重机起吊的荷载，按最大起吊荷载计算每种工况。其值按单位力1KN施加可能出现的最不利位置。534内力计算工况一考虑车挡使门机轮只能作用在距离最左端1M处，荷载作用在距最左端及其右35M处，计算模型如下图52工况一模型图53工况一变形图图54工况一应力图工况二车挡使门机轮作用在跨中处，计算模型如下55工况二计算模型图56工况二变形图图57工况二应力图工况三考虑车挡使门机轮只能作用在距离最右端1M处，荷载作用在距最右端及其左35M处，计算模型如下图58工况三计算模型图59工况三位移图图510工况三应力图54作用效应组合原则及方法541作用效应组合原则按结构构件分类，分析每一种可能出现的作用效应组合，从中找出最不利作用效应组合。对于恒载，每种作用效应组合都参与；对于活载，按结构实际受力可能出现的情况进行组合分析。542作用效应组合方法根据港口工程荷载规范作用效应组合用手算。按承载力极限状态持久状况作用效应组合按下面公式计算IKQINIKQKGDGCCS210式中结构重要系数，取10；0永久作用分项系数，取12；G主导可变作用效应系数，起重机械荷载主导时，取14；1Q按持久状况正常使用极限状态长期效应组合按下面公式计算QIKGKSS2式中永久荷载标准值；GKS准永久值系数，取06；2可变荷载标准值和。QIK按持久状况正常使用极限状态短期效应组合按下面公式计算QIKGKSS1式中永久荷载标准值；GKS准永久值系数，取08；1可变荷载标准值和。QIK543内力计算结果箱梁荷载内力值表表51自重施工荷载工况1工况2工况3截面位置MVMVMVMVMV左中7170213059013071602140左26000476040002202225020185034043908660393跨中182003378001925100367右42203530370160114916566140416097501920右中410012101606041001210内力组合见表5354箱梁荷载内力计算结果施工期表53基本组合短期组合截面位置MDVDMDVD左中9430273876422234左368005404292004584跨中22960431188403522右5582446045163658右中5144153642281258箱梁荷载内力计算结果使用期表54基本组合短期组合截面位置MDVDMDVD左中186285552128983842左62350288684380031456跨中569809182382806306右187146924120201994右中10660314673802178第6章挡墙的计算61建筑物的种类及等级611建筑物的种类拟建工程水工建筑物桥吊，浮式系靠船构件，下河公路。612建筑物等级根据码头区的吞吐量、建设规模、重要性及淹没损失程度等因素确定本码头区为二类码头，其码头水工建筑物按级建筑物进行设计。62设计条件621设计水位及高程（黄海高程）设计高水位17530M（频率5）设计低水位13950M（保证率95，没有资料，暂定）水位变幅4580M设计码头面高程17580M设计河底高程14450M622设计船型见本说明书设计原始资料。623地质条件见本说明书设计原始资料。624地震烈度见本说明书设计原始资料。625设计荷载根据毕业设计安排，由于时间关系，本毕业设计只对桥吊进行内力计算。1工艺荷载110T桥式起重机起重臂长12M，起重量10T，起升高度12M，最大轮压为500KN。2流动机械荷载15吨汽车；3人群荷载Q3KNM2；4地面堆货（均布）40KN/M2；2水流荷载水流力按下列公式计算AVCFW2式中FW水流力标准值（KN）V水流流速（M/S），取35M/SCW水流阻力系数，取15水的密度（T/M3），取10T/M3A与流向垂直平面上的投影面积（M2）经计算，2/08MKNFW3地震该地区地震基本烈度为度，结构设计按构造设防。626荷载组合桥吊上的作用包括结构自重、装卸机械荷载、水流力等。以上作用按港口302004公路设计手册路基1996重庆主城港区朱家坝作业区冯家湾化工码头一期工程岩土地质勘察报告施工图设计阶段勘察港口工程地基规范JTJ2598建筑边坡工程技术规范GB503302002港口工程荷载规范JTJ2159863分析资料631目的本次结构计算的主要目的挡墙安全性分析。632计算方法本次挡墙计算采用荷载组合法和传统安全系数法对比分析计算。633计算参数土层参数由规范以及报告方得到本次计算所用到的土层参数资料如表1。外加荷载依据港口工程荷载规范JTJ21598，取外加荷载475KPA，作用宽度20M。作用位置见计算模型图。渗透水头15M。64计算断面641基本资料及验算条件墙后堆载Q30KN/M系缆力I495KN浆砌条石，混凝土容重R124KN/M浮容重R1F14KN/M浆砌条石，混凝土基础摩擦系数挡土墙类型重力式挡墙墙后填土摩擦角F133粘聚力00（KPA）容重湿容重，R221KN/M浮容重R2F11KN/MM10浆砌石挡墙与C20片石混凝土基础摩擦系数F055642挡墙验算1计算图示墙身为M10浆砌条石挡墙，基础为C20片石混凝土，计算图示为（2）自重计算分别对设计高水位和低水位进行计算，计算结果A11325185MA230ML147429ML268658M一设计高水位自重GGA1R1FA2R2F2185259KN对前趾的弯矩MGGA1R1FL1A2R2FL211065022KNM二设计低水位自重GDA1R1A2R23826444KN对前趾的弯矩MGDA1R1L1A2R2L2MQ19449982KNM643土压力计算按照重力式码头设计与施工规范（JTJ29098）3512条，可按下式计算2145TAN80FK02950174KAX1墙后填土产生土压力（墙后堆土高度HH20M）高水情况EAG05R2FHHKA71504对挡墙前趾的力臂LB6667M3HH对挡墙前趾的力矩MTGEAGLBMTG4323746KNM低水情况EAD05R2HHKAEAD1365076对挡墙前趾的力臂LB6667M3HH对挡墙前趾的力矩MTGEAGLBMTG8254425KNM二墙后30KN/M堆载产生的土压力（墙高H20M）高水情况EQGQHKA185725对挡墙前趾的力臂LB10M2H对挡墙前趾的力矩MTGEAGLBMTG1768805KNM低水情况EAD05R2HHKAEAD1365076对挡墙前趾的力臂LB105M2HH对挡墙前趾的力矩MTGEAGLBMTG1768805KNM643系缆力计算按照港口工程荷载规范（JTJ21598）,104,取系缆力I495KN则每米的挡墙受到的系缆力为I2475KN20I对于河船码头，系船缆的水平投影与码头前沿线所成的夹角AI0524BI0301818则系缆力的水平分力为PRH1COSBI2475KN系缆力的竖向分力为PRV1SINBI0KN水平分力队挡墙前趾的力臂LBH20M水平分力队挡墙前趾的力矩MRHPRHLB495KNM644剩余水头计算一高水位情况考虑HS1M的水头差，计算结果如下合力ESG0510HS5KN对挡墙前趾的力臂LBHHS1933M3HS对挡墙前趾的力矩MSGESGLB96667KNM二低水位情况考虑HS1M的水头差，计算结果如下合力ESD0510HS5KN对挡墙前趾的力臂LB033M3HS对挡墙前趾的力矩MSGESGLB1667KNM645码头稳定性验算一、持久状况作用效应组合持久组合一高水位时的永久作用均载（主导可变）系缆力（非主导可变）持久组合二高水位时的永久作用系缆力（主导可变）均载（非主导可变）持久组合三低水位时的永久作用均载（主导可变）系缆力（非主导可变）持久组合四低水位时的永久作用系缆力（主导可变）均载（非主导可变）承载力极限状态设计表达式不考虑波浪作用，均载所产生的土压力为主导可变作用抗滑稳定性持久组合一，组合三FEGPEPEQVDRHQHWHO1持久组合二，组合四FPQVEREDPQEPEO抗倾稳定性不考虑波浪作用持久组合一，组合三QVEVEGDPREQHPWEHOMMM1持久组合二，组合四QDQO二各安全系数的选取结构重要系数R010结构系数RD10自重力的分项系数RG10土压力分项系数RE135剩余水压力分向系数RPW105系缆力分项系数RPR140作用效应组合系数XITA07抗滑稳定性计算持久组合一荷载效应SR0REEAGRPWESGREEQGXITARPRPRH1143852结构抗滑能力R1201892KN10RGGERFD所以，RS,稳定持久组合二荷载效应SR0REEAGRPWESGXITAREEQGRPRPRH1082611KN抗倾覆稳定性计算R1201892KN100RGDERPRXITAREF所以，RS,稳定持久组合三荷载效应SR0REEADRPWESDREEQDXITARPRPRH1939812结构抗滑能力R210454410RGGERFD所以，RS,稳定持久组合四荷载效应SR0REEAGRPWESDXITAREEQDRPRPRH1878573结构抗滑能力R2104544100RGDERPRXITAREF所以，RS,稳定646抗倾覆稳定性验算持久组合一荷载组合SR0REMTGRPWMSGREMQGXITARPRMRH8811545结构抗倾覆能力R1106502210RGMGRED荷载效应SR0REMTGRPWMSGXITAREMQGRPRMRH8303079结构抗倾覆能力R11065022R所以，RS,稳定持久组合三所以，RS,稳定持久组合二荷载效应SR0REMTDRPWMSDREMQDXITARPRMRH14018211结构抗倾覆能力R4418237310RGMGDRE所以，RS,稳定持久组合四荷载效应SR0REMTDRPWMSDXITAREMQDRPRMRH13509745结构抗倾覆能力R1944998210RGGDRE所以，RS,稳定647地基应力计算重力GGD3826444KN抗力弯矩MGD19449982KNM效应弯矩MMTDMSDMQDMRH10519897KNM合力偏心距当N时B89296M3BN4162MGDGEN21312RA