水利水电与港口航道工程本科毕业设计.docVIP

目录目录 1.1 工程概况.0 1.2 设计依据.0 1.3 设计概要.0 1.4 设计内容及范围.1 1.5 主要技术经济指标表.1 2.1 气象.2 2.1.1气温2 2.1.2风况2 2.1.3降水2 2.1.4雾2 2.1.5相对湿度3 2.1.6台风3 2.2 水文.3 2.2.1潮汐3 2.2.2设计潮位4 2.2.3潮流5 2.2.4余流5 2.2.5波浪5 2.3 工程地质.5 2.4 地震.7 3.1 货运吞吐量.8 3.2 设计船型.8 4.1 总平面布置原则.9 4.2 码头平面布置.9 4.2.1 码头前沿高程.9 4.2.2码头前沿设计水深9 4.2 3码头水域的布置10 5.1 设计原则.12 5.2 一般要求.12 5.3 装卸工艺流程设计.12 5.3.1. 设计主要参数12 5.3.2. 散杂货码头装卸工艺的布置13 5.4 装卸工艺流程图（A3）14 5.5 装卸工艺设备的选择.14 5.6 港区定员.15 5.6.1 机械数量的确定.15 5.6.2 装卸工人的数量确定.17 5.6.3装卸工人数（包括机械司机）的劳动生产效率18 5.7 主要经济技术一览表.19 6.1 码头结构选型论证.20 6.1.1 码头结构型式的选择原则.20 6.1.2 设计条件.20 1 6.1.3 码头结构型式的选择.20 6.2 码头结构方案拟定.21 6.2.1 荷载计算.21 6.2.2全直桩高桩码头结构尺寸初步拟定28 6.2.3沉箱码头结构尺寸初步拟定28 6.2.4全直桩方案与沉箱方案比选30 6.2.5全直桩高桩码头的结构尺寸估算30 6.2.6 码头岸坡稳定性验算.33 7.1 工程概况.37 7.2 设备、人员动员周期和设备、人员、材料运到施工现场的方法.37 7.3 主要工程项目的施工方案、施工方法.37 7.3.1施工测量及试验和试验设备37 7.3.2.现浇横梁施工40 7.3.3 现浇面层砼施工.41 7.3.4 构件预制.42 7.3.5 千吨级码头施工.47 7.3.6 撑墩施工.53 7.4 各分项工程的施工顺序.54 7.5 确保工程质量和工期的措施.54 7.5.1 政策声明.54 7.5.2 本工程质量目标.54 7.5.3 质量保证体系.54 7.5.4 质量方针、质量目标和质量承诺.55 7.5.5 主要质量体系文件.55 7.5.6 质量保证遵守的原则.56 7.5.7 质量管理组织机构.56 7.6 重点和难点工程的施工方案、方法及其措施.58 7.6.1 码头和引桥面层易产生龟裂.58 7.6.2 雨季、汛期等季节影响施工.58 7.6.3航标线路长影响施工进度59 7.7 季节性施工的工作安排.59 7.8 质量、安全保证体系.59 7.9 主要工程材料、试验质量控制程序施工过程质量控制程序.60 7.9.1 生产过程控制.60 7.9.2 采购控制.61 7.9.3 检验和试验控制.62 7.10 控制性施工进度计划.64 7.11 分项工程施工工艺框图.64 7.12 其他应说明的问题.69 参考文献参考文献 .70 第第 1 1 章章 总论总论 1.11.1 工程概况工程概况 原有渔业公司 4、5、6 号泊位是东海石油温州锦港经济开发有限公司的 3000t 级泊位，位于龙湾港区。码头始建于 1960 年，当时设计船型为 1000T 以 及 1000T 以下的小型船舶。码头于 1972 年改建，码头考虑为 3000 吨煤炭中转 码头设计，结构型式为浮码头。根据有关资料，码头使用年限为 2530 年。本 码头已超过使用年限，但由于近年来该码头维护较好，到目前为止码头尚在使 用，主要停靠 2000 吨级以下中、小型船舶。为充分发挥码头优良深水岸线及后 方场地的作用，适应市场经济发展的需要，东海石油温州锦港经济开发有限公 司决定将此三个泊位改建成为一个 5000t 级固定式散杂货码头，主要用于水泥、 砂、石、钢材等材料的装卸。 1.21.2 设计依据设计依据 1.2.1 东海石油温州锦港经济开发有限公司与我公司签订的本项目的合同； 1.2.2 交通部现行的港口工程技术规范及其他有关标准； 1.2.3 2014 年 3 月份测量的 1:500 本工程位置水下地形测量图； 1.2.4 浙江省工程物探勘察院 2014 年 04 月提供的工程地质勘察报告； 1.2.5 我公司 2014 年 3 月份编制的东海石油温州锦港经济开发有限公司 5000t 级码头技改工程项目建议书 ； 1.2.6 交通部 1995 年 5 月颁发的沿海港口工程初步设计文件编制规定 。 1.31.3 设计概要设计概要 本工程将渔业公司 5 号泊位进行改建，建设规模为 5000t 级固定式散杂 货码头，主要用于水泥、砂、石、钢材等材料的装卸，码头后方陆域在原有码 头后方陆域的基础上进行改建。码头推荐方案的平台为 110m18m，栈桥 2 条， 分别为 58m 和 61.5m，宽为 8m。平台上下游各设系缆墩一个，码头推荐采用高 桩梁板式结构方案，桩基为 600mm600mm 预应力方桩。 1 1.41.4 设计内容及范围设计内容及范围 设计内容及范围为：改建码头水域的总平面布置、水工结构、供电、给排 水、消防等初步设计等。 1.51.5 主要技术经济指标表主要技术经济指标表 主主 要要 技技 术术 经经 济济 指指 标标 表表 表表 1-11-1 序号项 目单位方案一方案二备注 1 年设计吞吐量万吨 50 2 码头泊位数个 1 3 泊位计算长度 m150 4 码头吨级吨级 5000 6175885 栈桥尺寸 mm 64.5761.58 6 平台尺寸 mm1101511018 7 结构型式梁板式 8 工程概算万元 1869.302167.35 2 第第 2 2 章自然条件章自然条件 2.12.1 气象气象 本港区属亚热带海洋性季风气候，具有温和、湿润、多雨的特点。根据温 州站（19511999 年）实测资料统计分析，本地区气象特征如下： 2.1.12.1.1 气温气温 多年平均气温 18 累年极端最高气温 39.6 累年极端最低气温 -4.5 最高月平均气温 28 最低月平均气温 7.8 2.1.22.1.2 风况风况 温州地区常风向为 ESE 风，次风向为 E 向，根据温州气象台（19512010 年）资料统计，其频率分别占 14.3%和 12.1%。本地区风向的季节性变化大，每 年的 10 月至翌年的 2 月多为 NW 向风，频率为 14%23%，36 月盛行 ESE 风，频 率为 21%23%，79 月以 E 风为主，频率为 14%23%。 2.1.32.1.3 降水降水 年平均降水量 1721.0mm 年最大降水量 2919.8mm 年最小降水量 1103.3mm 日最大降水量 392.7mm 多年日最大降水量25mm 的降水日数年平均为 18.5d。 降水多集中在 59 月份，占全年的 64.7%。 2.1.42.1.4 雾雾 本区多为辐射雾，其次为平流雾。年平均雾日数 20.7d，年最多雾日天数 3 44d，年最少雾日天数 2d。 2.1.52.1.5 相对湿度相对湿度 由于受海洋性气候影响，温州区域内平均湿度较大，均在 80%左右，年平 均相对湿度为 81%，6 月正值梅雨季节，相对湿度最高，月平均为 89%，12 月气 候干燥，相对湿度为最小，月平均为 74%。 2.1.62.1.6 台风台风 根据温州气象站（19612012 年）观测资料统计，影响本区的台风共计 84 次， 79 月为台风影响盛行期，约占总次数的 84%，其中尤以 8 月份最多，占 39%。 台风对本区的影响一般持续 2d 时间，台风时伴有暴雨。 2.22.2 水文水文 2.2.12.2.1 潮汐潮汐 瓯江河口段潮汐性质均为不规则半日潮。 2.2.1.1 潮汐特征 瓯江河口段落潮历时大于涨潮历时，北口的黄华平均涨潮历时为 5:56， 平均落潮历时为 6:28，涨落潮时差为 32 分钟。从河口向上游涨落时差逐渐增 大，至花岩头（距河口 74km）涨落时差达 4 小时 35 分。 潮差是潮汐强弱的主要标志之一。本区是我国著名的强潮地区，在瓯江河 口平均潮差超过 4m，从河口向上游潮差逐渐减小，龙湾港区潮汐特征值根据实 测资料统计，结果列于下表：（潮高基面为吴淞零点起算，单位：m） 潮汐特征值 表 2-1 项 目龙 湾 最高潮位 6.71m 平均高潮位 4.40m 最低潮位 -1.61m 4 平均低潮位 -0.11m 平均潮位 2.19m 最大潮差 7.17m 平均潮差 4.52m 平均涨潮历时5 小时 26 分 平均落潮历时6 小时 59 分 温州港区的台风暴潮在浙江沿海各港湾中是最频繁和最严重的。当大潮汛 发生台风暴潮与瓯江下泄洪水相遇时，就会造成较为严重的灾害，据 40 年资料 统计，台风暴潮引起的最大增水在 1.0m 的占 50，在 2.0m 以上的占 9，超 过 3.0m 的占 2.6。1994 年 8 月 22 日 17 号台风出现在大潮期间，在温州登陆， 龙湾、温州等站的潮位创历史最高记录。 2.2.22.2.2 设计潮位设计潮位 根据龙湾站的长期实测潮位资料，以及瓯江口外沿程潮位变化规律，进行 分析计算后将设计潮位值（以吴淞零点为基面）列于下表（单位 m）： 设计潮位 表 2-2 项 目龙 湾 设计高水位 5.25m 设计低水位 -0.65m 校核高水位 6.61m 校核低水位 -1.58m 百年一遇高水位 6.67m 百年一遇低水位 -1.64m 资料年限共 33 年 乘潮水位 据龙湾站 2010 年资料分析结果，乘高潮 1 小时的乘潮水位为： 乘潮保证率 表 2-3 保证率（） 50 60 70 75 80 85 90 5 潮位（m） 4.42 4.27 4.12 4.03 3.93 3.69 3.02 基准面：吴淞零点 2.2.32.2.3 潮流潮流 龙湾沿岸前沿水域潮流呈半日潮性质，潮流具有往复流的运动形式。一般 落潮流速大于涨潮流速，涨落流时差愈向上游愈大。其涨潮最大流速为 2.7m/s，落潮最大流速为 2.8m/s。 2.2.42.2.4 余流余流 本地区的余流主要为迳流、台湾暖流和打折沿岸流，最大流速可达 25cms，流速值随深度的增加逐渐减小，减至底层流速很小，其流向随落潮流 流向，随深度变化不大。 2.2.52.2.5 波浪波浪 温州港龙湾以上（包括龙湾港区）各港区位于瓯江两岸，风区长度受岸线 限制，局部地区形成的风浪其波高都不大于 0.8m，波浪的影响甚小。 2.32.3 工程地质工程地质 浙江省工程物探勘察院于 2014 年 3 月在拟建工程位置进行了勘察，根据勘 察结果，地基土在勘探深度范围内可划分为 4 个工程地质层。自上而下可分为： 1 淤泥质粘土，2 淤泥，粘土，卵石，中风化凝灰岩。现分述如 下： - 1 淤泥质粘土 灰色，流塑状，高灵敏度，饱和，高压缩性。表层为浮泥，土性极差，其 下部含少量粉砂或贝壳碎片及少量腐殖质，具鳞片状结构。本层土体不均匀， 局部土试为淤泥。全场分布，直接出露河床，厚度 14.0015.00m。 - 2 淤泥 灰色，流塑状，高灵敏度，饱和，高压缩性。含少量粉砂或贝壳碎片及少 量腐殖质，具鳞片状结构。全场分布，顶板埋深 14.0015.00mm，厚度 6 7.5013.90m。 粘土 灰色，软塑状，高灵敏度，饱和，高压缩性。含少量粉砂或贝壳碎片及少 量腐殖质，具细鳞片状结构。在 Z3 地带，本层下部 38.3038.90m 夹层状圆砾， 灰色，中密状，卵石含量一般 2040%，呈圆状，粒径 2050mm，母岩成份为 凝灰岩，呈微风化弱风化状，岩质坚硬，砾石含量 3040%，砂约占 2030%，另含少量粘性土；本层底部 70cm 混粉细砂，往下粒径变大呈细砂。 除 Z6 外其它钻孔均有分布，顶板埋深 23.5028.90m，厚度 3.2015.10m。 卵石 灰色、黄灰色，中密密实状，很湿。主要由卵石、砾石、中粗砂组成， 其中卵石含量一般 5060%，呈圆状，粒径 2050mm，母岩成份为凝灰岩，呈 微风化弱风化状，岩质坚硬，砾石含量 2030%砂约占 1020%，另含少量粘 性土。全场仅见于 Z3，顶板埋深 40.90m，控制厚度 2.00m。 中风化凝灰岩 灰色、青灰色。凝灰结构，块状、短柱状、柱状，岩质较坚硬，风化裂隙 较发育。断面呈灰色、青灰色、黄褐色。全场除 Z3 外均有揭露，未揭穿。顶板 埋深 22.0043.20m，控制厚度 2.003.50m。 地基土工程特性评价 场地在勘察深度范围内共有 4 个工程地质层，各层工程特性评价如下： 淤泥：为高含水量、高孔隙比、高灵敏度、高压缩性、低抗剪性的软弱 土层，仅可作桩周摩擦层。 粘土：为高含水量、高孔隙比、高灵敏度、高压缩性、低抗剪性的软弱 土层，仅可作桩周摩擦层。 卵石：中密密实状，力学强度较好，埋藏较深，局部分布，可作为拟建 建筑物的桩端持力层。 中风化凝灰岩：力学强度好，为稳定岩层，是良好的建筑物的桩端持力 层。 7 各土层承载力参数 表 2-4 预制桩钻孔灌注桩 层号 桩侧极限摩阻 力标准值 qf（kpa） 桩端极限阻力 标准值 qR（kpa） 桩侧极限摩阻 力标准值 qf（kpa） 桩端极限阻力 标准值 qR（kpa） 1 00 2 65 98 554000501500 100001304500 2.42.4 地震地震 码头拟建区域基本地震烈度为 6 度，属稳定区。 8 第第 3 3 章章 货运吞吐量及设计船型货运吞吐量及设计船型 3.13.1 货运吞吐量货运吞吐量 根据温州市发展规划，到 2015 年国内生产总值达到 4000 亿元，人均国内 生产总值 51000 元，进出口贸易总额达到 420 亿美元。全社会固定资产投资的 力度进一步加大，对于钢材、水泥等材料的需求会更一步加大，预计本码头建 成后这些材料的吞吐量会占很大的比例， 温州市经济发展规划指标见下表 3 1。 温州市经济发展规划指标表 表 3-1 序号序号指指 标标单位单位 200020002002200220052005201020102015201520202020 1 国内生产总值亿元 73310551500250040006500 2 人均国内生产总 值元 101861421719500373005100069000 3 财政总收入亿元 55.15126.3135330540880 4 进出口贸易总额 亿美 元 11.0434.570.00210420650 本工程主要装卸货种为水泥、砂、石、钢材等建筑材料，根据以往的经验， 综合经济发展规划及码头吞吐量发展规律，预测本码头建成后 2015 年的吞吐量 如下： 表 3-2 货种水泥钢材砂石合计 吞吐量（万吨） 25108750 3.23.2 设计船型设计船型 根据码头工程的建设规模、水域的水深条件和通航条件，本工程考虑设计 船型为 5000 吨级散杂货船，具体尺寸参考 5000 吨级件杂货船型。其具体资料 如下： 设计船型尺度表设计船型尺度表 表 3-3 9 船型长（米）宽（米） 型深（米） 满载吃水（米） 5000 吨级件杂船 12518.510.57.4 第第 4 4 章章 总平面布置总平面布置 4.14.1 总平面布置原则总平面布置原则 1、合理利用原港址海岸资源，因地制宜，并有利于原有港区的进一步改造； 2、与原港区交通运输规划互相协调，保证海陆路交通接线便利； 3、总体布置力求协调统一，统筹兼顾，考虑工程建设施工方便、工期合理、 利于节省工程投资； 4、做到工程建设与原港区自然保护相协调，尽量保护港区的自然条件。 4.24.2 码头平面布置码头平面布置 4.2.14.2.1 码头前沿高程码头前沿高程 根据海港总体设计规范 （JTS1652013） ，有掩护港口的码头面设计高 程按下列计算，并取大值： 基本标准 E=HWL+h (4-1) 其中：HWL设计高水位，本工程取 5.25m；h超高值，一般为 1.01.5m。 则码头前沿高程为：E=5.25+1.01.5=6.256.75m 复核标准 E=HWLh (4-2) 其中：HWL极端高水位，本工程取 6.67m；h超高值，一般为 00.5m。 则码头前沿高程为：E=6.67+00.5=6.677.17m 根据拟建码头的功能和性质,码头前沿高程取 E=6.85m。 10 4.2.24.2.2 码头前沿设计水深码头前沿设计水深 参照海港总体设计规范 （JTS1652013） “5.4” 。 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 D 情况下的安全停靠水深，按下面公式确定： = =+ + + + + (4-3)DT 1 Z 2 Z 3 Z 4 Z 式中： ：设计船型满载吃水；：龙骨下最小富裕深度；：波浪富裕深度；T 1 Z 2 Z ：传船舶因配载不均匀而增加的尾吃水；：港池备淤深度，考虑一年进行 3 Z 4 Z 一次维护性挖泥。 表表 4-34-3 码头前沿设计水深计算表码头前沿设计水深计算表 （m m） 码头前沿 设计水深 D 设计船型 满载吃水 T 航行时龙 骨下最小 富裕深度 1 Z 波浪富 裕深度 2 Z 船舶因配 载不均匀 而增加的 船尾吃水 值 3 Z 备淤富 裕深度 4 Z 8.157.40.200.150.40 根据拟建码头的功能和性质,码头前沿设计水深取 D=8.15m 4.24.2 3 3 码头水域的布置码头水域的布置 4.2.3.1 码头前沿停泊水域尺度 参照海港总体设计规范 （JTS1652013） “5.4” 。计算如下： （1） 泊位尺度 本码头为有掩护水域的码头，所以其单个泊位长度可以由以下公式确定: 11 （4-4）dLLb2 式中：Lb：一个泊位的长度（m） ；L：设计船长（m） ；d：泊位间富裕长度（m） 。 其中，富裕长度 d 根据船长的大小确定，L=125m。 L 的数值有表 4-2 确定： d 表 4-2 泊位间富裕长度取值表 (m)(m)L 230 (m)(m)d 5 810121518202225 30 根据拟建码头的功能和性质,泊位长度取：Lb= 125+2x13=151m （2）码头前沿停泊水域宽度 Bb Bb=2B (4-5) 式中：B设计船型宽度(m)。 根据拟建码头的功能和性质,停泊水域宽度：Bb=2B=2*18.5=37m 4.2.3.2 码头前沿船舶回旋水域尺度 调头地回旋直径取 2.0 倍设计船长（L）： D=2.0L (4-6) 根据拟建码头的功能和性质，调头地回旋直径取 D=2*125=250m。 12 第第 5 5 章章 装卸工艺装卸工艺 5.15.1 设计原则设计原则 （1）遵循和贯彻港口发展规化，搞好工程近期实施与远近结合。 （2）贯彻国家环境保护、职业安全卫生等有关政策、法规，注意保护劳动作 业人员的人身安全、劳动条件，尽可能的避免和减轻工程对环境的影响。 （3）装卸工艺设计从全局出发，结合考虑港口及水、陆运输，工艺流程简洁， 作业环节协调，车船周转迅速。 （4）装卸作业系统和机械造型符合国家有关技术政策，结合工程需要，力求 技术先进、实用。 （5）考虑装卸工艺系统投资成本和运营成本的经济性，兼顾港口自身和社会 的全面效益。 5.25.2 一般要求一般要求 （1）装卸系统个环节的能力基本平衡并以保证船舶装卸为主。 （2）装卸机械类型统一、规格简化优先选用技术可靠的国产装卸机械。 （3）装卸机械设备根据装卸工艺的要求选型，考虑技术先进、安全可靠、经 济合理、低能耗、少污染、维修简单、便于管理等因素。 （4）件杂货装卸尽可能采用成组运输，扩大单元重量，提高装卸效率。 13 5.35.3 装卸工艺流程设计装卸工艺流程设计 5.3.1.5.3.1. 设计主要参数设计主要参数 规划年吞吐量： 50万t 设计船型： 5000吨级 泊位数： 1个 泊位年营运天数: 340d 作业班次： 三班制 5.3.2.5.3.2. 散杂货码头装卸工艺的布置散杂货码头装卸工艺的布置 (1)装卸机械的选型应适应多种货物装卸作业的要求，在货种、包装形式和流 量流向较稳定的情况下，可配置专用机械。 (2)件杂货码头装卸船机械的选型应根据货物吞吐量、货种、船型和码头型式 等因素确定，并注意发挥船机的作用。采用船机作业时，应满足船舶满载低水 位装卸作业的要求；采用岸机作业时，宜考虑门座起重机或装卸桥，其吊臂的 最大工作幅度至少应达到设计船型舱口的外侧。 (3)件杂货码头前沿不宜设铁路装卸线。 (4)件杂货码头水平运输机械的选型，应根据运距、组关型式、货件重量等因 素确定，通常情况下，运距在 150m 以内时宜采用叉车；运距较大时，宜采用拖 挂车。 (5)库场装卸作业机械的选型，应根据货种、组关型式、货件重量及堆放型式 等因素确定，通常情况下宜采用流动机械。 (6)件杂货码头前方作业地带的宽度，应根据装卸船机械、工艺布置及作业方 式确定。采用轨道式起重机时，其宽度不宜小于 50m，采用船机或流动机械时， 其宽度不宜大于 30m。 (7)采用轨道式起重机装卸船的件杂货码头，起重机海侧轨道中心线至码头前 沿距离不应小于 2m，采用固定式起重机装卸船的件杂货码头，固定式起重机械 旋转中心至码头前沿线的距离应保证起重机旋转时不碰船体。 (8)仓库与道路之间的引道长度，流动机械进出库时，可取 4.5m，汽车进出库 14 时，可取 6.0m。 (9)仓库的跨度和净高按库内作业机械类型和货物堆高确定，单层仓库的跨度 不应小于 18m，单层和多层仓库的底层净高不应小于 6m，多层仓库的楼层净高 不应小于 5m。 (10)仓库库门尺度应根据进出库作业机械的类型确定，通常情况下，净宽不应 小于 4.2m，净高不应小于 5.0m。 5.45.4 装卸工艺流程图（装卸工艺流程图（A3A3） 图 1 装卸工艺流程图（方案一） 图 2 装卸工艺流程图（方案二） 15 5.55.5 装卸工艺设备的选择装卸工艺设备的选择 码头的装卸机械以其在泊位的作业功能来划分。主要包括：装卸船机械、 水平运输机械、装卸车机械、拆码垛及船舱内作业机械。目前，装卸船最常用 的机械有：门座起重机、轮胎式起重机、桥式起重机；水平运输设备主要有： 牵引车、平板车、叉式装卸车、翻车机；拆码垛设备有：轮胎吊，轨道式龙门 起重机，叉式装卸车和单斗装卸机等。本节内容参照港口装卸机械第二版、 港口装卸工艺学及其它海港相关工程确定选用。 表表 5-15-1 主要装卸工艺设备表主要装卸工艺设备表 序号方案一方案二 机械设备型号机械设备型号 1 门机 M-10-30 桥式起重机 QL3-16 2 叉车 CPC25CPCD25 轮胎吊 RT350 3 翻车机FDZY-1/6 右 式 载重汽车解放牌 CA10B 4 翻车机FDZY-1/6 右 式 5.65.6 港区定员港区定员 5.6.15.6.1 机械数量的确定机械数量的确定 依据河港工程总体设计规范JTJ212006 第 4.11.15 条相关内容, 码头装卸机械数量按下式确定： jjL j j PK Q N 8760 （5-1） 式中: j N某种装卸机械数量(台)； j Q某种装卸机械分货种的年起重运输吨(t)； jL K机械利用率，应按各港统计资料确定，新建港区也可按下值选用： 16 一班制取 0.050.20；两班制取 0.300.35；三班制取 0.400.50,电动机械取大值，内燃机械取小值,在此按三班制 取为 0.5； j P各种装卸机械按不同操作过程装卸或搬运不同货种的台时效率 (吨/台时),对于门座式起重机的台时效率为 150t/h,牵引车的台 时效率取 40t/h,轮胎式起重机的台时效率取 50t/h,叉车的台时 效率取 48t/h,汽车的台时效率为 30t/h，翻车机台时效率取 210t/h 方案一： 门机台 Nj=5000000/8760*0.5*150=0.761 取 1 台 叉车台 Nj=5000000/8760*0.5*48=2.378 取 3 台 翻车机台 Nj=5000000/8760*0.5*210=0.543 取 1 台 方案二： 桥式重机台 Nj=5000000/8760*0.5*120=0.951 取 1 台 轮胎吊台 Nj=5000000/8760*0.5*50=2.283 取 3 台 载重汽车台 Nj=5000000/8760*0.5*30=3.805 取 4 台 翻车机台 Nj=5000000/8760*0.5*210=0.543 取 1 台 方案一： 表表 5-25-2 机械数量计算机械数量计算 机械名称 分货种的年 起运吨 （t） j Q 机械利用 率 jL K 机械台时效 率t/(台. j p h) 机械数量 （台） N 实取值 （台） N 门机 5000000.51500.7611 叉车 5000000.5482.3783 翻车机 5000000.52100.5431 方案二： 表表 5-35-3 机械数量计算机械数量计算 17 机械名称 分货种的年 起运吨 （t） j Q 机械利用 率 jL K 机械台时效 率 j p t/(台.h) 机械数量 （台） N 实取值 （台） N 桥式起重机 5000000.51200.9511 载重汽车 5000000.5303.8054 翻车机 5000000.52100.5431 轮胎吊 5000000.5502.2833 5.6.25.6.2 装卸工人的数量确定装卸工人的数量确定 依据河港工程总体设计规范JTJ212006 第 4.11.16 条相关内容，装 卸工人总数包括装卸工人和辅助工人数，装卸工作数，应根据泊位作业线数、 班次和每条作业的配工人数等确定。辅助工人数可按装卸工人数的 5%-10%计算 确定，装卸工人数在装卸工艺方案设计时，可按下式计算： zzzL rbz z KK nnn N )1 ( （5-2） 式中： z N装卸工人数； z n作业线数，有 1 条作业线； b n昼夜作业班次数，均按三班制取为 3； r n每条作业线的配工人数，参照其它相关港口，件杂货码头作业线 每班定员为 12 人； zL K装卸工人轮休率，可取 2/7； zz K装卸工人出勤率，可取 90%95%,综合考虑此码头取为 90%。 辅助工人数可按装卸工人数的 5%10%计算。 方案一： 装卸工人数 N=1312/(1-2/7)/90%=56 人 18 辅助工人数 N=568%=4.48 人，取 5 人 司机人数 表表 5-45-4 司机人数计算表（方案一）司机人数计算表（方案一） 机械类型 机械 数量 （台） 三班制定 员（人/台） 计算司机人 数（人） 考虑出勤率增 加司机人数 （人） 司机人数 （人） 门机 17718 叉车 3 1 3 2 11112 翻车机 17718 25328 总人数 N=56+5+28=89 人 方案二： 装卸工人数 N=1312/(1-2/7)/90%=56 人 辅助工人数 N=568%=4.48 人，取 5 人 司机人数 表表 5-55-5 司机人数计算表（方案二）司机人数计算表（方案二） 机械类型 机械数量 （台） 三班制定员 （人/台） 计算司机 人数（人） 考虑出勤率所增加 司机人数（人） 配备司 机人数 （人） 桥式起重机 17718 载重汽车 4 1 3 2 14115 轮胎吊 3 1 3 2 11112 翻车机 17718 39443 总人数 N= 56+5+43=104 人 19 5.6.35.6.3 装卸工人数（包括机械司机）的劳动生产效率装卸工人数（包括机械司机）的劳动生产效率 根据河港工程总体设计规范可知 劳动生产率按下式计算： （5-3） sz n gz NN Q P 式中: gz P 劳动生产率(操作吨/人年)； n Q 操作吨(t/年)； z N 装卸工人数(人)； s N 装卸司机人数(人)。 方案一：Pgz=500000/89=5617.978 吨/人年 方案二：Pgz=500000/104=4807.692 吨/人年 5.75.7 主要经济技术一览表主要经济技术一览表 表表 5-65-6 装卸工艺技术经济比较装卸工艺技术经济比较 序号指标名称单位方案一方案二 1 码头年吞吐量万吨 5050 2 泊位数个 11 3 泊位利用率 %6565 4 装卸工人和司机人数人 89104 5 劳动生产率吨/人年 5617.9784807.692 方案一具有一定的灵活性，可以横移，能由一个堆场区转移到其他各个堆 场区，在作业过程中，操作简单，动作简捷，劳动生产率高，所用人数少。方 案二作业率较低，所用人数多，轮胎吊本身价格昂贵，经济不适用。所以选择 方案一。 20 第第 6 6 章章 码头结构方案设计码头结构方案设计 6.16.1 码头结构选型论证码头结构选型论证 6.1.16.1.1 码头结构型式的选择原则码头结构型式的选择原则 （1）码头结构型式的选择要贯彻经济、实用、耐久的指导思想，并应进行 综合分析比较。 （2）全面规划、远近结合。应结合港口的规划要求，对码头负荷能力及浚 深的预留等。 （3）因地制宜，根据具体使用要求、自然条件、施工条件等选择码头结构 型式。 （4）积极采用科学技术新成果。 （5）就地取材，因材设计，充分利用当地材料资源。 6.1.26.1.2 设计条件设计条件 港口水工建筑物是港口工程的一项主体工程。作用在港口水工建筑物上的荷 载比较复杂，包括自然荷载、使用荷载和施工荷载等。因此，在进行码头结构 型式选择时，要根据拟建港区的自然条件、码头的使用要求和施工条件等因素 确定选用何种结构型式。 21 6.1.36.1.3 码头结构型式的选择码头结构型式的选择 码头按建筑物结构形式主要有重力式、板桩式、高桩式、墩式和浮码头等。 重力式码头：靠结构自重来抵抗建筑物的滑动和倾覆。由于结构基础应 力首先直接传给上部地基，对上部地基和其下卧层都要求有较高的承载能力， 因此它要求有比较良好的地基，适用于各类岩基、沙、卵石地基和硬粘土地基。 重力式码头的实体结构耐久性好，对超载及工艺变化的适应性强，施工相对简 单，设计经验比较足，造价比较低。但泊稳条件差，对基础又一定要求，需要 砂石料比较多。 板桩码头：主要是由连续的打入地基一定深度的板形桩形成直立墙体， 墙体上部一般用锚碇结构加以锚碇，板桩码头建筑物的优点是结构简单，用料 省，工程造价低，施工方便，而且可以先打桩后挖港池，能大量减少挖填方量， 对复杂的地质条件适应性强。但耐久性差，由于板桩是薄壁结构，抗弯能力有 限，所以只用于小型码头。 高桩码头：是用系列长桩打入地基形成桩基础，以承受上面传来的荷载， 而地面以上的桩身是主体结构的组成部分。其优点有结构简单，能承受较大的 荷载，砂石用量少，对挖泥超深的适应性强，适用于软土层较易打桩的地基。 但耐久性比重力式和板桩码头差，码头构件易损坏，损坏后修理较麻烦，抗震 性能较差。 墩式码头：由分离的基础墩（引桥墩和码头墩）和上部跨间结构组成。 墩式码头是液体、散货码头的主要结构形式。由于液体、散货一般采用皮带机 和管道联系性装卸作业，除专业的装卸设备外，在码头上不须设置堆场和其他 装卸设备，因此采用墩式结构最为经济，另外，墩式结构可以减少结构的波浪 力和水面壅高。 浮码头：由趸船、趸船的锚系和支撑设施、引桥及护岸等部分组成。浮 码头特点是趸船随水位的涨落而升降，因此使码头面和水面之间可以保持一个 定值，特别适合靠岸干舷较小的船舶。浮码头较多地用于水位差较大的港口中， 常作为客货、油、渔船以及工作船码头等。 22 6.26.2 码头结构方案拟定码头结构方案拟定 6.2.16.2.1 荷载计算荷载计算 (1)永久荷载 码头结构自重：钢筋混凝土： 混凝土： （2）可变作用 6.2.1.1.均布荷载 工作平台均布荷载：20kPa 6.2.1.2.流动荷载 采用 10t 汽车。 根据港口工程荷载规范(JTS144-1-2010)8.0.4 条规定，码头正常运营 使用的车辆可按两辆排列布置，相邻两车厢横向净距不应小于 0.4m，纵向前后 两车的轴距不应小于 4.0m。汽车外形尺寸见图 6.1。 根据港口工程荷载规范 (JTS144-1-2010)8.0.5 条规定，对于透空式码头结构，取汽车荷载冲击系数 1.11.3。 6.2.1.3.堆货荷载 前沿=20kPa；后方=40kPa。 23 6.2.1.4.门机荷载 门座起重机荷载代号为 Mh-10-30。 6.2.1.5.施工荷载 在施工期，需考虑施工荷载 3kpa 6.2.1.6.风荷载 参考港口工程荷载规范作用于船舶上的计算风压力的垂直于码头前沿 线的横向分力和平行于码头前沿线的纵向分力按下列公式计算： 风压不均匀折减系数。 半载或压载时 满载时 式中 DW船舶载重量（t）DW=5000t。 船舶在水面以上的最大轮廓尺寸 B=18.5m，L=125m。 由荷载规范得，5000t 级件杂货船体水面以上受风面积（75%保证率） ，压 载状态，风压不均匀折减系数 ，分别为设计风速的横向和纵向分量，船舶在超过 9 级风（最大 风速）时离码头到锚地避风，所以控制风速V=22m/s 半载或压载时 ； 24 ； 满载时 ； ； 因半载或压载时，都大于满载时风荷载所以采用半载或压载时的 ，值，即，。 6.2.1.7.作用于船舶上的水流力 （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可按下式计算： 式中： 水流对船首的横向分力（kN） ； 水流对船尾的横向分力（kN） ； 水流力船首横向分力系数； 水流力船尾横向分力系数； 水的密度（） ，对海水； V水的流速，取 V=1.5； B船舶吃水线以下的横向投影面积（） 。 25 船首船尾横向分力系数 =015=165180 相对水 深 d/D 1.10.140.080.080.11 1.30.100.050.070.08 1.50.090.040.060.06 故： （2）水流对船舶作用产生的水流力纵向分力，可按下式计算： 式中： 水流对船舶作用产生的水流力纵向分力（kN） ； V水的运动粘滞系数，当水温为 20时，； L船舶吃水线长度（m） ； 水流对船舶作用的雷诺数， 式中： V水流速度，取 V=1.5m/s； b系数，由港口工程荷载规范表 E.0.9 取 b=0.001； 26 水流力纵向力分力系数。 式中： 船舶方形系数，件杂货船取； S船舶吃水线以下的表面积。 故： 6.2.1.8.系缆力 系缆力应考虑风和水流对计算船舶共同作用所产生的横向分力总和和纵 x F 向分力总和 y F 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 x F , y F 分力总和和纵向分力总和 系船柱受力分布不均匀系数K 计算船舶受力的系船柱数目n 系缆力的水平投影和码头前沿线所成的夹角 系缆力与水平面之间的夹角 取：=1.3，=3，Kn30 15 情况一： xy V =22m/s,V0/m s 27 情况二： xy V =0m/s,V22/m s 综上：本设计系缆力取 450kN，大于荷载规范规定的 5000 吨级船舶的最 小系缆力 350。取 55 吨级系船柱，系船柱间距 30m。KN 系缆力标准值的横向投影，纵向投影，竖向投影：N x N y N z N 6.2.1.9.挤靠力 挤靠力应考虑风和水流对计算船舶作用产生的横向分力总和 橡胶护舷间断布置，挤靠力标准值按照下式计算： 其中：橡胶护舷间断布置时，作用于一组或一个橡胶护舷上的挤靠力标 准值 挤靠力不均匀系数，取 1.3 与船舶接触的橡胶护舷的组数或个数n 28 竖向护舷间隔布置（间距为 13m） ，与船舶接触的橡胶护舷的数目为 n= 6.2.1.10.撞击力 （1）船舶靠岸时的撞击力(根据荷载规范)： 船舶靠岸时的有效撞击能量： 其中：；=0.750.1/ n Vm s 选用标准 V 型 H600L1500 橡胶护舷，R=740kN，E=126.0 KJ，压缩量为 45%。 （2）波浪引起的船舶停泊时的撞击力 因码头前波浪较小，经验算比较，小于船舶靠岸时的撞击力。 6.2.26.2.2 全直桩高桩码头结构尺寸初步拟定全直桩高桩码头结构尺寸初步拟定 桩台构件尺寸拟定表 构件名称材料施工方法截面型式及尺寸（mm） 面层混凝土现浇厚度 150 面板 钢筋混凝 土 叠合板 厚度 400，在横梁上搁置宽度为 200，在 纵梁上搁置宽度为 200 门机轨道 梁 钢筋混凝 土 叠合板 预制部分为梯形断面，顶宽 1000，底宽 700 高 1300 现浇部分宽 600 高 400 普通纵梁 钢筋混凝 土 叠合板 预制部分为 T 型断面，顶宽 800，底宽 500 高 1300 现浇部分宽 400 高 400 横梁 钢筋混凝 土 叠合板 花篮型断面，预制部分为 T 型断面，顶 宽 1000 底宽 1500 高度分别为 1300 600 现浇部分为矩形 宽为 600 高为 400 29 桩 预应力钢 筋混凝土 预制600600 方桩 6.2.36.2.3 沉箱码头结构尺寸初步拟定沉箱码头结构尺寸初步拟定 6.2.3.1 断面尺度 （1）沉箱顶标高 沉箱顶标高=施工水位+（0.30.5m） ； 沉箱顶标高=+2.7m。 （2）胸墙底标高 胸墙底标高=沉箱顶标高-（0.30.5m）=2.7-0.3=+2.40m。 （3）码头（沉箱）底标高 沉箱底标高=设计低水位-码头前沿设计水深=-0.65-8.15=-8.8m。 （4）抛石基床 抛石基床平均厚度为 1.5m。 （5）抛石棱体顶标高 抛石棱体顶标高=沉箱顶标高+（0.3m）=+2.7+0.5=+3.2m。 （6）倒滤层顶标高 取抛石棱体顶面和坡面的表层的二片石厚度为 0.6m，在其上再设置倒 虑层， 碎石倒虑层采用分层的碎石层和瓜米石，每层厚度为 0.4m，总厚度为 0.8m，所以，倒虑层顶标高=+2.3+0.6+0.8=+3.7m。 6.2.3.2 沉箱外形尺寸 沉箱长度由施工设备能力、施工要求和码头变形缝间距确定。该码头的施 工条件良好，没有特殊要求和限制，重力式码头变形缝间距一般采用 1030mm，取沉箱长度为 10.95m，顺岸码头总长 110m，共 10 个沉箱。沉箱高度 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注的施工 水位，取 2.7m，基床顶高程取为-10.3m，沉箱高度为 11.5m。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，初步取为 10.5m（包括前趾和后趾各 0.8m 的悬臂） 。 6.2.3.3 箱内隔墙设置 30 为了增加沉箱的刚度和减小箱壁和底板的计算跨度，在箱内设置一道纵向 隔墙和四道横向隔墙。 6.2.3.4 沉箱构件尺寸 根据重力式码头设计与施工规范（JTS 167-2-2009）对沉箱构件的构造要 求和本码头的受荷情况及工程经验，初步拟定沉箱各构件的尺寸为：箱壁厚度 35cm，底板厚度 40cm，隔墙厚度 20cm，在各构件连接处设置 20cm20cm 的加 强角，以减少应力集中。 6.2.3.5 胸墙尺寸 采用 L 形胸墙，底高程取 1.4m（使沉箱嵌入胸墙 33cm） ，顶宽 3m，底宽 8m，高度为 3.1m。 6.2.46.2.4 全直桩方案与沉箱方案比选全直桩方案与沉箱方案比选 表 6-10 方案比选 名称全直桩方案沉箱方案 地质软土地基较好 坚硬 耐久性整体性好 刚度大 结构的预制 施工麻烦 材料用量多 6.2.56.2.5 全直桩高桩码头的结构尺寸估算全直桩高桩码头的结构尺寸估算 估算方法采用： 式中：时满足估算要求，最不利内力估算式为： 式中 W抗弯截面模量； 截面压缩系数，由规范查得矩形截面的截面抵抗塑性系数为； 材料抗拉强度。 31 6.2.5.1.面板估算 横向排架间距 6.5m，两桩之间距离为 3.5m，故面板为双向板。面板尺寸拟 定为厚度 550mm。 （1）永久作用 现浇面层的自重和面板的自重， （取单位面积） 永久作用产生的弯矩为： （2）可变作用 可变作用包括牵挂车轮压和堆货荷载，二者不会同时出现，其中起控制作 用的是堆货荷载。 由于 单层板 查表得到系数 0.0