潭市九华经济开发区宁家湾结构设计.doc

潭市九华经济开发区宁家湾结构设计第一章 总 论1.1 项目简介港区位于湘潭市九华经济开发区宁家湾，与湘潭市政府直线距离约9.6km，上距潭邵高速公路湘潭湘江大桥约3.5km。湘江千吨级航道主航道位于港区侧。近岸水深较好、堤岸稳定、流态顺直的河段长约800m。堤顶标高3840m。港区周围广大范围目前为纯农村地区，基本尚无工业性开发。地貌丘陵起伏，海拔较近为35m73m、较远为35m89m之间，土地以岗地和林地为主，菜地农田较少，但港区本身及进出港道路远端，则基本为菜田、农田。人口较稀少，基本无集镇和大村落。拟建工程为500 吨级散货码头，年吞吐量为80 万吨。1.2 设计参照规范河港工程总体设计规范(JTJ212 -2006)内河通航标准(50139- 2004)内河货运船舶船型主要尺度系列(JT/T 447.1-2001)重力式码头设计与施工规范(JTJ 290-98)橡胶护舷(HGT 2866-1997)港口工程荷载规范(JT215-98)港口工程制图标准(JTJ206-96)港口工程混凝土结构设计规范(JTJ267-98)港口码头劳动定员标准(JT/T 331-1996)1.3 设计概要本工程拟建散货泊位吨级500 吨级,年吞吐量为80 万吨。码头布置形式采用顺岸式扶壁码头设计，泊位2 个，泊位长度162 米，码头线长度144米。采用2 台门座式起重机装卸船。1.4 设计内容本工程设计内容主要包括港口总平面布置、装卸工艺以及水工结构物设计。第二章 自然条件自然条件是影响港口建设及运营的重要因素，对港口的安全生产和经济效益有着巨大的影响。因此，港口设计必须首先对自然条件进行分析，合理利用自然条件，避免不利因素对港口建设和安全生产的影响。2.1 交通地理位置港区位于湘潭市九华经济开发区宁家湾，与湘潭市政府直线距离约9.6km，上距潭邵高速公路湘潭湘江大桥约3.5km。湘江千吨级航道主航道位于港区侧。近岸水深较好、堤岸稳定、流态顺直的河段长约800m。堤顶标高3840m。港区周围广大范围目前为纯农村地区，基本尚无工业性开发。地貌丘陵起伏，海拔较近为35m73m、较远为35m89m之间，土地以岗地和林地为主，菜地农田较少，但港区本身及进出港道路远端，则基本为菜田、农田。人口较稀少，基本无集镇和大村落。2.2 气象湘潭属亚热带季风湿润气候区，四季分明，冬冷夏热，热量丰富，雨量充足，无霜期长。1.2.1气温年平均气温17.7，历史最高气温40.4（1962年7月21日），历史最低气温11.1（1972年2月9日）。1.2.2风常风向为北西北，频率39.1%，平均风速1.9m/s，最大风速20m/s。1.2.3降雨年平均降雨量1460mm，最大降雨量2081mm（1953年），最小降雨量991.4mm（1968年），年平均降雨日152d，降雨集中在46月 。每年11月至次年3月为降雪期，多年平均降雪天数12.9d，最大积雪厚度25cm。港区无冰冻史。1.2.4雾多年平均降雾日为20d，多发生春冬雨季，最长持续时间为3h。2.3水文1.3.1湘潭水文站特征值湘潭水文站位于本港区湘江上游10.5km，有数十年完整的水文观测资料。该站平均水位28.89m（黄海基面，下同），最高水位39.67m。（1994年6月18日），最低水位25.42m（1996年10月6日），最大流量21100m3/s，河段最大平均流速1.1m/s。多年平均含沙量0.1kg/m3。1.3.2洪水频率水位根据湘潭水文站19802000年各年历史最高洪水位，采用频率法计算得出湘潭站各频率下的洪水位值，按相关法求得港区各频率洪水位见下表。表2-1 洪水频率水位表频 率10%5%2%1%备注河西中心港区水位(m)38.8239.3040.3341.30黄海高程湘潭站水位(m)39.2739.7440.7841.75黄海高程1.3.3低水保证率水位按湘潭水文站19802000年历年日均水位按综合保证率，计算得出湘潭水文站各保证率水位，按相关分析，得出河西中心港区各保证率水位值见下表。表2-2 河西中心港区各保证率水位表保证率70%85%90%95%98%备 注河西中心港区水位(m)27.2826.5526.3226.0125.78黄海高程湘潭站水位(m)27.726.9726.7426.4326.20黄海高程2.4地质、地震简况1.4.1地质本工程所在河道属杭嘉湖平原河流水系，水位稳定，水流平稳，常水位期基本无流速。泥沙来源极少，且两岸植被较好，雨天地表径流造成的水土流失也较轻微。随着码头及护岸的修筑，基本无泥沙淤积之忧。根据钻探揭露，按地基土时代成因、物理力学性质特征，将场地地基土分为5个工程地质层，其中（1）、（4）、（8）号层可细分为二个亚层。现将各土层的工程地质特征自上而下分述如下：（1）-1素填土紫红灰色，松散状，局部（3-3剖面）由塘碴回填而成，局部以粘性土为主，土质均匀性差，高压缩性。该层局部分布，层厚 0.400.70m。（2）-2粉质粘土黄灰灰色，可塑状，中压缩性，由粉粘粒组成，含有少量铁锰质斑点，局部相变为粘土，无摇振反应，土切面稍有光滑，干强度、韧性中等，土质均匀性一般，强度均匀性一般。上部无填土位置0.30.4m为耕植土，含有植物根系。该层全场分布，层厚1.404.50m，层面高程为负2.253.20m。（3）淤泥质粘土灰色，流塑状，高压缩性，成分以粘粒为主，粉粒次之，含有少量有机质，局部相变为淤泥质粉质粘土、淤泥及软塑状粉质粘土，无摇振反应，土切面光滑，干强度中等、韧性高等，土质均匀性一般。该层全场分布，层厚1.307.70m，层面高程为负2.151.61m。(4)-1粉质粘土黄灰棕黄色，局部青灰色，可塑状，中压缩性，由粉粘粒组成，含有少量铁锰质斑点，局部相变为粘土，无摇振反应，土切面稍有光滑，干强度高等，韧性中等，土质均匀性一般。该层全场分布，层厚5.2013.30m，层面高程为负9.27负0.45m。（4）-2粉质粘土灰色，局部黄灰色，软塑状，局部流塑状，高压缩性，成分由粉粘粒组成，局部相变为粘土，无摇振反应，土切面稍有光滑，干强度、韧性中等，土质均匀性一般。该层全场分布，层厚1.5012.20m，层面高程为负16.00负10.03m。（6）粉质粘土灰黄黄灰色，可塑状，中压缩性，成分由粉粘粒组成，局部相变为粘土，无摇振反应，土切面稍有光滑，干强度、韧性中等，土质均匀性一般。该层全场分布，层厚7.2011.60m，层面高程为负23.82负14.11m。(8)-1粉质粘土青灰色，局部灰色，硬塑状，局部硬可塑状、坚硬状，中压缩性，由粉粘粒组成，局部相变为粘土，无摇振反应，土切面稍有光滑，干强度高等，韧性中等，土质均匀性一般。该层全场分布，层厚6.0011.80m，层面高程为负31.23负23.59m。（8）-2砾砂灰紫灰色，局部灰绿色，中密状，饱和，中压缩性，主要由砾石、中粗砂及粘性土等组成，土质分选性较差，级配一般，砾石含量约为38%，粗砂含量约14%，粘性土含量约22%，局部以砾砂为主，砾径以225mm为主，磨圆度较好，以亚圆形为主。土质均匀性较差，局部相变为中砂，且局部夹有粘性土薄层，局部力学强度较差，强度均匀性一般。该层局部被揭示，揭示层厚0.904.50m，层面高程为负36.15负31.45m1.4.2.地震根据建筑抗震设计规范（GB500112001）的规定，余杭区抗震设防烈度为6度，地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.05g，场地设计特征周期值为0.45s。2.5交通、动力、通讯及服务设施本工程施工现场水陆交通便利，施工建筑材料可经水路或陆路运至现场。动力、通讯方便。第 5 页 共 88 页 湘潭中心港口一期工程500吨级散货码头设计（扶壁结构方案）表2-3 工程地质层组特征表工程地质层岩土名称密度（g/cm）压缩模量Es(Mpa)地基承载力特征值fak(Kpa)预应桩钻孔桩端阻力特征值qsa(Kpa)侧阻力特征值qsia(Kpa)端阻力特征值qR（Kpa）侧阻力特征值qf(Kpa)1耕土2-1粉质黏土1.884.08512112-2粉质黏土1.914.09012113-1淤泥质粉质黏土1.722.05565.53-2淤泥质粉质黏土1.782.56065.53夹沙质粉土3.580764-1黏土1.805.012019174-2粉质黏土1.956.0180130032650294-3粉质黏土夹砂1.976.5200170035850324-4粉质黏土1.935.5170140031700285粉砂1.978.0220200033110030第 90 页 共 88 页第三章 货运量及船型货运量及船型作为港口设计中必须考虑的因素，对整个港口的建设及运营有着巨大的影响。货运量的大小直接决定了港口的规模及经济效益，港口设计必须符合货运量要求。3.1 货运量本工程货物种类为散货，年货运量预计为80 万吨。3.2 设计船型本工程所处河段为四级航道，设计船型为500 吨级散货船，根据内河通航标准（GB 50139- 2004）表3.0.2-1，具体尺寸如表3-1 所示：表3-1 设计船型主要尺度表设计船型船长船宽满载吃水500 吨级散货船 67.5m10.8m1.6m第四章 总平面布置港口的总平面布置设计作为港口设计的重要组成部分，对港口的生产和安全有着巨大的影响。合理的总平面布置有助于充分利用自然条件，减少资源浪费，在保证港口的安全的前提下，使港口的运行效率最高，资源损耗最小。4.1 布置原则（1） 港口应根据客运量、货运量、货种、流向、集疏运方式、自然条件、安全和环境保护等因素，合理划分港区。（2） 在布置港区时，应考虑风向及水流流向的影响。对大气环境污染较大的港区宜布置在港口全年常风向的下风侧；对水环境污染较大的港区或危险品港区宜布置在港口的下游，并与其它港区或码头保持一定的安全距离。（3） 港区总平面设计，应在港口总体规划的基础上，根据港区性质、规模、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。（4） 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，并应考虑扩建时经济合理地连成顺直岸线的可能。码头前应有可供船舶运转或回旋的水域。同时应考虑码头建成后对防洪、水流改变、河床冲淤变化、岸坡稳定及相临泊位等的影响。（5） 港区陆域平面布置和竖向设计，应根据装卸工艺，港区自然条件、安全、卫生、环保、防洪、拆迁、土石方工程量和合理利用土地等因素合理确定，并应与城市规划和建港的外部条件相协调。要节约用地，少拆迁。陆域前方应布置生产性建、构筑物及必要的生产辅助建筑物。其后布置生产辅助建筑物。生活区的布置应符合城镇规划的要求并宜接近作业区。（6） 作业区内部，应根据装卸工艺流程和所需的码头、库场、铁路、道路及其他建、构筑物的数量与布置上的要求，按照以近期为主、并考虑到发展的可能性合理布置。（7） 作业区中建、构筑物的布置应力求紧凑，但其相互间的距离必须符合现行的建筑设计防火规范及其他有关的专业规范的要求。4.2 泊位数确定根据河港工程总体设计规范(JTJ212 2006)第4.10节规定：泊位数应根据年吞吐量、泊位性质和船型等因素按下式计算: （4-1）式中：N 泊位数；Q 码头年作业量，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）。 泊位年通过能力根据泊位性质和设计船型按下式计算： （4-2）式中：一个泊位的年通过能力(t 或TEU)；当货种多样而船型单一时，为各货种年装卸量占泊位年装卸总量的百分比(%)；当船型、货种都不相同时，为各类船舶年装载不同货物的数量占泊位年装卸总量的百分比(%)；Ps1与相对应的泊位年通过能力(t 或TEU)。与相对应的泊位通过能力应根据泊位性质和设计船型按下列公式算: （4-3） （4-4）式中： 年日历天数，取365；G 设计船型的实际载货量（t），实载率为90%； 装卸一艘设计船型所需的时间（h）；p 设计船时效率（t/h）,按年运量、货舱、船舶性能、设备能力、作 业线数和管理等因素综合考虑；船时效率取120 t/h。 td 昼夜小时数，取24小时； 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，取2h； 泊位利用率； 取0.65tf 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）。根据规范，取2h。 取2个泊位，则泊位利用率为0.63，满足规范要求。4.3 码头泊位长度根据河港工程总体设计规范（JTJ212-2006）3.3.1.2条：在同一码头前沿线连续布置多个泊位的泊位长度(图4.1)可按下列公式计算 （4-5） （4-6）式中：-端部泊位长度（m）；-中部泊位长度（m）； -设计船型长度（m），本设计设计船型长度为67.5m； -泊位富裕长度（m），本设计取9m；图4.1 连续多个泊位长度示意图故：码头泊位长度：4.4 码头长度依据河港工程总体设计规范（JTJ212-2006）3.3.6 相关内容，直立式顺岸码头泊位相应的码头长度应根据设计船型和装卸作业要求确定，对于连续布置多个泊位的码头长度要求符合以下规定：表4-1 直立式顺岸码头泊位相应的码头长度连续布置多个泊位端部泊位中间泊位故码头长度： （4-7）式中：L-设计船型船长(m),本设计设计船长67.5m；d-泊位富裕长度（m），本设计取9m；故：图4.2 内河驳多个连续泊位的码头长度示意图根据河港工程总体设计规范（JTJ212-2006）图4. 2所示，码头长度为： （4-8）式中：-码头长度（m）；L-设计船型船长(m),本设计设计船长67.5m；d-泊位富裕长度（m），本设计取9m；码头长度：故取码头长度144m。4.5 码头前沿高程和设计相关水位4.5.1 设计相关水位根据设计资料，设计所需各水位如表4-3所示:表4-2 水位水位类别设计高水位常水位设计低水位水位38.55m28.89m26.01m4.5.2 码头前沿高程内河码头前沿高程可由下式计算： （4-9）式中： E 码头前沿高程（） HWL设计高水位 （） h 超高值，取0.5，（） E=38.55+0.5=39.05米码头面高程为39.05米4.6 码头前沿底高程依据河港工程总体设计规范（JTJ212-2006）3.4.4相关内容，平原河流、山区河流、运河和潮汐影响不明显的感潮河段的码头前沿水深按下式计算确定： (4-10)式中：码头前沿设计水深(m)；船舶吃水(m),根据航道条件和运输要求可取船舶设计吃水或枯水期减载时的吃水,在此取船舶设计吃水为1.6m；Z 龙骨下最小富裕深度，依据表4-4选用,当设计船型载重量500DTW3000且河床质为土质时，龙骨下最小富裕深度取0.3m；D 其它富裕深度，(1)波浪富裕深度,内河港不考虑波浪富裕深度故取零；(2)码头前沿回淤深度,其值不小于0.2m,在此取0.2m；表4-3 龙骨下最小富裕深度（m）设计船型吨级DWT100DWT500500DWT3000河床质土质0.20.3石质0.30.5故码头前沿水深：=1.6+0.3+0.2=2.1m由此可计算确定码头前沿底高程：码头前沿底高程=设计低水位-Dm=26.01-2.1=23.91m4.7 码头前沿停泊水域根据当地水流条件，按照河港工程总体设计规范（JTJ212-2006）3.2.1.1条规定，水流平缓河段的码头前沿停泊水域宽度可取2 倍设计船型宽度。故码头前沿停泊水域宽度：B1=2B=210.8=21.6m在此取22m。4.8 回旋水域按照河港工程总体设计规范（JTJ212-2006）3.2.3.3条规定，单船或顶推船队回旋水域沿水流方向的长度不宜小于单船或船队长度的2.5 倍，流速大于1.5m/s 时，回旋水域长度可适当加大，但不应大于单船或船队长度的4 倍；回旋水域沿垂直水流方向的宽度不宜小于单船或船队长度的1.5 倍，当船舶为单舵时，回旋水域宽度不应小于单船或船队长度的2.5 倍。本设计流速为1m/s。故回旋水域长度：L22.5L=2.567.5=168.75m本设计取170m。回旋水域沿垂直水流方向宽度：B21.5L=1.567.5=101.2m本设计取102m。由于回旋水域宽度较大，当地河面较窄，可根据当地实际情况，选择河面较宽位置设置回旋水域。4.9 锚地根据河港工程总体设计规范（JTJ212-2006）3.6节及附录A相关内容确定。本设计采用抛锚系泊方式。依据规范附录A.1.1条，抛锚系泊每锚位面积可按下式计算确定： = （4-11）式中： 锚位面积(m2)；锚位沿水流方向长度(m)，可按表A.1.1选取，S取（1.62.0）L,本设计取120m；锚位宽度(m)，查附录A表A.1.1 知，a取值范围为（4.04.5）B,本设计取45m。故每锚位面积：4.10 进港航道根据河港工程总体设计规范（JTJ212-2006）3.5节内容，本设计拟采用双向进港航道。航道有效宽度由航迹带宽度、船舶间、富裕宽度和传播与航道底边间的富裕宽度组成（如图4.3），单向航道宽度可按下式计算： （4-12） （4-13）式中：W-航道有效宽度（m）；A-航迹带宽度（m），采用经验法，航迹带宽度为（2.04.5）B，本设计 取22m；n-船舶漂移倍数；-风流压偏角（）；c-船舶与航道底边间的富裕宽度（m）,本设计取0.5B=5.4m；图4.3 单向航道有效宽度示意图故进港航道宽度：4.11 港口陆域布置4.11.1 布置原则根据河港工程总体设计规范（JTJ212-2006）3.7节内容，港口陆域布置原则：（1）港区陆域应按生产区、辅助区等使用功能分区布置。生产建筑物及主要辅助生产建筑物宜布置在陆域前方的生产区，其他辅助生产建筑物宜布置在陆域后方的辅助区。使用功能相近的建筑物宜集中组合布置。（2）港区仓库和堆场宜与前方泊位相对应。有粉尘和异味货物的仓库或堆场应布置在常风向的下风侧。对相互产生不利影响的货种，其仓库或堆场不应邻近布置。堆放危险品的库场应单独设置，并应采取必要的安全措施。（3）港区陆域平面布置应根据工艺流程，结合自然条件，合理组织港区货流和人流，减少相互干扰。4.11.2 仓库和堆场面积本设计堆场的存放的年货运量为80万吨，根据河港工程总体设计规范（JTJ212-2006）4.11节内容，散货的仓库和堆场所需的容量可按下列公式计算: (4-14)式中：仓库或堆场所需容量(t)； 年货运量(t),本设计为80万吨；仓库或堆场不平衡系数，取1.4；货物最大入库、入场的百分比(%)，本设计取85%；仓库或堆场年营运天(d)，取350365d，应扣除影响作业天数较多的不通 航时间，本设计取360d；货物在仓库或堆场的平均堆存期(d)，本设计取8d；故：散货仓库或堆场总面积可按下式计算： (4-15)式中：A仓库或堆场的总面积(m2)；E仓库或堆场所需的容量(t)，本设计仓库和堆场均为1.42104t；q单位有效面积的货物堆存量(t/m2)，仓库可取0.71.0，本设计取0.8； 堆场可取1.52.0，本设计取2.0； 仓库或堆场总面积利用率(%)，为有效面积占总面积的百分比，本设 计仓库采用单层库，可取65%75%，取70%；堆场可取70%80%， 取80%。仓库面积：4.11.3 港内道路根据河港工程总体设计规范（JTJ212-2006）5.3.4条规定，港内道路主要技术指标应按表4-4确定：表4-4 港内道路主要技术指标指标名称主干道次干道支道计算行车速度km/ h)151515路面宽度（m）一般港区715793.54.5集装箱港区12257153.54.5最小圆曲线半径（m）行驶单辆汽车151515行驶拖挂车202020本港区主要布置公路，分别为：（1） 主干道：港内连接主要出入口的全港性道路，本设计取15m；（2） 次干道：港内码头、库场流动机械库间的道路，本设计取9m;（3） 支道：车辆、行人均较少的道路，本设计取9m。4.11.4 各种建筑物港口陆域的布置按生产区、辅助区、生活区等使用功能分区布置，生产性建筑物及主要辅助生产建筑物宜布置在陆域前方的生产区，其他辅助生产建筑物及港区内的辅助生活建筑物宜布置在陆域后方的辅助区，使用功能相近的辅助生产建筑物和辅助生活建筑物宜集中组合布置。具体建筑物名称、数量及面积如表4-5所示。表4-5 各建筑物主要指标编号主要建筑物尺寸数量1散货堆场3012042职工宿舍254013职工活动区203014食堂102015辅助生产区102016停车场203017办公大楼304018门房51019机械检修室2025110配电室10301第五章 装卸工艺装卸工艺是港口码头的中心活动，是港口生产活动最重要的组成部分，也是港口生产活动的基础。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物吞吐任务，是提高港口经济效益和社会效益。5.1 设计原则（1）装卸工艺应根据货运量、货种、流向及不平衡性、车型、船型、集疏运方式、管理水平和经济条件等因素进行多方案的技术经济比较后确定。（2）装卸工艺设计应满足加快车船周转、各环节生产能力相匹配和降低营运成本的要求，积极采用先进科学技术和现代管理方法，简化工艺流程，减少操作环节，提高装卸作业效率，保证作业安全，减少环境污染，降低能耗和改善劳动条件，保护人体健康。（3）装卸工艺应与码头结构型式相互协调，综合考虑码头功能，使用要求，自然条件进行设计。（4）装卸机械设备应根据装卸工艺的要求，综合考虑技术先进、经济合理、安全可靠、能耗低、污染少和维护简便等因素进行选型，并可视运量增长分期配置。（5）当货种单一、流向稳定、运量具有一定规模时，可按专业化码头设计。（6）采用大型移动式装卸机械时，应设置检修和防风装置。5.2 主要设计参数（1） 吞吐量预计吞吐量为80万吨。（2） 船型设计船型为500吨级散货船，尺寸为：67.5m10.8m1.6m。（3） 台时效率根据规范和市场的要求，在选择具体的装卸机械类型后，再确定各自的台时效率。（4） 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，泊位的年营运天数为360。（5） 作业班次本设计作业班次你采用三班制。（6） 其他技术参数其他技术参数如货物堆存期、日作业小时数、辅助作业及非生产时间、货物入库场百分比、港口生产不平衡系数、库场单位面积堆存量、库场面积利用率等，可在具体设计装卸工艺时确定取值。5.3 装卸工艺方案本设计为散货码头设计，其装卸工艺方案主要有两种，分别为是：方案一：门座式起重机带式输送机斗轮取料机翻车机。码头前方装卸船作业采用门座式起重机，货物由带式输送机送到堆场（或仓库），由斗轮取料机和翻车机进行装车（或堆放）。方案二：桥式起重机带式输送机斗轮取料机翻车机。码头前方装卸船作业采用桥式起重机，货物由带式输送机送到堆场（或仓库），由斗轮取料机和翻车机进行装车（或堆放）。5.4 装卸工艺流程根据本港区的具体情况，配合总平面设计本阶段考虑两个方案。方案一：门座式起重机带式输送机斗轮取料机翻车机。装卸工艺流程如图5.1所示：图5.1 装卸工艺流程图（方案一）方案二：桥式起重机牵引车叉车。装卸工艺流程如图5.2 所示：图5.2 装卸工艺流程图（方案二）5.5 装卸机械选用码头装卸船机械的选型应根据货运量、船型、水位差、地形地质、码头型式等因素确定。考虑到装卸工艺流程的简单实用性，本设计装卸船拟采用门座式起重机（或桥式起重机），前方堆场与后方堆场的水平运输采用牵引车，后方堆场的装卸及堆放采用叉车进行。表5-1 装卸机械表序号方案一方案二机械设备型号机械设备型号1门机Mh-4-25桥式起重机LDA2悬臂式斗轮式堆取料机DQL400/63025悬臂式斗轮式堆取料机DQL400/630253翻车机KFJ-3A翻车机KFJ-3A4带式输送机带宽1800毫米，带速2.8米/秒带式输送机 带宽1800毫米，带速2.8米/秒5.6 港区定员5.6.1 机械数量的确定根据港口工程技术规范（1987）上卷中的第3.8.20条确定各种机械数量，按下式计算： （5-1）式中， N 机械数量（台）； 某种装卸机械分货种的年起重运输吨（t），此设计为散货码头，年吞吐量为80万吨. 各类机械按不同的操作过程装卸或搬运不同货种的台时效率 机械利用率，采用三班制，取值为0.4-0.5，此处取0.5。方案一：表5-2 装卸机械台数机械名称N实取值N门机80WT0.51201.524悬臂式斗轮式堆取料机80WT0.54000.282翻车机80WT0.515000.122方案二：表5-3 装卸机械台数机械名称N实取值N桥式起重机80WT0.51201.524悬臂式斗轮式堆取料机80WT0.54000.282翻车机80WT0.515000.1225.6.2 码头劳动定员1散矿装卸工人数:清舱装卸每舱口每班6-8人,取7人；平舱装卸每舱口每班1-2人,取2人；平台料斗装卸每料斗1-2人,取2人；带式输送机每转接点每班0-2人,取1人；每条作业线每班定员即8+2+2+1=13人。 （5-2） 式中， 作业线数，取2； 昼夜作业班次数，取3； 每条作业线的配工数，取13； 装卸工人轮休率，取； 装卸工人出勤率，取95%。 装卸工人数包括装卸工人和辅助工人数。辅助工人数按装卸工人数的5%10%计算，这里取8%，则辅助工人数为1078%=9，取9人。装卸工人总数为107+9=116人。2 单机装卸司机人数： 门机三班制,取2人，有4台；桥式起重机三班制,取3人，有4台； 堆取料机，取3人，有2台； 翻车机：三班制取3人 ； 全部定员=单机每班定员机械使用台数工作班次（1+轮休后备系数）/出勤率方案一：人方案二：5.6.3 劳动生产率 (5-4)式中：-年操作吨/年；-装卸工人数； -机械司机数。方案一：吨/年.人方案二：吨/年.人5.6.4 方案比选方案比选主要根据两种方案的主要经济指标，如表5-5 所示。表5-5 主要经济指标对比项目方案一方案二装卸工人数116116装卸机械司机数目6780装卸工人劳动生产率4371.64081.6造价高高装卸效率高低远景适应较好较差综合分析各种因素影响，本设计采用方案一。第六章 荷载计算6.1 永久作用6.1.1 结构物自重 (永久作用)素混凝土（水上）： 23.5 KN / m3素混凝土（水下）： 13.5 KN / m3钢筋混凝土（水上）： 24.5 KN / m3钢筋混凝土（水下）： 14.5 KN / m3基床抛块石（水上）： 18.0 KN / m3 内摩擦角 45基床抛块石（水下）： 11.0 KN / m3混合倒滤层（水上）： 17.0 KN / m3 内摩擦角 40混合倒滤层（水下）： 11.0 KN / m3人工回填砂（水上）： 18.0 KN / m3 内摩擦角 32人工回填砂（水下）： 9.5 KN / m36.2 可变作用6.2.1 堆货荷载码头所装卸的货种为件杂货，根据港口工程荷载规范（TJT215-98）5.1节内容，门座式起重机的轨距10.5m，前轨道距码头前沿线3m，后轨安全距离为1.5m，堆货荷载的布置及大小如图6.1所示：图6.1 堆货荷载图表6-1 堆载分布前沿q1（ Kpa ）前方堆场q2（ Kpa ）分布范围(m)构件计算整体计算L1L220504015306.2.2 门机荷载根据 港口工程荷载规范（TJT215-98）附录C 门座起重机荷载标准值如下：表6-2 门座式起重机荷载标准值荷载代号最大起重量（t）最大幅度（m）自重（t）轨距（m）支腿纵距（m）荷载P(KN)两机最小距离（m）Mh-4-25103020010.510.52501.5图6.2 一台门机支腿计算图示图6.3 吊臂位置图表6-3 门座式起重机工作状态下支腿竖向荷载标准值荷载代号Mh-4-25吊臂位置123支腿编号ABCDABCDABCD支腿竖向荷载（KN）88088032032010006002006008803203208806.2.3 船舶荷载船舶荷载按500吨级散货船计算，按照港口工程荷载规范（JTJ215-98）10节内容的有关规定进行计算。（1） 风荷载常风向为北西北，频率39.1%，平均风速1.9m/s，最大风速20m/s。所以Vx = V y =20m/s。作用在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码前沿线的纵向分力宜按下列公式计算： (6-1) (6-2)式中： , 分别为作用在船舶上的计算风压力的横向和纵向力（kN）； ，分别为船体水面以上横向和纵向受风面积（m2）； ， 分别为设计风速的横向和纵向分量（m/s）；z 风压不均匀折减系数。满载时： (6-3) (6-4)半载或压载时： (6-5) (6-6)式中： ，分别为船体水面以上横向和纵向受风面积（m2）；DW 船舶载重量（t），本设计为500吨。在此仅考虑不利因素，即船舶半载或压载时：故：本设计船型为：67.510.81.6m,查港口工程荷载规范（JTJ 215-98）表10.2.3得:故风压力为：（2） 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可按下式计算： (6-7) (6-8)式中： 、 分别为水流对船首横向分力和船尾横向分力（kN）；、分别为水流力船首横向分力系数和船尾横向分力系数；水的密度（t / m3），取r =1.0t / m3；V 水流速度（m/s），取V =1.0m/s； 船舶吃水线以下的横向投影面积（m2）。根据港口工程荷载规范（JTJ215-98）附录E的内容，可知：式中：d系靠船结构前沿水深(m)，d=2.1m；D与船舶计算装载度相对的平均吃水（m），D=1.6m。，由表6-4可知：、表 6-4 水流力船首横向分力和船尾横向分力系数相对水深d/D1.10.140.080.080.111.30.100.050.070.081.50.090.040.060.06货船的横向投影面积按下式计算：故：由此可得： 水流对船舶作用产生的水流力纵向分力： (6-9)式中： -水流对船舶作用产生的水流力纵向分力（KN）；-水流力纵向分力系数； -水的密度，取r =1.0t / m3；V -水流速度（m/s）,取V=1.0m/s;S -船舶吃水线以下的表面积（）。其中水流纵向分力系数可按下式确定： (6-10)式中：Re水流对船舶作用的雷诺数；b- 系数。因为：故根据表6-7所示：水流对船舶作用的雷诺数按下式算： (6-11)式中：水流速度（m/s），取1.0m/s; 船舶吃水长度（m）,取67.5m；水的运动粘性系数（/s），本设计水温15，取1.1410-4。表6-5 系数b船舶方形系数CbB/Db0.8252.20.0090.0153.50.0060.0080.6252.20.0000.0023.50.0040.009表6-6 水的运动粘性系数水温05101520253040运动粘性系数(10-4m2/s)1.791.521.311.141.000.890.800.66船舶吃水线以下的表面积S 按下式确定： (6-12)式中：L船长（m），取67.5m；D船舶吃水（m），取1.6m；B船宽（m），取10.8m；Cb船舶方形系数，根据表6.2.4.2，取0.625；故：(3)系缆力系缆力标准值N及其N的横向投影Nx ，纵向投影Ny 和竖向投影Nz 可按下列公式计算： (6-13) (6-14) (6-15) (6-16)式中： 系缆力标准值及横向，纵向和竖向分力； ,分别为为可能同时出现的风和水流对船舶产生的横向分力总和及纵向分力总和（ kN ）； K 系船柱受力分布不均匀系数，当实际受力的系船柱数目n = 2时，K 取1.2 ，n 2时，K取1.3； N 计算船舶同时受力的系船柱数目，当船舶总长L = 67.5100m时，n 取2； 系船缆的水平投影与码头前沿线所成的夹角（），如表6-9所示，对 于河船码头, = 30；系船缆与水平面之间的夹角（），如表6-9所示，对于河船码头， = 0。故：情况一: ,情况二: ,系缆力标准值不应大于缆绳的破断力，其破断力可按下式计算： （6-17）式中： -聚丙烯尼龙缆绳的破断力（KN）;D缆绳直径（mm），取30 mm。故： = = 根据港口工程荷载规范10.4.5条规定500吨级船舶计算系缆力不应小于50KN, 则船舶的系缆力标准值为88.27KN。系缆力标准值N的横向投影Nx ，纵向投影Ny 和竖向投影Nz： 表6-7 系船缆夹角，结构类型系船缆夹角海船码头3015河船码头300孤立系船墩柱3030作用在扶壁上的系缆力按由2个扶壁承受，宽度取7m。故每延米上系缆力标准值为：表6-8 不同船长受力系船柱数目和间距船舶总长L(m)受力系船柱数目n2345678系船柱间距a（m）2025303030（4） 挤靠力船舶挤靠力应考虑风向和水流对计算船舶作用产生的横向分力总和 x F ，当橡胶护舷间断布置时，挤靠力标准值可按下式计算： (6-18)式中：-橡胶护舷间断布置时，作用于一个橡胶护舷上的挤靠力标准值（ kN ）； -挤靠力不均匀系数，取1.3； n -与船舶接触的橡胶护舷的组数或个数，橡胶护舷等间距布置，间距拟取 6米，船舶直线段长度为0.8