3万吨级集装箱码头设计毕业论文.doc

3万吨级集装箱码头设计毕业论文目 录摘 要1ABSTRACT2第1章 概 述31.1工程概况31.2设计依据31.3 设计范围41.4 设计题目4第2章 自然条件52.1 地形、地貌52.2 工程地质52.2.1 地质特征概述52.2.2 港区地质分层及物理力学指标52.3 水文72.4 波浪82.5 地震8第3章 货运量和船型93.1 船型资料93.2 吞吐量资料9第4章 总平面布置104.1 总平面布置原则104.2 泊位数确定104.2.1 集装箱码头104.2.2 钢铁码头114.2.3 水泥化肥码头134.2.4 粮食码头134.2.5 金属、非金属矿石码头134.2.6 其他件杂货144.3 码头平面布置144.3.1 水域布置144.3.2 陆域布置16第5章 装卸工艺225.1 选型配备原则225.2 装卸工艺流程设计225.3 集装箱泊位机械数量225.3.1 集装箱装卸桥数目225.3.2 集装箱牵引车数目235.3.3 集装箱半挂车数目235.3.4 轮胎式龙门吊数目23第6章 沉箱码头结构设计256.1设计依据256.2 沉箱码头结构设计和计算266.2.1 沉箱尺寸的确定266.2.2 作用分类及标准值计算26第7章 码头稳定性和基床承载力验算427.1 作用效应组合427.2 码头沿基床顶面的抗滑稳定性验算427.3 码头沿基床顶面的抗倾稳定性验算447.4 基床承载力验算467.4.1 基床顶面应力计算作用组合467.4.2 持久组合情况一时基床顶面应力计算477.4.3 持久组合情况二时基床顶面应力计算487.4.4 短暂组合情况时基床顶面应力计算48第8章 码头结构施工图设计508.1 沉箱结构内力计算508.2 配筋计算568.3 裂缝宽度验算58参考文献61致 谢62附 录64附录1 外文原文64附录2 外文译文76附录3 设计任务书86附录4 开题报告89附录5 图纸92III华北水利水电大学毕业设计第1章 概 述1.1 工程概况防城港是中国的深水良港；是全国25个沿海主要港口之一，中国西部地区第一大港；是东进西出的桥头堡，西南地区走向世界的海上主门户；是链接中国东盟、服务西部的物流大平台。防城港市地处我国大陆海岸线的最西南端，背靠大西南，面向东南亚，区位优势十分突出。沿海，为西南诸省市走向东南亚和世界各地提供了最便捷的出海通道。沿边，既可与越南进行边贸和经济技术合作，又为我国商品进入东南亚市场提供了便捷的陆路门户。“八五”以来，防城港的建设发展速度加快，1990年，港口货物吞吐量也只不过200多万吨，到1996年首次突破500万吨，之后每年跃上一个新台阶。2001年突破1000万吨，2004年超过1600万吨。防城港近几年来，不断加快专业泊位、专业库场、专业装卸线以及加工、包装、配送、信息等服务设施建设。促进了港口贸易、物流业的发展，食糖、食油、豆粕、硫磷产品、化肥、重晶石、铁矿交易日益活跃，初步形成食糖食油、非金属矿、金属矿的批发、分销、配送市场。“堆场+市场”格局日趋凸显。1.2 设计依据防城港北接黔川，西靠云南，东临粤、琼、港澳，南邻北部湾，是连接中国大陆资源丰富的大西南和经济活跃的东南亚地区的枢纽地带。水陆交通便利，南防高速公路直达港口，与西南公路出海大通道相连，这使得防城港可以直接与全国公路联网。铁路经南防线、黎钦线与全国铁路相连。特别是经南昆线、水柏线、内昆线抵达防城港，可大大缩短运距时空。海运开辟有联接“珠三角”、“长三角”、环渤海湾等经济圈内的国内航线；并已与70多个国家和地区的220个港口通航，海运网络覆盖全球。集装箱航线开辟了东南亚、东北亚、中东、欧洲、美西、美东、澳门、香港的国际直航或中转班轮航线以及防城港蛇口/赤湾全球集装箱公共快线。在防城港经济腹地内，有南亚热带气候资源，有农林海洋资源和丰富的矿产资源，其中有50多种矿藏储量居全国前十位。腹地资源的开发、运输、利用，都为防城港提供了充足的货源。1.3 设计范围拟建的防城港深水泊位码头位于防城港总体布局规划二区内，即东湾暗埠江口的南端，从11#、12#泊位顺延建设。1.4 设计题目广西防城港码头二期工程3万吨级集装箱码头设计。107 第2章 自然条件2.1 地形、地貌防城港所在的防城湾，三面丘陵环抱，湾口朝南，口门宽约10.4km，由于受地质构造影响及海水长期浸蚀，陆域两翼突出，东为企沙半岛，西为白龙尾半岛，湾内有东北西南走向的渔漫岛将防城湾分成外湾、内湾两部分，水域呈“丫”型。白龙尾半岛与渔漫岛之间形成内湾，水域面积约40km2，渔漫岛与企沙半岛之间形成外湾，水域面积约120km2。防城港深水泊位码头在防城港总体布局规划二区内建设，从12#泊位末端往南延伸建设。岸线西面接现已动工兴建的五万吨级进港航道，并与该航道平行。岸线以东（后方）为退潮时浅露的沙滩。2.2 工程地质2.2.1 地质特征概述防城港深水泊位工程地质钻探共布置283个钻孔，据钻探揭示，场地岩土层由第四系人工堆积层（Qml）、第四系海陆交互沉积层（Qmc）、第四系残积层（Qel）（包括人工炸礁碎渣）、侏罗系基岩（J）组成。2.2.2 港区地质分层及物理力学指标按从上到下层序描述如下： 第四系人工堆积层（Qml）：多为碎石，混淤泥、砂土等，为挖泥船卸土，成分为泥岩、泥质砂岩等，已软化，呈松散状。进出港航道以东区域地表零星有分布，通常上覆薄层浮泥。按疏浚岩土分类标准（JTJ/T32096）表4.2.3划分，该层岩土类别定为11级。 第四系海陆交互沉积层（Qmc）：按岩性可分为淤泥、粘土、砂土、碎石土四种类型，分别描述如下：（1）淤泥：部分混砂土，呈灰黑色，流塑软塑状。标准贯入试验实测锤击数15击，平均1.8击。分布广，场地各区域均有揭示，以进出港航道及以东区域分布较多，局部以透镜体分布于砂土层中。该层岩土类别定为2级。顶面高程3.5m，平均厚度3.7m。（2）粘土：呈黄色、紫红色，以软塑状为主，局部呈流塑或可塑状。标准贯入试验实测锤击数19击，平均4.1击。常以透镜体产出。该层岩土类别定为4级。平均厚度5.2m。（3）砂土：部分混淤泥、贝壳或卵砾石等，以灰白色为主，其次为灰黑色，多呈松散状，局部呈稍密或中密状。标准贯入试验实测锤击数114击，平均7.1击。平均粒径d50=0.45mm，不均匀系数CU=8,曲率系数Cc=0.89，属中等均匀性土。分布广，场地各区域均有揭示，局部以透镜体分布于淤泥层中。该层岩土类别定为8级。平均厚度2.9m。（4）碎石土：为卵、砾石，成分为砂岩、石英，磨圆度高，通常混砂土，局部混粘土，多呈密实状，部分呈稍密或中密状。标准贯入试验实测锤击数1932击，平均23.4击。平均粒径d50=8.1mm，不均匀系数CU=83,曲率系数Cc=0.84，属不均匀性土。多分布于（Qmc）底部。该层岩土类别定为13级。平均厚度2.3m。 第四系残积层（Qel）：按岩性可分为粘土和碎石土两种类型，分别描述如下：（1）粘土：紫红色或黄色，以可塑状为主，局部呈软塑状。该层岩土类别定为4级。平均厚度3.8m。（2）碎石土：为碎石，包括风化碎石和人工炸礁碎渣。成分为泥岩、泥质砂岩及砂岩等，人工炸礁碎渣层多呈松散状，其余呈中密密实状。该层岩土类别定为12级。平均厚度2.1m。 侏罗系基岩（J）：岩性有泥岩、泥质砂岩、粉砂岩和砂岩。根据岩石极限抗压强度划分，除砂岩为硬质岩外，其余为软质岩。根据风化程度划分强风化层和中风化层。综合岩性、工程特性，把基岩分为三层，即三种岩土类别：（1）强风化泥岩：紫红色，结构大部分破坏，钻进快，岩芯手感软，手可掰开，用锹镐可挖掘。标贯击数小于50击。该层分布范围小，厚度较薄，通常分布于基岩上层。该层岩土类别定为14级。平均厚度3.3m。（2）强风化泥质砂岩、粉砂岩、砂岩和中风化泥岩、泥质砂岩、粉砂岩。按风化特征分述如下：a强风化泥质砂岩、粉砂岩、砂岩：结构大部分破坏，风化裂隙很发育，岩体破碎，钻进稍不平稳，岩芯易散碎，多呈碎石状，用镐可挖掘，但较困难。标贯击数大于50击。 b中风化泥岩：岩体完整，钻进平稳，岩芯呈长柱状，手感较软，手用力可折断。标贯击数大于50击。天然抗压强度0.11.0MPa,平均0.38MPa。平均厚度2.9m。c中风化泥质砂岩、粉砂岩：结构部分破坏，裂隙稍发育，部分岩体较完整，钻进平稳，岩芯多呈柱状，较硬，用力互击方可击断。饱和抗压强度122.5MPa,平均10.0MPa。平均厚度4m。该层岩土类别定为15级。（3）中风化砂岩：结构部分破坏，裂隙稍发育，部分岩体较完整，钻进平稳，进尺较慢，岩芯多呈块状，部分呈柱状，坚硬，不易击碎。饱和抗压强度16.389.1MPa,平均41.4MPa。该层岩土类别定为16级。各土岩层物理力学指标见下表。其中把Qmc（粘土）与Qel（粘土）、Qmc（碎石土）与Qel（碎石土）合并统计。表2-1 各土层物理力学指标 指 参标数土岩层名称及编号土的密度标准值粘聚力标准值内摩擦角标准值水下休止角压缩模量标准值基床摩擦系数承载力容许值钻孔桩极限端阻力标准值极限侧阻力标准值g/cm3kPaMPakPakPakPa淤泥1.626.132.72.274713粘土2.0612.2519.39.3311345砂土1.90135313312050碎石土2.10340.4400140基岩2.300.4535090基岩12.440.550084022.440.58001200基岩2.410.615003000注：1包括：强风化泥质砂岩、粉砂岩、砂岩和中风化泥岩； 2包括：中风化泥质砂岩、粉砂岩。2.3 水文据防城港19761991年实测潮位资料统计，其潮位特征值如下（以理论深度基准面起算，下同）：最高潮位 5.54m （1986.7.22）最低潮位 -0.29m （1990.11.12）平均潮位 2.27m平均高潮位 3.67m平均低潮位 1.12m最大潮差 5.39m平均潮差 2.55m根据1986、1989、1990年潮位资料统计分析：设计高水位：4.64m （潮峰累积频率10）设计低水位：0.30m （潮谷累积频率90）跟据1979年1991年的最高最低潮位系列进行分析得：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）2.4 波浪本港无长期波浪观测资料，港址ENW向为陆域所环抱，该向波浪是小风区所生成的，其浪不大。唯有SSWSSSE方向，向北部湾海域敞开，外海波浪在高潮时可以越过浅滩传至港区，因此，本港区主要受该向波浪影响。设计波浪要素，其重现期按50年一遇，根据南京水利科学研究院2001年10月的防城港水域波浪计算，设计高水位时的主波要素为：SW向： 设计高水位：H1=2.57m，T=7.4s 极端高水位： H1=2.60m，T=7.4s 设计低水位： H1=2.45m，T=7.4s2.5 地震根据建筑抗震设计规范（GB500112001）附录A资料，防城港属6度抗震设防烈度、设计地震第一组，地震动峰值加速度值为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。 第3章 货运量和船型3.1 船型资料 表3-1 船型尺度表船型吨级DWT船长(米)船宽(米)型深(米)满载吃水(米)杂货150001622213.39.8杂货200001752414.410.8杂货300001902615.311.2集装箱300002173018.910.7集装箱400002703321.212.5集装箱500002943521.813.3散货300001902614.610.8散货500002303217.512.7散货700002533519.313.83.2 吞吐量资料表3-2 吞吐量一览表货种 吞吐量出口进口小计外贸内贸小计外贸内贸合计（万吨）1370122095027015011040钢铁（万吨）255520155水泥、化肥（万吨）454545粮食（万吨）551010452025非金属矿石（万吨）900900700200金属矿石（万吨）20020015050集装箱（万TEU）83.53.54.54.5其他件杂货（万吨）6525205403010注：1TEU按10吨进行换算。第4章 总平面布置4.1 总平面布置原则(一) 平面布置应以港口发展规划为基础，合理利用自然条件、远近结合和合理分区，并应留有综合开发的余地。各类码头的布置既应避免相互干扰，也应相对集中，以便于综合利用港口设施和集疏运系统。(二) 新建港区的布置应与原有港区相协调，并有利于原有港区的改造，同时应减少建设过程中对原有港区生产的干扰。(三) 港口平面布置，应力求各组成部分之间的协调配合，有利于安全生产和方便船舶及物流运转。(四) 平面设计应考虑方便施工，并根据建设条件，注意施工场地的安排。(五) 港口建设应考虑港口水域交通管理的必要设施，并应留有口岸检查和检验设施布置的适当位置。4.2 泊位数确定4.2.1 集装箱码头根据，集装箱码头年泊位通过能力可按下式计算：) 式中 集装箱码头泊位年通过能力（TEU）； 泊位年营运天数（天）； 泊位有效率（%），取50%70%泊位；设计船时效率（）； 昼夜装卸作业时间，取22h24h； 昼夜小时数；Q集装箱船单船装箱量（TEU），按本港历年统计资料确定，若无资料时，可按表3-2-1-7选用； 船舶装卸辅助作业及船舶靠、离泊时间之和（h），取3h5h； 工艺设计采用的岸边集装箱起重机台数，按表3-2-1-8选用； 岸边集装箱起重机台时效率（），按表3-2-1-9选用； 集装箱标准箱折算系数，宜取1.21.6； 岸边集装箱起重机同时作业率（%），按表3-2-1-9选用； 装卸船作业倒箱率（%），按表3-2-1-9选用。 故（）根据，泊位数按下式计算：式中 N泊位数；Q码头年作业量（t），指通过码头装卸的货物数量，包括船舶外挡作业的货物数量，根据设计吞吐量和操作过程确定； 一个泊位的年通过能力（t）。 查本设计书表3-2得，故取N=1。4.2.2 钢铁码头根据，件杂货、散货码头年通过能力可按下式计算： 式中 T年日历天数，取365；G 设计船型的实际载货量（t）； 装卸一艘设计船型所需的时间（h）；P 设计船时效率；昼夜小时数，取24h；t昼夜非生产时间之和（h），包括工间休息、吃饭及交接班时间，应根据各港实际情况确定，可取24h； 泊位利用率； 船舶的装卸辅助作业、技术作业时间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5.8.2中的数值。船舶靠离泊时间与航道、锚地、泊位前水域及港作方式等条件有关，可取12h。 货物船时效率按表4-1选取。表4-1 货物船时效率货种装卸机械台数台时效率（）船时效率（）钢铁10吨级门座起重机160806080水泥化肥10吨级门座起重机25070100140粮食10吨级门座起重机25070100140其它件杂货10吨级门座起重机2406080120金属矿石移动式装船机13000600030006000非金属矿石移动式装船机13000600030006000集装箱岸边集装箱起重机1250250G=3000080%=24000(t)，查表4-1得P=80 ，t=3（h），=6（h），=0.65，故查本设计书表3-2得Q=250000(t)，代入式（4-3），故 取N=1。4.2.3 水泥化肥码头 根据式（4-4）、式（4-5），查表4-1得P=140其他数值同上，故查本设计书表3-2得Q=450000(t)，代入式（4-3），故 取N=1。4.2.4 粮食码头 根据式（4-4）、式（4-5），查表4-1得P=140其他数值同上，故查本设计书表3-2得Q=550000(t)，代入式（4-3），故取N=1。4.2.5 金属、非金属矿石码头根据式（4-4）、式（4-5），查表4-1得P=5000，其他数值同上，故查本设计书表3-2得Q=11000000(t)，代入式（4-3），故取N=1。4.2.6 其他件杂货根据式（4-4）、式（4-5），查表4-1得P=120其他数值同上，查本设计书表3-2得Q=650000(t)，代入式（4-3），故取N=1。4.3 码头平面布置4.3.1 水域布置(1) 码头前沿设计水深根据第4.3.5条规定，码头前沿设计水深可按下式确定： 式中 D码头前沿设计水深； T 设计船型满载吃水； 龙骨下最小富裕深度； 波浪富裕深度； 船舶因配载不均匀而增加的船尾吃水值，杂货船可不计，散货船和油船取； 备淤富裕深度，根据回淤强度、维护挖泥间隔期及挖泥设备的性能确定，不小于。故(2) 航道设计水深根据式（5-3），航道设计水深可按下式确定： 式中 D 航道设计水深； 船舶航行时船体下沉增加的富裕水深。其它符号意义与式一致，故(3) 港池宽度 根据第4.2.5条规定，顺岸码头前沿港池，当考虑船舶转头要求时，其宽度不应小于1.5倍设计船长，这里取2倍。则 取B=600。(4) 锚地面积根据第4.7.5.2条规定，双浮筒系泊水域尺度可按下式计算： 式中 L设计船长； r 由潮差引起的浮筒水平偏位(m)，每米潮差可按1m计算； l 系缆的水平投影长度(m)，DWT10000t，取20m，10000tDWT30000t，取25m，DWT30000t可适当增大。 由本设计书第2.3节知最大潮差为5.39m，则r=5.39m，又DWT=30000t，则l=25m，故 长度： 宽度： 面积： (5) 回旋半径 根据第4.2.3条规定，有掩护的水域，港作拖船条件较好，借岸标定位时回旋圆直径可取2.0L(L为设计船长)，故回旋半径(6) 制动距离根据第4.2.2条规定，船舶制动距离可取34倍设计船长，故(7) 停泊水域宽度 根据第4.2.4条规定，码头前沿停泊水域为码头前2倍设计船宽的水域范围，故4.3.2 陆域布置(1) 码头前沿高程根据表4-23，码头前沿高程可按下式计算： 取E=6.0(m)。(2) 码头前沿长度根据式（4-23）、(4-24)，泊位长度：端部泊位中间泊位 式中 设计船长(m)； 泊位间富裕长度(m)。码头泊位布置图见图 4-1。图 4-1 码头泊位布置(3) 码头前沿水底高程（h）由知： 故(4) 库场面积集装箱码头根据第5.8.9.4条规定，集装箱码头堆场所需容量及地面箱位数可按下列公式计算：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），按本港统计资料确定，若无资料可采用表5.8.9-1中的数值； 堆场集装箱不平衡系数，按本港统计资料确定，若无资料可取1.11.3； 集装箱堆场年工作天数（d），取350360d； 集装箱码头堆场所需地面箱位数（TEU）； 堆场设备堆箱层数，采用表5.8.9-2中的数值； 堆场容量利用率（%），采用表5.8.9-2中的数值。出口情况：=4(d)，=1.2，=360(d)，=6（层），=65%，查本设计书表3-2得=3.5 （TEU），故进口情况：=8(d)， =1.2，=360(d)，=6（层），=65%，查本设计书表3-2得=4.5 （TEU），故根据第5.8.9.6条规定，集装箱码头拆装箱库所需容量可按下式计算：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（%），不宜大于15%； 标准箱平均货物重量（），按本港统计资料确定，若无资料可取510（）； 拆装箱库货物不平衡系数，按本港统计资料确定，若无资料可取1.11.3； 货物在库平均堆存期（d），按本港统计资料确定，若无资料可取35d； 拆装箱库年工作天数（d），取350365d。出口情况：进口情况：根据第5.8.9.6条规定，集装箱码头大门所需车道数按下式计算：式中 集装箱码头大门所需车道数； 水运、铁路中转及港内拆装箱库的集装箱之和占码头年运量的百分比（%）； 集装箱车辆到港不平衡系数，按本港统计资料确定，若无资料可取1.53； 堆场年工作天数，取350360； 大门日工作时间（h）取1224h； 单车道小时通过车辆数（）； 车辆平均载箱量（），按本港统计资料确定，若无资料可取1.21.6（）。 =15%，=2，=360（天），=20h，=30（），=1.5，故设置1个车道。钢铁码头根据第5.8.9.1条规定，钢铁的仓库或堆场所需的容量可按下式计算：式中 E仓库或堆场所需容量（t）； 年货运量（t）； 仓库或堆场不平衡系数； 货物最大入仓库或堆场百分比（%）； 仓库或堆场年营运天（d）取350365d； 货物在仓库或堆场的平均堆存期（d）； 堆场容积利用系数，对件杂货取1.0；对散货取0.70.9。根据第5.8.10条规定，件杂货、散货仓库或堆场总面积可按下式计算：式中 A仓库或堆场的总面积（）；q单位或有效面积的货物堆存量（）； 仓库或堆场总面积利用率，为有效面积占总面积的百分比（%）。 。出口情况：查本设计书表3-2得，故进口情况：查本设计书表3-2得，故水泥化肥码头 。查本设计书表3-2得=4.5（t），故粮食码头。 出口情况：查本设计书表3-2得=1.0（t），故进口情况：查本设计书表3-2得=4.5（t），故金属、非金属矿石码头 。a) 金属矿：查本设计书表3-2得=（t），故b) 非金属矿：查本设计书表3-2得=（t），故其他件杂货码头 。 出口情况：查本设计书表3-2得=（t），故进口情况：查本设计书表3-2得=（t），故第5章 装卸工艺 5.1 选型配备原则(1) 装卸船机械选型时应根据船型和货种的特点进行选择，并在机械的配备上应注意发挥船机的作用。(2) 水平运输机械的选型，一般情况下，运距在以内时，以选择叉车为宜，运距较远时，以采用牵引车为宜。(3) 装卸机械选型应坚持节能的原则。(4) 机械设备选型要求选用标准型机械，统一规格，以便于维修和备件的储备。5.2 装卸工艺流程设计 图 5-1 集装箱码头装卸工艺流程图5.3 集装箱泊位机械数量5.3.1 集装箱装卸桥数目根据第3.7.16条规定，集装箱装卸桥数目可按下式计算：式中 Nj 某种装卸机械数量（台）； Qj 某种装卸机械分货种的年起重运输吨（t）； 机械利用率，应按各港统计资料分析确定。新建港区也按下值选用：一班 制取；两班制取；三班制取，电动机械取大值， 内燃机取小值； 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（）。集装箱装卸桥的台时效率 ，故所以集装箱装卸桥台数取2台。5.3.2 集装箱牵引车数目根据指导老师所给资料，集装箱牵引车的台时效率取。由公式（5-1）可以计算：所以集装箱牵引车的台数取3台。5.3.3 集装箱半挂车数目集装箱半挂车与牵引车共同工作，为了保证连续作业，一般一台牵引车配备三台半挂车。所以集装箱半挂车的台数取9台。5.3.4 轮胎式龙门吊数目根据指导教师所给资料，轮胎式龙门吊的台时效率取。由公式可以计算：所以轮胎式龙门吊的台数取12台。集装箱码头主要设备选型见表5-1。表5-1 集装箱码头主要设备一览表机械型号数量集装箱装卸桥上海振华ZPMC2轮胎式集装箱起重机日立制作所12牵引车德国MAFI3半挂车中国广州JP409第6章 沉箱码头结构设计6.1 设计依据（1）设计代表船型为30000DWT集装箱船，主要尺寸：217m30m18.9m，满载吃水：10.7m。（2）结构安全等级为：二级。（3）自然条件： 水位：设计高水位4.64m，设计低水位0.3m，极端高水位5.69m，极端低水位，施工水位2.0m。波浪要素：见表6-1。表 6-1 波浪要素 波浪要素重现期（年）波浪周期T（s）波高值（m）设计高水位设计低水位极端高水位507.42.572.452.60 地质条件：校核承载力，地震设计烈度为6度。（4）码头面荷载：堆货荷载：前沿地带，前方堆场，门机荷载：。（5）材料重度和内摩擦角标准值见表6-2。表6-2 材料重度和内摩擦角标准值材料名称重度（）内摩擦角混凝土胸墙2414钢筋混凝土沉箱2515块石1811456.2 沉箱码头结构设计和计算6.2.1 沉箱尺寸的确定 (1) 沉箱外形尺寸：沉箱长度取20m，共需=13.15，取13个。高度=顶高程底高程=2.6（11.40）=14.0（m）。宽度=高0.6=14.00.6=8.4(m)，取9.0(m)。 (2) 沉箱内隔墙设置：在箱内设置一道纵隔墙和四道横向隔墙。 (3) 沉箱构件尺寸：箱壁厚度，底板厚度50cm，隔墙厚度20cm，在各构件连接处设置20cm20cm加强角，以减小应力集中；前、后趾宽度均为1.0m，前侧高0.5m，后侧高0.8m。 (4) 胸墙尺寸：底高程取2.5m（使沉箱嵌入胸墙10cm），顶宽4.0m。 (5) 基床尺寸：采用暗基床，基床厚度取1.0m，低宽=(7.0+22.0)=11.0（m），前肩宽取1.5m，后肩宽取0.5m。6.2.2 作用分类及标准值计算 (一) 结构自重（永久作用）1. 设计高水位情况 计算图式见图6-1，计算见表6-3。图6-1 设计高水位作用分布图表6-3 设计高水位自重作用计算表项 目计 算 式沉箱前、后板、纵隔墙36184.512663沉箱侧板，横隔墙1839.154.58276.18沉箱底板10504.54725沉箱前、后趾3904.51755沉箱竖抹角159.64.5718.2沉箱底抹角38.14.5112.35沉箱内填石14238.772.87512186.46沉箱内填石28244.566.12550497.93项 目计 算 式胸墙1173035190胸墙219604.58820沉箱上填石2961.6720731.2沉箱后趾填石31358.520377.529364.78146052.82每延米自重作用1468.247302.62 2. 设计低水位情况计算图式见图6-2，计算见表6-4。图6-2 设计低水位作用分布图表6-4 设计低水位自重作用计算表项 目计 算 式沉箱前、后板、纵隔墙40144.518063沉箱侧板，横隔墙2040.454.59182.02沉箱底板10504.54725沉箱前、后趾3904.51755沉箱竖抹角177.24.5718.2沉箱底抹角38.14.5797.4沉箱内填石14238.772.87512186.46沉箱内填石29107.36.12555782.21胸墙1180035400胸墙233604.515120沉箱上填石3600725200沉箱后趾填石35838.530455.529798.82178838.04每延米自重作用1489.948941.90 (二) 施工期情况施工期自重力由沉箱和沉箱内填石（根据施工期的稳定情况，可按设计填石高度填石，也可采取部分填石，本例按设计要求填石）组成，按设计高水位的情况计算。根据表6-3中沉箱自重和沉箱内填石自重的计算结果得：=19578.18kN=沉箱自重力矩+前仓填石重6.125+后仓填石重2.875 =28249.73+4238.776.125+8244.562.875 =77915.31G =19578.18/20=978.91()M =77915.31/20=3895.77()（三）土压力标准值计算码头后填料为块石，根据第3.5.1.2条规定：则沉箱顶面以下考虑由表B.0.3-1查，故土压力标准值按第3.5.1.1条计算：式中 。 1. 沉箱后填料土压力（永久作用） 1) 设计高水位情况 土压力分布图见图6-1。 土压力引起的水平作用： 土压力引起的竖向作用： 土压力引起的倾覆力矩： 土压力引起的稳定力矩： 2) 设计低水位情况： 土压力引起的强度分布图见图6-2。 土压力引起的水平作用： 土压力引起的竖向作用： 土压力引起的倾覆力矩： 土压力引起的稳定力矩： 2. 堆货荷载产生的土压力（可变作用） 各种水位时，堆货荷载产生的土压力标准值均相同。 土压力强度分布图见图6-1。 堆货荷载引起的水平作用： 堆货荷载引起的竖向作用： 堆货荷载引起的倾覆力矩： 堆货荷载引起的稳定力矩： 3. 码头前沿堆货引起的竖向作用（可变作用） 码头前沿堆货范围按5m计算。 码头前沿堆货引起的稳定力矩： 4. 门机荷载产生的土压力计算（可变作用） 门机荷载按两台同时作用产生的土压力计算，每段沉箱上共作用10个轮子。前轮轮压400，后轮轮压产生的土压力经验算对沉箱不产生作用。 门机前轮产生的竖向作用和稳定力矩分别为： (四) 船舶系缆力（可变作用） 船舶系缆力按计算，风速。(1) 船舶以上受风面积计算（按货船计算） 按第10.2.2条中式10.2.2-2计算船舶横向受风面积。 半载或压载时：式中 分别为相应装载情况下船体水面以上横向和纵向受风面积； 船舶载重量（t）。(2) 作用于船舶上计算风压力计算 按第10.2.1条中公式10.2.1-1计算。 式中 分别为作用在船舶上的计算风压力的横向和纵向分力； 分别为船体上面以上横向和纵向受风面积； 分别为设计风速的横向和纵向分量； 风压不均匀折减系数。 风压不均匀系数按表10.2.3取值，内插求得横向风压不均匀系数，故(3) 系缆力的标准值计算 按第10.4.1条中10.4.114式计算。式中 分别为系缆力标准值及其横向纵向和竖向分力； 分别为可能同时出现的风和水流对船舶作用产生的横向分力总和及纵向分力总和； K系船柱受力分布不均匀系数当实际受力的系船柱数目=2时，K取1.2，n时，K取1.3； n计算船舶同时受力的系船柱数目； 系船缆的水平投影与码头前沿线所成的夹角； 系船缆与水平面之间的夹角。 按表10.4.3取值，n根据表10.4.2取6，K取1.3，则 根据第10.4.5条规定系缆力标准值取550，故 每段码头考虑布置一个系船柱，则系缆力引起的垂直、水平作用和倾覆力矩分别为： (五) 波浪力（可变作用） 波峰作用和波谷作用的波浪力方向相反，分别按不同的计算项目取用，并且波浪力受水位变化的影响，对不同的水位要分别计算。波浪对码头的作用力按中的有关规定计算。1. 计算时所考虑的波浪情况： 波浪情况一：设计高水位情况下波谷作用的波浪力； 波浪情况二：设计低水位情况下波谷作用的波浪力； 波浪情况三：施工期（设计高水位）情况下波峰作用的波浪力。 2. 波浪情况一1) 波长计算根据第4.1.3条规定，波长可按下式计算：式中 L波长； 平均周期（s）； g重力加速度； d水深； 当d时， 经试算得= 74.8（m），因为，故为浅水波。浅水波波长用表示，则= 74.8（m），由= 0.2144查海港水附录G并插值得 = 0.2374，则实际浅水波L=67.56(m)。 2) 波压力强度计算 根据第8.1.1条判断波态： 墙前产生立波。 波浪中线超出静水面的高度按第8.1.3.1条计算：式中 波浪中线超出静水面的高度（m）。 静水面出波压力强度。 静水面以下深度(处波压力强度为： 水底处波浪压力强度按下式计算：式中 水底处波浪压力强度； 水的重度。 波谷压力强度分布图见图6-1。 波谷压力引起的水平作用和倾覆力矩： 波谷压力引起的浮托力和稳定力矩分别为：3. 波浪情况二 1) 波长计算将以上数据代入式（6-12），经试算得=68.0（m），因为=34，故为浅水波。浅水波波长用表示，则=68.0（m），由=0.172，并插值得 ，则实际浅水波长=58.0(m)。2) 波压力强度计算 根据第8.1.1条判断波态：墙前产生立波。 由式（6-13）： 静水面出波压力强度。 静水面以下深度(处波压力强度： 由式（6-14）： 波谷压力强度分布图见图6-2。 波谷压力引起的水平作用和倾覆力矩： 波谷压力引起的浮托力和稳定力矩分别为： 4. 波浪情况三 根据第8.1.4.1条式8.1.4-2，静水面以下深度Z处的波浪压力强度按下式计算：式中 静水面以下深度Z处的波浪压力强度； Z静水面以下深度（m）。 d、L值见“波浪情况一”，分别计算Z=2.14、5.64、9.14、12.64、16.04时的波压力： 波峰压力强度分布图见图6-3。 墙底浮托力： 波峰压力引起的水平作用和倾覆力矩： (六) 贮仓压力（永久作用） 贮仓尺寸：H=6.9m，3.053.7m。 按附录F计算:故按深仓计算。箱内填石：。 根据公式（F.0.14） 仓格截面周长： 仓格截面面积： 根据式F.0.113贮仓压力计算结果见表6-5。表6-5 贮仓压力计算结果 Z(m)贮仓压力（）0246.9017.2227.5435.6205.048.0710.44 (七) 施工期沉箱沉放时面板所受水压力计算 经计算分析，沉箱面板所受水压力最大时，是在沉箱内灌水1.5l深度时，故只计算沉箱下沉中，箱内灌水1.5l(l=3.7m)深度时的水压力。1. 沉箱总重 根据表6-3中沉箱项自重力计算的结果得： 加