天津港码头工程5000吨级件杂货码头设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 1 页 共 80 页 第一章 总论 港口基本情况 港口是水陆联运的枢纽。港口水工建筑物是港口的主要组成部分，一般包括码头防波堤、护岸船台滑道和船坞。码头是供船舶停靠、装卸货物和上下旅客 的水工建筑物，它是港口的主要组成部分。建国初期，我国只有 6 个港口，泊位 233 个，其中万吨级泊位 61个，年吞吐量 1000 多吨级。 50 多年来，我国水运工程建设始终得到党和国家的重视和关怀。 1973 年周恩来总理发出了“三年改变港口面貌的号召，使我国港口、航道的建设进入了一个新时期。党的十一届三中全会以来，党的改革开放政策极大的促进了港口建设 的步伐，使我国沿海主要港口的大型化、机械化和专业化方面进入了世界水平。到 1995 年底，我国拥有深水泊位 400 多个，总吞吐量超过了 7 亿吨。 50 多年代来，依靠科技进步，水运交通基础设施的面貌产生了深刻变化。港口水工建筑物的结构型式也有了很大发展，由起初的短桩小跨、实体重型逐渐采用长桩大跨、空心轻型和预制安装结构；并取得了一系列重大科技成就和具有国际水平的创新成果：如大型格形钢板桩结构、大型预应力混凝土管桩结构和大圆筒的应用、爆炸法处理水下软基和夯实水下抛石基床、土工合成材料和粉煤灰在港口工程的应用、大型沉箱的防 浪设计和预制出运等。随着我国自然条件较好的海湾和海岸逐步开发，今后建港将更多地处于各种复杂的条件下，或浪大流急，或海湾平缓，或地基土质松软。同时在适应新的装卸工艺、提高装卸效率、综合利用水资源等方面也对港口水工建筑物的建设提出了新的要求。港口水工建筑物主要分为设计和施工两个阶段，其中设计又可分为工程可靠性研究，初步设计和施工图设计三个程序。本设计主要对重力式码头进行设计，其内容包括：作用及其效应组合的的确定、结构选型、结构布置与构造、建筑物的稳定及结构强度计算等。水运系统自 70 年代初开始应用计算至今，已有初 期的编制和应用单一功能、单一结构的数值计算程序，发展到能研制建立软件包、计算机辅助设计系统、计算机模拟实验和计算机自动控制系统。目前对港口水工建筑物中采用各种计算假定、各种计算方法、各种结构型式的梁、板、排价差不多都有一些应用程序提供服务。三维问题的计算，程序的集成化、智能化，结构与介质的相互作用等问题的研究和应用正在进一步发展。过去由于计算机条件的限制而不得不采用各种简化，现在可采用较精确的方法。我国的水运工程系统的计算机应用水平总体上还不高，优化设计、工程数据库和规范库的建立还有待进一步开发。要加快步伐 赶上国际水平。港口水工建筑物是港口工程的 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 2 页 共 80 页 一项主体工程。本设计的目的是：掌握港口水工建筑物计算的基本原理和构造知识，为今 后从事港口水工建筑物的设计工作打下牢固的基础。本设计需用其他课程（如土力学、水力学、水文学、建筑材料、材料力学、结构力学、钢筋混凝土结构和工程施工规范等课程）的有关知识；对港口水工建筑物的经济性、安全性、使用要求和施工条件等方面进行综合考虑，并通过实践来对计算整理编写设计书、绘制施工图纸。 主要设计结论 本设计的主要内容有资料分析、总平面布置、装卸工艺、码头结构 方案拟定、设计概算、结构计算部分。总平面布置包括水域和陆域两部分的布置情况。水域设计部分包括进港航道，港池及码头前沿水深、回旋水域、锚地等的尺度和水深。陆域部分包括码头前沿线确定，泊位长度，断面宽，高（即码头顶面高程 码头坡度的尺度计算及泊位的布置顺序。泊位布置顺序应根据泊位性质（如共同使用机械）、后方布置（如共同使用堆场）、风向、铁路等因素综合评估设计。装卸工艺部分包括工艺流程设计，机械数量，主要经济技术指标。工艺流程设计根据泊位调整，工艺拟定做出多用途泊位的工艺流程设计。机械数量包括机械和 人员数量。主要经济技术指标有设计年通过能力、泊位数目、库场面积、装卸工人及机械司机人数、劳动生产率、装卸一艘船所需时间等。由于从地质资料知地基条件较好，不易选择高桩，易选用重力式码头。方案设计部分对方块和扶壁两部分进行断面设计，抗滑抗倾稳定验算，对地基承载力验算，整体稳定验算。根据使用要求、自然条件、施工条件对两个方案进行比选。结构选型后对推荐方案进行内力计算并配筋。由于方块的整体稳定性不适用于大型码头，本设计推选扶壁为优选方案并进行内力计算和配筋。 项目背景 天津港腾运有限公司由于业务发展的需要 ，为解决原料及产品的运输问题，集团需 配套建设专用的运输码头 。 拟建 5000 吨几件杂货码头泊位及水文航道、港口配套的堆场等设施。由于 腾运有限公司主产变压器等，所以件杂货按钢铁计算。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 3 页 共 80 页 第二章 自然条件 气象 温 年平均气温 12 平均最高气温 平均最低气温 极端最高气温 1995年 7月 24 日） 极端最低气温 1953年 1月 17 日） 冬季， 12月平均气温 1月平均气温 2月平均气温 春秋季多偏南风，夏季多偏东风，冬季多北至西北风，最大风力 7 8 级，一般 2 5级。常风向 率 次常风向 率 强风向 风向 6 7级风出现频率为 台风很少进入渤海直接在天津沿海登陆，但亦有之。详见风玫瑰图。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 4 页 共 80 页 水 年平均降水量 602.9 最大降水量 1083.5 现于 1964 年） 年最小降水 量 278.4 现于 1968 年） 日最大降水量 191.5 现于 1975 年） 每年降水多集中在 7 8 月，占全年的 每年 4 10 月份为主要降水月份，占全年 据有关年降水资料统计各种雨量平均累计时间：小雨 雨 3d，大雨 5d， 雾多出现在冬季，据有关资料统计，能见度小于 19 h，多发生在一月。考虑雾后恢复作业，每年取影响作业天数为 水文 位 1、基准面换算 关系 当地平均海平面 沽零点 津港理论最低潮面 2、潮型 本区潮汐性质为不正规半日潮，每日两潮，滞后 45般涨潮时间为 潮时间为 7h，一般潮差为 2 3m，最大可达 4m。 3、潮位特征值 历年最高高潮位 1992年 9 月 1日） 历年最低低潮位 1957年 12 月 18日） 历年平均高潮位 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 5 页 共 80 页 历年平均低潮位 年最大潮差 年平均潮差 均涨潮历时 5均落潮历时 7、设计水位 设计高水位 计低水位 端高水位 端低水位 、乘潮水位 根据塘沽海洋站 1990、 1992、 1995和 1997年观测资料，全年乘潮水位和冬季乘潮水位分别见表 2 表 2年乘潮水位 单位： m 乘潮延时 70% 75% 80% 85% 90% 1h h h h 2季（ 12月、 1 月、 2月）乘潮水位表 单位： m 乘潮延时 70% 75% 80% 85% 90% 1h h h h 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 6 页 共 80 页 浪 表 20年一遇波浪要素 水位(m) 泥面标高 (m) 重现期(a) 浪向 m) m) m) m) H(m) T (s) L(m) 2 50 0 0 E 0 E 0 0 0 0 0 0 0 S 0 S 0 0 0 0 0 0 位(m) 泥面标高 (m) 重现期(a) 浪向 m) m) m) m) H(m) T (s) L(m) 1 50 0 0 E 0 E 0 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 7 页 共 80 页 0 (0 0 0 0 0 S 0 S (0 0 0 0 0 0 位(m) 泥面标高 (m) 重现期(a) 浪向 m) m) m) m) H(m) T (s) L(m) 50 0 0 E 0 E (0 0 (0 0 0 0 0 S 0 S (0 0 0 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 8 页 共 80 页 0 0 0 海流 本区基本为往复流 型，涨潮主流向 潮主流向 潮流速大于落潮流速，流速小于 凌 本区每年冰期一般在 90 11012月至翌年 3月初），固定冰范围一般为 厚 冰一般距岸 10 20冰厚 速 地形、地貌及工程泥沙 形 现有海岸为人工堤岸，大神堂至蛏头沽堤岸为石质，局部外加木桩。大神堂至涧河堤岸为土质。 岸地貌 汉沽区地处渤海湾沿岸滨海平原区，地势低平， 坡度一般在 间。海岸线长度约 32内仅有一条河流 蓟运河，在区内的长度约 26般宽度为 190 300m，蓄水能力为 均入海水量为 汉沽海域位于渤海湾中部，东起涧河西侧至大神堂段为缓慢淤积段，滩面以粉沙、粘土质粉沙为主。滩面宽阔，达 3500 5000m，坡度平缓，为 年淤积厚度约为 神堂至蛏头沽段为冲刷型海岸，坡度为 海岸年蚀退约16 56m。 天津市海岸带海岸类型为堆积型平原海岸，即典型 的粉砂、淤泥质海岸。其特点是岸线平直，地貌类型比较简单，浅滩宽度平坦，岸滩变化动态十分活跃。 一级海岸类型。汉沽区大神堂至南堡海岸属缓慢淤积型海岸。岸滩特征是，浅滩宽（ 3500 7000m），平缓（坡降 ，分带现象不明显，龟裂发育；沉积物主要为粘土质粉砂、粉砂；滩面普遍淤积，岸滩大部向海延伸，滩面淤积速度 2 。在蛏头沽至大神堂岸段，海岸滩面宽度小（ 3400 3500m），坡度大（坡降 ，冲刷带直抵岸堤，岸堤有冲刷淘蚀现象；沉积物以粘土质粉砂为主，在该岸 段的水下岸坡冲淤变化是零未线普遍冲刷，零未等深线冲淤速度为 12 56， 则淤积较快， 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 9 页 共 80 页 地质条件 层描述及分布特征 本 工程 勘察区主要分布有 五层，按力学性质可进一步划分为 9个亚层，自上而下依次为： 1、第四系全新统中组海相沉积层（ 厚度 板标高 层从上而下可分为 5个亚层。 第一亚层，淤泥为主（力学分层号 1）：位于场地顶面，厚度一般为 灰色，流塑状态为主，无 层理，含贝壳、有机质、腐殖物，属高压缩性土。局部为流泥。 第二亚层，粉质粘土为主（力学分层号 2）：厚度一般为 1、 2、 3 号孔附近厚度较大，达 灰色，流塑软塑状态，有层理，含蚌壳，属高压缩性土。局部顶部夹淤泥质土。 第三亚层，粉土为主（力学分层号 3）：厚度变化较大，一般为 灰色，稍密中密状态，局部呈密实状态，无层理，含蚌壳，属中压缩性土。夹粉质粘土透镜体。 第四亚层，淤泥质粉质粘土为主（力学分层号 4）：厚度变化较大，一般在 灰色，流塑状态，有层理，含蚌壳，属高压缩性土。该层土以粘性大淤泥质粉质粘土为主，局部为淤泥质粘土。 第五亚层，粉质粘土为主（力学分层号 5）：厚度一般为 灰色，流塑软塑状态，有层理，含蚌壳，属中等压缩性土。总体以粉质粘土为主，局部为粘土，夹中密密实状态粉土透镜体。 2、第四系全新统下组沼泽相沉积层（ 厚度一般为 板标高 要由粉质粘土（力学分层号）组成，局部为粘土，呈灰黑色浅灰色，可塑状态为主，无层理，一般顶部含较多腐殖物、有机质、属中压缩性土。局部夹粉土透镜体。 3、第四系全新统下组陆相冲积层（ 厚度一般为 右，顶板标高一般为 要由粉质粘土（力学分层号）组成，局部为粘土，呈灰黄色褐黄色，可塑状态，无层理，含铁质，局部含蚌壳及礓石，属中压缩性土。夹粉土及粉砂透镜体。 4、第四系上更新统第五组陆相冲积层（ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 10 页 共 80 页 厚度 板标高一般为 要由粉质粘土（力学分层号）组成，呈褐黄色，可塑状态，无层理，含铁质，属中压缩性土 。局部分布粉土透镜体。 5、第四系上更新统第四组海相沉积层（ 本次勘察 穿透该层，揭示厚度 右，顶板标高一般为 要由粘土（力学分层号）组成，以灰色为主，局部呈黄灰色，软塑可塑状态，无层理，含少量贝壳，属中压缩性土，局部夹粉质粘土透镜体。 土层的物理力学指标见表 2地震 抗震设防烈度为 8度，设计基本地震加速度值为 地理位置 天津港是首都北京及天津市的海上门户，踞海河下游及入海口处，地处渤海西部海岸中心位置，距天津市区 66 公里，距北京市 170 余公里，同世界上 160 多个国家和地区的300多个港口有航运业务往来。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 11 页 共 80 页 表 2土编号 岩土名称 天然含水量 （ %） 质量 密度 g/然孔隙比 e 液限 L (%) 塑限 p (%) 塑性指数性指数缩 系数 压缩 模量 直剪快剪 直剪固结快剪 固结系数 承载力容许值f（ 1/ ( 10s） 10s） 度 C 度 C =50 P=100 P=200 P=400 P=50 P=100 P=200 P=400 1 淤泥 5 2 粉质粘土 00 3 粉土 00 4 淤泥质粉质 粘土 5 5 粉质粘土 30 粉质粘土 40 粉质粘土 50 粉质粘土 80 粘土 160 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 12 页 共 80 页 第三章 货运量及船型 货运量 设计年吞吐 量 200 万吨。 设计船型 表 3设计船型尺度表 船型 长（米） 宽（米） 型深（米） 满载吃水（米） 5000 吨级件杂货船 112 17 四章 港区主要建设规模的确定 泊位数目的确定 泊位数应根据码头年作业量、泊位性质和船型等因素按下式计算： (4式中 N 泊 位数 ； Q 码 头年作业量 （ t）， 指通过码头装卸的货物数量， 包括船舶外挡作业的货物数量， 根据设计吞吐量和操作过程而定 ； 一 个泊位的年通过能力。 件杂货 码头泊位 年 通过 能力 计算 ： t t d (4p (4式中 T 码头年日历天数，取 365 天； G 设计船型的实际载货量（ t），取 4500t； 装卸一艘设计船型所需的时间（ h）， 4500 1 2 ； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 13 页 共 80 页 p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，取 180 t/h（ 2 台 360t/h） 。 昼夜小时数，取 24h； t 昼夜非生产时间之和（ h），包括工间休息、吃饭及交接班时间，应根据各港实际情况，故取 4h； 泊位利用率，取 船舶的装卸辅助作业、技术作 业时间以及船舶靠离泊时间之和（ t），船舶的装卸辅助作业、技术作业时间指在泊位上不能同装卸作业同时进行的各项作业时间，取 5h。 3 6 5 4 5 0 0 0 . 6 5 1 2 8 1 1 5 3 . 1 31 2 . 5 52 4 4 2 4 2000000 1 . 5 61281155. 13N 取 2 个泊位 。 码头线长度 计算： 2L+3d 式中 码头泊位长度（ m） ； L设计船长（ m） ， 112m； d富裕宽度（ m） ，根据表 4 1 取 14m。 表 4 1 富 裕长度 d LL(m) 230 dD(m) 5 8 10810 12 151215 18 201820 22 252225 330 码头线总长度： 1 1 2 2 3 1 4 2 6 6 。 仓库、堆场面积 件杂货仓库 所需容量： h B K ry d cy k (4买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 14 页 共 80 页 式中 仓库所需 容量 （ t）； 年 货 运 量 ， 2000000 仓库不平衡系数 ，取 货物最大入仓库百分比（ %），取 80%； 仓库或 堆场年 营运 天数，取 360 天 ； 货物在仓库或堆场的平均堆存天期（ d）；取 10 天； K 堆场容积利 用系数，对件杂货取 2 0 0 0 0 0 0 1 . 2 0 . 8 1 0 5 3 3 3 33 6 0 1 . 0 场 总面积 件杂货 堆场 总面积可按下式计算 (4式中 A 堆场 的总面积 ( 2m )； q 单位或有效面积的货物堆存量 ( 2/取 ； 堆场 总面积利用率，为有效面积占总面积的百分比 (%)，取 80%。 253333 133345 0 . 8 设置 四 个 100米长，宽 35米 的 堆场 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 15 页 共 80 页 第五章 港区总平面设计 平面布置原则 理利用自然条件、远近结合和合理分区，并应留有综合开发的余地。各类码头的布置既应避免相互干扰，也应相对集中，以便于综合利用港口设施和集疏运系统。 有利于原有港区的改造，同 时应减少建设过程中对原有港区生产的干扰。 力求各组成部分之间的协调配合，有利于安全生产和方便船舶及物流运转。 根据建设条件，注意施工场地的安排。 应留有口岸检查和检验设施布置的适当位置。 业条件及标准 风 6级 雨 中雨以下，既 25 能见度 1 船舶装卸作业标准 根据海港总平面设计规范 （ 4. 3. 12 对不同载重吨的船舶、不同货种的码头，船舶装卸作业的 允许波高和风力，不宜超过表 4. 的数值。根据本设计情况： 顺浪 浪 码头年作业天数 经风、雨、雾、浪及重复天数的综合考虑，年码头作业天数为 330 天。 码头前沿高程和设计水深 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 16 页 共 80 页 计水位 设计高水位 计低水位 端高水位 端低水位 码头前沿高程 按有掩护港口 码头前沿高程为 设 计高水位 与 超高值 之和，应按下表的基本标准和复核标准分别计算，并取大值。 表 5 1 码头前沿高程 基本标准 复核标准 计计 算水位 超超 高值（ m） 计计 算水位 超超 高值（ m） 设计高水位（高潮累积频率 10%的潮位） 端高水位（重现期为50 年的年极限高水位） 0 本标准： 超高值取 复核标准： 超高值取 故码头前沿高程为 码头前沿设计水深 码头前沿设计水深，是指在设计低水位以下的保证设计船型在满载吃水情况下安全停靠的水深。其水深可按下式确定： D T+1Z+2Z+3Z+4Z(52Z=4% 1(5式中 D码头前沿设计水深 (m)； T设计船型满载吃水 (m)， T= 1Z龙骨下最小富裕深度 (m)，1Z= 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 17 页 共 80 页 2Z波浪富裕深度 (m) 当计算结果为负值时 ，取2Z 0m； K 系数，顺岸取 岸取 K 4%H码头前允许停泊的波高 (m)，波列累计频率为 4%的波高，根据当地波浪和港口条件确定 ，4% 3Z船舶因配载不均匀而增加的船尾吃水值 (m)， 杂货船可不计 ； 4Z备淤富裕深度 (m),根据回淤强度，维护控泥间隔期，及控泥设备的性能确定， 不 小于 取 2 0 . 3 0 . 6 8 0 . 4 0Z ，取2 0Z ； D=+ 码头前沿 最 低高程设计低水位 D 0 .5 m 。 码头前水域及港池的宽度及长度 码头前水域 制动水域 取 34 倍的设计船长： （ 34） L=（ 34） L 112m=400m 回旋水域直径 取两倍设计船长： 2L=2 112=224m 码头前停泊水域 取两倍设计船宽： 2B=2 17=34m 港池的宽度及长度 宽度 ： 2L=2 112=224m 长度： 266 m 连接水域 取 3 倍设计船长： 3L=3 112=336m 锚地 ：可 分为港外和港内锚地 ,采用单锚系泊时 ,每个锚地所占水域为一圆面积 ，其半径可按下式计算： 风力 7 级 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 18 页 共 80 页 R=L+4h+145 (5式中 R单锚水域系泊半径 (m)； L设计船长 (m)； h锚地水深 ， 取 h= 因为风力 ； 有效受拉砼截面面积，对受弯构件 2 受拉区纵向钢筋截面面积； 荷载效应长期组合计算的构件纵向受拉 钢筋应力； 对扶壁结构各截面进行裂缝宽度验算，计算结果见表 表 8缝宽度验算表 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 78 页 共 80 页 立板 底板 尾板 趾板 肋板 跨中 支座 跨中 支座 跨中 支座 ( / )M kN ()SA 57 1028 654 1028 654 1508 5193 0()h 70 470 470 470 470 770 14930 ()86 211 274 265 267 252 258 60 () 5102 5102 5102 5102 5102 5102 5102 ()c 25 25 25 25 25 25 25 35 ()d 12 10 16 12 16 12 16 22 ）60000 60000 60000 60000 60