某某某集装箱码头项目可行性研究报告，2013年.doc

摘 要 防城港是我国沿海12个主枢纽港之一，是我国重要的铁矿石、建材及煤炭等重要战略物资的中转基地。本次设计按照设计任务书所提出的具体要求，严格遵守港口与航道工程规范的各项规定，对防城港集装箱码头1号工程进行设计。根据该港区自然依据和发展前景，通过对本码头相关地质情况进行分析并结合各种码头形式的优缺点，码头的安全、经济、适用性等多方面的比较，确定本码头采用重力式沉箱结构。在设计中，根据设计任务书首先进行总平面布置，分为陆域和水域两部分。陆域部分主要是根据重力式码头总平面布置原则来确定码头泊位长度、码头前沿及陆域高程、集装箱堆场以及拆装箱库场的面积；水域部分则是确定码头前沿停泊水域尺度、回旋水域尺度以及航道设计尺度。然后在此基础上绘制码头总平面布置图。在结构设计中，根据码头前沿水深以及规范要求初步确定了沉箱的外形尺寸，在考虑了地基基床抗滑与抗倾后，确定了沉箱的前仓与后仓填石高度。按照永久作用、可变作用、偶然作用列出了码头荷载的各项标准值，并在此基础上进一步进行了稳定性验算和承载力验算，并对前面板与前底板进行了配筋计算和抗裂验算，最后进行了沉箱的浮游稳定性验算，最终完成整个工程设计。目 录第一章 设计背景11.1工程概述11.2设计原则11.3设计依据11.4设计任务3第二章 设计资料42.1安全等级42.2地形条件42.3气象条件42.3.1气温42.3.2降水52.3.3雾况62.3.4风况62.4水文条件72.4.1潮位72.4.2潮流82.4.3波浪92.4.4冰凌112.5地质条件112.5.1地层112.5.2各层土主要物理力学指标及持力层选择132.6地形、地貌及泥沙运动132.6.1地形地貌132.6.2泥沙运动142.7地震条件152.8荷载条件152.8.1码头面荷载152.8.2材料重度标准值162.9施工条件16第三章 设计成果173.1总体设计成果173.2结构方案成果173.3施工图设计成果173.4关键性技术要求183.5设计成果评价18第四章 总平面设计194.1工程规模194.2布置原则194.3设计船型204.4作业条件204.5总体尺度214.5.1码头泊位长度214.5.2码头横向宽度214.5.3码头前沿高程244.5.4码头前沿停泊水域尺度244.5.5码头前船舶回旋水域尺度254.5.6陆域设计高程254.5.7航道设计尺度254.6工艺设计274.6.1装卸工艺274.6.2缓冲设备284.6.3系船设备284.6.4附属设备29第五章 结构选型305.1结构型式305.2构造设计315.2.1外形尺寸315.2.2隔墙设置315.2.3箱内填料315.2.4构件尺寸315.2.5地基基础335.2.6墙身胸墙355.2.7墙后回填355.2.8其他构造355.3作用分析365.3.1永久作用365.3.2可变作用555.3.3偶然作用755.3.4码头荷载标准值汇总75第六章 结构计算776.1稳定性验算776.1.1作用效应组合776.1.2抗滑稳定性验算776.1.3抗倾稳定性验算826.1.4基床承载力验算836.1.5地基承载力验算876.2构件设计896.2.1计算图式896.2.2作用效应组合916.2.3内力计算916.2.4承载力与抗裂验算1066.2.5沉箱浮游稳定验算120第一章 设计背景第一章 设计背景1.1工程概述防城港是我国沿海地区的12个主枢纽港口之一，是西部的第一大港，也是我国重要的铁矿石、建材以及煤炭等重要战略物资的中转基地。港口现有的码头泊位为36个，其中万吨级以上的深水泊位有22个。其拥有20万吨级矿石码头和西部地区唯一的专业集装箱码头等一批现代化大型港口设施设备，可建万吨级以上泊位200多个。防城港已开通至香港、海防、新加坡、釜山、东京的多条国际集装箱航线，与80多个国家和地区的220多个港口通航。1.2设计原则（一）总体设计应符合国家、地方经济发展规划和总体部署，遵循国家和行业有关工程建设法规、政策和规定。（二）结合国情，采用成熟的技术、设备和材料，使工程设计安全可靠、使用方便、工程量少、总造价低、施工进度快，获得较好的经济效益和社会效益。（三）注重工程区域生态环境保护，不占用土地，方便管理，节省投资。1.3设计依据1.设计任务书2.有关规范1 中华人民共和国行业标准.海港总平面设计规范（jtj211-99）2 中华人民共和国行业标准.港口工程荷载规范（jts144-1-2010）3 中华人民共和国行业标准.港口工程荷载规范（jtj215-98）4 中华人民共和国行业标准.海港水文规范（jtj213-98）5 中华人民共和国行业标准.重力式码头设计与施工规范（jts167-2-2009）6 中华人民共和国行业标准.防波堤设计与施工规范（jtj298-98）7 中华人民共和国行业标准.港口工程混凝土结构设计规范（jtj267-98）8 中华人民共和国行业标准.港口工程地基规范（jts147-1-2010）9 中华人民共和国行业标准.水运工程抗震设计规范（jtj225-98）10 中华人民共和国行业标准.码头附属设施技术规范（jtj297-2001）11 中华人民共和国行业标准.建筑结构静力计算手册12 中华人民共和国行业标准.海港集装箱码头设计船型标准（jts 165-2-2009）13 中华人民共和国行业标准.港口及航道护岸工程设计与施工规范（jtj300-2000）14 中华人民共和国行业标准.海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范（jtj275-2000）15 中华人民共和国行业标准.港口工程环境保护设计规范（jtj231-94）16 中华人民共和国行业标准.港口工程地质勘察规范（jtj240-97）17 中华人民共和国行业标准.港口工程质量检验评定标准（jtj221-98）18 交通部第一航务工程勘查设计院.海港工程设计手册（上册）19 交通部第一航务工程勘查设计院.海港工程设计手册（中册）20 交通部第一航务工程勘查设计院.海港工程设计手册（下册）3.设计参考书1港口平面布置与规划2港工建筑物3土力学1.4设计任务本次毕业设计，拟建一集装箱码头。根据自然条件和相关规范，设计码头尺寸、船型、堆场面积，以满足吞吐量要求。129第二章 设计资料第二章 设计资料2.1安全等级码头结构安全等级为级，结构重要性系数。2.2地形条件防城港位于我国南海北部湾，广西境内防城湾内。地理坐标为北纬，东经，距离北海62nmile，距湛江港294nmile，距广州519nmile，距海口174nmile，距香港476nmile，距越南海防港151nmile。2.3气象条件本港属于亚热带气候，季风明显。港区无长期气象观测资料，现港区气象观测站建于1991年5月，观测年限短，不足以反映港区的气象情况，考虑建港的需要，现采用港区西南约16km的白龙尾气象站观测资料，该站位于白龙尾半岛南端海边，地理坐标为东经，北纬，观测场海拔高度为28.6m，据分析，对于港区的气象情况有良好的代表性。根据1968年1982年实测资料统计：2.3.1气温年平均气温为22.3，月平均最高气温28.4（出现在7月），极端最高气温为35.4（出现在1976年9月19日），月平均最低气温为14.2（出现在1月），极端最低气温2.8（出现在1977年1月31日）。各月平均气温见表2-1。表2-1 各月平均气温表月份平均气温（）月份平均气温（）114.2728.4215.4827.6318.1927.1422.41024.0526.31120.0627.91215.7全年22.32.3.2降水年平均降水量为2362.6mm，年最大降水量为3111.9mm（出现在1973年），年最小降水量为1745.6mm（出现在1974年）。降水大都集中在69月，该4个月的降水量占全年降水量的71%，其中尤以8月份降水量为集中，达528.7mm。而11月至翌年3月，该5个月的降水量只占全年降水量的6.4%，其中以2月份降水量最少，仅有23.9mm。各月平均降水量见表2-2。一旦最大降水量为337.9mm（出现在1980年9月3日），日降水量25mm的日数平均为27天。表2-2 各月平均降水量表月份平均气温（）月份平均气温（）129.67436.9223.98528.7331.69359.04127.010192.95216.01133.76360.11233.2全年2362.62.3.3雾况雾天较少，平均每年为10.9天，最多23天，最少4天。雾气一般发生在冬末春初之间的清晨及夜晚，浓度较薄，晨雾一般维持23小时，日出雾气消散。2.3.4风况本港区属季风性地区，冬季多偏北风，夏季多偏南风，春秋季风是南北风系转换季节。全年常风向为nne，其频率为30.5%，次常风向为ssw，其频率为8.4%。强风向为e，该向最大风速为36m/s，次强风风向为nne，其最大风速为27m/s。港内有群山环绕，风力不大，多年平均风速为5 m/s，强风风速一般为20 m/s。各向最大风速，平均风速和频率见表2-3。本区为台风频繁活动地区，平均每年约受1次台风或热带低压影响，台风袭击时，风力可达12级以上，常伴有暴雨或大暴雨。表2-3 各向最大风速、平均风速和频率方向平均风速（m/s）最大风速（m/s）频率（）方向平均风速（m/s）最大风速（m/s）频率（）n5.626.76.5ssw5.820.78.4nne7.22730.5sw4.3203.7ne4.4157.7wsw3.6141.7ene3.6132.8w3.2202.1e4.2364.9wnw2.7131.2ese4.017.73.6nw2.3141.6se4.0246.8nnw2.4161.3sse3.5184.2c6.5s4.4206.72.4水文条件2.4.1潮位防城港所处地区的潮汐属正规全日潮。平均每月有36.5个潮，其中约有6天出现2个高潮和低潮。防城港的验潮站建于1976年，位于1号泊位西侧，坐标为北纬，东经，为井筒式自记验潮仪。据防城港19762005年实测潮位资料统计，其潮位特征值如下（理论深度基准面起算，以下同）：最高潮位 5.54m(出现在1986年7月22日)平均高潮位 3.67m平均潮位 2.27m平均低潮位 1.12m最低潮位 -0.29m（出现在1991年11月1日）最大潮差 5.39m平均潮差 2.55m设计水位：工程设计潮位据2004年和2005年潮位资料分析：设计高水位 4.64m设计低水位 0.30m据19762005年的年极值潮位资料分析计算：极端高水位 5.69m（重现期为50年一遇）极端低水位 -0.73m（重现期为50年一遇）施工水位： 2.20m2.4.2潮流防城港的海流主要有潮流和防城河流以及风浪流共同影响构成。防城湾入海河流主要是防城河，其主流沿渔万岛的西侧经牛头岭出海，另一支则经渔万岛北端海峡流入暗埠江。防城河多年平均流量为58.7m3/s，由于河床地势平缓，入海口流域面积宽广，流速极缓慢；防城河只有在台风影响的短短几天内，对海流造成一些影响，其余的时间都是风平浪静，对海流的影响甚微，即防城港的潮流在海流中占主导地位。湾内涨潮流速慢，落潮流速快，涨潮最大流速约为0.40.6m/s，落潮最大速度为0.60.9m/s。航道口外三牙石灯塔附近为逆时针回转流，其余各处均为与航道基本一致的往复流。经实测分析得出，潮流流速对工程影响不大。2.4.3波浪本港无实测波浪资料，港址e-n-w向为陆地所环抱，其波浪是小风区所生成的，其浪不大。并且ne侧当码头建成时形成陆域，波浪被挡。唯有ssw-s-sse方向。向北部湾海域敞开，外海波浪在高潮时可以越过浅谈传到港区。因此港区主要受该向波浪影响。外海波浪可以参照白龙尾海洋站的实测资料。白龙尾海洋站位于防城港sw向，距外航道口门约14km，海滩地形和波浪情势甚为相似，对防城港具有良好的代表性。白龙尾海洋站位于白龙尾半岛南端，坐标为北纬，东经，采用岸用测波仪测波。据19701984年实测波浪资料统计，常波向为nne，频率为21.1%，次常波向为se向，频率为16.4%，s向频率为15.4%。强浪向为sse向，最大波高为7.0m。次强浪向为se，最大波高为6.0m，均为台风袭击时产生的大浪。年内浪向的分布：一般10月至翌年4月多nne向浪，5月到9月则多偏s向风浪。涌浪全年都有出现，涌浪向大多为se和s向，都以风、涌混合浪型式出现，不存在纯涌浪。根据19702003年实测波浪资料统计，各向各波级频率见表2-4。设计波浪：取小风区波浪，波向为w向，50年重现期的波要素：设计高水位：h1%=1.7m t=4.2s校核高水位：h1%=1.7m t=4.2s设计低水位：h1%=1.4m t=3.9s校核低水位：h1%=1.4m t=3.9s航道：防城港航道分三牙、西贤、牛头三段，三牙段底宽160m、底标高-16m，西贤、牛头段底宽125m，底标高-14m。表2-4 各向各波级频率波向波级0-20.4（m）30.5-1.4（m）41.5-2.9（m）53.0-4.9（m）65.0-7.4（m）n0.30.20nne8.912.10.1ne6.65.30ene1.60.90e2.71.80ese2.73.20.1se7.38.90.20.0sse2.83.40.10.00.0s4.69.90.90.0ssw1.85.61.1sw0.91.40.1wsw0.10.20w0.10.2wnw0.10nw0.10nnw00c3.82.4.4冰凌防城港地处亚热带，无结冰现象。2.5地质条件2.5.1地层本工程区域内地层是由第四系松散沉积层和侏罗系基岩组成。地层由上到下为：1.第四系1）全新统海陆交互沉积层第一层：中粗砂混深灰色淤泥，局部为砾砂、混贝壳碎屑，淤泥含水量大，呈流塑软胶状。细粗砂层含水量饱和，密室度一般为稍密，局部呈中密状，部分含淤泥较多而呈松软状。砂粒成分以石英为主。流层广泛分布于勘察区内，层面高程-3.83-12.89m，厚度为0.456.60m。第二层：灰黄、灰红浅黄红色亚粘土，淤泥质亚粘土，局部夹砂。含水量大，呈软塑可塑状。层面高程为-6.66-13.28m，厚度为0.405.60m。2）上更新统河流冲击层：卵石、圆砾混砂及亚粘土，局部混淤泥，卵石含量不均，一般为5055%，局部卵石含量较少。其密室度为稍密中密状。该层一般覆于基岩顶面，在勘察区内分布较广，其层面高度为-6.30-14.57m，厚度为0.354.00m。2.侏罗系：紫红色泥质粉砂岩夹泥岩、浅紫红色石英砂岩。中厚厚层状构造。根据勘察区西侧牛头岭所出露岩层产状推测，勘察区内岩层产状为：倾向，倾角。岩石高倾角裂隙发育，裂隙内泥质充填。勘察区内基岩起伏较大，高度为-4.66-17.41m。根据风化程度将基岩分为强风化和中风化两层。1）强风化层泥岩：矿物已强烈风化，岩石结构、够造基本保留。岩石多风化呈坚硬硬塑土状，钻探进尺快，扰动后岩石易成可塑粘土状。岩芯易碎，基本呈粘土夹岩块状，岩块用手容易捏碎。砂岩：岩石裂隙发育，胶结较差，锤击易碎，钻进时跳动，岩芯基本破碎呈薄饼状或碎块混岩粉状。强风化层分布于基岩表层，厚度不一，其厚度为0.23.2m。2）中风化层泥岩：部分矿物已风化，岩石结构、构造特征清晰，钻进进尺均匀，刻取平稳。锤击易碎，岩芯干燥易裂。砂岩：岩芯多呈短柱状中柱状，坚硬、锤击声脆，不易击碎。2.5.2各层土主要物理力学指标及持力层选择1.中粗砂混淤泥或淤泥混砂该层做标准贯入试验击数标准值（12-5）击，天然休止角（），其水下休止角标准值为（），容许承载力kpa。2.灰红浅红色亚粘土，淤泥质粘土。该层标准贯入实验击数（2-1），内摩擦角，容许承载力kpa。3.卵石混砂及泥质。原始击数为击，天然休止角标准值，水下休止角标准值，允许承载力kpa。4.基岩强风化层泥岩：天然抗压强度平均值为0.39mpa，最大值为0.83mpa，最小值为0.07mpa，容许承载力kpa。5.基岩中风化层泥岩：天然抗压强度平均值为0.75mpa，最大值为1.62mpa，最小值为0.24mpa，容许承载力kpa。砂岩：饱和抗压强度平均值为31.4mpa，最大值为113.55mpa，最小值为0.08mpa，建议容许承载力采用kpa。2.6地形、地貌及泥沙运动2.6.1地形地貌防城湾三面丘陵环抱，东为企沙半岛，西为白龙尾半岛。湾口朝南，口门宽10.4km，纵深约15km，水域面积（高潮线）约为146km2。ne-sw走向的渔漫岛隔与湾中，将防城湾分成东西两湾，西湾面积为35.5km2，东湾面积为111km2。防城湾掩护条件良好。防城湾属弱谷式河口湾，岸线曲折，为典型基岩港湾海岸，湾内潮滩宽阔，占水域面积较大，滩面比降甚小，组成物质多为中细沙，湾口及稍外发育两道拦门沙坝。西湾有防城河注入，东湾除防城河经渔漫岛与大陆间海峡有部分水流注入外，无较大河流注入。防城河为山溪性河流，多年平均流量为55m2/s，由于流域范围地处广西暴雨区，山洪爆发时含沙量剧增，故对防城港区及航道淤积有一定影响。随着海漫的发展和陆地构造下降，防城河口三角洲不断下降，现已退至牛头岭以北十几公里的针鱼岭附近。牛头岭以南的老河口三角洲已被海水淹没。防城港老港区位于牛头岭以北，进港航道位于牛头岭以南，规划二区9、10号泊位位于牛头岭对面。2.6.2泥沙运动据中国科学家海洋研究所对海底表层沉积物的调查资料，港区和航道全程，包括牛角沙、西贤沙、三牙沙坝广大区域，泥沙主要来源于防城河。根据科学院海岸研究所、广西规划院推算防城河每年平均输沙量为20万t。拦门沙坝堆积体粗颗粒物质为防城河早期输出的。现代防城河入湾泥沙，其颗粒物质主要沉积在仙人桥以北的现代河口三角洲上，影响不到防城港老港区和本工程范围。细颗粒悬移质扩散远，对老港区和本工程有影响。由于防城湾潮滩颗粒较粗，不易被浪和流所起动，再加上防城湾内掩护条件较好，所以平时泥沙运动不活跃。显著的泥沙运移主要发生在雨季防城河山洪爆发以及台风影响时，泥沙运动有明显的季节性。雨季山洪爆发时，防城河入湾水沙剧增，其中细颗粒悬移物质扩散交远，较多的落淤在仙人桥和牛头岭之间水域内，其余落淤在牛头、西贤航道段，有的甚至达到拦门沙航道段。冬季在强劲的北向风浪作用下，航道发生回复性冲刷，落淤在牛头、西贤航道段泥沙一部分随着潮水流逐步移到拦门沙坝外的较深水域。9、10号泊位对面为牛头岭，水域较窄，落潮潮流较强，落速大于涨速，过境泥沙不易停积。再加上码头走向基本与湾外传入的浪向一致，故泊位区的回淤量将是轻微的。牛头航道和西贤航道的水深也易于维持。在拦门沙坝区，由于沙坝组成物质颗粒较粗，故需有5级以上的波浪方可导致泥沙强烈活动和显著输移，因此只有在强台风过境，出现大风浪时，在大波浪强烈掀动和冲击下，使航道产生边坡座淤和相当数量漂沙落淤。据科学院海洋所研究年回淤量为23万m2，最大不超过10万m2，所以淤积也不严重。2.7地震条件根据中国地震烈度区划图及有关文件，港址处地震烈度为6度。2.8荷载条件2.8.1码头面荷载堆货荷载：kpa。装卸桥荷载：吊重30.5t，轨距16m。2.8.2材料重度标准值材料重度标准值见表2-5。表2-5 材料重度和内摩擦角标准值表材料名称重度（kn/m3）内摩擦角（）混凝土胸墙c252414-钢筋混凝土沉箱c302515-块石1811452.9施工条件具备良好的“三通一平”条件。其材料供应、现场施工条件（水、电、运输）、施工技术力量及机械性能、混凝土构件的预制能力、水上施工能力等均能满足施工需要。工程设计能够与施工能力相匹配，以便顺利实施。第三章 设计成果第三章 设计成果3.1总体设计成果防城港位于我国南海北部湾，广西境内防城湾内，按照设计要求，设计了10000吨级的1号集装箱泊位。码头面高程6.2m，码头前沿水深9.4m，航道设计水深10.1m，航迹带宽度54.263m。采用的装卸设备为装卸桥，装卸桥轨距为16m。重箱堆场作业机械采用轮胎式集装箱龙门起重机，堆场集装箱层数为4层。3.2结构方案成果本码头采用重力式沉箱结构，沉箱长度为12.5m，宽度为11.9m，高为12.1m，总共设13个沉箱，其中端部1个为异型沉箱。沉箱仓格纵向分为3格，横向分为2格，以减少集中应力。作用在码头上的荷载分为永久作用和可变作用，永久作用为沉箱自重作用、墙后填料产生的土压力作用、贮仓压力；可变作用为由码头面堆货荷载和流动机械荷载产生的土压力作用、船舶系缆力、波浪力。3.3施工图设计成果本设计对沉箱抗滑、抗倾稳定性以及基床和地基承载力进行验算结果均稳定。绘制7张图纸，其中一张为手绘图，包括码头总平面图、码头结构图、沉箱平面布置图、沉箱断面图、沉箱模板图、沉箱前面板配筋图、沉箱前底板配筋图。3.4关键性技术要求施工过程采用流水施工即所有施工过程按一定的时间间隔依次投入施工，各个施工过程陆续开工、陆续竣工、使同一施工过程的施工班组保持连续、均衡施工，不同施工过程尽可能平行搭接施工。3.5设计成果评价在本次的毕业设计任务中，客观的考虑了防城港的实际地形与地质条件，对搜集的气象与波浪资料进行了详细的考证，严格按照施工以及设计规范进行设计。综合各种条件，选择了经济且便于施工的重力式沉箱结构作为码头的基本结构。设计计算时，对可能出现的各种情况进行了作用效应组合以及验算，确保了工程的耐久性。这次设计加强了我对基本知识及专业技能的理解和掌握，进一步提高了应用计算机绘图的能力，并且对于office办公软件，尤其是对制作excel表格进行运算的技巧更加熟悉。同时也培养了我独立思考问题和解决问题的能力。第四章 总平面设计第四章 总平面设计总平面设计主要包括工程规模的确定、主要水工建筑物的总体尺度以及生产作业的工艺设计。4.1工程规模防城港是西部第一大港，其运输腹地广大，运量稳定增加。为了满足运输发展的要求，促进港口的发展，有利于港口的合理布局，为港口营运创造更大的社会及经济效益，新建泊位是非常重要的。本次毕业设计负责防城港集装箱码头1号泊位工程设计，1号泊位是一个长约170m，设计船型为10000吨级的大型集装箱泊位。防城港位于我国南海北部湾，广西境内防城湾内。地理坐标为北纬，东经，距离北海62nmile，距湛江港294nmile，距广州519nmile，距海口174nmile，距香港476nmile，距越南海防港151nmile。4.2布置原则（一）总平面布置应满足本区域岸线规划的要求，满足港口整体发展的需要，充分与已建工程和将来预留发展工程相协调。（二）总平面布置与当地的自然条件相适应，结合岸线资源使用现状，远近结合并留有发展余地。（三）充分利用已有的设施和依托条件，尽量减少工程数量，节省建设投资。（四）码头及航道布置合理，满足码头、船舶安全作业要求。（五）符合国家环保、安全、卫生等有关规定。4.3设计船型根据港口的使用要求，参考海港集装箱码头设计船型标准（jts165-2-2009）选取船型12。10000dwt集装箱船型见表4-1：表4-1 10000t集装箱船型总长l型宽b型深h满载吃水t141m22.6m11.3m8.3m4.4作业条件港口码头作业天气条件标准如下：风：6级雨：降水量25mm/日或2.5mm/h雾：能见度1km浪：横浪h1/100.8m，顺浪1.0m根据以上标准，影响作业天数的统计结果见表4-2。表4-2 影响作业天数统计项目浪风雨雾重复天数（天）4.03.520.59.754.5影响作业天数总计为33.25天（其中已经扣除重复天数4.5天），从自然条件分析，可作业天数为331天。4.5总体尺度4.5.1码头泊位长度本码头为有掩护水域的顺岸式码头，其单个泊位长度可以由以下公式确定1： （4-1）式中，：单个泊位的长度（m）；：设计船长（m），m；：泊位间富裕长度（m），可按表4-3根据船长的大小确定。表4-3 泊位间富裕长度取值表l (m)230d (m)581012151820222530取（m）。则：码头泊位长度为（m）。4.5.2码头横向宽度1.码头前沿作业地带：考虑装卸桥轨距为16m，前轨距码头前沿3m，后轨外吊臂外伸距为10m，考虑行车道路的宽度，码头前沿作业地带的宽度取为45m1。2.后方堆场相关计算1：1）集装箱码头年泊位通过能力计算1： （4-2） （4-3）式中，：集装箱码头泊位年通过能力（teu）；：泊位年运营天数（d），取331天；：泊位有效利用率（%），取；：设计船时效率（teu/h）；：集装箱船单船装卸箱量（teu），取teu；：昼夜装卸作业时间（h），取h；：船舶的装卸辅助作业及船舶靠离泊时间之和（h），取h；：昼夜小时数（h），取h；：岸边集装箱装卸桥配备台数，取；：岸边集装箱装卸桥台时效率（自然箱/h），取（自然箱/h）；：集装箱标准箱折算系数，取；：岸边集装箱装卸桥同时作业率（%），取；：装卸桥作业倒箱率（%），取。（teu/h）（teu）近似取年通过能力为（teu）2）堆场面积的确定1：集装箱堆场所需容量： （4-4）集装箱堆场所需地面箱位数： （4-5）式中，：集装箱堆场容量（teu）；：集装箱码头年运量（teu）；：到港集装箱平均堆存期（d）；取d；：堆场集装箱不平衡系数，取；：集装箱堆场年工作天数（d），取d；：集装箱堆场所需地面箱位数（teu）；：堆场设备堆箱层数，取；：堆场容量利用率（%），取。（teu）（teu）取（teu）堆场以20ft的集装箱为主，堆放4层，则每换算箱占地面积为21m2（不包括道路等其他面积）故堆场的总面积为42000m2。3)集装箱码头拆装箱库所需容量： （4-6）式中，：拆装箱库所需容量（t）；：集装箱码头年运量（teu）；：拆装箱比例（%），取；：标准箱平均货物重量（t/teu），取；：拆装箱库货物不平衡系数，取；：货物在库平均堆存期（d），取d；：拆装箱库年工作天数（d），取d。（t）（teu）每个集装箱拆装箱所需要的平面面积为21m2，因此，集装箱拆装箱库的面积为：（m2）根据以上数据算得后方堆场宽度为401.6m。根据规范规定，集装箱码头的陆域纵深不得小于500m1，则码头陆域纵深取为550m。平面布置见码头总平面图。4.5.3码头前沿高程包括码头前沿的码头面高程及设计底标高（由码头前沿水深决定）1。（一）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的安全停靠水深。按下面公式确定： （4-7）式中，：码头前沿设计水深（m）；：设计船型满载吃水（m），m；：龙骨下最小富裕深度（m），基岩地基取m；：波浪富裕深度（m），本码头为有掩护水域，取m；：船舶因配载不均匀而增加的尾吃水（m），取m；：港池备淤深度（m），考虑一年进行一次维护性挖泥，取m。综合以上各值，得m。码头前沿水底高程设计低水位-0.3-9.4=-9.1m。（二）码头面高程：按规范计算1，基本标准为：设计高水位+1.01.54.64+1.01.5=5.646.14m；复核标准：极端高水位+00.5=5.69+00.55.696.19m；故预留码头面标高取6.20m。4.5.4码头前沿停泊水域尺度码头前沿停泊水域宽度1：在码头前沿停泊水域宽度内水深需保持不变。码头前沿停泊水域宽度不小于2倍设计船宽，222.645.2m，取m。4.5.5码头前船舶回旋水域尺度回旋水域的尺度应考虑当地风、浪、流等条件和港作拖船配备、定位标志等因素。本设计为有掩护的水域，港作拖船条件较好，可借岸标定位，根据规范，船舶回旋圆直径为m。回旋水域的设计水深可取航道设计水深。下文中算得航道设计水深为10.1m，所以回旋水域设计水深为10.1m。4.5.6陆域设计高程港区陆域主要作为生产区、辅助区、和生活区等使用生产性建筑物及主要辅助生产建筑物宜布置在陆域前方的生产区，其他辅助生产建筑物及港区内的辅助生活建筑物宜布置在陆域后方的辅助区，使用功能相近的辅助生产建筑物和辅助生活建筑物宜集中组合布置。后方陆域高程取同码头前沿相同的高程，即+6.200m，地面排水坡度取0.5%1。4.5.7航道设计尺度由港口规划与布置（第二版）第五章知：航道水深：与确定码头水深相比，航道设计水深需考虑船舶航行时船体下沉而增加的富裕水深，即： （4-8）式中，：航道设计水深（m）；：设计船型满载吃水（m），m；：船舶航行时船体下沉增加的富裕水深（m），取m；：航行时龙骨下最小富裕深度（m），取m；：波浪富裕深度（m），取m；：船舶装载纵倾富裕深度（m），取m；：备淤富裕深度取（m），m。综合以上各值，得m。航道通航水深m航道设计底宽：由三个部分组成，即航迹带宽度、船舶间错船富裕间距以及克服岸吸作用的船舶与航道侧壁间富裕间距。航迹带宽度（m）按下式确定1： （4-9）式中，：船舶漂移倍数，见表4-4；：风、流压偏角（）；：船长（m）；：船宽（m）。表4-4 船舶漂移倍数风力横风7级横流v(m/s)v0.250.25v0.50.5v0.750.7566666c(m)0.5b0.75b0.75bbb1.5b所以船舶与航道底边间的富裕间距m。综上所述，双向航道宽度m。近似取为166m。设计底标高为-9.100m。4.6工艺设计包括装卸工艺设计及码头设备的选择和布置。4.6.1装卸工艺装卸船采用装卸桥，水平运输采用拖挂车，堆场作业采用轮胎式龙门起重机。装卸桥额定效率20teu/h，取h，d，每台装卸桥每年可完成装卸量10万标准箱以上，根据14万吨集装箱的设计吞吐能力，2台装卸桥装卸即可满足要求，装卸一艘1wt级船舶1天就能完成，船舶正常周转。根据船舶宽度与装载量可选择巴拿马型集装箱装卸桥，具体性能指标与与荷载指标见表4-6。表4-6 装卸桥规格起重量（t）起升高度（m）外伸距（m）内伸距（m）轨距（m）30.538351016重箱堆场作业机械采用轮胎式集装箱龙门起重机，堆场集装箱层数为4层。4.6.2缓冲设备根据设计船型的撞击力，采用鼓型橡胶护舷，鼓型橡胶护舷具有受力均匀，吸收能量大，反力低，用橡胶量小等特点，不宜磨损或者撞坏。由港工建筑物附录a：我国常用橡胶护舷性能表（沈阳胶管厂），查得符合条件的橡胶护舷为h1000标准型鼓型护舷，其指标为：吸能量kn/m，反力kn。在每个系船柱下布置，中间间隔布置为d型护舷10。4.6.3系船设备船舶停靠码头，需要用船缆将船舶系靠在码头上，以便于安全作业。因此码头上应该设置一定数量和足够能力的系船设备。对于大船停泊需要用系船柱。普通的系船柱中心位置距码头前沿一般为0.51.0m，系船柱的间距一般为1545m等间距设置10。系船柱头部形状有单挡檐型，羊角型，全挡檐型三种。单挡檐型适用于一般码头，羊角型使用于两船缆带在一个系船柱上的情况，全挡檐型适用于多向带缆情况，例如外海孤立墩码头或者系船墩等10。在后面的计算中可以计算得出系缆力kn，所以选用柱高mm，帽高mm，柱径mm，帽宽mm的65吨级全挡檐型系船柱。系船柱中心位置距码头前沿1.0m，间距25m10。4.6.4附属设备护轮槛、轨道结构、管沟等的型式、位置和尺寸。码头前沿设置护轮槛，以防止在码头上行驶的车辆不慎掉入水中，同时也给站在码头前沿的人以安全感。护轮槛高度为20cm，为便于码头面上的雨水从前沿排入海中，在护轮槛根部设置排水孔10。码头前沿设置专用管沟，用来放置船舶供水与供电的水管和电缆，重力式码头有较大的实体胸墙，可把管沟设在胸墙内。采用大尺度的管沟，以便于铺设和修理工作10。在码头前沿铺设两条工艺管沟，每条工艺管沟均宽1.0m，深1.4m。第五章 结构选型第五章 结构选型5.1结构型式由港工建筑物知：1.重力式码头：工作原理：依靠结构自身及其上填料的重量来维持稳定。优点：耐久性好（钢筋用量少，自重大）；承载能力强，能抵抗大船、漂浮物的撞击，对超载、工艺变化适应能力最强；施工简单、技术成熟。适用条件：地质条件较好、有大量砂石料的地方。2.高桩码头：工作原理：用系列长桩打入地基形成桩基础，以承受上部结构传来的荷载。优点：结构简单；能承受较大的荷载；砂、石料用量少；对开挖超深的适应性强。适用条件：软土层较厚，同时合适打桩的地基。结合防城港附近的地质条件和施工条件，码头结构形式选用重力式。在重力式码头结构中，按照墙身结构的不同分为块体结构，沉箱结构，扶壁结构，大圆筒结构等。本码头设计采用的是沉箱结构，同其他结构相比较，沉箱结构具有施工速度快，水下工程量少，结构整体性和抗震性能好等优点。5.2构造设计5.2.1外形尺寸沉箱的长度一般取决于施工设备能力，同时要考虑与码头变形缝的间距相适应。一般是在两个相邻变形缝之间设置一个沉箱；当变形缝间距较大时，两缝之间可设置23个沉箱，本次设计中变形缝间设置一个沉箱。该码头的施工条件良好，没有特殊要求和限制，变形缝采取三缝合一，取50mm，取沉箱长度为12.5m，1号泊位总长度169m，共13个沉箱，其中端部1个为异型沉箱。沉箱高程取决于基床顶面高程和沉箱顶面高程，箱顶高程要高于胸墙混凝土浇筑的施工水位，取3m，基床顶高程取港池底高程-9.1m，沉箱高度为12.1m。沉箱宽度主要由码头的水平滑动及倾覆的稳定性和基床及地基的承载力确定，初步拟定为11.9m（包括前趾和后趾各1m的悬臂）。5.2.2隔墙设置为了增加沉箱的刚度和减小箱壁和底板的计算跨度，在箱内需要设置纵横隔墙。结合本工程的具体情况，在箱内设置一道纵向隔墙和两道横向隔墙。5.2.3箱内填料防城港附近拥有丰富的砂石原料，则箱内的填料采用块石。5.2.4构件尺寸根据规范对沉箱构件的构造要求和本码头的荷载情况及工程经验，初步拟定沉箱各构件的尺寸为：箱壁厚度350mm，底板厚度500mm，隔墙厚度200mm，在构件连接处设置200mm200mm的加强角，以减少集中应力。前后趾上底宽500mm，取700mm，下底宽取1000mm。沉箱各部分尺寸如图5-1与图5-2所示。图5-1 沉箱剖面图（mm）图5-2 沉箱平面图（mm）5.2.5地基基础本工程地段土层为卵石、圆砾混砂及亚粘土。规范中规定，对于非岩石地基，当采用水下安装的预制结构时，应设置抛石基床5。为满足持力要求，将前两层土清除，第三层进行处理，做抛石基床，设置为暗基床，基床底面标高-11.1m。基床形式5：抛石基床的形式有暗基床、明基床和混合基床三种形式。暗基床适用于原地面水深小于码头前设计水深。结合本工程特点，基床形式采用暗基床。基床厚度5：基床厚度通常根据地基承载力的设计值由计算确定，即墙底应力经过基床扩散后传到地基上的应力设计值应小于或等于地基允许承载力设计值，但基床厚度不宜小于1.0m。对于较好的地基，墙底应力不需要经过扩散就能满足地基允许承载力，此时的基床只起到整平基面和防止地基土被淘刷的作用，其厚度可以小些，但不宜小于0.5m。结合本工程情况，持力层土质良好，基床只起整平基面和防止地基土被淘刷的作用，基床厚度取2m。基槽的底宽及边坡坡度5：对于暗基床，抛石基床设在开挖的基槽内，基槽的底宽可根据基床应力扩散的范围来确定，但不应小于建筑物底宽加两倍基床厚度。基床底边线距墙底前趾与后趾的距离，应根据码头建筑物的受力情况来确定。对于墙后有填土的码头建筑物，前趾的应力比后趾应力大，此时，基槽前底边线距墙前趾不宜小于1.5d（d是基床厚度），后底边线距后趾不宜小于0.5d。所以取基槽底宽16.9m，其中前底边距墙前趾3m，后底边距后趾2m。基槽边坡的坡度，一般根据土质由经验确定。本工程基槽边坡的坡度取为1：1。基床肩宽5：基床的肩宽（特别是暴露在外面的外肩）应有一定的宽度，以保证基床的稳定性。对于夯实的基床，还应考虑打夯范围的要求和防止打夯时发生溜肩，此时基床肩宽不应小于2.0m。本工程取2.0m。抛石基床块石的重量和质量5：抛石基床所采用的块石的重量既要满足在波浪和水流作用下的稳定性，又要考虑便于开采运输、抛填和夯实，本工程采用10100kg块石，并有适当的级配。石料质量应符合下列条件：（1）饱水抗压强度，对夯实基床不低于50mpa，对于不夯实基床不低于30mpa；（2）未风化、不成片状和无严重裂纹。5.2.6墙身胸墙胸墙的结构形式采用现浇混凝土胸墙，采用三级阶梯式胸墙，顶宽3.3m。为保证施工的顺利进行，胸墙底高程应高于施工水位2.2m，取为3.0m，顶高程6.2m，具体尺寸见图5-3。为了保证胸墙抗滑抗倾能力满足要求，令胸墙嵌入沉箱顶10cm。图5-3 胸墙设计图（mm）5.2.7墙后回填防城港1号