江阴澄通港5万吨级新建码头工程设计说明书 毕业设计.doc

江阴澄通港区 5 万吨级泊位 江阴澄通港 3 万吨级新建码头工程 杨雪 （河海大学交通学院海洋学院 江苏 南京） 摘要 本设计为江阴澄通港 5 万吨级新建码头工程设计。内容包括四个部分，即码 头设计工程中的资料分析、码头总平面布置、码头结构的初步设计及技术设计。本 次设计需达到初步设计的要求，并对指定构件达到施工详图的要求。 根据该码头的营运资料和自然条件，进行了码头的总平面布置，码头总长 281 米，桩台宽 22.5 米，设三条引桥，陆域面积 2.5 万平米左右。装卸工艺主要 为门机，牵引平板车，叉车和轮胎吊。 根据码头的用途及其上的作用，初步确定了码头结构的两种设计方案，第一 种方案为传统的纵横梁不等高连接，面板搁置于纵梁的形式；第二种方案为纵横梁 等高连接面板搁置于横梁的形式。经过比选确定第一种方案为推荐方案。 根据第一方案进行了技术设计，并对面板进行了配筋计算。同时运用 pjjs 电算软件进行了横梁内力计算，并根据计算结果对施工期和使用期配筋及结构强度 计算和裂缝开展宽度验算。 设计成果包括计算书、说明书和三张大图（码头平面布置方案图、码头结构 断面图、横梁配筋图） 。 new harbor program of chengtong harbor of jiangyin yangxue (college of traffic and ocean, hohai university, nanjing, jiangsu, china) abstract this program-designing is the new harbor program of jiangyin .the whole manual consists of four parts, which are analyzing the data, disposing the collectivity of the new harbor, redesigning the structure and designing the concrete technique. according to the material of the working environment and natural environment, i dispose the collectivity of the new harbor: the size of the harbor is:281m22.5m.it has three approach bridges. according to the use of the harbor and the force on it, i draw out two schemes. after comparing, i choose the first scheme and designed constructional stability calculation and all kinds of internal force and strength calculation. at last the assignment consists of the computation manual, instruction manual and three plans. 江阴澄通港区 5 万吨级泊位 目目 录录 1 设计基本条件和依据1 1.1 工程概况.1 1.2 设计依据.1 1.3 设计任务.1 2 营运资料1 2.1 货运任务.1 2.2 船舶资料.1 3 港口自然条件2 3.1 工程位置.2 3.2 气象条件.2 3.2.1 气温2 3.2.2 降水2 3.2.3 风况2 3.2.4 雾况3 3.2.5 雷暴3 3.2.6 相对湿度3 3.3 水文条件.3 3.3.1 基准面3 3.3.2 潮汐3 3.3.3 水流4 3.3.4 波浪4 3.4 可作业天数.4 3.5 河势演变分析.5 3.5.1 河道概况5 3.5.2 河势分析主要结论5 3.6 地质概况.6 3.6.1 地层6 3.6.2 地质构造6 3.6.3 地形、地貌6 3.7 岩土物理、力学性质.6 3.8 地震.8 4 材料供应及施工条件8 5 总平面布置9 5.1 总平面布置原则.9 5.2 码头设计尺度.9 5.2.1 码头长度和码头宽度9 5.2.2 码头前沿高程和水深9 5.3 陆域平面布置.10 5.3.1 码头前沿作业地带10 5.3.2 引桥10 5.3.3 港口道路10 5.4 辅助生产和辅助生活建筑物.10 江阴澄通港区 5 万吨级泊位 5.5 装卸工艺.10 5.5.1 装卸工艺和机械选型10 5.5.2 港口主要建设规模的确定10 5.5.3装卸工艺流程及流程图.12 6 码头结构初步设计13 6.1 码头上作用的确定.13 6.1.1 不变作用13 6.1.2 可变作用13 6.1.3 船舶荷载13 6.2拟定码头结构方案一15 6.2.1 结构形式15 6.2.2 尺寸拟定及验算15 6.3 拟定码头结构方案二.21 6.3.1 尺寸拟定及验算21 6.3.2 纵梁和横梁尺寸拟定及验算23 6.3.3 桩帽设计23 6.3.4 桩长计算23 6.3 码头结构方案比选.23 6.4 码头后方桩台设计.23 6.4.1面板尺寸拟定及验算24 6.4.2横梁尺寸拟定及验算25 6.4.3桩力及桩长计算26 6.5引桥设计26 6.5.1面板尺寸拟定及验算.26 6.5.2 横梁、桩帽及桩的设计27 7 码头结构技术设计27 7.1 面板技术设计.27 7.1.1 面板内力计算27 7.1.2 面板配筋计算28 7.1.3 叠合板抗剪验算29 7.1.4 支座处斜截面抗剪验算29 7.1.5 裂缝宽度验算30 7.2 横向排架技术设计.30 7.2.1 内力计算说明30 7.2.2内力计算.32 7.2.3横梁配筋计算.32 7.2.4斜截面承载力计算.33 7.2.5裂缝开展宽度验算.34 江阴澄通港区 5 万吨级泊位 1 1 设计基本条件和依据设计基本条件和依据 1.1 工程概况工程概况 拟新建江阴澄通港 5 万吨级码头。码头拟建位置在长江下游福姜沙水道南岸，肖山与 白屈港之间，距鹅鼻嘴 3.7km。 1.2 设计依据设计依据 所用规范： 海港总平面设计规范 jtj21199 海港水文规范 jtj213-98 港口工程荷载规范 jtj25198 高桩码头设计与施工规范 jtj29198 港口工程地基规范 jtj250-98 港口工程桩基规范 jtj25498 港口工程混凝土设计规范 jtj26798 1.3 设计任务设计任务 拟建中邦粮油仓储（江阴）有限公司 5 万吨级件杂货码头。 本项设计的任务是对新建码头进行总平面布置，并进行结构方案设计及部分构件的技 术设计。 2 营运资料营运资料 2.1 货运任务货运任务 本工程货运量由业主提供、根据泊位性质及业主对码头的总体要求，货种及货运量组 成如下： 件杂货 48 万吨年。 2.2 船舶资料船舶资料 从长江口整治规划看，一期工程完成后(2000 年底)水深将达 8.5m(理论深度基面)， 2005 年左右二期工程完工后，水深可达 10m，最终的三期工程水深达 12.5m。交通部长江 航务管理局文件(长航工 11998783 号) “关于内河航道技术等级批复的通知”明确规定石 洞口一南京的航道吨级为 50000 吨级。 从临近相似的码头靠泊情况看，50000 吨级的减载散货船在靠泊船舶数量中占有相当 的比例，而 70000 吨级的减载船舶也经常靠泊作业。 船型资料如下： 表 2.2 船舶载重吨总长型宽型深满载吃水 (dwt)(m)(m)(m)(m) 500002303217.512.7 江阴澄通港区 5 万吨级泊位 2 3 港口自然条件港口自然条件 3.1 工程位置工程位置 拟建中邦粮油仓储(江阴)有限公司码头位于江阴市东北约 7km、处于江阴市滨江开发 区中部，拟建码头工程位于长江右岸、江阴肖山一白屈港之间岸段。工程址陆路距南京 200km。距上海 180km，水路距南京港 220km、距上海吴淞口 150km。 3.2 气象条件气象条件 本地区处于北亚热带向温带的过渡地带，并受到海洋性气候的调节作用，具有气候温 和、四季分明、雨量充沛、霜期短且无冰冻等特征。 依据江阴东门气象站 19571980 年气象资料统计，本地区各气象要素如下： 3.2.1 气温 历年最高气温 38.0 (1959 年 7 月 10 日) 历年最低气温 -14.2 (1977 年 1 月 31 日) 多年平均气温 15.2 最热月平均气温 27.8 最冷月平均气温 2.2 3.2.2 降水 (1)降水量 多年平均降水量 1025.6mm 最大年降水量 1342.5mm (1957 年) 历年月最大降水量 505.4mm (1974 年 7 月) 历年日最大降水量 196.2mm (1962 年 9 月 6 日) (2)降水日数 日降水量 0.1mm 123.8d 日降水量 1.0mm 87.9d 日降水量 5.0mm 49.8d 日降水量 10.0mm 30.4d 日降水量 25.0mm 10.1d (3)降雪 年均降雪日数 6.5d 最大积雪深度 22cm (1984.1.19) 3.2.3 风况 (1)风频、风速 常风向及频率 ese、sse 向，频率各占 10 次常风向及频率 ene、se 向，频率各占 9 强风向 偏 se 向 多年平均风速 3.8ms 实测最大风速 20.0ms (2)大风日数 风力7 级(风速13.8ms)年平均 15d，年最多 49d 江阴澄通港区 5 万吨级泊位 3 风力8 级(风速17.0ms)年平均 8.4d，年最多 26d 3.2.4 雾况 影响本区的雾一般为晨雾，雾延时至上午 8 时后的雾次出现的频率相对较低，年内以 秋、冬季(912 月份)出现雾日频率相对较高。本区多年平均雾日数为 29.6d。 3.2.5 雷暴 多年平均雷暴日数 30.9d 3.2.6 相对湿度 多年平均相对湿度 80。 3.3 水文条件水文条件 3.3.1 基准面 本工程潮位均以吴淞基准面为起算面。 3.3.2 潮汐 工程所处的扬中河段属感潮河段，其潮汐类型为非正规半日浅海潮，即在一个太阴日 内有两次涨潮和两次落潮的过程。外海潮波在上溯过程中由于受长江径流的顶托和河床边 界条件反射影响，潮波已发生较大变形，表现为潮波前坡变陡、后坡平缓，涨潮历时自下 而上逐 渐缩短、落潮历时则大大超过涨潮历时(落潮历时约为涨潮历时 2.53 倍)。工程河段 潮汐高潮不等现象较为明显，低潮位应受径流控制而两潮相差不大。 3.3.2.1 工程河段潮汐特征潮值 工程河段潮位资料主要依据工程上游侧江阴肖山水文站(资料年限 19151937、19481998 年)实测潮位资料进行统计，工程河段潮汐特征值如下： 历年最高潮位 7.22m (1997 年 8 月 19 日) 历年最低潮位 0.80m (1997 年 8 月 19 日) 平均高潮位 3.98m 平均低潮位 2.38m 平均潮位 3.19m 最大潮差 3.62m 平均潮差 1.64m 3.3.2.2 设计潮位 依据海港水文规范要求，设计高、低水位采用肖山水文站 1967i976 年共十年高、低 潮位资料进行统计，极端高、低水位采用肖山站 i948-1998 年共 51 年的年极值高低水位 资料进行统计，工程河段设计潮位取值如下： 设计高水位 5.04m(高潮累积频率 10潮位) 设计低水位 1.68m(低潮累积频率 90潮位) 极端高水位 7.18m(50 年一遇高潮位) 极端低水位 0.74m(50 年一遇低潮位) 防汛水位 7.25m(100 年一遇高水位) 江阴澄通港区 5 万吨级泊位 4 3.3.3 水流 3.3.3.1 工程河段水流特征 工程河段位于长江下游的感潮与潮流交界处，枯水期长期径流量小，水流一般为往复 流型态。洪水期由于上游径流量较大，本河段水流有时为单向流、有时为双向流；工程河 段水流运动形态主要受控于上游径流量的大小和河口潮汐的强弱。 本河段落潮流为优势流，落潮流速及落潮流历时均大于涨潮流历时，落潮径流是影响 本河段河床形态的主要动力因素。 3.3.3.2 码头区流速、流向资料 依据拟建码头区 2000 年 12 月 27 日1 月 4 日大、中、小潮水文测验资料。 (1)本次测验期间大通站流量在 1530016500m3s，从流量量级来看，测验期流量较 平水年枯水期的流量偏大。测验期工程区涨潮平均历时 3：48，平均落潮历时 8：34，最大 潮差 2.42m。 (2)码头区流向特征：下游侧 35 万吨级泊位区流态为往复流，涨潮流向一般在 240260，落潮流向一般在 6585范围摆动。上游侧 300010000t 级泊位区位 于肖山矶头下游侧，由于受矶头的挑流作用，该段岸线在离设计岸堤 120m 以内存在较强 的回流，其中在 60m 以内近岸流向始终为偏西向流，60120m 之间流向旋转性较强；在 离堤岸 150m 以外水流向与大江主流基本一致。该段大江主流涨潮潮流向一般在 230260，落潮流向一般在 6085。 (3)码头区流速特征：下游侧 35 万吨级泊位区实测分层最大涨潮流速 0.76ms、最 大落潮流速 0.86ms，垂线平均最大涨潮流速为 0.66ms、落潮流速为 0.74ms。上游侧 300010000t 级泊位区在离堤 180m 以外主流水域，实测分层最大涨潮流速 1.07ms，最 大落潮流速 1.17ms。垂线平均最大涨潮流速为 0.77ms，最大落潮流速为 0.92ms。 本次测验期为长江枯水期，实测流速值不大，工程河段最大流速一般发生在长江洪水 期。在设计洪峰流量下，工程河段最大落潮流速预计可达 2.02.5ms。 3.3.4 波浪 工程河段波浪为风成浪，一般天气条件下无浪，在持续的吹拢风作用下码头区水域会 形成一定波高。工程河段偏东北方位水域较开阔，在持续的偏北大风作用下，拟建港区前 沿水域将有一定的波浪生成，按小风区波浪经验公式推算工程近岸段最大波高在 1.5m 左右。 3.4 可作业天数可作业天数 根据拟建泊位运营特点及作业标准要求分析，影响港区正常作业的不利自然条件因素 主要分：不利气象因素包括大风、雨、雾、雷暴、高温及严寒等天气条件，不利水文因素 主要为波浪和异常高、低水位等的影响。 按海港总平面设计规范要求，港区正常作业的标准如表 3.4： 港区作业标准 表 3.4 影响因素可作业标准 风风速13.8ms 降雨日降水量5.0mm 雾 航行要求：能见度1000m 作业要求：能见度200m 江阴澄通港区 5 万吨级泊位 5 水位不出现异常高、低水位 波浪 海轮泊位： h1101.0m 驳船泊位： h1100.6m 依据江阴气象站 19571980 年气象资料，按港区作业标准要求统计各影响因素的超标 过程次数，剔除其中同时出现的超标现象过程，得到本港区海轮泊位可正常作业天数为 300d。 3.5 河势演变分析河势演变分析 3.5.1 河道概况 拟建工程位于长江澄通河段上段右岸、江阴肖山白屈港之间岸段，其上接江阴水道、 下连福姜沙水道；拟建工程岸段为单一河道(江阴水道)向分汊河道(福姜沙汊道)转变的过渡 段。 拟建工程上游江阴水道为单一微弯型河道，河道平面形态呈两头窄、中间宽；其进口 受右岸天生港矶头导流岸壁的控制，河宽 1.8km。 水流经天生港后，河道展宽，中间最宽处达 4.4km；江阴水道出口受鹅鼻嘴炮台圩 节点的控制，河宽约 1.5km，该节点对上下游河势均起着有效的控制作用。江阴水道主深 槽偏靠南岸一侧，河床最深处达-25m，次深槽偏靠北岸侧，最深处在-15m 左右；江阴水道 南岸土质结构密实、抗冲性较强，百余年来，经历了多次洪水考验，该水道长期维持基本 稳定。 江阴鹅鼻嘴至长山河段长约 9km，为单一河道(江阴水道)向分汉河道(福姜沙汊道)转变 的过渡段；长江主流过鹅鼻嘴一炮台圩节点后，主流趋江中，付流沿南岸而下，江面逐渐 展宽，河床抬高：在鹅鼻嘴炮台圩节点江面宽约 1400m，平均水深约 31m，至长山断面 处江面宽达 4000m，平均水深约 12m。本河段南岸有一系列山丘濒临长江边，其中黄山山 体临江长达 2000m，肖山山体临江 750m，长山山体临江 3000 以上，由于有一系列山体依 江而立，南岸河床边界稳定。长江水流经过长山断面后被福姜沙分为南、北两汊，北汉为 主汊，长约 11km，河道顺直宽浅；南汊为支汊，长约 16km，河道弯曲窄深，弯曲率为 1.44。近几十年来过渡段河床变化不大，福姜沙南、北汊分流比均较为稳定(分流比在 1：4)。 3.5.2 河势分析主要结论 (1)江阴水道由于进口段右岸上天生港导流岸壁和下游鹅鼻嘴炮台圩节点的有效控制 作用，加上南岸土质坚实耐冲，抑制了河床的横向移动，因此今后江阴水道将继续维持长 期稳定少变的河势格局。 (2)江阴鹅鼻嘴长山段为单一河道向分汊型河道的过渡段，由于南岸有一系列山丘滨 临长江，使南岸边界十分稳定；北岸因扩岸的实施，河床江岸基本稳定，所以过渡段将继 续维持现状有利河势。 (3)福姜沙汊道由于左汊河道顺直宽浅，导致左汊内深槽不断扩大、左移，经初步系统 的整治抛石护岸后，基本上控制了崩塌，所以随着整治抛石护岸工程的继续实施，福姜沙 左、右汊现状河势格局也不会改变。 (4)拟建码头区位于江阴肖山白屈港之间，长江主流在码头区偏靠南岸一侧，且工程 岸段江岸为肖山山麓、土质坚实耐冲，从平面、断面比较图可以看出：码头区附近 0m、- 5m、-l0m 河床等深线多年来稳定少变，河床岸坡亦相当稳定。 (5)参照沿江类似工程分析认为，由于拟建工程岸段江面较宽阔，码头工程伸入江中距 离亦较短，为 80100m，在防洪水位时码头工程阻水面积仅占整个河床断面积的 0.56， 江阴澄通港区 5 万吨级泊位 6 因此码头工程对长江河势、行洪基本上无影响。 综上所述，上游江阴水道为长江下游近百年来相对稳定的河道，并将继续维持相对稳 定。过渡段、福姜沙水道随着护岸工程建设的不断实施、亦趋稳定，现状有利河势条件为 工程建设提供了前提条件。码头区河床冲淤变化较小，且水域条件较好。码头工程建设后 对长江河势、行洪、航行基本无影响。因此从河势角度分析，码头工程建设是可行的。 3.6 地质概况地质概况 3.6.1 地层 场地勘探深度内地层主要有： (1)第四系全新统(q4al+ pl) 为近代沉积的长江三角洲冲积层灰色、流塑状淤泥质粘土夹砂和灰至青灰色、松散 至中密状粉、细砂层，局部夹角砾。 (2)第四系更新统(q1-3 el+ dl) 褐色碎石层。 (3)泥盆系上统五通组(d3w) 灰白色石英岩。 3.6.2 地质构造 场地位于新华夏系夏式构造体系中的和桥北涸断裂带(北东向)内，江阴复式背斜的 北翼，复式背斜轴向 5060，呈微向北突出的弧形，总长约 50 公里，宽约 12 公里，与 褶皱面大致直交的北西向扭性、张扭性断裂较发育。 3.6.3 地形、地貌 拟建码头所在地江阴位于长江三角洲冲积平原之上，附近有君山、黄山、肖山等弧 丘突起，该处平原大都地势低平，拟建码头位居中山码头和白屈港之间，近代长江河谷地 貌，长江的岸线自上游向下让肖山后，在场地内转而向北，在孔 zk18 一 l7 一线以南形成 长江高漫滩，高程在 4.515.41m 之间(吴淞基准面)；长江河谷在场地的西部争肖山一带， 地形陡峻，坡降大；沿岸有人工构筑的长江防洪大堤，堤面高程 9.25m 左右。场地附近的 水深条件良好、航行槽宽、后方陆域宽广。 3.7 岩土物理、力学性质岩土物理、力学性质 依据土的时代、成因、岩性和工程地质特征，将场地勘探深度内的地层划为 16 个工程 地质(亚)层，分述如下： ()粉质粘土(q4al+ pl) 褐黄灰色，饱和，软一可塑。 (夹厚 0.51.0mm 的粉砂)层厚 1.703.75m，顶板 标高 0.003.56m。：34.0，：18.6knm3，e：0.96，ip：13.3，il：0.92，al- 2；0.7mpa-1，c：17kpa，：13.1，n：2.8 击。该层揭露于 zk18、zk19、zk20、zk21、l4、l5 孔，在场地内连续分布于长江漫滩之顶部，为软土 之上的硬壳层。 ()粘质粉土(q4al+ pl) 灰色，饱和，松散。局部夹粉砂。厚 2.052.65m，顶板标高 0.86-0.69m，顶板埋深 2.153.35m，n：3.5 击，该层揭露于 zk18、zk19 孔，分布于场地内西部高漫滩的上部。 (-1)粉、细砂(q4al+ pl) 灰色，饱和，松散。含云母碎片，局部夹淤泥。厚 0.604.30m，顶板标高-7.35- 江阴澄通港区 5 万吨级泊位 7 13.00m，ac：39，am：33，n：2.4 击。见于 zk7、zk8、zk14、zk15、zk16、zk17 孔，分布于场地东北之顶部，为长江河谷新近堆积之土层。 (-2)粉、细砂(q4al+ pl) 灰色，饱和，松散。含云母碎片，局部夹淤泥。厚 2.8014.30m，顶板标高-9.95- 17.17m，ac：39，am：33，n：5.5 击。见于 zk4、zk5、zk6、zk7、zk8、zk13、zk14、zk15、zk16、zk17 孔，分布于场地的中 部和东部。 ()淤泥质粉土夹粉砂(q4al+ pl) 灰色，饱和，流塑。夹厚 23mm 的粉砂，个别钻孔的顶部相变为淤泥。厚 0.40- 13.35m，顶板标高 2.01-17.34m，：34.4，：18.3knm3，e ：0.99，ip ：10.5，il：0.97，al-2；0.50 mpa-1，c：23kpa，：10.8，n：2.6 击。该层在场区内连 续分布，受江流冲刷，在 zk1 和 zk4zk6 附近缺失，且顶板标高和厚度变化较大。 (v)粉、细砂夹淤泥质粘土(q4al+ pl) 灰青灰色，饱和，松散。含云母碎片，局部夹厚 23mm 的淤质粘土，厚 2.8010.00m，顶板标高-6.31-26.67m，顶板埋深 1.7015.00m。ac：39，n：7.1 击。 粉、细砂中所夹的淤泥质粘土的物理、力学指标特征值为 ：31.3，：18.2knm3，e ：0.94，ip ：8.1，il： 0.82，al-2：0.26mpa-1，c：54kpa，：13.3。该层揭露于 zk2、zk3、zk4、zk5、l1、l2、l3、l4、l5、l6、l7 孔，连续分布于场地的西北部、 长江高漫滩地段。 (v-1)粉质粘土(q4al+ pl) 青灰色，饱和，松散。厚 1.20m，顶板标高-28.73m，顶板埋深 11.50m，该层仅揭露于 zk3 孔，ac：39，am：33。 ()粉、细砂(q4al+ pl) 灰青灰色，饱和，稍密。含云母碎片，局部夹淤泥质粘土，厚 7.1025.00m，顶板 标高-13.11-27.86m。顶板埋深 1.8019.20m。ac：39，am：32，n：12.2 击。粉、细 砂中所夹的淤泥质粘土的物理、力学指标特征值为 ：29.3，：18.2knm3，e ：0.90， al-2：0.22mpa-1。该层揭露于 zk4、zk6、zk7、zk8、zk12、zk13、zk14、zk15、zk16、l1、l2、l3、l4、l5、l 6、l7 孔，在场地河谷地区连续分布。 ()粉、细砂(q4al+ pl) 灰青灰色，饱和，中密。含云母碎片，局部夹淤泥质粘土，厚 2.7511.80m，顶板 标高-23.40-43.20m。顶板埋深 15.0022.60m。ac：39，am：32，n：15.5 击。该层 揭露于 zk5、zk6、zk7、zk8、zk14 孔，分布于场地东北之顶部。 ()粉、细砂夹淤泥质粘土(q4al+ pl) 灰青灰色，饱和，稍密。含云母碎片，局部夹淤泥质粘土，厚 4.9011.50m，顶板 标高-25.85-38.99m。顶板埋深 18.5027.00m。 ac：40，am：35，n：11.8 击。该层 揭露于 zk6、zk15、zk16 孔，呈透镜体状分布于场地的中部。 ()粉、细砂(q4al+ pl) 灰青灰色，饱和，中密。含云母碎片，局部夹淤泥质粘土，厚 2.803.60m，顶板标 高-34.30-37.35m。顶板埋深 25.0030m.00m。 ac：40，am：33，n：16.5 击。该层 揭露于 zk15、zk16 孔，呈透镜体状分布于场地的东部。 ()角砾(q4al+ pl) 锈黄色，饱和，密实。骨架颗粒呈棱角状，石英岩、石英砂岩质地，粒径 江阴澄通港区 5 万吨级泊位 8 1020mm，最大达 40mm，其间充填以中、细砂，厚：0.700.75m。顶板埋深-5.64 一- 25.59m。顶板埋深 2.3513.35m，n：31.0 击。该层揭露于 zk9、zk10、zk11 孔，呈带状 分布于场地西部，受地形的控制，该层顶、底板标高变化较大。 ()粉质粘土(q4al+ pl) 灰绿褐黄色，饱和，可塑。揭露厚度 0.1013.90m，顶板标高：-26.00-29.81m，顶 板埋深 25.8033.00m。： 30.0，：18.9knm3，e ：0.88， ip ：16.2，il： 0.51，al-2：0.31mpa-1。该层揭露于 l2、 l3、l4、l5、l7，分布于场地内高漫滩区。 ()碎石(q1-3 el+ dl) 褐色，饱和，密实。骨架颗粒呈棱角状，石英砂岩质地，粒径 1570mm，含量 6070，其间充填以粘质粉土。厚：0.501.60m，顶板标高-9.14 -28.14m，n：9.3 击， 顶板埋深 0.0015.90m。揭露于 zk1、zk10、zk11、zk19 孔，分布于场地西部基岩的上 部。 (x)强风化石英岩(d3w) 褐红色，潮湿，坚硬，变晶结构，块状构造，风化裂隙和构造裂隙密集发育，岩芯呈 碎石状。揭露厚度 0.102.57m，顶板标高：-6.34 -48.10m，顶板埋深 0.5035.10m。n：24.2 击。该层仅在 zk20、zk21、l5、l6、l7 孔未揭露到。 (x)弱风化石英岩(d3w) 灰白色，潮湿，坚硬，变晶结构，块状构造，具三组闭合裂隙，相交呈网状，岩芯呈 碎石、碎块状。揭露厚度 0.302.87m，顶板埋深-7.39-44.29m。单轴饱和极限抗压强度 rb：163.7mpa，软化系数 k：0.80。该层揭露于 zk1、zk2、zk3、zk5、zk6、zk8、zk9、zk10、zk17 孔，在场地内连续分布，为场 地内的基底岩层。 3.8 地震地震 拟建码头所在区的基本地震烈度为六度，水工建筑物按六度设防。 4 材料供应及施工条件材料供应及施工条件 本工程位于长江下游的江阴市，该地区砂、石料十分丰富、质地良好；工程区陆域场 地平整，紧邻港区的滨江大道及通港路与港外道路相连，水、陆交通十分方便；施工用电 接自邗江县供电局；施工用水接自江阴市邗江滨江自来水有限公司；通信引自江阴电信局 邗江电信分局，施工条件良好。 江阴澄通港区 5 万吨级泊位 9 5 总平面布置总平面布置 5.1 总平面布置原则总平面布置原则 该码头是河口港码头，平面布置与工艺设计按海港总平面设计规范有关规定确定。 根据水文、地质、地形、货种、装卸工艺及施工条件等因素综合分析，该码头建设地区土 质为软土地基，承载能力不强，且码头上荷载较大较复杂，再考虑到施工经验，故码头结 构形式选用水流作用力小且适用于软弱地基的高桩码头，上部结构选用板梁式。为避免建 港后引起的冲淤失衡，尽量少占用航道，尽量顺从水流方向,选用顺岸式。考虑到当地水位 地形特征，减少挖方填方，宜用引桥接岸。 5.2 码头设计尺度码头设计尺度 5.2.1 码头长度和码头宽度 1） 泊位长度和码头长度 根据海港总平面设计规范4.3.6 计算： lb=l+2d=280m lb码头泊位长度(m)； l设计船长(m),取 230 米； d富裕长度(m)，取 25 米。 综上，码头长度取 281 米，已有岸线长度可以满足。 2） 泊位宽度 b=2b=64m b码头泊位宽度(m)； b设计船宽(m)，取 32 米。 5.2.2 码头前沿高程和水深 1） 码头前沿高程 根据海港总平面设计规范表 4.3.3 规定 有掩护水域的码头前沿高程=计算水位+超高 按基本标准计算： 码头前沿高程=设计水位+（1.01.5）=6.046.54m，取 6.5 米。 2） 码头前沿设计水深 码头前沿设计水深 1234 dtzzzz13.55m d码头前沿设计水深(m) t设计船型满载吃水(m)，取 12.7 米； z1龙骨下最小富裕(m)，取 0.3 米； z2波浪富裕长度(m)，取为 0； z3船舶因配载不均匀而增加的船尾吃水(m)，取 0.15； z4备淤富裕深度(m)，取 0.4。 3） 码头前沿水底高程 码头前沿水底高程设计最低水位设计水深11.87m 江阴澄通港区 5 万吨级泊位 10 天然水深可以满足要求。 5.3 陆域平面布置陆域平面布置 5.3.1 码头前沿作业地带 门机轨距 10.5m,前轨距码头前沿 2.5m,后轨距临时堆场 1.5m,设置 8m 长的临时堆场， 则码头前沿作业地带总宽度为。2.510.51.5822.5m 5.3.2 引桥 考虑到该泊位有三条装卸作业线，可以对应布置三条引桥，引桥道路是港内主干道， 取道路宽度为 12m，引桥长度分别为 93m，103m，113m。 5.3.3 港口道路 根据海港总平面设计规范确定港内道路参数： 港口主干道宽度：12m 次干道宽度：9m 支干道宽度：4m 港内道路最小圆曲率半径取 8m ，交叉路口内缘最小转弯半径取 15m ；道路边缘至 流动机械距离 4.5m；至堆货 1.5m；至围墙 1.0m；道路纵坡考虑排水要求取 0.5%1%。 5.4 辅助生产和辅助生活建筑物辅助生产和辅助生活建筑物 按海港总平面设计规范规定，生产生活辅助设施按表 5.4 取定： 表 5.4 综合办公室650m2加油站150m2 侯工室370m2地磅房20m2(1 座） 材料供应站150m2门卫15m2(1 座） 修建队112m2厕所15m2(1 座） 5.5 装卸工艺装卸工艺 5.5.1 装卸工艺和机械选型 因为新建件杂货码头港区陆域面积宽广，对机械没有约束，故考虑到使用的灵活性、 定位性、 起重量及对货种适应性等选择门坐式起重机。 考虑要装卸 5 万吨海轮,故选用 25t 门坐式起重机；水平运输采用一拖三挂牵引平板车； 库场作业采用叉车和轮胎式起重机。 考虑 48 万吨/年的设计吞吐能力，以及装卸天数、岸线长度、码头规范等因素，拟配 置 3 台 25 吨门机，门机台时效率取为 150 吨/台时；昼夜装卸时间取 24h,码头全年可作业 天数为 n=300d，考虑有三条作业线设三条引桥即可满足使用要求。 水平运输机械采用一拖三挂（各 20 吨）的牵引车为一组，每组拖挂车按载重 15 吨计, 每组拖挂车来回一次需时 t=8min,每小时可来回至少 6 次，即拖挂车台时效率为 90t/台时， 所以每台门机配备两组牵引平板车即可。 5.5.2 港口主要建设规模的确定 5.5.2.1 泊位通过能力 根据海港总平面设计规范5.8.6 计算: 江阴澄通港区 5 万吨级泊位 11 d y t zf b d t g p1903985t tt k ttt 其中，pt一个泊位的年通过能力； ty泊位年营运天数，取 300 天； tz装卸一艘设计船型所需的时间， （,p 为门机的台时 z g50000 t112h p150 3 效率） ； td昼夜小时数，取 24 小时； t昼夜非生产时间之和（h） ，取为 3 小时； tf船舶的装卸辅助作业、技术作业时间以及船舶靠离岸泊时间之和（h） ，取 为 7 小时； g设计船型的实际载货量（t） ，取为 50000 吨； kb港口生产不平衡系数，查海港总平面设计规范表 5.8.7-1 取为 1.5。 5.5.2.2 泊位数目 根据海港总平面设计规范5.8.1 计算： ，取为 1。 t q n0.32 p 其中，n泊位数； q码头年作业量（t） ，取为 48 万吨； 5.5.2.3 库场面积确定 件杂货和库场总面积：。取为 19000m2。 2 k e a18787 m qk 其中 e 为仓库/库场所需容量； q 为单位有效面积的货物堆存量,根据规范取平均值 q=1.5t/m2 kk 为库场总面积利用率,据规范可取 kk=70%。 综合考虑实际地形及道路布置，布置两个堆场，长度为 80m，宽度 80m,总面积 12800m2. 两个仓库，长度为 80m，宽度 40m,总面积 6400m2 ，该库场面积可以满足装卸一 艘 5 万吨级船舶的要求。预留二线堆场约 15000m2。具体布置位置及面积见码头总平面布 置图。 5.5.2.4 装卸机械、装卸工人数及管理人员数的确定 1） 装卸机械数 25t 门坐式起重机：3 台 牵引平板挂车：6 组，每组为一拖三挂，平板车装载量为 20t； 叉车：6 台； 轮胎吊：6 台。 2） 装卸工人数 a)装卸工人数： zbr z zzz n n n n70 (1k l)k （人） 江阴澄通港区 5 万吨级泊位 12 其中，nz作业线数，取 3； nb昼夜作业班次数，取 3； nr每条作业线的配工人数，取 5； kzl装卸工人轮休率，取 2/7； kzz装卸工人出勤率，取 90%。 b)辅助工人数取为 7 人。 c)机械司机数： 门坐式起重机：21 人； 牵引平板挂车：22 人； 叉车：22 人； 轮胎吊：42 人。 司机共 107 人，考虑出勤率后共需司机 118 人。 d)管理人员数：取生产人数和司机人数的和的 10%，取 65 个。 5.5.3装卸工艺流程及流程图 码头装卸工艺流程图：（进口） 船 门机 牵引平板车 叉车/轮胎吊 仓库/堆场 图 5.5.3 江阴澄通港区 5 万吨级泊位 13 6 码头结构初步设计码头结构初步设计 6.1 码头上作用的确定码头上作用的确定 6.1.1 不变作用 码头上的不变作用为自重作用。 6.1.2 可变作用 6.1.2.1 堆货荷载 q=20kpa； 6.1.2.2 施工荷载 q=3kpa； 6.1.2.3 流动机械作用：牵引平板车。 6.1.3 船舶荷载 6.1.3.1 风荷载 作用在船舶上的计算风压力垂直于码头前沿线的横向分力和平行于码头前沿线的纵向 分力按港口工程荷载规范10.2.1 规定： 52 xwxwx f73.6 10 av 52 ywywy f49.0 10 av 其中：分别为作用在船舶上的计算风压力的横向和纵向分力； xwyw f ,f 分别为船体水面以上横向和纵向受风面积； xwyw a,a 分别为设计风速的横向和纵向分量，均取为 20m/s; xy v ,v 风压不均匀折减系数，x取为 0.64，y取为 1.0。 （用半载获压载情况 xw loga= 0.283+0.727logdw yw loga= 0.019+0.628logdw 计算） 6.1.3.2 水流力 水流与船舶纵轴平行或流向角0 1） 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： 2 xscxsc fcav b1026.92kn 2 2 ymcxmc fcv b586.81kn 2 其中，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，cxsx 取为 0.14，cxmc 取为 0.08； 水的密度，海水取为 1.025t/m3 v水流速度，取 2.5m/s； b船舶吃水线以下的横向投影面积（m2）,取 2290m2。 江阴澄通港区 5 万吨级泊位 14 2） 水流对船舶作用产生的水流力的纵向分力： 2 ycyc fcv s428.96kn 2 6.3.1.3 系缆力 系缆力标准值 n 及其垂直于码头前沿线的横向分力、平行于码头前沿线的纵向分力 x n 和垂直于码头面的竖向分力，可按港口工程荷载规范10.4.1 计算： y n z n 其中: 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 xy f ,f 及纵向分力总和， k系船柱受力分布不均匀系数，取 1.3； n计算船舶同时受力的系船柱的数目,取 5； 系船缆的水中投影与码头前沿线所成的夹角，取；30 系船缆与水平面之间的夹角，取。15 1） 情况一：vx=20m/s，vy=0 n=1509.44kn 2） 情况二：vx=0，vy=20m/s n=1058.91kn 故 n=1509.44kn。 横向分力：nx=nsincos=1509.44sin30cos15=729kn 纵向分力：ny=ncoscos=1509.44cos30cos15=1262.67 kn 竖向分力：nz=nsin=1509.44sin15=390.67kn 系缆力水平集中力的横向分力在排架中的分配系数为 0.345，则分配后横向分力为 251.51kn。 6.3.1.4 挤靠力 此次设计不进行挤靠力的计算。 6.3.1.4 撞击力 可按港口工程荷载规范10.6.2 计算： 船舶靠岸时的有效撞击能量： 其中：船舶靠岸时的有效撞击能量； 0 e 有效动能系数，取 0.75； m船舶质量（t）,按满载排水量计算，取 60735t； 船舶靠岸法向速度（m/s） ，查港口工程荷载规范表 10.6.4，取为 n v 0.09。 由橡胶护舷性能毕业设计参考资料 ，可以采用 daa800h1000l 标准型橡胶护 舷三排，查表得 e0=185kjm 时，反力约为 550kn。直接由排架承受的撞击力为 235kn。 yx ff k n= nsin coscos cos 2 0n emv184.48kj 2 江阴澄通港区 5 万吨级泊位 15 6.2拟定码头结构方案一拟定码头结构方案一 6.2.1 结构形式结构形式 该方案从整体上看是传统式断面结构即纵横梁采用不等高连接，横梁断面采用倒 t 形 且采用现浇混凝土，纵梁搁置在横梁上，板搁置在纵梁上。考虑纵梁的构造要求，现浇混 凝土横梁尚应考虑打桩偏位的影响。倒 t 形横梁的上横梁宽为 50cm，高度为 165cm；下横 梁宽度为 90cm，高度为 60cm.纵梁总高度为 120cm,牛腿宽度为 15cm.面板采用预制板和现 浇板叠合的形式。其中预制板厚度 30cm，现浇板厚度 15cm,采用 15cm 的磨耗层。轨道采用 浇筑到纵梁中的形式。码头长 281 米，将码头沿纵向分为 4+1 段，采用悬臂式变形缝，其 间距为 66 米，变形缝宽 2cm，悬臂长 1.5 米，横向排架间距为 7 米，则每个分段内有 9 跨 连续结构，最东边一个结构段内只有 2 跨连续结构。前方桩台宽 14.5 米，桩基采用等间距 布置，桩距为 5.25 米，门机前轨道梁下为双直桩，门机后轨道梁下为双叉桩，中间纵梁下 为单直桩。后方桩台宽 8 米。 6.2.2 尺寸拟定及验算尺寸拟定及验算 以下符号在下面设计中通用: a 构件截面面积； ate 有效受拉混凝土截面面积 a 纵向受拉钢筋合力点至截面近边的距离； b(b) 截面宽度 bf t 形梁截面翼缘宽度 c20 表示立方体强度标准值为 20mpa c 混凝土保护层厚度 d 钢筋直径 ec 混凝土弹性模量 es 钢筋弹性模量 e 搁置长度 fy 钢筋的抗拉强度设计值 fc 混凝土轴心抗压强度设计值 h 载面高度 h0 截面有效高度 hw t 型梁截面腹板高度 i 截面惯性矩 ln 净跨 l0 计算跨度 m 弯矩设计值 q 剪力设计值 受拉区混凝土塑性影响系数 d 结构系数 i 荷载作用的分项系数 配筋率 6.2.2.1 面板尺寸拟定及验算 拟定面板预制层厚 30cm，现浇层厚 15cm，磨耗层厚 15cm。取跨度最大的一跨计算。 面板计算简图如下 （图中尺寸单位为 mm）：图 6.2.2.1 （图中尺寸 cm） 江阴澄通港区 5 万吨级泊位 16 1） 计算跨度：简支梁:l0=4.65m 连续梁：l0=4.95m 2） 荷载计算 永久作用（按简支板计算） 钢筋砼=25.0kn/m3;砼=24.0kn/m3 板自重 q1= 11.25kpa; 砼垫层 q2= 3.6kpa 自重 q0=q1+q2=14.85kpa; 跨中弯矩： 0 40.14 永久 2 0 1 mqlknm 8 可变作用 a)使用期（按连续板弯矩系数法计算）： 堆货荷载：q1=20kpa 跨中弯矩： 2 10 1 mq l61.26kn m 8 堆货 经计算可知，堆货荷载作用比流动机械荷载作用要大，故可变荷载取较大值堆货荷载 61.26knm。 b)施工期（按简支板计算）： 施工荷载：q2=3kpa 跨中弯矩： 2 2 0 1 mq l8.