广西北海铁山港区10万吨级件杂货码头工程设计毕业论文.doc

广西北海铁山港区10万吨级件杂货码头工程设计毕业论文目 录 第一章 设计背景1 1.1 工程概况1 1.2 设计原则1 1.3 设计依据1 1.4 设计任务1 第二章 设计资料2 2.1 气象2 2.1.1 气温2 2.1.2 降雨2 2.1.3 雾2 2.1.4 风况2 2.1.5 湿度4 2.2 水文4 2.2.1 潮汐4 2.2.2 波浪6 2.2.3 潮流6 2.2.4 泥沙7 2.3 工程地质7 2.3.1 地质特征概述7 2.3.2 岩土物理力学指标8 2.3.3 基础适宜性9 2.4 地震9 第三章 平面布置10 3.1 工程规模10 3.2 总平面布置原则10 3.3 设计船型10 3.4 工程作业条件11 3.5 总体尺度11 3.5.1 单个泊位的年通过能力11 3.5.2 码头泊位长度12 3.5.3 码头前沿高程13 3.5.4 码头前沿停泊水域宽度13 3.5.5 码头前沿船舶回旋水域13 3.5.6 码头前沿水深13 3.5.7 陆域设计高程14 3.5.8 航道尺度14 3.6 锚地15 3.7 陆域布置16 第四章 装卸工艺19 4.1 设计原则19 4.2 一般要求19 4.3 主要技术参数19 4.4 装卸工艺确定20 4.5 装卸工艺流程图20 4.6 主要机械型号、数量21 4.7 装卸工人人数22 4.8 机械司机人数23 4.9 劳动生产率24 4.10 装卸工艺比选25 第五章 结构选型26 5.1 结构形式26 5.2 构造设计27 5.2.1 沉箱外形尺寸27 5.2.2 箱内隔墙设置28 5.2.3 胸墙尺寸28 5.2.4 基床尺寸29 5.2.5 沉箱构件尺寸29 5.2.6 沉箱的接头形式29 5.2.6 变形缝设置30 5.2.7 管沟尺寸30 5.2.8 护轮槛尺寸30 5.3 相关设置30 5.3.1 墙后回填30 5.3.2 沉箱内填料31 5.3.3 系船柱31 5.3.4 橡胶护舷的选择37 5.4 作用力分析38 5.4.1 材料重度标准39 5.4.2 结构自重力计算39 5.4.3 土压力44 5.4.4 船舶作用力（可变作用）53 5.4.5 波浪力（可变作用）59 5.4.6 贮仓压力（永久作用）70 5.4.7 施工期沉箱沉放时面板所受水压力计算71 5.4.8 码头荷载汇总73 第六章 结构计算74 6.1 稳定性验算74 6.1.1 作用效应组合74 6.1.2 码头沿基床顶面的抗滑稳定性计算74 6.1.3 码头沿基床顶面的抗倾稳定性计算76 6.2 基床承载力计算80 6.3 构件计算83 6.3.1 浮游稳定性验算83 6.3.2 内力计算86 6.4 构件承载力计算94 6.5 构件裂缝宽度验算97 6.5.1 矩形截面受弯构件最大裂缝宽度计算公式97 6.5.2 对沉箱前面板进行裂缝宽度验算98 参考文献103 外文资料 中文译文 致谢6天津大学仁爱学院2016届本科生毕业设计（论文）第一章 设计背景1.1 工程概况北海市铁山港区位于广西壮族自治区南端、北海市东部，东邻广东省湛江市，南邻北部湾，西部为北海市，北部为灵山县、浦北县和博白县。其地处我国大西南出海的陆上咽喉要道，是资源丰富的西南地区发展外向型经济，参与国际大循环的一个重要口岸。港口地理位置优越，经济腹地辽阔，辐射范围广泛。在此背景下，拟新建北海港铁山港作业区，充分发挥北海港作为地区性重要港口的作用。1.2 设计原则（1）严格执行国家现行的设计规范和国家批准的建设标准。（2）尽量采用标准化设计，积极推广应用“可靠性设计方法”、“结构优化设计方法”等现代设计方法。（3）注意因地制宜，就地取材，节省建设资金。在切实满足建筑物功能要求的同时，千方百计地节约投资、节约各种资源，缩短建设工期。（4）积极采用技术上更加先进、经济上更加合理的新结构、新材料。1.3 设计依据主要遵循交通部海港工程总体设计规范（JTS165-2013）设计规范。1.4 设计任务（1）总平面设计。确定码头规模、库场面积及其布置、港口水域面积及其布置，完成总平面布置图。（2）装卸工艺设计。确定装卸机械类型、数量、以及装卸工艺流程，完成装卸工艺流程图。（3）结构选型及方案比选。拟定2个可行的结构型式方案，通过进行技术经济比较，推选一推荐方案。同时需要对结构进行各种验算。（4）施工图设计。针对某一典型构件进行施工图设计。即构件的内力计算和强度计算与配筋。第二章 设计资料铁山港区地处广西南部，位于南海北部湾畔、北海市东部、铁山港岸边，东经1091510945，北纬2126 2140，总面积394平方公里。东与广西合浦县白沙镇、沙田镇隔海相望，南临北部湾，西与北海市银海区福成镇接壤，北与合浦县闸口镇、石康镇相连，铁山港地处广西沿海“金三角”。铁山港区距北海市近40公里，距合浦县城廉州镇40多公里，距自治区首府南宁市250公里，距广东省湛江市约150公里，距海南省首府海口市124海里。2.1 气象2.1.1 气温根据19541983年观测资料统计：多年平均气温：22.6历年极端高温：37.1（1963年9月6日）历年极端低温：-0.8（1975年12月19日）7月份平均气温：28.71月份平均气温： 降雨根据1954年1983年观测资料统计：多年平均降雨量：1682.7mm历年最大降雨量：2211.2mm（1971年）历年最小降雨量：849.1mm（1962年）日降雨量25mm，平均每年出现19d。2.1.3 雾北海地区雾主要出现在春季，尤以三月份雾日最多，出现时间一般从02h开始，09h结束，水平能见度100800m，根据1954年1983年观测资料统计：多年平均雾日数：13.2d历年年最多雾日数：24d（1966年、1969年）历年年最少雾日数：4d（1977年）2.1.4 风况1、风况根据北海市气象站统计资料（见表4.11），北海地区风向季节性变化显著，冬季盛行偏北风，夏季盛行东南风。全年常风向为正北，次常风向为东南偏东，频率分别为22.1和10.8；频率加权年平均风速为3.0米/秒。强风向为东南，最大风速29米/秒，次强风向为东南偏东，最大风速为21米/秒，根据资料统计，每年风力6级的出现天数：平均11.8天，最多25天，最少3天。本区风向季节性变化显著，冬季多为偏北风，夏季多为东南风。表21 北海站累年各方向频率、平均风速及最大风速统计表(19701982年)方向项目NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNWC频 率（）3.75.3平均风速（m/s）3.0最大风速（m/s）151412122021291518102088101313另据涠洲站19561975年实测资料统计（表4.12），常风向为NNE向，频率为14，次常风向为ESE向和N向，频率分别为13和12。频率加权年平均风速为5.1米/秒。强风向为东南向，最大风速40米/秒。表22 涠洲岛站累年各方向频率、平均风速及最大风速统计表(19561975年)方向项目NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNWC频率（）12146681397652111121平均风速（m/s）2.0最大风速（m/s）2823162020184036202420924281425北海港风玫瑰图如下： N2、台风北海夏、秋两季受台风影响，每年发生2次，台风由南海进入北部湾时，因受到海南岛与雷州半岛的阻挡，风力减弱，一般为56级，10级以上少见，其延时24小时左右。2.1.5 湿度据1954年1983年资料统计：累年年平均相对湿度：81累年年最小相对湿度：5累年年最低平均相对湿度：75累年年最高平均相对湿度：842.2 水文2.2.1 潮汐1、各基准面之间的关系铁山港区验潮站设在铁山港湾中部西岸石头埠，各水准点之间的关系如下图所示，2、潮型及潮位特征值铁山港内的长期验潮站有石头埠站，地理坐标2136N，10906E，由广西水文总站设立。铁山港湾口西侧的营盘和东侧的草潭及沙田有短期潮位观测资料。此外，距铁山湾口门外约60km的涠洲岛海洋站也有长期验潮资料。北部湾是世界上典型的全日潮海区之一，铁山港位于北部湾的东北部，从其潮汐特征数来看，K=（HK1+HO1）/HM2=3.29，表明本港区的潮汐类型与北部湾其它海区略有不同，属不正规日潮。本区的潮汐作用较强，是华南沿海潮差最大的海区之一。潮波自湾外向铁山港内传播时，由于受地形影响，潮波发生变形，潮差沿程递增，而潮汐类型由湾外海区的正规日潮（每天一涨一落）向湾内的不正规日潮过渡（大潮汛时每天一涨一落，小潮汛时每天两涨两落）。根据中国科学院南海海洋研究所1992年12月2631日同步验潮资料分析，营盘K=4.53，草潭K=4.11，石头埠K=3.67。实测资料表明，最大流速发生在高潮位前后23小时，说明本港区的潮波属于以驻波为主，略具前进波性质的合成潮波。铁山港区为非正规全日潮，其从理论深度基准面起算的潮位特征值为：历年最高潮位：6.31米历年最低潮位： 0.09米多年平均高潮位：4.28米多年平均低潮位：1.80米多年潮位：3.00米多年平均潮差：2.45米历年最大潮差：6.25米（1986年7月21日）日潮平均涨潮历时：8小时5分钟日潮平均落潮历时：6小时25分钟设计高水位： 5.41m （潮峰累积频率10）设计低水位： 1.13m （潮谷累积频率90）极端高水位： 6.86m （重现期为50年一遇）极端低水位： 0.46m （重现期为50年一遇）表23 铁山港区乘潮水位保证率（）102030405060708090水位1小时5.415.164.984.744.494.123.683.282.912小时5.265.064.874.634.394.013.563.212.853小时5.074.854.694.484.223.853.443.092.784小时4.834.634.484.294.023.653.292.972.672.2.2 波浪铁山港区没有进行过波浪观测。本海区由于受雷州半岛掩护，波浪强度不大，对港区有影响的主要是SSW、SSE和S向的波浪。根据涠洲岛的长期海浪观测资料，港区波浪以风浪为主，较大的波浪都是由台风或强季风造成的。据涠洲岛的波浪推算表明，港区水域泊稳条件良好，湾口西侧大牛石区域H1/102.0米的天数平均每年2天，H1/101.5米的天数平均每年5天。表24 铁山港区50年一遇波浪要素波浪要素位置H1（m）H4（m）H13（m）H（m）T（m）L（m）波向湾口东侧1.87.856SSW湾口西侧4.03.53.02.17.860SSW湾中部1.37.970S湾顶1.25.344SSE2.2.3 潮流铁山港区受地形限制，形成往复型潮流，涨潮流向北，落潮流向南，港湾内的天然航槽有两条，即东航槽和西航槽，东槽实测最大落潮流速0.82m/s。湾内实测余流很小，为1.79.4cm/s。最大流速出现在高潮平潮前后23h，东槽平均落潮流速略大于西槽，而西槽平均涨潮流速略大于东槽，这说明东槽落潮流稍占优势。根据天津大学1978年8月1323日在石头埠南1250m处断面观测结果，其平均纳潮量1.9亿立方米，最大纳潮量为3.76亿立方米。2.2.4 泥沙铁山湾内没有大河注入，因而径流影响甚小，据19831985年广西海岸带调查资料，其含沙量，洪季湾内为0.01kg/m3。湾口为0.05kg/m3，涨落潮表底层相差甚微，枯季湾内为0.0070.017kg/m3，湾口为0.0010.005kg/m3，涨潮表底层相差甚小，落潮期湾底表底层相差较大。铁山湾为台地溺谷海湾，其周围有一些小溪注入，其中较大者流入丹兜港的白沙河，流域面积644.25km2，河长83.227km，其径流深长1150mm，据此算得年平均径流量7.41亿m3；根据邻区（南流江）侵蚀模数，估计白沙河年输沙1618万t。此外还有公馆河、闸利河、白坭江，其流域面积分别为10km2、57.7km2和74.7km2，也能为海湾提供少量泥沙。估计整个海湾陆域集水范围每年能提供的泥沙约30万t。根据天津大学水港教研室利用北海南漫1977年1月l2月波浪观测资料计算出北海南漫渔业基地（或铁山湾口）自西向东的沿岸输沙率为5.728.59万m3/a。由于铁山港陆域供沙及波浪沿岸输沙量甚少，因此，潮汐通道的地形历来比较稳定，根据19661982年平面图水深资料对比，通道平面形态没有大的变化。根据中科院南海所的估算，铁山港区航道、港池开挖后的年回淤强度在0.2m/a以下，外航道需开挖部分的年回淤强度小于0.1m/a。2.3 工程地质2.3.1 地质特征概述据区域地质资料、地质调查及钻探揭示，勘察场地未见区域性断裂构造及破碎带存在，环境历史沿革无重大地质构造运动，区域地质稳定。项目建设地内发现的地层可分为两大地层，分别为第四系海相沉积层和上第三系泻湖相沉积层。区域地质资料显示，下伏地层为石炭系灰岩。1、第四系海相沉积层（Qm）该层主要的岩性有砂、砂混淤泥等，灰白、灰黄色，以砾砂、粗砂、中砂为主，一般混有贝壳碎屑，局部混淤泥，松散状，抽取进尺快。分布于海底浅表，厚度一般36m。地层编号为。2、上第三系泻湖相沉积层（N）该层主要的岩性有粘土、粘土混砂、砂、砂混粘土、粉土等，以粘土为主，各层以互层、夹层或透镜体的形式分布。在本次勘察的钻探深度内未钻穿该层，厚度大于80m。按土的工程性质划分为5个单元土体，编号为、，分别描述如下：1）粘土：灰灰白色，局部桔黄色，一般呈硬塑坚硬状，成分以高岭石、石英、绢云母为主，粘性强，韧性、干强度高，属含粉砂、含砂固结粘土，未完成岩化，部分坚硬状粘土略具半成岩特征，不透水。该层夹有砂层及粉土，砂层和粉土多为含水层，故夹层接触面附近的粘土因受水的软化作用影响多呈可塑状。该层厚度较大，分布较广。2）粘土混砂：其特征与粘土相似，硬塑坚硬状，因砂含量不同，粘性有所减弱，韧性有不同程度下降，属不透水弱透水层。该层亦夹有砂层及粉土，砂层和粉土多为含水层，故夹层接触面附近的粘土因受水的软化作用影响多呈可塑状。3）砂类土：按颗粒组成不同，分为粉砂、细砂、中砂、粗砂和砾砂，以灰黄色为主，部分为浅黄、浅灰色等，成分以石英为主，分选性好，无胶结，透水强透水。受沉积历史环境差异影响，各砂层的密实程度差异大，呈稍密密实状。该层多以夹层的形式分布于粘土层之中，厚度一般0.55m，局部厚达十余米，局部为透镜体。4）砂混粘土：其特征与砂层相似，因粘土含量不同，具有一定粘结力，透水性较砂层差，透水弱透水，同样受孔隙水压力差异影响，密实度为松散中密状。5）粉土：灰色，可塑状，粉粒、粘粒成分分布不均匀，粘性差、无胶结，透水，分布不连续。2.3.2 岩土物理力学指标表2-5 各岩土层力学参数推荐值地层编号容许承载力(kPa)抗剪强度基床摩擦系 数k桩侧极限摩 阻 力qf(kPa)桩端极限阻力qR(kPa)水下休止角（）c (kPa)（）松散砂、砂混淤泥1200204031硬塑坚硬粘土42050100.40956000硬塑坚硬粘土混砂42035150.40956000稍密砂12500350.4545500032中密实砂24200400.5560650032中密实砂混粘土4005300.50506000可塑状粉土2005250.30402500注：1、推荐的岩土力学参数系根据室内岩土试验成果及经验数据并结合钻探情况综合确定。2、桩侧极限摩阻力及桩端极限阻力适用于预制混凝土挤土桩。2.3.3 基础适宜性1、第四系海相沉积层为松散软弱层，不能作为基础持力层。2、上第三系粘土、粘土混砂层具有较高的承载力，层厚足够大时，可以作为重力式基础的持力层。3、上第三系砂、砂混粘土层因密实程度差异大，相应的承载力及变形特性存在较大差异，需视具体层位区别对待。密实砂层具有较高承载力，沉降变形小，可作为重力式基础的持力层；稍密中密状砂层承载力较低，受到基础附加压力作用将产生较大固结沉降，因此不应未经处理就直接作为重力式基础的持力层。2.4 地震根据中华人民共和国国家标准中国地震动参数区划图（GB183062001）划分，本区地震基本烈度为度。第三章 平面布置3.1 工程规模本工程将在广西北海铁山港区拟建一个十万吨级的件杂货码头。3.2 总平面布置原则根据海港工程总体设计规范（JTS165-2013），港口总平面布置应符合以下原则：（1） 港口应按客运量、吞吐量、货种、流向、集疏运方式、自然条件、安全和环保等因素，合理地划分港区。（2） 在布置港区时，应考虑风向及水流流向的影响。对大气环境有较大污染的港区宜布置在港口全年强风向的下风侧；对水环境有严重污染的港区或危险品港区宜布置在港口的下游，并与其它码头或港区保持一定的安全距离。（3） 港区总平面布置，应根据港口总体布局规划，结合装卸工艺要求，充分利用自然条件，远近结合、合理布置港区的水域、陆域，并应符合下列要求：装卸作业对大气环境产生较大污染的货种的泊位，应布置在港区常风向的下风侧；装卸作业对水环境产生严重污染的货种的泊位，应布置在港区的下游岸段，并应注意水流流向的影响。顺岸式码头的前沿线位置，宜利用天然水深沿水流方向及自然地形等高线布置。并应考虑码头建成后对防洪、水流改变、河床冲淤变化及岸坡稳定的影响。码头前应有可供船舶运转的水域。港区陆域平面布置和竖向设计，应根据装卸工艺方案，港区自然条件，安全、卫生、环保、防洪、拆迁、土石方工程量和节约用地等因素合理确定，并应与城市规划和建港的外部条件相协调。（4） 港口水域包括码头前停泊水域、回旋水域、进港航道和锚地等，可根据具体情况组合设置或单独设置。（5）改建、扩建港区的总平面布置，应与原有港区相协调，充分、合理地利用原有设施，并应考虑减少建设过程中对原有港区生产的影响。3.3 设计船型根据世界杂货船队的发展趋势、参考周边港口杂货船到港现状，铁山港区到港的主流船型为1000030000载重吨级。参考海港工程总体设计规范（JTS165-2013）附录A选取十万吨级的杂货船的设计船型尺度，总长250m，型宽43m，满载吃水14.5m。表3-1 杂货船设计船型尺度船舶吨级DWT（t）总长L（m）型宽B（m）型深H（m）满载吃水T（m）10万2504320.314.53.4 工程作业条件按照码头前沿船舶作业的标准，并根据当地自然条件和实测风、雨、雾、雷、波浪等影响因素等资料统计，并扣除各种因素相互作用扣除的影响天数后，船舶作业天数确定为320天。3.5 总体尺度3.5.1 单个泊位的年通过能力参考海港工程总体设计规范（JTS165-2013），单个泊位的年通过能力（t）和泊位数的的计算公式为： 式（3-1） 式（3-2） 式（3-3）式中：泊位年通过能力（t）；T：年日历天数，取 365 天；G：设计船型的实际载货量（t），取 10*80%=8万吨；：装卸一艘设计船型所需的时间（h）；p：设计船时效率（t/h），取100；：昼夜小时数，取 24h；：昼夜非生产时间之和（h），包括工作休息、吃饭及交接班时间，应根据各港实际情况确定，可取 24h，一般取 3h；：泊位利用率，取70%。：船舶的装卸辅助作业、技术作业以及船舶靠离泊时间之和（h） 。船舶的装卸辅助作业、技术作业时间指在泊位上不能同装卸作业同时进行的各项作业时间。当无统计资料时，部分单项作业时间可采用表 7.10.2 中的数值。对煤炭和矿石装船码头，应考虑船舶排放压舱水的时间。故可取7h；N:泊位数；Q:码头年作业量（t），指通过码头装卸的货物吨数，根据设计吞吐量和操作过程确定。件杂货部分为出口成品纸100万t、其它50万t，故Q=150万吨。计算得到泊位年通过能力53.24万吨，泊位数为2.87个，则可设计泊位数为3个。3.5.2 码头泊位长度根据设计任务书的要求，本工程将在港区建设一个十万吨级件杂货码头，因此本报告将10万吨级杂货船作为设计船型。参考海港工程总体设计规范（JTS165-2013）第5.4.18条。如有掩护水域的顺岸式码头，在连续布置多个泊位时，其码头总长度宜根据到港船型尺度、码头掩护情况等，按下列公式确定，端部泊位 式（3-4） 中间泊位 式（3-5）式中：泊位长度（m）；L：设计船型总长（m）；d：富裕长度（m）。对掩护良好码头，d 值可按表海港工程总体设计规范（JTS165-2013） 5.4.17 确定；对部分掩护和开敞式码头，d值应适当加大，可取船宽 B。 参考海港工程总体设计规范（JTS165-2013）第5.4.17选取设计船型尺度。根据表3-1，则取L=250m，然后再查下表3-2，取得d=27m.表3-2 泊位间富余长度取值表L（m）320d（m）5810121518202225262830333540所以，得到码头的泊位长度为：1#泊位的泊位长度为290.5米；2#泊位的泊位长度为277米；3#泊位的泊位长度为290.5米；则此工程码头总长度为858米。3.5.3 码头前沿高程码头前沿设计高程应考虑码头的重要性、淹没影响、河流特性、地形、地质、装卸工艺等因素，并结合码头布置及型式、前后方高程的衔接、工程投资及防洪措施等条件，综合分析确定。码头前沿设计高程应为设计高水位加超高。在有掩护的港口的码头前沿高程，规范规定按下表两种标准中取高值。基本标准：码头前沿高程=设计高水位+超高值（取1.01.5m），即5.41m+（1.01.5m）=（5.516.91m）复核标准：码头前沿高程=极端高水位+超高值（取01.5m），即6.86m+（00.5m）=（6.867.36m）故码头前沿高程取6.90m。3.5.4 码头前沿停泊水域宽度根据海港工程总体设计规范（JTS165-2013）5.3.4，码头前沿停泊水域宜取码头前2倍设计船宽 B 的水域范围，对淤积严重的港口，根据维护挖泥的需要，此宽度可适当增加。即故取码头前沿停泊水域宽度为90米。3.5.5 码头前沿船舶回旋水域船舶回旋水域应设置在进出港或方便船舶靠离码头的位置，其尺度应考虑当地风浪流等条件、船舶自身性能和港作拖轮配备等因素。回旋水域的设计水深，尺度与船舶的回转性能有关，即与船舶回转运动的轨迹及其特征有关。根据海港工程总体设计规范（JTS165-2013）第5.3.3条，掩护条件较好，水流不大，有港作拖轮协助，选取船舶回旋圆直径为。3.5.6 码头前沿水深码头前沿设计水深，即泊位水深，通常是指在设计低水位以下的深度，可以用下式进行计算； 式（3-4） 式（3-5）式中：D：码头前沿设计水深（m）；T：设计船型满载吃水（m），取14.5m；：龙骨下最小富余水深（m），对于重力式码头，应按岩石土考虑，所以可取0.6m；：波浪富余深度（m）；K：系数，顺浪取0.3，横浪取0.5，本设计取顺浪0.3；：码头前允许停泊的波高（m），取3.5m；：船舶因配载不均匀而增加的尾吃水（m），杂货船可不记，取0；：备淤深度（m），备淤富裕深度（m），根据回淤强度、维护挖泥间隔期的淤积量计算确定，对于不淤港口，可不计备淤深度；有淤积的港口，备淤深度不宜小于 0.4m。 则取0.5m。计算得到D=16.05m，则码头底标高为-14.97m。3.5.7 陆域设计高程根据海港工程总体设计规范（JTS165-2013）第5.10.2条。港区陆域高程一般不宜低于极端高水位以上 0.30.5m，并满足港区自流排水要求。当港区难以满足上述要求或涉及较大土石方工程量时，可通过设置泵站或提高护岸阻水能力等工程措施，并通过专题论证，以降低港区陆域高程并节省工程造价。极端高水位为6.86m，则港区陆域设计高程可取7.26m。3.5.8 航道尺度1.航道通航宽度根据海港工程总体设计规范（JTS165-2013），航道通航宽度由航迹带宽度、船舶间富裕宽度和离岸距离组成。根据到港船型尺度可确定为双线航道，双线航道通航宽度可按公式（3-6）计算。当航道较长、自然条件较复杂或船舶定位较困难时，可适当加宽；当自然条件和通航条件较有利时，经论证可适当缩窄。W=2A+b+2c 式（3-6）A=n(Lsin+B ) 式（3-7）式中:W：航道通航宽度（m） ；A：航迹带宽度（m） ；n：船舶漂移倍数， 根据海港工程总体设计规范（JTS165-2013）表6.4.2-1取1.45；：风、流压偏角（），根据海港工程总体设计规范（JTS165-2013）表6.4.2-1取；b：船舶间富裕宽度（m），取设计船宽 B=43m；c：船舶与航道底边间的富裕宽度（m）（再有掩护区内，航速为6kn），根据海港工程总体设计规范（JTS165-2013）表6.4.2-2取0.5B=0.5*43=21.5m。则：故计算得到航道宽度为386m。2.航道深度航道深度可按下列公式计算： 式（3-8） 式（3-9）式中:：航道通航水深(m）；T：设计船型满载吃水(m)，对杂货船可根据实际情况考虑实载率对设计船型吃水的影响，取14.5m；：船舶航行下沉量(m)，对于非限制性航道按根据海港工程总体设计规范（JTS165-2013）图 6.4.6-1 采用，取0.35m；：航行时龙骨下最小富裕深度(m)，采用表 6.4.6-1 中的数值，取0.8m；：波浪富裕深度(m)，采用表 6.4.6-2 中的数值，取0.84m；：船舶装载纵倾富裕深度(m)， 杂货船和集装箱船可不计， 油船和散货船 取 0.15m，则取0；D：航道设计水深(m)，即疏浚底面对于设计通航水位的水深；：备淤深度(m)， 应根据两次挖泥间隔期的淤积量计算确定， 对于不淤港口，可不计备淤深度；有淤积的港口，备淤深度不宜小于 0.4m，则取0.5m。则计算得到航道设计水深16.15m，则航道底标高为-15.02m。3.6 锚地锚地位置宜选择在天然水深适宜，海底平坦，抓地力好的，水域开阔的区域，风、浪、水流较小，便于船舶进出航道，本工程采用单锚系泊位。由资料可得风力小于7级，根据海港总平面设计规范（JTJ211-13），船舶采用单锚系泊时，每个锚位所占水域为一圆形面积，其半径可按下式计算：R=L+3h+90 式（3-10）式中,R：单锚水域系泊半径(m)；L：设计船型的船长(m),取250米；h:锚地水深(m)，港外锚地水深不应小于设计船型满载吃水的1.2倍，取18m，港内锚地水深可与码头前沿设计水深一致，取16.05m。外锚地半径R=L+3h+90=250+318+90=394m内锚地半径R=L+3h+90=250+316.05+90=388.15m，取390m。3.7 陆域布置1. 仓库、堆场所需容量仓库或堆场面积参考海港总平面设计规范第 条确定。泊位件杂货堆场的容量按下式计算： 式（3-10） 式（3-11）式中:E：仓库或堆场所需容量（t）；：年货运量（t），取150万吨；：仓库或堆场不平衡系数；：月最大货物堆存吨天；：月平均货物堆存吨天；：货物平均堆存期，可取 7-15 天，取8天；：货物最大入仓库或堆场百分比（%），取100%；：仓库或堆场年运营天（d），取350-365天，取365天；：堆场容积利用系数，对件杂货取1.0。则由此可得出，堆场容量：仓库容量：2.堆场所需面积参考海港总平面设计规范第 5.8.10 条确定件杂货库场总面积，通常按下式估算： 式（3-12）式中：A:库场总面积（）；q：单位有效面积的货物堆存量（），堆场取1.5，仓库取1.5；：库场总面积利用率，为有效面积占总面积的百分比（%），取75%。则可以得出堆场面积：；仓库面积：所以求得的总面积为。件杂货（场）布置：两个堆场（矩形布置）：长124m，宽37m，面积为9176m2；三个仓库（矩形布置）：长124m，宽37m，面积为18352m2，件杂货库（场）总面积为27528m2。2. 前沿作业地带的宽度考虑 Mh-40-45 型号门机轨距为12m，门机的最大幅度为45m，再考虑行车道宽度，码头前沿作业地带宽度取 40 米。3. 货物堆存、运输件杂货堆场（仓库）前方和后方库（场），前方库（场）的容量按一艘设计船型的装卸量考虑，矩形布置，后方库（场）宽度取 150m，并进行相适应的库（场）布置。4. 道路的尺寸（1）港内道路设计应符合下列规定。应满足港口疏运高峰时的车辆运输要求； 应结合地形条件做到平面顺适、纵坡均衡、横面合理、路面平整、排水畅通；道路设计应满足装卸工艺要求，并与港区陆域竖向设计、港区铁路、管道及其他建筑物设计相协调；港区宜设置两个或两个以上的出入口，当条件受限制或汽车运输量不大时，可只设一个出入口；港内道路应按环形系统布置，尽头式道路应具备回车条件；主干道应避免与运输繁忙的铁路平面交叉；港口客运站通向码头的客、货流通道宜分开设置；码头前方作业地带和库场区的道路，不宜设置高出路面的路缘石；（2）根据海港总平面设计规范中有关港内道路的规定，港内道路分为以下三种：主干道：港区内交通繁忙的主要道路，一般为港内连接主要出入口的全港性道路；本设计取20m；次干道：港区内码头、库场、流动机械库等之间相互连接的交通运输道路，或连接港区次要出入口的道路，交通运输较繁忙一般港区选取 10m；支道：消防道路及港区内车辆、行人均较少的道路，取 4m。5. 码头附属设施根据海港总平面设计规范中有关港内附属设施建设的规定，本设计采用的设施有综合办公室、前方办公室、材料供应站、加油站、派出所、污水处理站、闸口房、供水站、职工宿舍、食堂、综合服务部、医务室、变电所、机修车库等。第四章 装卸工艺装卸工艺是港口码头的基本生产工艺，是港口的基础。合理的装卸工艺是港口码头增大通过能力，提高装卸效率，降低装卸成本，加速车船周转，缩短货运期限，提高货运质量，减轻劳动强度和改善劳动条件的重要物质基础和技术条件。因此设计出技术先进、经济合理、安全可靠的装卸工艺流程，来完成港口一定的货物吞吐任务，是提高港口经济效益和社会效益的重要途径。4.1 设计原则（1） 装卸工艺设计方案应根据年货物吞吐量、货种、流向、车型、船型、集疏运方式、装卸要求和自然条件等因素综合确定。（2） 装卸工艺设计应简化工艺流程和减少操作环节，应合理选择机型和工具，优先选择国内定型产品，减少机型类型和规格，应结合国情确定机械化、自动化水平。（3） 装卸工艺设计应保证作业安全，减少环境污染，减轻劳动强度，改善劳动条件，保护人体健康。（4） 货物单一、流向稳定且云量较大时应选择专业化码头。（5） 货运码头设计水位差在8m以下宜采用直立式。8-17m件杂货出口和散货码头宜采用斜坡式或浮码头。4.2 一般要求（1）装卸系统各环节的能力应基本平衡，并以保证船舶装卸为主；（2）装卸机械的类型应在可能的条件下统一，规格简化，以便于维修管理；（3）优先选用技术可靠的国产装卸机械；（4）工艺流程设计应减少环节。各流程之间可灵活转换，以提高系统作业的可靠度。4.3 主要技术参数（1）吞吐量预测吞吐量为150万吨；（2） 船型设计船型见表3-1；（3） 泊位年营运天数综合考虑港口自然条件、现状、运量、船型及设备维修等因素，泊位的年营运天数取320天；（4） 台时效率根据规范和市场的要求，在选择具体的装卸类型后再确定各自的台时效率；（5） 作业班次各专用码头的作业班次均拟取3班4.4 装卸工艺确定方案一垂直起重机械选用12米轨矩的门座式起重机Mh-40-45，最大起重量40t,吊臂伸出的最大幅度为45m，工作效率60t/台时。水平运输机械选用牵引车、叉车，它们的工作效率分别为58t/台时、50t/台时。方案二垂直起重机械选用轮胎式起重机，工作效率47t/台时。水平运输机械选用牵引车、货车，它们的工作效率分别为58t/台时、45t/台时。4.5 装卸工艺流程图码头前沿地带船堆场仓库港外门座式起重机牵引车叉车牵引车牵引车叉车图4-1 装卸工艺流程图（方案一）图5-2 装卸工艺流程图（方案二）4.6 主要机械型号、数量根据经验公式可得出码头装卸机械数量按下式确定： 式（4-1）式中，：某种装卸机械数量（台）；：某种装卸机械分货种的年起重运输吨（t）；：机械利用率，三班制取0.5；：各类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）；方案一：门机数量：，取6台。牵引车数量：，取6台。 叉车数量：，取7台。方案二：轮胎式起重机数量：，取8台。牵引车数量：，取6台。货车数量：，取8台。4.7 装卸工人人数根据经验公式，码头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，装卸工人数可按下式计算： 式（4-2）式中，：装卸工人数（人）；：作业线数，取1条作业线；：昼夜作业班次数，取3；：每条作业线的配工人数，取15；：装卸工人轮休率，取2/7；：装卸工人出勤率，可取90%95%，取94%；方案一：装卸工人数：，取68人。辅助工人数：68*0.08=5.44，取6人。方案二：装卸工人数：，取68人。辅助工人数：68*0.08=5.44，取6人。4.8 机械司机人数两个方案所得装卸机械司机人数见以下两表；表4-1 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）考虑出勤率增加人数（人）司机人数（人）门机6742244牵引车621223叉车7530总和-998总人数为98+68+6=172人表4-2 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）考虑出勤率增加人数（人）司机人数（人）轮胎吊8756258牵引车621223货车828533总和-1059114总人数N=114+68+6=188人4.9 劳动生产率劳动生产率按下式计算： 式（4-3）式中，：劳动生产率（操作吨/人年）；：操作吨（t/年）；：装卸工人数（人）；：装卸机械人数（人）。则计算得出，方案一：；方案二：。4.10 装卸工艺比选表4-3 装卸工艺比选方案方案一方案二总人数172188劳动生产率（吨/人年）8720.937879.72综合以上所述，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，劳动生产率较高，所用人数较少。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。所以最终选择方案一。第五章 结构选型5.1 结构形式按建筑物结构型式主要有重力式、高桩式、板桩式等。（1）重力式码头：重力式码头特点是依靠自重来保持自身的特性。具有耐久好、结构简单、可承受较大的码头地面荷载、对码头地面超载和装卸工艺变化适应性强、施工工艺简单、后续维护少等优点，在地基条件适合情况下，常为首先考虑的码头结构型式。本工程地基经过处理，可以有较大的承载能力，能适应于重力式结构。在使用上，码头荷载较大，采用重力式结构比较合适。重力式码头建筑物的结构形式主要决定于墙身的结构及其施工方法。 按照施工方法，可分为两大类，即干地现场砌筑或浇筑的结构和水下安装的预制结构。按照墙身结构分类，有方块结构、沉箱结构、扶壁结构、大圆筒结构、格型钢板桩结构、现浇混凝土结构和浆砌石结构、混合式结构