上海港高桩梁板式集装箱码头结构设计与施工组织设计.doc

.上海港2号码头工程设计The Engineering design of the No.2 dock of Shanghai port组织设计精选！.摘 要上海港2号码头毕业设计主要以码头主要尺度确定、平面布置、结构选型、码头主要结构和构件的设计计算和码头整体稳定性验算为主要内容。通过查阅相关设计手册、书籍、系列规范和参考已经修建工程设计资料进行结构选型、码头型式确定。工程依据资料选取了高桩码头为设计方向。高桩码头不仅符合本次设计的工程条件，而且是常见的码头结构型式，在长江流域多采用这种形式。同时，高桩码头对以后码头向深海方向发展研究有很多帮助。确定主要方向之后便进行工程设计，包括船舶作用力、面板计算、纵梁设计、横梁设计、桩基验算、靠船构件计算和码头整体稳定性计算等内容，其中部分内容运用相关软件如易工软件进行计算或验算。通过对码头主要构件的选型以及计算，以熟悉高桩码头结构设计和高桩码头优缺点，为以后工作、学习做扎实铺垫。此次设计顺利完成了设计任务，最后绘制了码头平面布置图、码头主要结构施工图、指定构件的配筋图。关键字：高桩码头；纵梁；横向排架；大直径管桩 AbstractThe engineering design of the No.2 dock of shanghai port mainly determines the major scale, layout, structure, selection, the design calculations of the main structure and components of port and the overall stability calculation . Through accessing to relevant design manuals, books, family norms and reference datas that has been constructed for structural engineering design , we can work out the proper type for the terminal. Projects were selected based on data for the design direction of high-pile wharf. High-pile pier is not only proper for the conditions of this design project, and is a common terminal structure type, in the Yangtze River area. Meanwhile, the high-pile pier can render a service in the filed of deep sea terminal in the future. After having determined the main direction of project design, we can calculate most parts including the ship force, panel calculation, longitudinal beam design, beam design, pile foundation checking, calculation and the terminal by ship components and the overall stability. Part of the calculation of content, we can make use of the work-related software such as Easy software for calculation or checking calculation. Through the selection and calculation of the main components of the terminal, we can become familiar with high-pile wharf and with high-pile wharf advantages and disadvantages, as to make a foundation for future work and study.We succeed in finishing the design task, and finally draw the terminal floor plan, the main structure of terminal construction plans, specifying components of reinforcement plan.Keywords: High-pile pier; longeron; transverse; large diameter pile目 录第一章 绪 论11.1 中国港口发展历史及现状11.2 高桩码头的优点及存在的问题21.3 高桩码头在工程中的一些经验教训31.4 高桩码头今后的设计施工方向31.5 上海港历史发展及其现状41.6 地理位置及航运条件51.7 上海港旧码头改造主要研究内容6第二章 总工程概况72.1 营运资料72.1.1 货运任务72.1.2 船舶资料72.1.3 建筑物的结构等级72.2 自然条件72.2.1 设计水位72.2.2 水文72.2.3 气象82.2.4 地形地质82.3 平面布置以及工艺设计92.3.1总体布局92.3.2 码头泊位确定92.3.3 平面布置102.3.4 施工条件以及设备材料供应122.3.5 平面布置简图12第三章 结构选型133.1 结构选型及方案设计133.2 高桩码头的结构形式153.3 码头尺寸拟取16第四章 码头荷载计算174.1 永久作用174.2 起重机械和运输机械荷载174.2.1 门机荷载174.2.2 流动机械174.3 船舶荷载184.3.1 作用在船舶上的风荷载184.3.2 作用在船舶上的水流力184.3.3 系缆力204.3.4 撞击力214.3.5 挤靠力22第五章 面板计算245.1计算原则245.2 计算跨度255.3 作用计算265.4 作用效应分析275.4.1 短暂状况（施工期）275.4.2 持久状况(使用期)285.5 作用效应组合305.5.1 承载能力极限状态的作用效应组合305.5.2 正常使用极限状态的作用效应组合315.6 配筋计算325.7 面板弯矩作用的裂缝验算34第六章 纵梁计算366.1 纵梁断面尺寸366.2 计算跨度选取376.2.1 简支梁376.2.2 连续梁376.3 作用386.3.1 永久作用386.3.2 可变作用386.3.3 作用效应分析396.4 内力计算406.4.1 施工期406.4.2 使用期416.5 计算示例436.5.1 计算图式436.5.2 弯矩计算436.5.3 剪力计算466.6 作用效应组合496.6.1 组合形式496.6.2 门机轨道梁计算结果506.6.3连系纵梁计算结果556.7 纵梁配筋586.7.1 门机轨道梁586.7.2 连系梁596.8 裂缝宽度验算616.8.1 门机轨道梁616.8.2 连系梁61第七章 横梁计算637.1 工程基本信息637.2 组合信息637.3横梁荷载计算647.4 配筋计算727.4.1 正截面承载力计算727.4.2 斜截面承载力计算737.5 裂缝宽度验算747.5.1跨中抗裂验算747.5.2 支座抗裂验算74第八章 桩基计算758.1 概述758.2 桩轴力计算表758.3 桩截面配筋验算78第九章 桩帽配筋计算809.1纵向桩帽配筋计算809.1.1 受弯配筋809.1.2 受剪配筋819.2 横向桩帽配筋计算819.2.1 受弯配筋819.2.2 受剪配筋82第十章 靠船构件的计算8410.1 概述8410.2 靠船构件断面形式8410.3靠船构件的计算8410.4 靠船构件的配筋计算8610.5 靠船构件弯矩作用裂缝宽度验算87第十一章 岸坡稳定计算8911.1计算原则8911.2 稳定验算89结 语91致 谢92参考文献93组织设计精选！第一章 绪 论1.1 中国港口发展历史及现状鉴于港口发展对经济社会发展的重要性，解放以来，特别是改革开放以来，我国港口在建设、运营、管理等各方面都取得了令世界瞩目的巨大成就。回顾过去，我国港口先后经历了5个不同的发展时期。第一阶段是恢复发展阶段。这一时期是建国初期的20世纪50年代到70年代初， 由于战争使港口设施受到严重破坏，主要对港口进行恢复和重建。全国港口完成生产资料所有制改造，建立了集中统一、分级管理、政企合一的水运管理体制，由国家为主导有计划、有重点地建设和管理港口，使中国港口获得了新生。港口吞吐量从建国之初的1000万吨，到70年代初首次突破1亿吨。第二阶段是起步发展阶段。这一时期是20世纪70年代初到70年代末，这一阶段以大力建设新码头、努力提高港口吞吐能力为主要特征。当时，我国对外关系取得重大突破，对外贸易迅速扩大，外贸海运量猛增，沿海港口货物通过能力不足，港口的船舶压港、压货、压车情况日趋严重。在这样的形势下，周恩来总理于1973年初发出了三年改变港口面貌的号召，开始了建国后的第一次港口建设高潮，到1978年港口新增吞吐能力1亿多吨，吞吐量达到近3亿吨，成为中国港口发展史上的重要里程碑。第三阶段是快速发展阶段。这一时期从20世纪80年代到90年代。这一阶段的特点积极发展港口主枢纽、建设专业化深水泊位、改革港口管理体制等。随着改革开放政策的实施，特别是沿海14个城市和5个经济特区的开放，国民经济迅速增长，交通部提出了三主一支持交通发展长远规划，我国迎来了第二次港口建设热潮。1996年党中央、国务院提出了建设上海国际航运中心的战略目标。在第三阶段全国新增吞吐能力6亿吨,是第二阶段的6倍,港口吞吐量达到22亿吨,中国港口在20世纪最后20年间实现了历史性跨越，谱写了中国港口发展史上的辉煌篇章。第四阶段是我国港口能力和水平全面提升的阶段。进入新世纪，中国港口迈进了新的发展阶段。2001年11月，我国正式加入世界贸易组织，启动了新一轮港口管理体制改革，2003年港口法颁布实施，2006年全国沿海港口布局规划出台，形成了第三轮港口建设高潮。进一步完善港口布局，优化港口结构，努力建设港口强国，全面开创港口发展新局面，成为这一阶段的主旋律。从2001年到2008年,我国港口货物吞吐量从28亿吨达到70亿吨,集装箱吞吐量从3700万箱到2007年1.2亿箱，实现了从千万箱到亿箱的大跨越。现我国港口码头业有着巨大的发展前景。从2006年到2010年的5年间，中国将新增港口吞吐能力80以上；到2010年底，我国港口年吞吐量将达到61亿吨，集装箱吞吐量将达到1.2亿至1.4亿标箱，港口崛起正是中国经济迅猛发展的一个缩影。与此同时，我国港城互动发展正进入黄金发展期.经济全球化使港城经济互动进入新的发展阶段，港口的发展有效支撑着我国经济的持续高速增长；同时我国经济的规模化发展有力促进了港口的现代化发展。我国已经基本建立了主要港口、地区性重要港口和其他一般港口三个层次的港口，在长江三角洲、珠江三角洲、环渤海湾、东南沿海、西南沿海五大区域形成了规模庞大并相对集中的港口群。在长江、珠江、黑龙江、淮河水系和京杭运河形成了绵延的沿岸港口带。以集装箱、煤炭、矿石、油品、粮食五大货种和客运为重点，构架了具有我国特色的水路客货港口运输装卸系统。内河主要港口面貌有较大改观。三峡库区码头淹没复建工程全部完成，在长江、西江干线和长三角、珠三角地区建成了一批集装箱、大宗散货和汽车滚装等专业化泊位，港口机械化和专业化水平不断提高。在中国经济强力发展的今天，港口作为其独特的贡献体一定会蓬勃发展，为经济发展做出有力贡献。高桩码头是应用广泛的主要码头结构型式，因此在我国的地位也越来越重要。1958年起，上海港的码头建设开始以高桩板梁结构代替框架结构，这是上海港码头结构的重大进步。与此同时，上海市筑港工程局开始对预应力钢筋混凝土构件制造技术进行研究。60年代，这一技术发展成熟，70年代开始得到广泛应用。1970年起，三航局科技人员又对码头上部结构进行多次改革，将原现浇横梁改为预制，用预制空心大板代替纵梁和面板，使万吨级大型深水码头及中小型码头的预制装配程度提高至80%左右，节约了三大主材（钢材、水泥、木材），从而速度加快，工程质量得到提高，并形成以高桩码头为主要结构体系的设计通用图。1.2 高桩码头的优点及存在的问题高桩码头是在软弱地基上修建的一种主要结构型式，其工作特点是通过桩台将作用在码头上的荷载经桩基传给地基。高桩码头适宜做成透空结构，其结构轻，减弱波浪的效果好，沙石料用量省，对于挖泥超深的适应性强。高桩码头适用于可以沉桩的各种地基，特别适用于软土地基。在岩基上有适当厚度的覆盖层也可采用桩基础。对于长江一带的地区，高桩码头是应用最广最多的码头型式之一。但是建筑物的耐久性较其他型式差，其中钢筋锈蚀是导致其可靠性降低，使用寿命短的主要原因。而在不同的环境下原因并不相同，防治措施也在进一步的探索中。高桩码头构件易损坏且不易修复；抗震性能较差。其中梁板式构件数量类型多，施工麻烦，不易水汽排除，钢筋易锈蚀。高桩在季节和温度的变化影响下码头结构将产生不同程度的变形以及码头与岸坡变形的相互关系都是高桩码头要注意的1.3 高桩码头在工程中的一些经验教训地质条件不够清楚，缺乏试桩验证，相似地质条件沉桩经验不足，造成设计桩长过大，工程实施中大量截桩，造成较大的浪费。桩基结构承受长期水平力，受制于沉桩能力，桩的抗拔、抗压的承载能力不足，如湛江老码头工程，上部结构直接承受土压力，桩基先水冲沉桩后锤击，造成在使用期结构不断位移、开裂，严重影响码头正常使用及其耐久性。负摩擦对桩基码头的不利影响，如上海港早期建成的部分码头，由于桩基入土深度比较小，码头后方回填比较大，造成堆场比较大的沉降，从而给码头桩基带来负摩擦力，造成桩基沉降、上部结构开裂和位移，影响码头的使用及耐久性，最常见的是指向码头的后方的斜桩或紧邻挡土结构的直桩开裂或桩帽开裂。地基处理不当，造成边坡的稳定性不足，引起桩基损坏。最常见的是辩驳位移后造成上部结构开裂，严重情况下边坡失稳滑动，造成桩基损坏。桩基质量不稳定，造成预应力方桩胶囊偏心，局部混凝土强度不足，沉桩设备工作状态不稳定，出现偏心锤击或水锤锤击原因导致沉桩过程中出现断桩、桩基局部破坏等情况。在窄短的受力平台段，特别是结构端部，没有设置纵向叉桩，横向叉桩的平面扭角布置又不合理，造成码头纵向刚度太小，位移过大。由于混凝土强度密实性不足、钢筋保护层太小、接头混凝土质量差等原因，在海水环境下，混凝土过早开裂破坏，结构使用年限达不到设计要求。1.4 高桩码头今后的设计施工方向随着港口工程设计、施工系列规范的不断完善和设计手段的提高，高桩码头的结构设计已经比较成熟。结构设计可以采用简化平面设计方法也可以采用空间有限元结构设计，考虑的因素比较全面，计算精度也越来越高，与结构设计相配套的荷载、水文、材料、施工、检验和验收、测试等规范和规程也比较配套和完善。尽管设计已经非常成熟但是在结合近几年国内大码头的工程实例，可以发现设计方面仍存在以下问题：桩基和土的作用比较复杂，如桩基负摩擦力对结构的影响问题，要在理论上解决还存在较大的难度，目前一般以实验和原型观测为解决手段；由于海工混凝土和钢结构所处的环境比较恶劣，腐蚀作用比较强，一些结构过早的损坏，目前一般采用高性能的混凝土、混凝土涂层、环氧涂层钢筋等防腐措施。如何提高混凝土的耐久性和使用寿命是设计和科研面临的重要问题；最近几年船舶运输的大型化发展趋势迅猛，推动了港口向深水化发展。如何解决码头向深水大浪区域发展也是值得研究的方向：高桩码头在施工过程中容易发生结构位移，码头横向水平位移产生的原因、预防措施和沉降控制也是今后设计、施工中要解决的重要问题之一。本次工程设计为上海港2号码头工程设计经过比选决定采用高桩码头梁板式结构，设计采用简化平面设计的方法，大部分计算如面板、纵、横梁等采用手酸或者EXCEL计算，桩力部分和边坡稳定等部分计划采用软件计算。由于上海港处于河口地区受潮汐影响，腐蚀比较严重，所以文中将会对防腐措施着重讲述；同时上海地基较多为软土地基还伴有淤泥质地基所以对地基的处理以及桩基的稳定将会着重考虑。鉴于上海港部分码头受到负摩擦力的影响文中也将会对此进行初步探讨。1.5 上海港历史发展及其现状20世纪初，黄浦河道局对吴淞口和黄浦江的局部河段进行了整治和疏浚，万吨级船舶可以乘潮进入黄浦江，适应了当时船型发展和经济发展的要求。20世纪30年代，上海港已经成为远东航运中心，年货物吞吐量一度高达1400万吨；船舶进口吨位居世界第七位，上海成为世界上重要的港口城市。1949年5月上海解放，上海港的历史从此揭开了新的一页。经过解放初的三年恢复期，70年代大建港和党的十一届三中全会以后的建设，上海港有了很大的发展。特别是改革开放以来，上海港在上海市政府和交通部支持下，在黄浦江内新建了张华浜、军工路、共青、朱家门、龙吴五个港区，在长江口南岸建了宝山、罗泾和外高桥港区。此外，宝钢集团、石洞口电厂、外高桥电厂等也各自建了专用码头，上海港吞吐能力不断扩大，对上海市的建设和长江流域以及全国经济发展发挥了重要的促进作用。1995年12月，党中央、国务院作出了建设上海国际航运中心的战略决策。并开始进行长江深水航道治理工程。2005年12月10日，洋山深水港区一期工程建成投产，洋山保税港区同时启用，标志着上海国际航运中心建设取得重要的阶段性成果。经过半个多世纪的建设和发展，上海港已成为一个综合性、多功能、现代化的大型主枢纽港，并跻身于世界大港之列。截止至2006年底，上海港海港港区拥有各类码头泊位1140个，其中万吨级以上生产泊位171个，码头线总长为91.6公里。按照码头使用性质分类：公用码头泊位175个，码头线长度为24.6公里，其中生产泊位121个，码头线长度为22.2公里，年货物吞吐能力17051万吨；货主专用码头泊位965个，码头线长度为67公里，其中生产泊位495个，码头线长度为38.2公里。上海港内河港区有码头泊位818个，最大靠泊能力3000吨级。2006年上海港完成货物吞吐量5.37亿吨。其中，海港货物吞吐量4.7亿吨，继续保持世界第一大货运港地位；内河港口完成货物吞吐量0.67亿吨。完成外贸货物吞吐量2.13亿吨，其中，外贸出口1.03亿吨，外贸进口1.1亿吨。完成集装箱吞吐量2171.9万标准箱，占全国规模以上港口集装箱量的24%，在世界集装箱港口中继续位居第三。集装箱吞吐量中，内支线集装箱量202.6万标准箱，国际中转箱78.5万标准箱，内贸集装箱吞吐量313.7万标准箱。截止2006年底，上海港集装箱班轮航班达到每月2106班，其中，远洋航线498班，近洋航线535班，内支线794班，内贸航线每月279班。1.6 地理位置及航运条件上海港位于长江三角洲前缘，居我国18000公里大陆海岸线的中部、扼长江入海口，地处长江东西运输通道与海上南北运输通道的交汇点，是我国沿海的主要枢纽港，我国对外开放，参与国际经济大循环的重要口岸。上海市外贸物资中99%经由上海港进出，每年完成的外贸吞吐量占全国沿海主要港口的20%左右。上海港也是世界著名港口，运输量为世界第一。上海港依江临海，以上海市为依托、长江流域为后盾，经济腹地广阔，全国31个省市（包括台湾省）都有货物经过上海港装卸或换装转口。上海港的主要经济腹地除了上海市以外，还包括江苏、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、四川等省和重庆市。上海港的水陆交通便利，集疏运渠道畅通，通过高速公路和国道、铁路干线及沿海运输网可辐射到长江流域甚至全国，对外接近世界环球航线，处在世界海上航线边缘。另外，上海还有发达的航空运输。1.7 上海港旧码头改造主要研究内容主要依据所给的地质资料和水文情况进行分析研究，结合所要求的吞吐作业量，拟建适应的码头泊位。根据规范资料和高桩设计要求选用合理的结构形式，并确定长度尺寸等。码头荷载、内力及构件设计计算的时候，可根据估计的长度尺寸进行内力荷载的计算，并进行稳定性等安全检验校核；还有对码头其他辅助结构设计计算。第二章 总工程概况2.1 营运资料2.1.1 货运任务2号码头主要转运五金、钢铁及生铁等货种，有时候还有一些机械设备要在此通过，原年吞吐量为40万吨，现为满足生产需要年吞吐量为100万吨。2.1.2 船舶资料设计船型主要尺度为：（船长船宽型深满载吃水）18000吨海轮161.4m20.20m12.40m8.46m2.1.3 建筑物的结构等级工程拟建设2号码头停靠18000吨级船舶的泊位，结构安全等级按照GB50158-92港口工程结构可靠度设计统一标准，选择等级为二级。2.2 自然条件2.2.1 设计水位设计高水位和设计低水位的取值：由JTJ213-98海港水文规范3.1.2对于海岸港和潮汐作用明显的河口港，设计高水位应采用高潮累积频率的10%的潮位，简称高潮10%；设计低水位应采取低潮累积频率的90%的潮位，简称低潮90%由资料上海港改建码头的潮位累积频率曲线图，可得：设计高水位3.75m设计低水位1.15m极端高水位4.8m极端低水位0.5m2.2.2 水文由于本港属于河口港,港区水位主要受潮汐影响,内河的径流影响较小,从这里的潮位历时曲线看,其变化特点属于混合潮的不规则半日潮型,根据一年的实测资料绘制的高低潮位累积频率曲线,当地浇筑水位在+2.5米为宜.据了解本地区地下水对混凝土无侵蚀性.根据调查和估算,改建码头前的最大波高仅约为0.6米,在大汛落潮的最大流速,由实测知接近1米/秒2.2.3 气象常风向夏季为西南，冬季为西北；最强风向为东南，风速为28.4米/秒；较强风向正北，风速为14米/秒；大于8级的天数多年平均为18.6天，年最大降水量1448.6毫米，最小781毫米，平均1032.1毫米，历年最大日降雨量为160.9毫米，在10毫米/小时以上的中雨和大暴雨天数，多年平均为15天。多年平均雾天（能见度1000m）10天，其中雾期较长者12月2-3天，2月1.7天，1月2天。年最高气温37.9度，最低-9.3度，平均15.3度2.2.4 地形地质改建码头位于河口段，距出海口约60公里，码头前江面宽约500米，江岸属冲积平原，土坡为1：1.51：2，冲淤基本平衡，河床平缓也比较稳定，据了解当地万吨泊位的码头面标高一般为4.8米。预计扩建码头前沿回淤量平均每年约为0.1米，在改建码头的范围内，布置有6个钻孔。表2-1 土层的分布情况土层标高土层名称天然含水率w%天然重度qkN/m3天然孔隙比e稠度B压缩系数固结快剪 无侧限抗压强度qkN/m3CMpa度4.51-1.3人工填土18.00.0820.4500.2-11.2灰色淤泥质土37.617.81.160.980.0420.1312.140-8.2519.25深灰色壤土33.318.31.000.860.0310.1024.114-16.25-3.15灰绿色壤土23.719.80.670.460.0220.2427.7220由表一可以看出土层分层清楚，分布较简单，厚度较大的中间层土壤属于中等土层，而下层土壤为最好的持力层。表2-2 桩侧极限的平均摩阻力和桩尖阻力土层指标 人工填土灰色淤质粘土深灰色壤土灰绿色壤土极限平均摩阻力fkN/m2252070110极限桩尖阻力kN/m2/220036002.3 平面布置以及工艺设计2.3.1总体布局码头为河口港的顺岸式码头，将原有的引桥式改建为整体接岸式码头，主要对2号码头进行设计。按照所设计船型尺寸结合码头的实际情况，拟建一个码头泊位，停靠1.8万吨级的散货船。上游为3号码头，下游为1号码头。1号码头120米，改建的2号码头210米，1号和2号总长为380米。后方为堆场以及仓库。2.3.2 码头泊位确定(1) 一个泊位的年通过能力， (2-1)式中T工作天数根据所给气象资料以及其他状况，选择300天装卸一艘设计船型所需的时间，18000吨级选取为27小时G设计船型的实际载货量(18000吨)昼夜小时数，取为24小时昼夜非生产时间之和，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24小时，这里选取3小时。船舶装卸辅助作业、技术作业时间以及船舶靠离时间之和。船舶的装卸辅助作业技术作业时间是指在泊位上不能同装卸作业同时进行的各项作业时间。这里按照规范选取=1.00+0.50+1.00+0.75+2.00+2.00=7.25小时(2) 泊位数 (2-2)式中泊位数码头年作业量（吨），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(吨)(3) 泊位长度和码头长度2号码头为一个泊位，长为这里取为210米，码头面高程参照已有建筑物为+4.8米，码头前沿底高程-9.0米2.3.3 平面布置平面布置包括水域、码头前沿作业地带、港口机械、库场等(1) 码头前的水域码头前的停泊水域宽度选取2倍的设计船型宽度220.20=40.4m(2) 港口机械选择钢铁及杂货：门机牵引车及平板车叉车表2-3 港口机械设备选型 设备名称以及能力单位数量备注门座式起重机 16吨台2叉车 5吨辆10堆场牵引车 Q12辆10平板车 1 0吨辆10(3) 码头前沿作业地带 码头前沿地带为14.8米，门机前端距离码头前沿为2.5米，门机10.5米，门机后端1.8米;前方堆场23.5米(4) 堆场及仓库面积确定堆场和仓库与前方泊位相适应，对于杂货码头生产区纵深不应小于250米。有条件时应该留有发展余地。港区陆域坡度排水坡度不应小于千分之五。仓库和堆场地面坡度宜采用千分之五到千分之十。仓库与道路之间的引道长度，流动机械进出库时可以选4.5米，汽车进出库时可取6.0米。单层仓库的跨度不应小于18米 由JTJ211-99海港总平面设计规范件杂货仓库或者堆场面积 (2-3) 式中：仓库或堆场的总面积(m3)；库场的总容量(t)单位或者有效面积的货物堆存量(t/m2)小五金为1.2-1.5(t/m2)，生铁为2.5-4.0(t/m2)，马口铁等为4.0-6.0(t/m2)仓库或堆场总面积的利用率，为有效面积占总面积的百分比(%)，多层库，取为50%库场的所需容量按下式估算： (2-4) 之中：年货运量(t)，100万吨库场的不平衡系数；，H为月平均货物堆存吨天，这里取为1.00货物最大入仓库或堆场百分比(%)仓库或者堆场年营运天数(d)，取为350-365d；这里取为350d货物在仓库或者堆场的平均堆存期(d)，这里取为10天堆场容积利用率，对件杂货取1.0，对散货取为0.7-0.9，这里取0.8E=10000001.001.0010/(3500.8)=35714.3(t)A=35714.3/(4.00.5)=17857.1(m2)2.3.4 施工条件以及设备材料供应(1) 材料供应三大材料均能供应，当地有黄砂可取，价格低廉，单价为12元/方；石料可用驳船从外地运来本港，单价为40元/方；当地挖泥船挖泥5.0元/方(2) 施工条件改建码头施工现场的三通（水、电、路）一平（场地平整）条件好，码头施工单位是三航局一公司二处，该队实力强，机具设备齐全，尤其是对装配整体式码头结构的施工经验丰富。三航局高桥预制厂可以预制预应力梁和桩，能预制空心板和桩。陆地上的起重能力为60吨，浮吊的起重能力为160吨打桩船的主要尺度为46.6m20 m3.6 m1.88 m，根据经验，在上海地区能打3：1的斜桩，桩长不允许超过60m，可吊龙口8米打桩。2.3.5 平面布置简图图2-1 平面布置简图第三章 结构选型3.1 结构选型及方案设计码头的结构型式分类：主要有重力式、板桩式、高桩式和混合式等重力式码头是依靠结构自身重量来保证其抗滑和抗倾稳定性的档土建筑物。因重力式码头的自重大，所以适用于土质较好的地基。板桩式码头是靠打入地基的一系列的连续的板型桩来挡土。所以要受到较大的土压力。为了减少板桩墙的上部位移以及板桩所承受的弯矩，在板桩上部通常用拉杆拉住，拉杆将拉力传给后面的锚定结构。由于板桩墙是薄壁结构，且承受较大的土压力，因此板桩式码头适用于墙身高度不太大的中、小型码头。高桩码头是由一系列的基础桩（桩基）和其上的上部结构组成。上部结构构成码头地面，并把基础桩连成整体，它直接承受作用在码头上的荷载和外力，并通过桩基传给地基。高桩码头一般适用于软土地基。除上述的三种基本形式之外，根据当地的地基、水文、建筑材料、码头使用上的要求以及施工条件等状况，也可以采用各种形式的混合结构。例如：下部是重力墩，上部是梁板式结构的重力墩式。图3-1 码头形式图由JTJ250-98港口工程地基规范：3.2.9粘性土的天然状态可以根据标准贯入击数N确定，见表3-1 表3-1 天然状态可以根据标准贯入击数N击数N天然状态击数N天然状态2很软8-15硬2-4软15-30坚硬4-8中等3.2.10 对于中小型工程且无试验资料时，粘性土的无侧限抗压强度qu可根据标准贯入击数n按照下表3-2估算表3-2 贯入击数与极限抗压强度对应表击数N估算的无侧限抗压强度qu（kpa）2252-425-504-850-1008-15100-20015-30200-400由所得资料的地质状况以及规范对于土质状态的鉴定，可知各土层属于粘性软土，其中灰色淤质粘土属于淤泥性土质，且土层较厚不适宜换沙，固不适于修建重力式码头；码头预定修建的最低水深为-9.00，而当地万吨级码头的码头面高程一般为+4.80，可知码头高度在13.8米左右，对于板桩式码头来说，墙身高度偏大，不太适于修建。高桩码头结构简单；能承受较大的荷载；砂石用量省；对挖泥适应性强。本次设计将采取高桩码头形式。3.2 高桩码头的结构形式高桩码头按照上部结构形式可以分为：承台式、无梁板式、梁板式和桁架式四种承台式高桩码头的上部结构主要由水平承台、胸墙和靠船构件组成，承台上面回填砂石料。承台式一般采用现浇混凝土结构，较少采用钢筋混凝土结构或者少筋混凝土结构。承台式码头优点是：码头地面集中荷载经过填土扩散，承台受力均匀；码头结构的整体性和耐久性好；对打桩的偏位要求不高。其缺点是：结构自重大，桩多而密；现浇工作量大。一般适用于水位变化较大和岸坡土质较好的情况。无梁板式高桩码头上部结构主要有面板、桩帽和靠船构件组成。面板是直接安设在桩帽上，一般采用装配式钢筋混凝土结构。无梁板式的优点是：结构简单，施工水位高，施工简便且速度快。其缺点是：面板系支撑，受力情况不明确，面板为双受力，目前还是不能实现双向受力，桩的承载能力不能得到充分发挥；由于面板位置较高，使靠船构件悬臂长度增大，桩的自由长度增大，对结构的整体刚度和桩的耐久性不利。一般适用于水位差较小，码头面没有集中荷载的中小型码头。梁板式高桩码头的上部结构主要有面板、纵梁、横梁、桩帽和靠船构件组成。根据码头的使用要求，上部结构还布置有工艺管沟和门机轨道等。码头上面堆货荷载和流动机械荷载通过面板传给纵梁和横梁；门机荷载直接由门机轨道梁承受；作用在靠船构件傻和系船柱块体上的船舶荷载通过横梁传给基桩。梁板式码头的优点是：构件受力明确合理；由于采用了预应力钢筋混凝土结构，提高了构件的抗裂性能，减少了钢筋用量；横向排架跨度，桩的承载能力得到充分发挥；装配程度高，施工速度快；横梁的位置较低，使靠船构件的悬臂长度较短。其缺点是：构件的类型和数量较多，施工比较麻烦；上部结构底部轮廓形状复杂，死角多，水汽不易排除，钢筋易锈蚀。梁板式一般适用于荷载较大且复杂的大型海港码头。在上海港已得到广泛应用。桁架式高桩码头的上部结构主要有面板、纵梁、桁架和水平连杆组成。桁架的上弦杆同时也支撑着面板和纵梁。桁架的上部结构通常采用非预应力钢筋混凝土结构，桁架式高桩码头的优点是：上部结构高大，适用于水位差比较大的情况；当水位差很大时可以采用二层的桁架；桁架的刚度大，桩的自由长度短，整体性好。其缺点是：构件的类型和数量多，节点构造复杂；预制装配程度低，现浇工作量大；桁架构件大部分位于水位变动区，易损坏难修复。由各种形式码头的使用条件以及优缺点结合码头建设地质等多方比较，选择梁板式高桩码头。由于水平承载力有限，固设计在前方桩台后放置叉桩以满足承载力要求。3.3 码头尺寸拟取码头的结构的构造要求见表（简单拟定尺寸）表3-3 前方桩台的结构构造(mm )构件名称材料施工方法断面型式及尺寸桩预应力钢筋混凝土预制大直径管桩 直径1000 单桩桩帽钢筋混凝土现浇平面尺寸20002000，高度1000叉桩桩帽钢筋混凝土现浇平面尺寸36002000，高度1000横梁钢筋混凝土现浇宽800，高度1900门机轨道梁预应力钢筋混凝土叠合梁预制部分为矩形断面，宽度1000，高度1400；现浇部分也为矩形断面，宽度940，高度500连系梁预应力钢筋混凝土叠合梁预制部分为矩形断面，宽度600，高度1400；现浇部分也为矩形断面，宽度540，高度500面板预应力钢筋混凝土装配式整体板厚度500，在横梁上搁置宽度180，在纵梁上搁置宽度30面层混凝土现浇厚度150第四章 码头荷载计算4.1 永久作用码头结构自重力：钢筋混凝土：=25 (kN/m3)混凝土：=24(kN/m3)可变作用：堆货荷载：设计码头运输货种为五金以及钢铁，查阅JTJ215-98港口工程荷载规范，得堆货荷载的标准值：码头前沿q1=30kpa 码头前方堆场构件计算q2=80kpa 整体计算q2=60kpa后方堆场堆货荷载的标准值：五金钢铁 80kpa 钢锭、生铁、马口铁、矽钢片堆高大于20米时用100-120kpa。4.2 起重机械和运输机械荷载4.2.1 门机荷载(1) 国产门座式起重机Mk-5-25两台，牵引车及平板车、叉车若干。表4-1 Mk-5-25主要参数最大起重量最大幅度自重轨距16 t30 m240 t10.5 m支腿纵距荷载两荷载图示最小间距10.5 m250 kN1.5 m(2) 支腿荷载表4-2 Mk-5-25在工作状态下支腿的竖向荷载标准值(kN)单位KN1号2号3号4号位置111001100400400位置21250750250750位置3110040040011004.2.2 流动机械牵引车及5t叉车、10t平板车。根据JTJ215-98港口工程荷载规范 附录：表4-3 5t叉车参数如下额定起重量t自重t轮距mm轴距mm轮胎个数满载单轮胎接地面积mm2轴荷载kN空载满载前轮后轮前轮后轮前轮后轮前轴后轴前轴后轴5.08.2149015202200424729241.340.711913表4-4 Q12牵引车参数如数最大牵引重量自重轴距轮距轮胎接地面积轴荷载前轮后轮前轮后轮前轴后轴ttmmmkNkN123.701.501.051.150.100.150.150.4011.026.04.3 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4.3.1 作用在船舶上的风荷载作用在船舶上的计算风压力 (4-1) (4-2)式中：分别为船体水面以上横向和纵向受风面积，(1) 1.8万吨级散货箱船半载或者压载时DW按照JTJ211-99海港总平面设计规范附录A；表A.0.1-2得DW=20000 (4-3) (4-4)1.8万吨级散货箱船满载时 (4-5) (4-6)按照最不利情况选择半载或者压载(2) 分别为设计风速的横向和纵向分量（m/s）;按照设计资料气象部分，最强风为东南向，风速达28.4m/s，对照平面图得到风压不均匀折减系数，查表10.2.3 插值得4.3.2 作用在船舶上的水流力(1) 水流对于船舶作用产生的水流力船首横向分力和船尾横向分力： (4-7) (4-8)式中分别为水流对船首的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；船舶吃水线以下的横向投影面积()按照JTJ215-98港口工程荷载规范附表E.0.3可得：d系靠船结构的前沿水深(m)D与船舶计算载度相适应的平均吃水（m）d=设计高水位+码头底面高程=3.75+9.00=12.75m D=8.46(m)查表的=0.09 =0.04 (4-9)式中：船舶吃水线之下的横向投影面积DW船舶的载重量 则 (2) 水流对船舶作用产生的水流力纵向分力： (4-10)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(t/m3); 船舶吃水线以下的表面积