（水利工程专业论文）内河大水位差码头靠泊能力安全评估体系研究.pdf

摘要 库区已建成的港口码头建筑物中，有很大一部分已经投入运行数十年的时间，在为 国民经济做出巨大贡献的同时，这些码头结构也由于腐蚀、老化、过载、疲劳等原因发 生损伤，部分结构损伤还相当严重。同时随着近年来经济社会发展，船舶大型专业化发 展趋势日渐明显，导致现有部分港口泊位已不能满足运输生产需要，特别是大型专业化 泊位不足的矛盾非常突出。为此急需建立一套科学评估体系和方法，来评价当前库区主 要靠泊结构的靠泊能力，以满足港口现代化和船舶大型化发展的要求，同时又能节约港 口资源，到达了港口更好地为经济社会发展服务的目的。 文章通过对库区码头系靠泊系统全面分析的基础上，得到了以下结论： ( 1 ) 在对库区港口和船舶发展趋势全面系统地分析基础上，提出港口和船舶发展 中存在的问题，指出目前系靠泊系统的安全评估工作势在必行。 ( 2 ) 对内河库区码头的系靠泊结构的安全评估需要进行现场调查和结构受损状况 分析，通过实际分析得到结构的健康状况。分析时需要根据使用、安全和耐久三个参数 开展。针对不同的参数详细展开现场调查研究。 ( 3 ) 基于单位力法对可能内河架空直立式码头系靠泊结构可能出现的荷载工况进 行有限元计算，并采用m a t l a b 软件编程对计算结果进行组合分析，探讨结构各主要构 件的内力控制值以及相应的最不利作用效应组合情况，可供今后该类码头系靠泊结构安 全评估计算时参考。 ( 4 ) 对于缆绳系泊的趸船系靠泊结构，提出了基于悬索理论的有限元分析方法， 探讨了该类系靠泊系统的分析方法和过程。 关键词：三峡库区；港口码头；靠泊能力；评估体系；数值分析 a b s t r a c t t h e r ea r eal a r g eo fp a r th a sb e e n w o r k e df o rs e v e r a ld e c a d e si nt h r e eg o r g e sr e s e r v o i r a r e a w h i c hh a sb e e nm a d eas i g n i f i c a n tc o n t r i b u t i o nt ot h en a t i o n a le c o n o m y ，w h i l et h e s t r u c t u r eo ft h e s ep i e r sd u et oc o r r o s i o n , a g i n g ，o v e d o a d ，f a t i g u ea n do t h e rf a c t o r so c c u r r i n g d a m a g e ，s o m es t r u c t u r a ld a m a g ei sa l s oq u i t es e r i o u s m e a n w h i l e ，a l o n gw i t he c o n o m i ca n d s o c i a ld e v e l o p m e n ti nr e c e n ty e a r sa n dt h es h i pg r o w i n gt r e n dt o w a r d sl a r g e s c a l e ，l e a d i n gt o t h ep o r tc a nn o tm e e tt h et r a n s p o r t a t i o na n dp r o d u c t i o nn e e d s s oi t su r g e n tn e e dt oe s t a b l i s h as c i e n t i f i ce v a l u a t i o ns y s t e ma n dm e t h o d st oe v a l u a t et h ec u r r e n ts t r u c t u r e t h i sa r t i c l eo b t a i n e dt h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n s ： ( 1 ) i nt h i st e x t ，a c c o r d i n gc o m p l e t e l ya n ds y s t e m a t i c a l l ya n a l y s i s ，i tp u tf o r w a r dt h e d i f f i c u l t ya n do p p o r t u n i t i e sa b o u tt h ed e v e l o p m e n tf a c e do ft h ei n l a n dp o r ti nt h r e eg o r g e s r e s e r v o i ra r e a a tt h es a m et i m es o m ec u r r e n tp r o b l e m sa n dt h ed e v e l o p m e n ts t r a t e g yw a s p r e s e n t e d ( 2 ) t h e r ea r e3i m p o r t a n tp a r a m e t e r sf o ro n s i t ei n v e s t i g a t i o n sw h i c hu s e da s s e s e m e n to f s a f e t ya b o u tb e r t h i n gc a p a c i t y ( 3 ) b a s e do nt h eu n i tf o r c em e t h o d ，m a t l a bs o f t w a r ep r o g r a m m i n ga n df e ma n a l y s i s ， t h el o a d i n gc o n d i t i o n sa r es t u d i e da n dt h ei n t e r n a lf o r c ec o n t r o lv a l u e sa r ea r i s e d t h i s c o n c l u s i o n sa r eu s e f u lf o rf u t u r es a f e t ya s s e s s m e n to ft h ed e p a r t m e n to fb e r t h i n gs t r u c t u r e ( 4 ) f o rt h ed e p a r t m e n to fc a b l em o o r i n gb a r g e sb e r t h i n gs t r u c t u r e ，t h i sp a p e rp r o p o s e d s u s p e n s i o nm e t h o db a s e do nt h et h e o r yo ff e m w h i c hd i s c u s s e dt h ed e p a r t m e n to fb e r t h i n g as y s t e m a t i ca n a l y s i so f s u c hm e t h o d s a n dp r o c e s s e s k e yw o r d s ：t h r e e g o r g e sr e s e r v o i ra r e a ；p o r tt e r m i n a l s ；b e r t h i n gc a p a c i t y ；e v a l u a t i o n s y s t e m ；n u m e r i c a la n a l y s i 重庆交通大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发 表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期：& 。解月a 船 重庆交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重 庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人 学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并进行信息服务( 包括但不限于汇编、 复制、发行、信息网络传播等) ，同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。 学位论文作者签名： 日期：，口年，月 指导教师签名：万俘曩 日期：c ) 口加年月c ) 萨 0 0 本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社c n k i 系列数据 库中全文发布，并按中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程规定享受相关权 益。 西相 砺护 者年 储艚 刘沙敝吻 第章绪论 第一章绪论 1 1 问题的提出 建国5 0 多年来，重庆市港口建设取得了长足发展，为地区国民经济的发展做出了重 要贡献。然而，目前我市已建成的港口码头建筑物中，有很大一部分已经投入运行数十 年的时间，在为国民经济做出巨大贡献的同时，这些码头结构也由于腐蚀、老化、过载、 疲劳等原因发生损伤，部分结构损伤还相当严重。 另一方面，近年来，我市港口建设发展迅速，但与经济社会发展需要和船舶大型专 业化发展趋势相比，港口总体吞吐能力仍然不足，现有部分港口泊位已不能满足运输生 产需要，特别是大型专业化泊位不足的矛盾非常突出。这这种情况下，港口发展迫切需 要走依托技术改造的内涵式扩大生产能力道路。通过提高老旧码头对新货种和新船型的 适应能力，既能满足港口现代化和船舶大型化发展的要求，又能节约港口资源，到达了 港口更好地为经济社会发展服务的目的。 同时，重庆港地处长江上游，为适应大水位落差( 设计高水位与设计低水之差达3 0 米之多) 的需要，提出了架空直立式结构等各类新结构，这些结构是适应内河大水位差 码头装卸工艺需要的，其装卸工艺设备通用性强，装卸效率高。然而，目前这类结构设 计绝大部分都是针对2 0 0 0 t 级以下船舶的，随着三峡蓄水和库区长江航道条件的改善， 船舶大型化发展的趋势日益明显。这些新结构对大型船舶的适应程度如何急需一个合理 的评估。 为此，在抓紧新建码头中优化和提供码头靠泊能力的同时，根据港口实际情况，走 依托技术改造的内涵式扩大生产能力道路，急需寻求更科学的方法，合理地评估在役码 头结构的质量风险状况。 1 2 重庆港内河大水位差码头的发展趋势 早在上世纪6 0 年代，我国在川江、西江就提出了大水位差码头结构型式和装卸工 艺研究问题。对于这些大水位差港口，考虑到其地质、地形、水文、投资等条件的限制， 大多采用了斜坡式码头型式，经过多年的实践和改进，斜坡式码头已成为适应西部山区 河流的主要型式，这种斜坡式码头也是我国特有的码头型式。 曹周红n 1 等对西部山区河流码头型式与水位差的关系进行调查统计后得到：当设计 2 第一章绪论 高低水位差在1 0 - - 2 0m 时，直立式码头所占比例最高，处于主导地位；当设计高低水 位差在2 0 - - 3 0m 时，斜坡式码头所占比例最高，处于主导地位；当设计高低水位差为 3 0m 以上时，斜坡式码头占绝大多数，其他型式的码头几乎没有，斜坡式码头处于主导 地位。 根据许增泽乜3 统计，四川省的内河码头中斜坡式约占2 3 ，一般为实体斜坡，少数 为架空斜坡，其余码头的型式为栈桥式、分级直立式、直立式和桥吊式等。长江上游属 大型山区河流，为了适应水位的变化，除客运码头、液体码头采用浮码头外，8 0 年代前 件杂货码头、综合码头及散货码头一般采用斜坡码头，8 0 年代后，尽管在少数小型港口 为了克服斜坡码头装卸效率偏低的缺点，尝试建立了半斜坡式码头、半直立式码头及分 级直立式码头，并取得了一定的成效，但这些型式的码头只是在特定的陆域和水域条件 下建成的。方育平b 3 认为斜坡码头能较好适应长江上游陆域和水域条件，斜坡码头在今 后很长一段时期仍将在长江上游港口占主导地位。 随着西部大开发战略的实施，西部地区内河港口发展迅速，集装箱运量迅猛增长， 斜坡式集装箱码头装卸工艺环节多、效率低、安全性差的问题日益突出。研究开发适合 于西部内河港口大水位差集装箱码头的经济实用、高效先进的装卸工艺系统和码头结构 型式，具有非常重要的现实意义，也是西部内河港口的当务之急。直立式码头特别是架 空直立式码头将是长江上游、三峡库区一带港口码头结构型式的发展趋势。 近年来，随着各种运输方式尤其是管道、铁路与公路运输业的大力发展，联运和物 流业的发展使内河航运事业有渐渐复苏的迹象，内河附近的重要港口城市都开始重视其 港口与海港的联运出口。 1 3 国内外工程结构质量风险分析研究现状 风险分析最早开始应用于2 0 世纪五、六十年代在欧美核电站的安全性评估h 1 。但那 时的安全性评估只是建立在经验的基础上，人们对风险分析的了解还很少。由美国原子 能委员会主持而于1 9 7 4 年完成的核电站风险性评估报告 w a s h 一1 4 0 0 反应堆安全性研 究可以毫不夸张地认为是一项划时代的事件。n r a s m u s s e n 教授和他领导的工作小组 分析了大量的各种各样的核事件，按其发生概率大小的顺序，定量的分等级排列，然后 评估其对公众可能有的后果。在这项研究中所用的事件树、故障树和风险后果分析技术， 现已被广泛应用于其他的工业中。1 9 8 0 年美国风险分析协会成立，立即成为不同学术团 第一章绪论 3 体交流思想的焦点论坛。后来又相继成立了许多风险分析协会的分支机构，其中比较有 代表性的是欧洲分会，它于1 9 8 8 年1 1 月在奥地利成立。1 9 9 2 年欧共体形成共同欧洲市 场，更是需要把风险分析和安全标准规范化，欧洲风险分析研究得到进一步发展。美国 前总统克林顿于1 9 9 8 年签署了百万美元以上工程投资强制风险评估法案。英国北海油 田8 0 年代对海底管道进行风险分析，取得了很好的效果( 保证工程项目安全，减少2 6 5 投资) ，进而英法海底隧道、澳大利亚海底隧道等都进行风险分析。总之，目前几乎所 有发达国家的大型工程都作风险评估分析。 相对欧洲和一些发达国家而言，风险分析在亚洲特别是发展中国家开展较晚，直到 八十年代定量的风险分析才刚刚开始。我国在9 0 年代初开始把风险评估技术应用到大 型土木工程项目的管理中，如上海地铁项目、广州地铁项目以及三峡水利枢纽工程等畸1 。 但是，大部分工程建设项目的风险分析还处于定性分析阶段，定量的风险分析在实践领 域仍需要大力推广，发挥其在风险管理和决策中的重要作用。 港口和近海工程中风险分析研究是近十几年才开始的，其原因主要是由于近海工程 建筑物涉及的自然因素较多，无法通过人工试验测验其随机性，又受历史资料限制，不 易获得其随机性规律，而且变量之间多为非线性、非解析函数关系，系统内部关系复杂， 难以用数学模型精确描述。但是在借鉴结构可靠度研究成果的基础上，近海工程的风险 分析领域的研究得到了极大的促进。第2 7 届国际海岸工程会议( i c c e2 0 0 0 ) 上，概率 设计和风险研究成为与会者颇为关注的一个热点。我国现行的基于可靠度理论的分项系 数极限状态设计法为风险分析法的研究和应用打下了坚实基础。国内外专家学者在岩土 工程、边坡及滑坡工程、隧道及地下工程、泥石流、大坝工程和堤防工程中的风险分析 理论、方法及应用都很多。但是风险分析法在港口码头工程中应用的文献在国内尚不多 见。 t u n gy - k ( 1 9 8 5 ) 3 建立了包含水文和水力不确定性的动态可靠性模型；在1 9 8 7 年口1 以提防系统设计为例，详细研究了水工结构基于风险的优化设计中水文的不确定性、参 数的不确定性以及水力的不确定性。 b u r c h a r t h1 9 8 9 、t a k a y a m a1 9 9 1 、s t e p h a nm a i 睛3 提出了在海岸防御系统工程的结 构设计中采用风险分析方法，对失效风险进行定量评估。 m e a d o w c r o f t 等呻3 对海岸结构的风险评估程序进行了开发。讨论了风险评估技术和 概率设计法在近海防御结构的设计和方案分析中的发展和应用。 4 第一章绪论 m a s a h i k of u j i k u b 等口们对有防波堤结构维护下的大型浮式结构进行了安全性评估。 在极值波浪条件下计算防波堤的倾覆概率，对防波堤结构失效后浮式结构的弯曲和剪切 破坏两种失效模式进行了风险分析。 在深入调查研究的基础上，总结了我国近年来已建港口水工建筑物检测与评估经 验，借鉴了国内外有关标准和检测评估的先进技术成果，广泛征求有关单位和专家的意 见，并结合我国港口水工建筑物实际情况和检测评估技术水平，交通部组织编订、并于 2 0 0 7 年颁布实施了港口水工建筑物检测与评估技术规范( j t j3 0 4 - 2 0 0 6 ) m 1 。规范 中，制订了混凝土结构耐久性检测和评估方法，钢结构耐久性检测与评估方法，防腐蚀 措施检测与评估方法，板桩码头、重力式码头、高桩码头、斜坡码头及浮码头、防波堤 与护岸的检测与评估。该规范统一了已建港口水工建筑物检测与评估的技术要求，提高 了检测与评估的质量。但是规范中没有提到港口建筑物的构件与码头整体的关系，仅仅 对结构构件进行了检测和评估，而无法明确整体结构的安全度。 自1 9 6 5 年查德发表了模糊集合论后，许多研究者开始用模糊方法处理风险问 题。1 9 9 8 年姜树海n 2 3 建立了漫坝失事的随机模糊风险分析模型。 2 0 0 0 年沈国柱n 3 1 根据风险模糊集理论的不同风险内涵，介绍了三种不同的风险模糊 分析方法，对风险模糊综合评判法在风险分析过程中的基本应用做了初步讨论，从而提 示出风险模糊现象的有限范围特征及其定性与定量相结合的风险分析方法。 2 0 0 1 年左其亭n 钔等基于模糊概率、风险分析计算方法，从定量的角度对带有模糊性 的风险问题进行了研究，提出了模糊风险率、模糊风险度的概念和计算模型。 2 0 0 3 年黄海燕、麻荣永初步探讨了对大坝进行模糊风险分析的数学模型及其求解 方法。 2 0 0 3 年李承、余建星n 明将模糊综合评判法与神经网络技术相结合，优化了模糊风险 模型。 2 0 0 7 年邓曦东、王春燕n 7 3 从工程项目风险分析的角度，采用灰色模糊理论对工程项 目风险进行评价，对灰色理论和模糊评价进行比较分析，并建立灰色模糊评价模型，用 层次分析法确定各评价因素的权重及点灰度；最后，通过工程项目风险实例验证其科学 性和可行性。 第章绪论 5 1 4 本文研究的主要目的及内容 随着三峡工程蓄水，库区长江航道条件得到根本改善，加之重庆和西南经济的飞速 发展，重庆库区港口码头船舶大型化的发展也趋势日益明显。然而，目前重庆库区港口 码头结构设计绝大部分都是针对3 0 0 0 t 级以下船舶的，如何保证在船舶大型化发展下码 头安全作业，对进一步促进重庆水运和经济的和谐、可持续发展有着重要的意义。主要 内容有： 1 ) 调研分析三峡库区港口码头靠泊方式现状； 2 ) 研究不同型式码头、不同靠泊系统的靠泊条件； 3 ) 研究三峡成库后靠泊条件的变化； 4 ) 研究提出靠泊系统安全评估体系。 6 第二章重庆水运与船舶发展分析 第二章重庆水运与船舶发展 2 1 基本概况 长江全长6 3 0 0 余公里，是我国第一、世界第三大河，干流流经的七省二市集聚了 我国4 1 以上的经济总量，已成为我国经济规模最大、实力最强和最具发展活力的经济 区域。作为贯穿我国东、中、西部的水路交通大通道，长江是流域综合运输体系的主骨 架，其巨大运能和重要地理优势一直发挥着其他运输方式不可替代的作用，沿江大型企 业生产所需8 0 的铁矿石、7 2 的原油、8 3 的电煤都通过长江水路运输。长江黄金水道 催生了沿江经济带，为沿江地区外向型经济发展提供了重要支撑。长江货运量已经超过 了美国的密西西比河和欧洲的莱茵河，成为目前世界上内河运输最繁忙、运量最大的通 航河流。 重庆伴水而生、因港而兴，长江干线航道里程2 8 3 8 公里，重庆境内航道里程6 7 9 公里，约占长江通航总里程的四分之一。另外还拥有国家规划的嘉陵江、乌江高等级航 道。三峡工程蓄水后，航道条件的根本性改善，使我市内河水运优势进一步凸显。截止 2 0 0 7 年底，全市内河航道里程4 3 3 7 公里，其中四级以上高等级航道里程7 7 4 公里；共 有生产性泊位1 3 4 4 个，港口货物吞吐能力达7 4 0 0 万吨，其中集装箱吞吐能力为5 6 万 标箱，滚装汽车6 8 万辆。 2 0 0 7 年，全市完成水路货运量5 9 0 4 3 7 万吨，是2 0 0 2 年的3 1 倍；货运周转量 6 9 9 8 6 亿吨公里，是2 0 0 2 年的4 9 倍；港口货物吞吐量6 4 3 3 5 4 万吨，是2 0 0 2 年的 2 1 倍；外贸吞吐量2 5 3 3 万吨，是2 0 0 2 年的3 1 倍：集装箱吞吐量4 3 2 8 万t e u ，是 2 0 0 2 年的4 9 倍；滚装汽车吞吐量5 7 0 5 万辆，是2 0 0 2 年的2 8 倍；运输船舶4 2 2 0 艘，船舶总运力达3 2 0 万吨，是2 0 0 2 年的3 5 倍；水运平均运距已达1 1 8 5 公里：全市 9 0 以上的外贸物资是通过水路运输完成的；水路货运周转量占重庆全社会总量的比重 由2 0 0 2 年的3 6 0 3 提高到6 6 7 2 ，跃居综合运输体系第一位，占长江水系十四个省市 内河总周转量的2 0 ，水路货运规模已超过了四川、湖南、湖北、江西等周边省市。 2 2 重庆港口靠泊方式分析 重庆市港口发展经历了三个阶段，第一个阶段是初步发展阶段，2 0 世纪6 0 年代在 长江干线先后建设了朝天门、九龙坡、蓝家沱和猫儿沱、万州、涪陵等机械化的码头泊 第二章重庆水运与船舶发展分析 7 位。第二阶段是货主码头和公用码头同步发展时期，6 0 年代中期至7 0 年代初期随着川 江航道整治工程的结束，长江干线航道条件有了较大改善，部分工厂沿江建设伴随着企 业码头同步发展，货运量的增长也带动公用码头的发展。第三阶段是复建时期，重庆市 港口经过因三峡工程长达3 0 多年的论证停顿后，三峡工程的上马带来“九五期以淹 没复建为契机的发展。2 0 0 3 年6 月三峡库区一期蓄水前已在巫山、奉节、云阳、万州、 忠县、石柱西沱、丰都、涪陵等8 个区县复建泊位7 2 个，形成年货运吞吐能力6 6 7 万 吨，客运吞吐能力2 1 7 7 万人次的建设规模，一批机械化、专业化码头相继问世，港口 面貌得到了较大改善。 自然岸坡码头简易码头机械化码头小计 类别泊位数通过能力( 万泊位数通过能力( 万 泊位数 通过能力( 万泊位数通过能力( 万 ( 个)人万吨)( 个)人万吨)( 个)人万吨)( 个)人万吨) 客运 6 93 6 81 0 01 6 3 53 22 6 7 02 0 14 6 7 3 货运 1 9 09 7 02 7 32 1 3 66 32 2 4 55 2 65 3 5 1 表2 1全市生产性码头综合通过能力现状表 t a b 2 1t h ep r o d u c t i v ea b i l i t yt h r o u g ht h ec u r r e n tt e r m i n a l 注：自然岸坡码头：指无泊位、无货场仓库和无装卸机械码头； 简易码头：指无泊位、或无货场仓库、或无装卸机械码头； 机械化码头：指具有泊位、货场仓库和装卸机械码头。 集装箱散货汽车滚装化危品 能力 泊位能力泊位能力( 万辆)泊位能力 泊位( 个) ( 万t 叫)( 个) ( 万吨) ( 个)商品汽车( 个)( 万吨) 38 51 5 5 2 1 4 6 5 3 31 5 3 0 4 3 0 表2 2 全市港区主要货种泊位数量及能力 t a b 2 2t h ep o r tn u m b e ro fg a r a g e sa n di n c r e a s em a i n l y 目前重庆港有2 0 个主要港区，拥有生产性码头泊位7 2 7 个、码头岸线7 3 2 公里， 年综合通过能力货运5 3 5 1 万吨，客运4 6 7 3 万人次。其中1 1 个港区分布在长江干线， 分布在其他支流的港区是嘉陵江1 个、乌江3 个、涪江2 个、小江1 个、大宁河1 个和 8 第二章重庆水运与船舶发展分析 綦江一个。港区货运年吞吐能1 0 0 万吨以上的港区有勺个，分别是主城、涪陵、万州、 永川、江津、奉节、合川和忠县。2 0 个港区生产性码头综合通过能力见表2 1 。2 0 个港 区主要货种集装箱、大宗散货、汽车滚装、化危品泊位数量及能力见表2 2 。 目前重庆港的2 0 个主要港区和锚地中，船舶系靠泊方式主要有： 1 独立重力墩式靠泊，即采用重力式系锚墩系锚，趸船靠泊。采用这类靠泊方式的主 要有斜坡码头、锚地和部分桥吊码头。 2 架空直立式分层系缆靠泊，这种系缆方式是根据水位的变化在不同水位处设置靠船 梁，通过靠船梁上的系船柱和桩基上的橡胶护弦来靠系船舶。 3 独立系靠船桩( 框架) 式，这种系靠泊结构采用独立靠船桩( 框架) 和独立的系缆桩( 框 架) 来形成系靠泊体系。 4 下河公路趸船式系靠泊。 以上系靠泊方式是目前主要的系靠泊方式，随着库区1 7 5 蓄水、船舶大型化和结构 老化等居多因素的影响，以上结构的靠泊能力急需进一步的评估，以满足重庆港发展的 需要。 2 3 重庆港港口靠泊船舶现状分析 重庆市内河运输企业较多，主要有重庆长江轮船公司、重庆轮船总公司、民生轮船 公司、重庆太平洋集装箱船务有限公司、串通滚装运输公司等水上运输企业。2 0 0 3 年重 庆市全社会运输船舶保有量为3 9 8 6 艘，1 1 1 7 7 万载重吨，1 3 7 万客位，6 6 7 2 万k w ， 其中机动船2 9 3 3 艘，驳船7 8 7 艘，货船1 7 2 8 艘。 第二章重庆水运与船舶发展分析 9 2 09 0 年2 0 0 3 年 计量单位 总计其中：个体总计其中：个体 艘数 艘 4 8 7 23 7 1 93 9 8 62 1 2 9 净载重量吨9 0 1 5 7 91 8 8 4 5 i1 1 1 7 7 8 32 1 9 5 9 0 总计 载客量 客位 1 5 9 1 84 6 4 4 61 3 7 1 2 83 0 2 8 6 功率千瓦4 8 8 5 71 2 1 4 8 26 6 7 2 0 01 2 1 7 9 6 艘数艘 3 2 7 42 3 9 1 2 9 3 3 1 8 2 5 1 、机动船净载重量吨2 5 9 8 3 81 7 3 2 7 46 3 5 8 8 12 1 2 2 2 5 载客量客位1 5 6 1 9 84 3 6 2 61 3 4 8 4 22 8 0 0 0 艘数艘 6 6 4 ，3 4 9 7 0 43 0 5 客船 载客量 客位 5 3 1 3 01 9 5 3 37 6 2 5 21 7 6 4 7 艘数艘 1 7 7 1i 6 2 4 1 7 2 81 2 5 2 货船 净载重量吨 2 2 0 0 5 61 6 4 3 1 66 2 9 3 8 42 1 0 0 2 6 艘数 艘 2 0 65 ：1 4 15 拖船 功率千瓦1 4 7 5 6 83 1 51 2 0 6 3 88 7 4 艘数艘 1 2 6 89 47 8 7 3 8 2 、驳船 净载重量吨 6 4 0 8 1 81 4 2 5 44 8 1 4 2 66 8 8 9 表2 3 重庆市全社会内河船舶保有量变化情况表 t a b 2 3c h o n g q i n gs o c i e t yi n l a n dr i v e rs h i p sq u a n t i t i e sc h a n g et a b l e 2 4 船舶发展趋势分析 近几年重庆市运输船舶的发展特点是： 1 货运船舶平均吨位提高较快 随着航道条件的逐步改善和运输的规模化发展要求，由2 0 0 0 年的2 1 4 t 增长到2 0 0 3 年的3 5 6 t ，其中，机动船平均吨位由9 9 t 增长到2 1 6 t ，驳船由2 0 0 0 年的5 0 5 t 上升到 2 0 0 3 年的6 1 2 t 。同时，区内1 0 0 0 t 以上船舶艘数占船舶保有量比重也由2 0 0 0 年的1 1 1 增长到2 0 0 3 年的2 1 4 。全市货运船舶平均吨位提高明显高于全国内河船舶平均水 平( 2 0 0 3 年全国内河运输船舶平均吨位为9 3 6 t ，机动货船平均为7 8 t ) 。 2 机动货船发展较快 由于货主对运输的快速、灵活等方面的要求越来越高，且区内批量大、航线稳定的 1 0 第二章重庆水运与船舶发展分析 适合船队运输的货源并不多，因此，近年来除大宗散货外，货运船舶由船队运输向单机 动货船发展趋势明显。机动货船发展较快，无动力驳船逐步减少，占全市全部船舶数量 的1 9 7 ，但驳船载重吨位在增加，运力占全市货运运力的4 3 。机动货船运力比重 由2 0 0 0 年的2 8 8 上升到2 0 0 3 年的5 6 9 ，保有量比重也由6 7 2 上升到7 0 ，远 高于全国的平均水平。机动货船发展较快的另一个重要因素是，个体运输船舶( 基本是 机动船) 通过运力结构调整得到了长足发展，尽管个体船舶运力数量由2 0 0 0 年的7 6 上 升到2 0 0 3 年的5 3 ，但运力比重仍基本保持在2 0 水平。 3 专业运输船舶发展迅猛 库区成库航行条件得到改善后，新型的集散船、油货船、多用途船及商品汽车滚装 船；重载汽车滚装船船舶运力发展迅猛。集装箱船舶运力由20 0 0 年10 53 t e u 发展到20 0 3 年9 1 5 1 t e u ；2 0 0 3 年重载滚装船舶、商品滚装船舶运力已发展到1 9 6 8 车位和2 1 7 3 车位； 化危品船舶发展迅猛，以上全部运力保有量比重不断攀升。 4 客船旅游化、舒适化 随着其他运输方式的快速发展，水运传统的中长途客运逐步萎缩，而短途的库区客 运和旅游客运得到了一定的发展，客船呈现旅游化、舒适化的发展趋势。区内客船主要 是1 0 0 - - 2 0 0 客位的快速船，客船的数量由2 0 0 0 年的6 6 4 艘增长到2 0 0 3 年的7 0 4 艘， 而客位也由2 0 0 0 年的规划船型。根据以上分析，随着三峡1 7 5 m 蓄水和重庆航运的快速 发展，重庆港船舶向大型化、专业化和现代化的发展趋势很明显，港口建设必须适应船 舶的快速发展。 2 5 库区蓄水对港口靠泊能力的影响 由于三峡成库蓄水，由于受库区水流流速降低和三峡大坝的拦截制约等因素的影 响，长江上游泥沙运动到库区后，将在水库淤积。这将关系到水库能否长期使用，库区 变动回水区航道能否畅通，库区港区船舶能否安全停靠码头，以及三峡枢纽中船闸、升 船机、水电站能否正常运行。同时，水库清水下泄又使下游河床发生冲刷、水位降低、 江湖关系改变，这些问题又将影响着长江下游的防洪与航运。尤其是处于回水变动段的 重庆主城港区将受到极大影响。 第二章重庆水运与船舶发展分析 峡场 图2 1 三峡水库防洪库容和调节库容示意图 f i g2 1 o f t h et h r e eg o r g e sr e s e r v o i rf l o o ds t o r a g ea n dr e g u l a t i o nc a p a c i t y 水库蓄水后，从大坝前缘到回水末端的河段，叫做回水区。当水库蓄水位为水库最 低水位时，从大坝前缘到回水末端的河段，叫做常年回水区。当水库蓄水位为水库最高 ( 正常) 水位时，其回水末端要比最低水位时回水末端远。从最低蓄水位的回水末端到从 最高蓄水位的回水末端之间的区域，叫做变动回水区。 水库回水区的长度不仅与水位有关，而且与流量有关。当水库蓄水位为防洪限制水 位1 4 5 m ，上游来水为五年一遇( 流量为6 1 4 0 0 立方米秒) 时，回水末端在重庆长寿附近。 从大坝至重庆长寿河段为常年回水区。当三峡水库蓄水位为正常蓄水位1 7 5 m ，上游来水 为五年一遇时，其回水末端在距坝6 6 0 k m 的重庆江津。当水位在1 4 5 m 1 7 5 m 之间上下 浮动，回水的末端也便在长寿至江津之间游走，故从长寿至江津的河段被称为变动回水 区。当汛后水位为正常蓄水位时，变动回水区为水库性质，当汛期水位为防洪限制水位 时，变动回水区为天然河道性质。 三峡水库蓄水后，由于水位雍高，变动回水区的中下段将产生累积性性泥沙淤积， 使原河床的边界对水流的控制作用减弱，局部河段发生河势调整。河道逐步向单一、规 顺、微弯形态发展，航道、港区较建库前均有较大改善。由于河势调整、少数港区和局 部航道可能需要进行局部整治，清除新航槽中的石梁、暗礁。变动回水区上段，由于汛 期受回水影响很小，基本维持原天然状态，但汛后水位较天然情况雍高较多，因此改变 了天然情况下汛期淤积、汛后冲刷的般规律，使汛后走沙冲刷过程推迟。虽然从总体 上说，航道、港区较建库前也有改善，但在特别枯水年枯水期或在丰沙年的水位消落后 1 2 第二章重庆水运与船舶发展分析 期，原有某些宽浅河段和凸岸港区，由于走沙冲刷期的推迟，可能出现短期航道尺度和 港区水深、水域不足的情况。 图2 2 水库变动回水区与常年回水区示意图 f i 9 2 2r e s e r v o i rw i t hwj i a o k o uh y d r o p l a n td i a g r a m 2 6 重庆水运发展面临的机遇 党中央、国务院一贯重视长江黄金水道的建设，胡锦涛总书记在有关省市视察时做 出过重要指示，温家宝总理也明确提出要“高度重视水运，充分利用长江黄金水道 。 1 9 9 9 年，国家启动西部大开发战略，现中共中央政治局常委、时任重庆市委书记贺 国强同志提出，重庆拥有宝贵的长江黄金水道，水运条件得天独厚，重庆要在西部大开 发中发挥辐射作用、带动作用、“龙头”作用、“窗口 作用、试验示范作用，带动西 南地区和长江上游地区的经济发展。 2 0 0 2 年，原交通部部长黄镇东调任重庆市委书记，明确提出了重庆要加快水运建设， 建成长江上游航运中心的构想。 2 0 0 5 年1 1 月2 8 日，长江沿江七省二市和交通部共同召开“合力建设黄金水道，促 进长江经济发展 座谈会，时任中共中央政治局常委、国务院副总理黄菊出席会议并作 了重要讲话。会议形成了共识，明确了长江水运发展总体目标，提出了“十一五 时期 的建设重点。 2 0 0 7 年4 月1 6 日，重庆市政府常务会审议通过关于充分发挥长江黄金水道作用， 进一步加快建设长江上游航运中心的决定。同时采取积极争取国家支持、开征岸线使 用费、拓宽投融资渠道、建立水运滚动发展机制等多种形式筹措水运建设资金，并通过 第二章重庆水运与船舶发展分析 1 3 减轻航运企业负担、制定物流优惠政策、推动水运科技创新等方式促进水运发展。 2 0 0 8 年7 月2 5 日，交通运输部和市政府正式签署关于建设统筹城乡交通发展改 革试验区的合作协议，明确认可重庆作为长江上游航运中心的定位。 今年1 月国务院出台的关于推进重庆市统筹城乡改革和发展的若干意见，明确 提出将重庆建设成为长江上游航运中心，建设寸滩保税港区，加快建设主城、万州、涪 陵枢纽港区。国家、交通部以及我市的高度重视黄金水道的发展，将有力地推进我市航 运中心建设规划、实施方案的完善工作和建设进程。 2 7 重庆水运发展中存在的问题 2 7 1 船舶大型化和三峡水库18 7 运行后，码头靠泊能力急需评估 伴随着经济的迅速发展和和谐社会建设思想的形成，如何高效、节能和和谐的发展 港口，显得尤为重要。目前正值三峡17 5 蓄水在即，重庆港为适应建设成为长江上游航 运中心的任务加快了航运发展的步伐，然而目前的许多港口系泊结构物在建设时未考虑 库区成库后船舶大型化的发展，同时也未考虑成库后流速变化对库区系靠泊设备的影 响，加之这些结构的使用年限已久，这些码头系靠泊设施的安全性、耐久性如何，急需 要进行全面调查，摸清有关情况，分析各种原因，给出初步评价，提出相应对策。 2 7 2 水运基础设施建设仍然不能满足水运发展的需要 虽然近几年加大了投入，由于过去基础太差，港口码头机械化程度仍然很低。现有 的旅游码头设施设备落后，不适应现代旅游发展的需要，化危品码头吞吐能力不足，专 业化、集约化、机械化的港口码头还在建设中；航道整治、支流航运支持保障系统建设 滞后，不适应航运市场快速发展的需要。 2 7 3 三峡水库开始试验性蓄水对水运工程施工的影响 库区蓄水后，港口岸线水文条件得到改善，多数岸线具备建港的水文条件，但三峡 水库蓄水量大，蓄水后库区沿线水位大幅度抬高，不仅淹没大批港口码头，而且由于库 水的作用对后方陆域岸坡形态、岸坡地质条件以及库岸的稳定产生一定的影响。特别是 蓄水后，库区水位落差大( 大于3 0 米) 、低水位( 相对于蓄水前的高水位) 历时时间短 ( 只有约1 个月时间) 、高水位( 蓄水期水深大于2 0 米以上) 时间长，库岸地质条件和 地形复杂等特点案、施工造价等都会在一定程度上受到影响。 1 4 第三章靠泊结构评估调查体系与参数 第三章靠泊结构评估调查体系与参数 3 1 概述 虽然港口水工建筑物检测与评估技术规范针对不同结构形式的港口水工建筑物， 分别对建筑物的安全性、使用性、耐久性的检测评估做出具体规定，但限于水工结构的 复杂环境和技术难度，规范中的检测方法和内容有待于进一步完善。为此，需对重庆市 现役靠泊结构的健康状况进行调查，调查按照港口水工建筑物检测与评估技术规范 的相关内容进行，并对各检测项的具体检测方法、检测手段、检测概率进行统一。 调查基于以下几类码头靠泊结构进行研究： 系靠于趸船码头一浮式码头结构； 系靠于架空直立码头一高桩梁板( 框架) 码头； 系靠于独立墩( 框架) 式码头一桥式码头墩、锚地系缆墩； 系靠于重力岸壁码头一直立式码头岸壁、下河公路外侧靠船岸壁。 调查的形式包含函调和现场调查两种，主要以现场调查为主。调查主要确定一下内 容： 船舶靠泊码头必备的水域条件； 船舶靠泊码头稳妥的码头靠泊( 岸线) 长度； 船舶靠泊的码头结构的强度、变位及整体稳定。 3 2 现场调查 对存在以下几种问题的码头泊位进行码头靠泊系统进行重点检测： ( 1 ) 进行了改造与升级的码头靠泊系统。确定现状下码头的工作状态与安全储备， 从而为升级改造设计提供科学依据； ( 2 ) 所有权发生变化的码头。随着港口投资体制的变化，作为固定资产，码头的 所有权有时会发生变更。买卖双方均需对码头的现状及功能进行深入的了解，才能客观 评估资产； ( 3 ) 安全使用出现问题的码头靠泊系统。码头的使用条件恶劣受到外力作用的随 机性大，建筑物的安全性变化幅度也大。为确保码头使用安全，在设计使用寿命内需定 第三章靠泊结构评估调查体系与参数 1 5 期或不定期对码头进行观测，及时发现问题，以便有针对性地进行检测、评估与维 修、加固工作。 ( 4 ) 发生意外事故码头建筑物遭受破损。意外事故，如受风暴潮或台风影响、船 舶非正常撞击、非正常工况作业等均可能导致码头结构或构件受损，这时必须对码头进 行相应的检测评估工作，以便正确评价其安全性、使用性和耐久性，积极采取补救措施。 在确定了调查对象之后，然后开始现场调查，现场调查可通过两部进行，首先进行 初步调查，大体上对码头有个了解，确定检测部位与分项内容，编制出检测大纲来；然 后根据检测大纲对码头进行详细的检测。 3 2 1 初步调查 初步调查的主要任务是：收集原勘查设计文件和竣工资料、建筑物的历史、建筑物 检查和维护资料、收集码头相关的使用及安全状况等资料，并对缺少的原型资料进行补 充。对各检测项的具体方案、检测方法、检测手段、检测概率进行统一。 初步调查宜包括以下内容： ( 1 ) 原勘察设计文件和竣工资料； ( 2 ) 建筑物的历史； ( 3 ) 建筑物检查和维护资料； ( 4 ) 现场考察。 上述初步调查内容可根据实际情况选定。如原案勘察设计文件和竣工资料包括工程 地质勘察报告、设计计算书、设计变更记录、施工图、施工及施工变更记录、竣工图、 竣工质量检查急验收文；建筑物的历史包括建筑物始建、投产、改建、用途变更、使用 条件改变及受灾事故等情况；使用、维护管理过程中定期检查和维护资料包括检查内容、 频率、时间及材料劣化、地基沉降等随时间发展的变化情况等；现场考察包括对实际工 程按资料进行核对、调查工程项目的实际使用条件、内外环境及水文气象资料、查看已 发现的问题等。 3 2 2 详细调查 在初步调查掌握码头建设、维修、改造等基本情况的前提下展开具体调查，内容包 含码头结构安全性、使用性和耐久性三个方面的现状，主要包括： ( 1 ) 码头靠泊系统使用、维护改造历史； ( 2 ) 码头靠泊系统耐久性现状、外观劣化度评估、构件损伤统计、耐久性剩余使 1 6 第三章靠泊结构评估调查体系与参数 用寿命评估； ( 3 ) 码头靠泊系统结构破损、变形、变位、位移、沉降等变化及原因分析。 ( 4 ) 码头靠泊系统使用荷载和荷载组合工况变化情况。 其中耐久性检测包括以下几个方面： ( 1 ) 混凝土表面蜂窝、麻面和露石等原始缺陷。 ( 2 ) 钢筋锈蚀及混凝土冻融引起的锈迹、裂缝、起鼓、剥落和露筋等的位置、数 量、宽度、长度和面积。( 钢筋锈蚀和混凝土冻融应区分) ( 3 ) 锈蚀劣化耐久性检测：混凝土物理力学性能、保护层厚度、碳化深度、氯离 子渗透扩散、腐蚀电位、钢筋断面损失及其力学性能。 其中还有防腐蚀措旌检测与评估，包括以下几个方面： ( 1 ) 腐蚀介质及工程情况调查 ( 2 )