涪陵港北拱多用途码头工程—桥吊码头结构设计说明书.doc

港口航道与海岸工程专业毕业设计 1 第 1 章 设计内容 1.11.1 地理位置地理位置 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 25 km，距 渝涪高速公路入口 26 km，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。 1.21.2 营运资料营运资料 1.2.11.2.1 货运任务货运任务 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。 1.2.21.2.2 设计船型设计船型 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 设设 计计 主主 要要 尺尺 度（度（m） 船船 型型 型长型长型宽型宽型深型深满载吃水满载吃水 备备 注注 300TEU 集装箱船11217.24设计船型 1.31.3 自然资料自然资料 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。 1.3.11.3.1 气象气象 风况风况 历年最大风速 31.5m/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 降水降水 年平均降雨量 1072.3mm 涪陵港北拱多用途码头工程桥吊码头结构设计 2 年降雨日数 219.3 天 年最大降雨量 1363.4mm 雾况雾况 历年平均雾日数 37.8 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 18.1 最高气温 42.2 最低气温 2.7 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 序号序号影响作业天数影响作业天数不可作业天数不可作业天数备注备注 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。 1.3.21.3.2 水文水文 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：173.77m(1870 年)， 历年最低枯水位：136.13m（1979 年） ，频率 5%高水位为 165.50m，98%保证率低水位： 137.50m.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 137.2136.5136.5137.5139141148145147143141138 从目前拟定的三峡水库运行方式来看，2003 年蓄水至坝前 135.00m，不久已上升 港口航道与海岸工程专业毕业设计 3 至 139.00m，坝上沿程水位则相应抬高。2007 年开始初期蓄水，坝前按 156-135-140m 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 175.00m，并按 175-145-150m 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 145.00m（吴淞）运行。汛末 10 月 份，水库开始蓄水，库区水位逐渐提高到 175.00m（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 155.00m（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 174171.2166.3163.8160.1144.7144.7144.7144.7165174.6174.8 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 175.30m（黄海） （2）设计低水位 144.50m（黄海） （3）施工水位 146.00m（黄海） 1.3.31.3.3 河势河势 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 4-5 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 涪陵港北拱多用途码头工程桥吊码头结构设计 4 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。 1.3.41.3.4 工程地质条件工程地质条件 地形、地貌地形、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 235.00m 左右，最低点为长江河床高程 142.0m 左右，相对高差约 93.00m 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(Q4al+pl)：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 0.0017.90m。 冲洪积粉土(Q4al+pl)：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 0.0037.60m。 残坡积粉质粘土(Q4el+dl)：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 0.00m 18.50m，一般厚度小于 3m。 冲洪积砂土(Q4al+pl+):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 0.00-22.30m 。 冲洪积卵石土(Q4al+pl)：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 20-250mm，含量 55-75，分布于场地长江沿岸一 港口航道与海岸工程专业毕业设计 5 带。厚度 0.00-7.60m。 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 16.90m。 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 13.75m。 1.3.51.3.5 设计荷载设计荷载 系缆力系缆力 按 300TEU 集装箱船考虑。 撞击力撞击力 按 3000DWT 集装箱船满载排水量及靠船法向速度 Vn=0.25m/s 进行橡胶护舷的选 型和布置，确定船舶撞击力。 水流力水流力 按码头前最大流速 3.5m/s 考虑。 装卸工荷载装卸工荷载 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 17.8m。 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 8.85m，轮距 1.85m，最大轴压标准值 220KN。 局布荷载局布荷载 码头均布标准值 30KN/m2。 人行荷载人行荷载 人行荷载标准值按 3KN/m2。 1.3.61.3.6 地震基本烈度地震基本烈度 本工程按抗设防烈度度进行抗震设防。 1.3.61.3.6 设计标准及规范设计标准及规范 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 （JTJ212-2006） ； 港口工程荷载规范 （JTJ215-98） ； 涪陵港北拱多用途码头工程桥吊码头结构设计 6 港口工程地基规范 （JTJ250-98） ； 港口工程嵌岩桩设计与施工规程 （JTJ285-2000） ； 斜坡码头及浮码头设计与施工规范 （JTJ294-98） ； 高桩码头设计与施工规范 （JTJ291-98） ； 港口工程桩基规范 （JTJ254-98） ； 重力式码头设计与施工规范 （JTJ290-98） ； 港口道路、堆场铺面设计与施工规范 （JTJ296-96） ； 港口工程混凝土结构设计规范 （JTJ267-98） ； 建筑抗震设计规范 （GB50011-2001） 。 1.4 人工及材料供应人工及材料供应 (1) 人工工资单价： 建筑工人工资：31.30元/工日；船员工资46.40元/工日；司机33.88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：32.5# 360 元/吨；42.5# 400 元/吨；52.5# 440 元/吨； 钢材：4500 元/吨； 中粗砂：50 元/m3 ； 碎石：60 元/m3 ； 板枋材：1300 元/m3 。 1.5 施工条件施工条件 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。 1.6 设计任务及要求设计任务及要求 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； 港口航道与海岸工程专业毕业设计 7 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。 1.7 工作日程安排建议工作日程安排建议 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 表表 5 工作日程安排建议表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1.5 周23 张4 月 1 日 2结构方案拟定及比选2.0 周23 张4 月 15 日 3推荐方案结构及构件内力计算2.5 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1.5 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 1.5 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 涪陵港北拱多用途码头工程桥吊码头结构设计 8 第 2 章 码头规模确定及总平面布置 2.1 码头的营运资料 2.1.1 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。 2.1.2 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 1-1。 2.2 装卸工艺设计 2.2.1 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。 2.2.2 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 1.2.2； 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%。 2.2.3 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。 港口航道与海岸工程专业毕业设计 9 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。 2.2.4 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 40.5t，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 30.5t（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。 2.2.5 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 2.2.6 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4Q=40.5t 2集装箱自动伸缩吊具台10Q=40.5t 3集装箱拖挂车台2040 4空箱堆高机台125KB 5叉车台152.5t 6龙门吊台6Q=30.5t 2.3 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 。 涪陵港北拱多用途码头工程桥吊码头结构设计 10 2.3.1 集装箱码头泊位年通过能力的计算（根据河规 ） 1 1 121 1 t i s y s f z dsd z P p T G p t t ttt G t P pnk k p 其中：个泊位的年通过能力（t 或 TEU） t P 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 i i 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） 1s p i 泊位年运营天数(d)；取 330 d y T 泊位利用率(%)；取 0.7 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)； z t 昼夜小时数（h） ；取 16 d t 昼夜泊位非生产时间之和(h)；取 2.5 s t 该类型船舶装卸辅助与技术作业时间之和(h) f t G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 25 1 p 集装箱标准箱折算系数；取 1.2 1 k 集装箱起重机同时作业率（%） ；取 0.9 2 k 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： 21.30.92558.5（TEU/h） 121 pnk k p 5.13(h) z G t P 133368(TEU) 1s p 133368(TEU) =13.3368(万TEU) t P 港口航道与海岸工程专业毕业设计 11 2.3.2 码头泊位数的确定 泊位通过能力的计算（根据河规3.7.1） t P Q N 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） 。 t P 250000/1333681.87；取 2 t P Q N 因此，取泊位数为 2 个。 2.3.3 库场计算 库场的容量计算：（河规4.11.7） h dcBK y yk Q t K E T 其中： 集装箱堆场容量（TEU） ； y E 集装箱码头货运量（TEU） ； h Q 堆场集装箱不平衡系数；取 1.35 BK K 堆场集装箱年营运天数（d） ；取 355d yK T 货物在仓库、堆场的平均堆存期（d） 。取 7d dc t 根据河港工程设计规范 ，由上述各参数计算如下：=6655（TEU） y E 地面箱位数计算： 1 y S S E N N A 其中： 堆箱层数，取 4 层 1 N 库场容量利用率（%） ，取为 70% s A 经计算得：2377（TEU） S N 涪陵港北拱多用途码头工程桥吊码头结构设计 12 2.3.4 集装箱码头大门所需车道数 (1) hbBVkc ykddc QKKK N T T P q 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（%） b K 取 0 进行计算； 集装箱车辆到港不均衡系数，取为 2.5； BV K 空车率取 1.2 kc K 年营运天数，取为 355d； yK Y 大门日工作时间，取 12h； d T 单车道小时通过的车辆数（辆/h） ，取为 25 辆/h； d p 车辆平均载重量（TEU/辆） ，取为 1.5TEU/辆。 c q 经计算得：4.9N 所以集装箱大门所需的车道数为 6 车道。 2.3.5 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：6655 70% 30% 70%=979TEU 979 6.058 2.438=14459.3m2 拆、装箱库的面积计算：6655 70% 30% 30%=420TEU 341 6.058 2.438=6203.2m2 2.4 码头总平面布置 2.4.1 码头前沿线的确定（根据河规3.4） 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. 港口航道与海岸工程专业毕业设计 13 2.4.2 码头前沿高程的确定 HHH t 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； t H 超高。取 0.5mH =175.3+0.5=175.8mHHH t 2.4.3 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4.4.4） ZZTDm 式中：码头前沿设计水深（m） ； m D 设计船型满载吃水（m） ；T 龙骨下最小富余深度（m） ；按表 3.4.4 取值；取 0.5mZ 其他富余深度（m） ；取 0.5mZ =5m m D 2.4.4 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：144.50m。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为：144.50-5139.50m。 2.4.5 泊位长度和码头长度的拟定 dLdLd 图 2-1 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 2-1 进行计 算： 设计船型尺度；112m 17.2m 4m 满载吃水；4m 泊位长度不考虑移驳，按河港工程设计规范4.3.1 表 4.3.1 确定泊位长度与泊 涪陵港北拱多用途码头工程桥吊码头结构设计 14 位占用的码头长度计算： 单个泊位长度（端部）： ；dLLb5 . 1 则两个泊位的长度：；dLLc32 设计船型的型长； L 富裕宽度，取 15m。 d 泊位长度112+1.5*15134.5m1.5 b LLd 码头长度 =2112+153= 239m；取 258m。23 c LLd 港口航道与海岸工程专业毕业设计 15 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） 。 3.1 方案设计 3.1.1 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 1.5m 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 175.8m。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 1.5m 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。 3.1.2 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 1：2.5， 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。 涪陵港北拱多用途码头工程桥吊码头结构设计 16 3.2 工程概算 3.2.1 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. 3.2.2 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。 3.2.3 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：35.00 元/工日；船员工资 50.00 元/工日；司机 50.00 元/工日。 主要材料单价： 水泥：32.5# 340 元/吨；42.5# 380 元/吨；52.5# 440 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。 3.2.4 工程工程概算 具体的单位工程概算表见 3-13-2 港口航道与海岸工程专业毕业设计 17 工程名称：涪陵港北拱多用途码头工程（方案一）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 124584540.0325963688.66 2 2496 陆上灌注桩工作平台m2 14431.014465.4433.644844.16 3 2497 陆上灌注桩,护筒制作埋设、拆除 t234.8 1166.27 273840.20 1219.50 286338.6 4 2581 回旋钻机钻孔，桩径 150cm，岩m 7841594.561250135.041678.18 1315693.12 52555 回旋钻机钻孔，桩径 100cm，岩m 7841229.71964092.641293.541014135.36 62592 水上灌注砼桩，桩头处理根 7263.81 4594.32 67.76 4878.72 7 2591 水上灌注砼桩，钢筋加工 t4253158.43 1342332.75 3204.03 1361712.75 8 4079陆上(泵送)现浇砼,桥墩(台)身(桩基式)m3 42213050128740503088.813037824.8 93535 承台钢筋制安 t96.323003.3289277.8563033.45292181.904 10 4018 现浇砼承台，C30m3 1376313.82431816.32326.79449663.04 113535 墩钢筋制安 t96.323003.3289277.8563033.45292181.904 12 4179 水下砼,C25m3 1847453.14836949.58464.99858836.53 13 4190 水上现浇钢筋砼预应力梁，钢筋加工 t163.243058.4 499253.216 3107.03 507191.5772 144090 水上现浇钢筋砼预应力梁，C50 m3 21201316.59 2791170.8 1760.16 3731539.2 15 1289 水下 2 方抓斗挖泥船挖泥,土类: m3 2930515.91 466242.55 16.05 470345.25 166097 扶梯制作安装(爬梯,型钢式) t1.24048.85 4858.62 4157.36 4988.832 176003 钢轨安装，P50延米 961.6186.48179319.168188.77181521.232 186053陆上安装橡胶护舷,D 型 H=500mm,L=1497mm 套 4110.11440.44116.48465.92 196098型钢式踏步梯t2 3709.99 7419.98 3795.12 7590.24 206098 栏杆制作 t23709.99 7419.98 5613.96 11227.92 21 6099 趸船制安 t4005104.74 2041896 5215.32 2086128 24 6034陆上安装系船柱(系船柱能力 451kN) 个 8 3210.91 25687.28 5549.95 44399.6 基价直接费合计 24584540.03 施工取费合计：14518783.73（1+6.463%）（1+9.42%）（1+7%）-基价合计 6059165.138 单位工程费用合计：（7194127+1258096）（1+3.41%） 33114833.11 概算扩大 10 36426316.42 工程名称：涪陵港北拱多用途码头工程（方案二）工程名称：涪陵港北拱多用途码头工程（方案二） 涪陵港北拱多用途码头工程桥吊码头结构设计 18 基价（元）市场价序 号 定额编号分部分项工程名称单位工程量 单价合计单价合计 备注 架空斜坡道码头架空斜坡道码头 8481733.71 10009195.40 （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m 81.0 704.25 57044.25 934.71 75711.51 267 回旋钻机水上钻孔灌注桩(150cm 内,孔深 40m 内),类土m 175.5 1583.56 277914.78 2060.21 361566.86 374 水上灌注桩砼m3 515.500 381.69 196761.20 531.50 273988.25 510水上灌注桩工作平台(水深 5m 内) m2 324.000 118.62 38432.88 163.69 53035.56 675 水上灌注桩砼,钢筋加工 t36.085 3610.13 130271.54 6218.16 224382.30 （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 m 54.0 669.13 36133.02 889.77 48047.58 22581 陆上灌注桩(回旋钻机成孔),桩径 150cm 内,孔深 40m 内, 类土 m 117.0 1518.63 177679.71 1977.06 231316.02 32590 陆上灌注桩砼(回旋钻机钻孔)m3 343.700 394.96 135747.75 551.10 189413.07 42496 陆上灌注桩工作平台m2 216.00 29.53 6378.48 32.46 52592 陆上灌注桩,桩头处理根 18.0 60.77 1093.86 81.07 1459.26 62591 陆上灌注桩砼,钢筋加工 t24.059 3008.03 72370.19 5457.74 131307.77 （三）斜坡道缆车道 14001 陆上现浇砼横梁（有底模）m3 1155.000 402.01 464321.55 525.33 606756.15 24191 现浇砼钢筋加工(水上运输安装) t80.850 3211.20 259625.52 5699.09 460771.43 33072 预制砼 T 形梁 c30m3 1293.750 365.12 472374.00 471.43 609912.56 46002 轨道梁上钢轨安装,硫磺砂浆锚固(70 型扣板式)P43延米 900.0 158.87 142983.00 270.62 243558.00 54021 现浇混凝土柱（1600mm）m3 774.600 541.35 419329.71 683.29 529276.43 64021 陆上现浇砼地梁方 1174.500 541.35 635815.58 683.29 802524.11 74191 现浇砼钢筋加工(水上运输安装) t82.215 3211.20 264008.81 5699.09 468550.68 83108固定预制厂预制砼走道板(人行) m3 41.120 327.04 13447.88 428.45 17617.86 四钢趸船 1 用钢量t 585.000 8000.00 4680000.00 8000.00 4680000.00 8481733.71 10009195.40 基价直接费合计 8481733.71 施工取费合计：基价合计（1+5.134%）（1+8.027%）（1+7%）-基价合计 1825542.51 单位工程费用合计：（市场价合计+施工取费合计）（1+3.445%） 3462463.14 港口航道与海岸工程专业毕业设计 19 概算扩大 10% 13935757.18 三个泊位所需概算 41807271.53 涪陵港北拱多用途码头工程桥吊码头结构设计 20 第 4 章 推荐方案 4.1 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。 4.2. .码头结构方案特点码头结构方案特点 码头结构方案特点如表 4-1 所示。 码头结构方案特点如表 4.1 所示。 结构方案特点 表 4.1 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推荐方案一。 港口航道与海岸工程专业毕业设计 21 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。 5.1 计算模型和方法 5.1.1 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。 5.1.2 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MPa 4 100 . 3 为 0.166。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 涪陵港北拱多用途码头工程桥吊码头结构设计 22 图 5-1 桥吊模型网格示意图 5.2 作用 5.2.1 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。 5.2.2 可变作用 船舶荷载 船舶荷载计算按照港口工程荷载规范 （JTJ215-98）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： 52 73.6*10 xwxwx FA V 52 49.0*10 ywywy FA V 港口航道与海岸工程专业毕业设计 23 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 Axw Ayw 箱船满载时： =349.9645m20.0360.742 xw IogAIogDW xw A = 112.7956m20.1070.621 yw IogAIogDW yw A 3000 吨级集装箱船半载或压载时： =646.95m2DWAxwlog727 . 0 283 . 0 log xw A =159.45m2DWAywlog628 . 0 019 . 0 log yw A ，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 x V y V 31.5/ xy VVm s 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：B=17.2m，L=112m，查港工表 1-14 得： =0.9； =1.0 x y =73.610-5646.9531.520.9=425.22(KN）Fxw =49.010-5159.4531.521.0=77.53（KN） Fyw 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： 2 2 BCxscVFxsc 2 2 BCxmcVFxmc 式中：=1t/m3；V=3.5m/s。 d/D=4/4=1 且 L/B=112/17.2=6.5，查港工表 1-18 得： =0.14；=0.00 Cxsc Cxmc 3000log612 . 0 484 . 0 log B )(259.409 2 mB =1/20.143.52409.26=359.4KN xsc F Fysc=0 、水流对船舶作用产生的水流力纵向分力： SCycVFyc 2 2 0.134 0.046Re yc Cb /ReVL 1.7 b SLDC LB 式中：水流力纵向分力系数； yc C 涪陵港北拱多用途码头工程桥吊码头结构设计 24 水的运动粘性系数； V水流速度(m/s) S船舶吃水线以下表面积(m2) 船舶方形系数； b C 按表 E.0.8 选用，取 sm /1031 . 1 24 Re=4112/1.3110-4=3.42106 由表 E.0.16-2 得 b=0.012，则： =0.046（3.42106）-0.134+0.012=0.0181 Cyc LBCLDS b 7 . 1 =1.71124+0.62511217.2=1965.6（m2） =0.01810.51.03.521965.6=218（KN） Fyc 系缆力 coscoscossin FyFx n K N 参考港口工程荷载规范10.4，则式中： n=3 3 . 1K 0 30 0 0 情况一： 31.5m/s.；=0m/s x V Y V 425.22+359.4+0776.16(KN) x F 0+218218(KN) y F 782(KN) 0000 1.3776.16218 4sin(30 )cos(0 )cos(30 )cos(0 ) N 情况二： 0m/s.；Vy=31.5 m/s x V 359.4(KN) x F 77.53+218295.92(KN) y F 495.3(KN) 0000 1.3359.4295.52 4sin(30 )cos(0 )cos(30 )cos(0 ) N 根据“荷载规范”10.4.5，取系缆力标准值 495.3KN。系缆力标准值的横向投影， NNx 纵向投影，竖向投影 NyNz =247.65(KN) 00 sin( )cos( )495.3 sin(30 )cos(0 ) x NN =428.9(KN) 00 cos( )cos( )495.3 cos(30 )(0 ) y NNcon 0Nz 撞击力 船舶靠岸时的有效撞击能量： 港口航道与海岸工程专业毕业设计 25 2 0 2 n MVE 式中：=0.75 Vn=0.25m/s 满载排水量： 6228 . 3 3000log991 . 0 177 . 0 log991 . 0 177. 0logDWf )(92.4195tf )(92.4195tfM )(34.9825 . 0 92.4195 2 75. 0 2 0 KJE 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：R=560(KN) 40.5t 桥式起重机：起重臂长 12m，起重量 40.5t，起升高度 45m，最大轮压为 250KN，轮距 3.5m。 流动机械荷载：15 吨汽车； 人群荷载：q=3KNm2； 地面堆货（均布）：30kN/m2； 5.3 内力计算 5.3.1.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 （JTJ215-98）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)。 5.3.2 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 F=250KN. 集中力距离 3.5m。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 涪陵港北拱多用途码头工程桥吊码头结构设计 26 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。 5.3.3 荷载计算工况 (1)恒载 结构自