浮码头设计说明书,趸船,钢引桥,桥台设计.doc

湘江2000吨级航道株洲水上服务区1#泊位浮码头结构设计湘江2000吨级航道株洲水上服务区1#泊位浮码头结构设计摘要为了配合湘江2000吨级航道工程建设，拟在株洲枢纽上游建设一个水上服务区，保证湘江上船舶的补给需要的衔接。服务区采用浮码头结构型式，由活动钢引桥连接钢质趸船和岸堤，本设计趸船采用3组定位墩固定，钢引桥的主尺寸为45 m4 m，该钢引桥采用实腹式结构。主要设计内容包括：外文翻译、总平面布置、装卸工艺流程设计、码头结构方案比选、浮码头方案结构内力计算、钻孔灌注桩配筋、码头边坡稳定性计算和绘图等。通过设计，进一步培养综合应用本专业基础理论知识和基本技能独立分析问题、解决问题的能力，使我们受到工程技术和科学技术的基本训练以及工程技术人员所需的综合训练。关键字：浮码头；总平面布置；钢质趸船；活动钢引桥XIANGJIANG RIVER 2000 TONNAGE WATERWAY ZHUZHOU WATER SERVICE 1# BERTHS FLOATING WHARVES STRUCTURE DESIGNABSTRACTIn order to match the xiangjiang river channel engineering construction of 2000 tons,a water service will be build in Zhuzhou navigation-power junction upstream , guarantee the construction of xiangjiang river on the ship supply need coherence. Service area adopts floating wharves, by activity type steel structure of the approach DunChuan and connect steel, this design DunChuan river embankment by three groups positioning pier fixed, Lord of the size of the steel approach 45 m x 4 m, this steel approach adopts solid-web structure. Main design contents include: foreign language translation, general layout, loading and unloading process design, wharf structure scheme is selected, floating wharves scheme structural internal force calculation, the cast-in-place pile reinforcement, wharf slope stability calculation and drawing. Through the design, which further develop the comprehensive application this professional basic theoretical knowledge and basic skills of independent analysis problem, problem-solving ability.We have basic training of engineering technology and science technology,also the comprehensive training of engineering need for technical personnel. keyword: floating dock; General layout; Steel DunChuan; Activities steel approach目 录第一章 概述11.1 建设原则11.2 建设的要求2第二章 设计资料32.1 港口地理条件32.2 水文条件32.3 气象条件32.4 设计船型资料42.5 株洲航电枢纽资料42.6 地形地貌及工程地质条件4第三章总平面布置73.1 总平面设计原则73.2 港址选择73.3 平面尺寸设计83.4 码头竖向尺寸设计83.5 航道、锚地及导助航设施93.5.1 航道93.5.2 锚地103.5.3 导助航设施103.6 服务区水工建筑物及陆域布置113.6.1 丁靠区布置113.6.2 趸船及引桥布置113.6.3 港口道路布置133.6.4 服务区基本建筑布置13第四章 装卸工艺154.1 主要设计参数154.1.1 建设规模154.1.2 设计船型154.1.3 主要工艺内容154.2 工艺方案154.2.1 设计原则154.2.2 人员进出港口工艺流程和作业方式154.2.3 船舶加油工艺流程和作业方式15第五章结构方案比选175.1 码头结构选型论证175.1.1 结构选型基本原则175.1.2 结构选型三要素175.1.3设计条件195.2 水工结构方案195.2.1 方案一195.2.2方案二195.3 水工结构方案初步比选195.3.1 方案一优缺点195.2.2 方案二优缺点205.3.3 方案选择20第六章 结构计算216.1 设计荷载216.1.1 船舶荷载216.1.2 风荷载286.1.3 水流力296.1.4 人群荷载296.1.5 加油管道荷载296.2 定位墩计算296.2.1 主要要求296.2.2 设计资料及方案拟定306.2.3桩长的确定306.2.4 设计荷载306.2.5 钢管桩计算316.2.6 钻孔灌注桩桩基计算406.3 钢引桥计算496.3.1 主要要求496.3.2 荷载计算506.3.3 桥面板设计计算516.3.4 纵梁的设计计算526.3.5横梁的设计与计算556.3.6 主梁的设计与计算596.3.7 支座设计636.4 桥台计算646.4.1计算资料646.4.2荷载计算646.4.3地基承载力验算676.4.4抗滑验算696.4.5抗倾验算696.4.6墙身强度验算706.5 码头边坡稳定性计算716.5.1 计算方法716.5.2 计算资料726.5.3 计算结果73第七章施工条件、方法和进度747.1 工程概况及施工条件747.1.1 工程概况747.1.2 施工条件747.2 施工方法747.2.1 施工方法747.2.2 施工工艺流程75参考文献76致 谢77附 图图1 总平面布置图图2 水工结构剖面图图3 钢引桥结构图图4水工结构平面图图5 装卸工艺流程图图6 灌注桩结构图图7 现浇桥台结构图图8 手绘图附 件附件1 开题报告附件2 外文翻译及原文第一章 概述湘江纵贯南北，通江达海，具有发展水运的优越自然条件和社会环境，并且湘江衡阳经长沙至城陵矶已具备建成级航道（2000吨级）的基础。为适应日益增长的运输需求和船舶大型化的发展，降低运输成本，特别是长株潭城市群作为全国节约型和环境友好型社会建设配套改革试验区，其水运作为最节能环保的运输方式，对完善综合交通运输体系，构建节约型交通具有重要意义。为了全面体现航道建设以船民为本，更好地服务于船民，结合水上运输特点以及沿线港口布局规划，并参考其他省份经验，本设计拟定在长沙和株洲各设置一个水上服务区。水上服务区功能定位分为基本功能和拓展功能。基本功能是服务区必须具备的功能，根据目前的调研分析应当首先考虑的服务区基本功能，拓展功能是根据市场需要配置的功能，随着航道建设的深入和航运的发展，还可根据市场需要进行进一步优化和完善。基本功能包括航运管理服务、锚泊及应急救助、船舶加油、污染物回收四大功能；拓展功能包括船用物资补给、船舶小型机械维修保养、船民消费公共设施等三大功能。1.1 建设原则（1）据港区的地质、地貌、地形、水文等条件，按照航道发展的趋势以及对水上服务区的要求选择合理的结构形式，进行总平面布置，并在些基础上确定本项目的建设规模和建设方案。（2）合理使用码头岸线并综合考虑上下游航道情况，确定拟建码头轴线的位置。（3）本设计为水上服务区的设计，主要考虑船员服务、船舶停靠与加油服务。一般不进行货物装卸，在码头前沿主要布置人行通道、船舶加油设施以及船舶丁靠设施。1.2 建设的要求近年来，随着湘江航道条件的改善，在长株潭新建的港口泊位中，如长沙霞凝新港、湘潭河西中心港区和株州铜塘湾港区等，均考虑了2000吨级船舶的靠泊作业需求。长株潭三市的港口总体规划中，主要港口的码头建设标准也按2000吨级船舶予以规划。株洲至城陵矶2000吨级航道建成后，2000吨级船舶可常年停靠作业，从而为推动湘江水运、沿江经济和沿江产业布局的发展提供运输保障。湘江2000吨级航道水上服务区工程，其功能包括航运管理、船用物资补给、航运信息交流和货物运输交易、船民消费公共设施、船舶维修保养、污水污物集中处理、航标装卸等七个方面。水上服务区的建设可谓打造全方位的航道“水上社区”。这种建设模式对于改善内河航运船民长年在水上漂泊的困境、构建和谐航运、贯彻航道建设为船民服务的理念、同时加强航运船舶的管理，均具有十分重要的意义。 水上服务区是随着我国经济和水运事业的发展，近年来在内河航运建设中引现出来的“新生事物”，对其功能和作用还有待通过建设实施的效果来验证，特别是其建设技术标准，还有待通过运行实施来总结和完善。和谐社会以人为本，水上服务区是人、船聚集的场所，要满足以上七大功能，其建设标准应该对建筑环境、工程构造物安全、码头泊稳条件、预防地质灾害和洪水灾害等方面有更高要求。湘江为山丘地带河流，不同于江苏省和浙江省境内平原河流，更不同于一般人工运河，湘江水流的流态流势等水文条件较为复杂。特别是湖南省属洪水、暴雨引发水灾和地质灾害等较为频发的省份，湘江流域洪水期常年发生超警戒线水位情况。水上服务区建设需充分考虑这些因素的不利影响。针对湘江2000吨级航道水上服务区工程建设开展码头新型结构和优化研究、码头泊稳条件研究和预防地质灾害研究工作，显得十分必要。第二章 设计资料2.1 港口地理条件株洲枢纽水上服务区拟与株洲二线船闸上游锚地并列布置，然而与上游锚地紧邻的是一电排的进出水口，根据现场测量，进出水口断面尺寸为2m宽2.5m高，进出水口后方连接一条越过京广线的水渠，如果将服务区与上游锚地紧邻布置将要对水渠进行改建，并且停靠船舶还可能受到出水口水流的影响，因此，服务区设在距离二线船闸上游锚地450m的上游位置。该位置水深条件较好，不易淤积，大部分岸线为直线，后方200m位置为京广线铁路，但对服务区布置不造成影响。紧邻沿岸公路，交通方便。2.2 水文条件2.2.1 设计水位及高程（56黄海高程系统）库区正常蓄水位为 40.5m设计高水位： 44.32 m（20年一遇）设计低水位： 37.10 m（考虑预泄的极端低水位）沿线湘江大堤高程： 46.0 m2.2.2 流速平均流速：0.5 m/s,最大流速:1.5 m/s。2.3 气象条件 株洲属于中亚热带季风湿润气候区，气候温和，雨量充沛。全市历年平均降水量在1300-1500mm之间，相对湿度在78-83%之间。雨量充沛，光热充足，冬寒期短，无霜期年达286天，年平均气温16到18。日平均气温高于35全年有一月之多，基本上集中在8月份。冬季多西北风，夏季多南风,多年平均风速为1.9 m/s。设计风速为9级,大小为21 m/s。2.4 设计船型资料根据湘江干流航道发展规划及本项目航道建设预期目标，待湘江2000吨级航道建设工程完工时，湘江航道等级为（3）级时，航道内运输船舶60%为1000吨级货船、40%为2000吨级货船，以2000吨级货船为设计船型。设计船型为2000吨级货船，90m16.2m2.6m（总长型宽设计吃水）。2.5 株洲航电枢纽资料株洲航电枢纽一线船闸于2004年12月建成通航以来，过闸船舶数量稳步增长，2008年开闸2738次，过船数量19022艘，过闸总吨位428万吨，2009年16月共开闸1976次，过船数量12941艘，过闸总吨位390万吨，随着运量的增长，一线船闸通过能力即将饱和。目前，株洲枢纽二线船闸工程预可行性研究已经开始，并且根据航道等级规划，株洲二线船闸设计代表船型为1顶2艘2000吨级驳船、2000吨级货船。2.6地形地貌及工程地质条件拟建场地位于湘江右岸，地貌为河流级阶地，大堤顶高程为46.0m左右，垸内为水稻田，地面高程为41.0m左右。场地内地形简单，地势平坦。按照各地层的埋藏条件、形成时代和成因类型，根据钻孔揭露情况，将场地内的地层划分为4个工程地质层，从上至下依次为粉质粘土、圆砾、全风化砾岩、中风化灰岩，见综合地层汇总表12.5。 株洲水上服务区综合地层汇总表 表 12.5 地层 编号 时代 成因岩土名称层厚(m)层顶高程(m)层底高程(m)层顶深度(m)层底深度(m)Q4al粉质粘土8.5442.4233.880.008.54Q4al圆砾2.7533.8832.458.549.90K2全风化砾岩6.5032.4527.209.9014.00C1d中风化灰岩未揭穿27.20未揭穿14.00未揭穿各岩石层的特征评述如下:粉质粘土：黄色，硬可塑硬塑，土质均匀，粘性好，刀切面光滑，强度高，韧性高，含少量高岭土，见少量铁锰质浸染，表层含植物根系。该层整个场区均有分布，厚度较大。圆砾：褐黄色，中密，湿饱和，卵石约占20-30%，粒径2-4cm，砾石约占40-50%，磨圆度好，呈圆次圆状，母岩以中风化砂岩为主，以砂及粘性土充填，粘性土含量稍高，约占10-15%。该层整个场区均有分布但厚度变化大，在ZK4和ZK6处厚度小，但在ZK3、ZK5、ZK7处厚度大且未揭穿。全风化砾岩：褐红色，呈含砾粘性土状，硬塑，砾石含量约10-20%，粘性差，刀切面粗糙，韧性低，干强度低，砾石分布不均，母岩主要为强风化砂岩。本次勘探中，在ZK4、ZK6处有揭露，厚度较大，ZK4处未揭穿。中风化灰岩：灰色，隐晶质结构，中厚层状，属较软岩，节理裂隙发育，见大量方解石脉，脉宽2-5mm，节理面多见褐红色铁质渲染，岩芯完整，呈柱状，节长4-20cm。本次勘探仅在ZK6处有揭露，未揭穿。根据中国地震动参数区划图(GB18306-2001)和建筑抗震设计规范(GB50011-2001)，拟建场地的地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，地震基本烈度值为度，设计抗震分组为第一组，抗震设防烈度为6度，设计抗震设防烈度应提高一度。根据建筑抗震设计规范(GB50011-2001)第4.1.1条划分作业区拟建场地为建筑抗震不利地段。地表地质调查和钻孔揭露情况表明，拟建场地内未发现滑坡、不稳定岸坡等其它不良地质作用，场地稳定性较好，适宜建设。综合分析上述室内试验成果以及现场原位测试成果，对拟建场区各土层物理力学性质评价如下：粉质粘土：硬可塑硬塑，土质均匀。现场标准贯入试验N=1321击，平均N=16.2击；室内土工试验孔隙比e=0.7230.789，平均为0.765，液性指数平均值为0.22，压缩系数平均值1-2=0.22MPa-1，属中压缩性土。根据地区经验和本次勘察成果建议该层容许承载力f=180KPa。圆砾：中密，现场动力触探试验N63.5=1027击，平均N=18.2击。该层全场区均有分布，但厚度变化大，部分厚度小，局部未揭穿，力学性质较好，根据地区经验和本次勘察成果建议该层容许承载力f=260KPa。全风化砾岩：硬塑，砾石含量约10-20%。现场标准贯入试验N=1316击，平均N=14.5击；室内土工试验孔隙比e= 0.541，液性指数为0.23，压缩系数1-2=0.18MPa-1，属中压缩性土。该层局部分布，厚度大，局部未揭穿，力学性质较好，根据地区经验和本次勘察成果建议该层容许承载力f=220KPa。中风化灰岩：属较软岩，岩石完整。室内岩石试验饱和单轴抗压强度平均值为21.8MPa。该层仅ZK6处有揭露，本次勘探未能揭穿，根据地区经验和本次勘察成果建议该层容许承载力f=1200KPa。根据拟建工程区范围内各土层的物理力学性质试验指标及其组成特征，结合现场标准贯入试验结果，建议承载力及抗剪强度标准值如下表12.6所示。 各土层参数值建议表 表12.6建议指标岩土名称容许承载力f(KPa)天然重度(KN/m3)压缩模量Es1-2(MPa)抗剪强度标准值Ck(KPa)k()粉质粘土18019.68.185520圆砾260/全风化砾岩22021.08.566023中风化灰岩 1200/第三章总平面布置3.1 总平面设计原则(1) 港口应根据货运量、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流，并与其它港区或码头保持一定的安全距离。顺岸码头的前沿线布置，宜利用自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、岸坡稳定及相邻泊位的影响。(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，并应满足相应要求。(4) 陆域应按功能分区布置，功能区内部布置应紧凑、合理，功能区之间应相互协调。3.2 港址选择（1）港址选择应符合国民经济发展和地区经济开发的需要，结合自然、社会、营运和建设等条件进行综合论证、比较确定。（2）综合考虑拟建码头区水域条件及风、浪、流、地质等自然因素的影响，并结合船舶吃水需要，合理确定码头前沿线位置、引桥轴线位置。（3）港址宜选择在风浪较小、泄洪影响小和水流条件较好的地区，并宜避开由于库区水位变化可能引起岸坡失稳的岸坡。故服务区设在距离株洲航电枢纽二线船闸上游锚地450m的上游位置。3.3 平面尺寸设计3.3.1 总平面布置方案按照株洲航电枢纽的船舶过闸量和对通过其他省份已完建的水上服务区进行对比，现拟定：根据湘江干流航道发展规划，现有参运船舶及规划将向国家标准船型尺度逐渐过渡情况，本水上服务区靠船平台设计为2000吨级，设计船型为2000吨级货船，90m16.2m2.6m（总长型宽设计吃水），靠船平台尺度按同时并列停靠2艘2000吨级货船设计。根据株洲水上服务区的特点，拟布置2个靠船平台。服务区陆域设置服务综合楼1栋，垃圾站1座，污水池1座，机修车间1间，仓库1间，办公楼1栋，宿舍楼1栋，保卫室1间，储油罐1座，磅房1间。3.3.2 泊位长度和宽度根据河港工程设计规范（GBJ50192-93）的规定，并且靠船平台长度按同时停靠2艘2000吨级货船设计。码头的泊位长度为： （3.3.2）式中：L为设计代表船型船长（L=90 m）m；d为富裕长度，按规范可取为18m。所以可以知道码头的泊位长度取为m，取为130 m。码头前沿停泊水域宽度按河港工程设计规范，取2倍设计船宽，对于并列停靠2000吨级货船，停泊水域宽度为 m,取为65 m。3.3.3 回旋水域根据河港工程设计规范，船舶回旋水域沿水流方向的长度不宜小于船长的2.5倍，垂直水流方向的宽度不宜小于船长的1.5倍。根据本码头设计船型，回旋水域长度为230 m，宽度为140 m。码头前方的水域较为宽阔，可满足回旋水域的要求。3.4 码头竖向尺寸设计3.4.1 设计水位（黄海高程，下同）设计高水位： 44.32 m（20年一遇）设计低水位： 37.10 m（考虑预泄的极端低水位）3.4.2 高程设计（1）码头前沿设计河底高程：根据河港码头设计规范（GB J50192-93）第4.4.4条，码头前沿设计水深应保证营运期内设计船型在满载吃水情况下能安全停靠和装卸作业。码头前沿设计水深按下式计算：=T+Z+Z （3.4.2） 式中：T设计船型满载吃水（m）；Z龙骨下最小富裕深度（m），取0.5 m；Z其他富裕深度（m），取0.5 m。按设计代表船型2000吨级货船考虑，码头前沿设计水深=2.6+0.5+0.5=3.6 m码头前沿设计河底高程设计低水位码头前沿设计水深本工程设计低水位为37.10 m，因此，码头前沿设计河底高程为33.5 m，取33 m。（2）码头前沿设计高程码头前沿设计高程按设计高水位加超高值考虑，超高值取0.5 m。H44.32+0.5=44.82 m,取为45 m。（3）港口陆域高程通过比较地形图的高程，以便港口整平工程量最优化，拟定港口陆域高程为43.00m。（4）人行道路高程因为库区正常蓄水位为40.5 m，故可以设计人行道路高程为41 m。3.5 航道、锚地及导助航设施3.5.1 航道根据株洲二线船闸建设情况，株洲枢纽水上服务区拟与二线船闸上游锚地并列布置，服务区设在距离二线船闸上游锚地450m的上游位置。该位置水深条件较好，不易淤积，大部分岸线为直线。码头拟采用顺岸式布置，设计码头前沿停泊水域紧靠主航道，可不设专用的进港航道。通过地形资料与航道设计底高程可知拟建工程前沿及其与主航道相连水域的水深已满足到港船舶靠泊和航行要求，故无需另行开辟航道。3.5.2 锚地根据株洲二线船闸建设情况，株洲枢纽水上服务区拟与二线船闸上游锚地并列布置，服务区设在距离二线船闸上游锚地450m的上游位置。故可利用二线船闸上游锚地作为服务区的主锚地。另外在服务区附近设计一个副锚地。依据河港工程总体设计规范JTJ212-2006,3.6 条及附录A 相关内容确定。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： （3.5.2）式中： 锚位面积(锚位面积)； S 锚位沿水流方向长度(m)；a 锚位宽度(m)，查附录A 表A.1.1 知。设计船型为2000吨级货船，船型尺度(9016.22.6 m)属于大型船泊， S 取值为 1.62.0L,在此取为160m；a取值范围为4.04.5B,在此取为70m。锚位面积Am= Sa = 16070 =11200。3.5.3 导助航设施港口通信、计算机网络、船舶交通管理、工业电视监视和助航设施的建设应与港口主体工程同步进行，其规模应满足港口生产、管理和航运事业的发展需要，并应能保障船舶进出港口的航行安全。服务区设在距离二线船闸上游锚地450 m的上游位置，沿途导助航设施完善，不另设导助航设施。工程为水上服务区，故码头前沿应根据有关部门要求，设置相应标识等。3.6 服务区水工建筑物及陆域布置3.6.1 丁靠区布置由服务区基本功能可知，为了在航运繁忙时间不影响服务区运行，在泊位之间设置一个95 m长的丁靠区。3.6.2 趸船及引桥布置3.6.2.1 趸船尺寸设计。趸船的尺度应满足船舶系靠安全和工艺使用要求，并应符合现行国家标准河港工程总体设计规范(JTJ 2122006 )的有关规定。趸船的主尺度比值应符合表3-1的规定。 表3-1 趸船尺度 码头类型趸船长度（m）钢质趸船钢筋混凝土趸船货运码头（0.650.80）L45（35）7（6.5）305客运码头（0.700.90）L 表中L为设计船舶长度（m），为趸船宽度（m），为趸船型深（m）； 甲板下装载干货的钢质趸船采用括号中数值。趸船拟采用钢质趸船，对于水上服务区主要职能为船员服务与船舶加油。故设计趸船分为两种形式，一种主要用于船员进出服务，一种主要用于船舶加油。用于船舶加油的趸船：趸船长=（0.650.80）L=，取为60 m。所以由表3-1可知，趸船型深为2 m，趸船宽度为14 m，设计船型吃水为1.5 m。用于船员进出服务的趸船：趸船长=（0.700.90）L=，取70 m。所以由表3-1可知，趸船型深为2 m，趸船宽度为14 m，设计船型吃水为1.5 m。3.6.2.2 趸船固定浮码头趸船的系留，可按码头靠泊船驳种类与吨位、趸船允许位移量等使用要求和趸船所处的水域限界、水位差、水流、波浪、水底土质等环境条件选用锚链和锚、撑杆系统或定位墩等方式。 设计码头处的水底土质较软且设计停泊的船舶较大，趸船采用定位墩系留方式，船舶荷载主要由定位墩承受。定位墩布置在趸船两侧。暂拟定3根900mm18 mm（外径厚度）钢管桩。3.6.2.3 引桥尺寸设计（1）引桥设计基本原则：钢引桥的结构设计应符合现行行业标准港口工程钢结构设计规范（JTJ283）的有关规定。 钢引桥不宜直接承受船舶荷载。当需要受船舶荷载时，应验算结构的强度、稳定性和变形。钢引桥的宽度应根据工艺布置和使用要求确定，可按表4-2选取。活动钢引桥的设计坡度应满足工艺和使用的要求，对不通行汽车的货运码头不宜陡于1：3.5；对客运码头不宜陡于1：7；对汽车轮渡码头，其坡度不宜陡于1：10。当钢引桥设活动踏步时，其坡度可以适当放陡。表3-2 钢引桥宽度 序号使 用 条 件宽度（m）1客货码头4.55.52中、小客运码头3.54.53单线固定皮带机、电瓶车或非机动车3.04.04双向电瓶车或非机动车3.54.55汽车、拖车、叉式装载车4.05.5单车道6液体货物码头按管线布置确定，其人行道宽度不小于1.0 m。 （2）引桥宽度本服务区引桥主要用于船员进出服务和船舶加油服务，由表4-2拟定钢引桥宽度为4.0 m。（3）引桥跨度因为在服务区选址处岸坡较陡,且水位差较小,本方案设计一个活动钢引桥。钢引桥的跨度应根据地形、水文条件、船舶吃水和工艺要求确定，所以拟定钢引桥为45 m。3.6.3 港口道路布置港口道路应根据运量、流向、货种、运输组织、地形、进线条件等进行设计，并应满足港口平面布置及装卸工艺要求。港口道路与路网公路、城市道路的接轨站和接线站，宜靠近港区。选线和线路布置应避免货物的迂回和折返运输，并应减少道路的相互干扰。根据河港工程总体设计规范规定。确定主干道宽20 m，次干道宽15m，支道为10 m，大门处为20 m。引桥的宽度4 m，引桥与码头平台连接处的转弯半径为5 m, 主干路的车辆弯曲半径为20m，具体布置见总平布置图。港内道路边缘至建筑物外墙的最小净距为:建筑物面向道路一侧无出入口最小为1.5 m,建筑物面向道路一侧有出入口，但不通行机动车辆3.0 m，建筑物面向道路一侧有流动机械出入口4.0 m，建筑物面向道路一侧有汽车出入口5.0 m。3.6.4 服务区基本建筑布置服务区陆域设置服务综合楼1栋，垃圾站1座，污水池1座，机修车间1间，仓库1间，办公楼1栋，宿舍楼1栋，储油罐1座，保卫室1间，磅房1座。由其他已建服务区以及株洲服务区的具体情况可拟定布置陆域设施如表3-1所示，陆域总面积为300 m120 m。 表3-1 港口陆域建筑一览表 编号名称尺寸（m）数量面积（）服务综合楼602011200机修车间40201800污水池40201800垃圾站40201800储油罐602011200宿舍楼40201800办公楼602011200保卫室40201800仓库40201800磅房15151225第四章 装卸工艺4.1 主要设计参数4.1.1 建设规模本水上服务区靠船平台设计为2000吨级，由服务区特点拟布置2个靠船平台。4.1.2 设计船型设计船型为2000吨级货船，90m16.2m2.6m（总长型宽设计吃水）。4.1.3 主要工艺内容由服务区的主要职能可知，本设计的装卸工艺主要是船舶加油及船员上下。4.2 工艺方案4.2.1 设计原则（1）装卸工艺的方案应满足船舶加油及船员进出服务区的工艺要求，并考虑到装卸工艺的先进性和合理性。（2）装卸工艺流程应流畅实用，减少操作环节及劳动强度，保障装卸作业的安全。4.2.2 人员进出港口工艺流程和作业方式（1）设计专门的趸船及引桥用于船员服务，再设计一个人行道路用来备用，人行道路通过踏步与湘江大堤连接。主要装卸工艺流程：趸船活动钢引桥湘江大堤大门服务区趸船踏步人行道路踏步湘江大堤大门服务区4.2.3 船舶加油工艺流程和作业方式根据已建同类工程的实践经验表明，给船舶提供加油服务采用浮式码头由管道输送装船的优点明显，方便装船作业。本次设计的液体柴油出口，是由陆域油罐区，通过管道输送至趸船，再由软管装船。4.2.3.1 主要装卸工艺流程：液体柴油出口：柴油储罐油泵引桥管线阀门流量计趸船管线软管船辅助工艺流程：每次装船完毕后，软管内的介质用压缩空气扫向船舶。软管平时不扫线，检修时用压缩空气将管线内的介质扫向船或后方的储油罐。扫线方向为：码头钢引桥及趸船段管内的物料扫向船舶；钢引桥及陆域管线内的残液扫向罐区。4.2.3.2管线配置采用直径为200 mm的Trident加油管。4.2.3.3 支架布置及管线补偿本工程工艺管线在钢引桥段单层布置。4.2.3.4 设备选型墩台阀室平台上设阀组；趸船上设阀组、流量计。趸船管线与船舶连接采用Trident加油管。第五章结构方案比选5.1 码头结构选型论证5.1.1 结构选型基本原则（1）码头结构型式的选择要贯彻经济、实用、耐久的指导思想，并应进行综合分析比较。（2）全面规划、远近结合。应结合港口的规划要求，对码头负荷能力及浚深的预留等。（3）因地制宜，根据具体使用要求、自然条件、施工条件等选择码头结构型式。（4）积极采用科学技术新成果。（5）就地取材，因材设计，充分利用当地材料资源。5.1.2 结构选型三要素港口水工建筑物是港口工程的一项主体工程。作用在港口水工建筑物上的荷载比较复杂，包括自然荷载、使用荷载和施工荷载等。因此，在进行码头结构型式选择时，要根据拟建港区的自然条件、码头的使用要求和施工条件等因素确定选用何种结构型式。（1）自然条件与码头结构型式的关系自然条件一般是确定结构型式的决定性因素，而且是影响码头造价的主要因素。 水文条件水文条件一般决定着码头以何种方式进行施工。当水位差较小时，由于受施工水位变化不大的影响，一般采用直立式码头，且码头的上部结构不能做的太高。当水位差较大且设计靠泊船型较大时，可采用直立式码头，码头的上部结构可做的较高；设计靠泊船型较小时，为适应水位差较大的影响，一般采用斜坡式码头或浮码头。 地质条件码头结构型式的选择必须与拟建港区的地质条件相适应。对于岩石、砂及较硬的粘土（其内摩擦角大于）地基一般多采用重力式结构；对于中等密实的土壤地基且其下部无较坚硬的持力层时，一般多采用板桩结构；对于上部地基软弱（如淤泥质粘土或淤泥）而在地基的适当深度处存在较坚硬的持力层时，主要采用高桩码头。 河势条件河势也是决定码头结构型式的一个主要因素。当河道较窄或新建码头会较大的改变河势（水流、冲淤条件）时，考虑到防洪要求，应采用对河势影响小的透空式码头结构。当河道较宽或新建码头对河势的改变较小时，码头结构型式对防洪的影响较小，可采用实体式或透空式码头结构。（2）使用要求与码头结构型式的关系在一定的自然条件下，码头的使用要求是码头结构型式选择时的决定因素，结构型式必须满足码头使用上的要求。使用上对结构型式的要求，主要有以下几个方面： 满足码头总平面布置的要求对于布置在掩护条件较差区域的码头，应满足船舶的泊稳要求，应选择透空式、局部透空式码头结构型式。 满足码头装卸工艺的要求要求对装卸工艺变化的适应性强时可选用重力式码头；对装卸工艺变化的适应性要求不高时可选用板桩码头或高桩码头。 满足码头使用荷载的要求要求对码头地面超载的适应性强时可选用重力式码头；对码头地面超载的适应性要求不高时可选用板桩码头或高桩码头。 满足结构使用耐久的要求要求在各种可能的最不利荷载组合的作用下，码头结构具有足够的强度和整体稳定性，且不得发生较大的位移和沉降而影响使用。 满足码头附属设施安装方便的要求应使码头结构型式便于附属设施的安设，并使其经常保持良好的技术状态，保证使用方便、易于维修。（3）施工条件与码头结构型式的关系施工条件主要是指目前国内施工的技术水平、施工设备的能力以及拟建港区当地已有的预制厂的规模及能力等。5.1.3设计条件具体设计条件见第二章。5.2 水工结构方案根据港区地形、地质、水文等自然条件，结合总平面布置及水上服务区特性，码头水工建筑物提出了两个方案。5.2.1 方案一采用浮码头形式，由两个钢质趸船和两座引桥组成。趸船尺寸分别是与（船长船宽型深吃水）。引桥为45 m长钢引桥。趸船两侧各采用三根900 mm18mm（外径厚度）钢管桩固定。5.2.2方案二采用钢筋混凝土全直桩框架结构，泊位长130 m，宽34 m，码头横向排架间距取11.8 m，共11 跨，12 榀排架。每榀排架设7 根桩，码头排架前排桩基采用D1.4m 钢筋混凝土嵌岩钻孔灌注桩，后排桩基采用D1.4m 钢筋混凝土嵌岩灌注桩，桩距为12 m。5.3 水工结构方案初步比选5.3.1 方案一优缺点方案一采用的浮码头结构形式不仅具有价格低廉，且可通过自身的浮力和锚索的固定使其无论是高水位或枯水位时都能浮动在水面上某一基本固定的位置, 浮码头的甲板表面与水面也始终处于一个相对稳定的高差。由于其长期停泊在江面上, 对江流的水文影响及回流淤积要比高架式码头小得多, 因此也不会给航运和防洪带来大的影响。缺点在于不可能在浮码头上安装大型装船设备，因此运载船只的吨位一般适宜在2 000t以下。结构较为简单，使用期限较其他码头短且容易出现故障，在设计时必须增加备用方案的设计。5.2.2 方案二优缺点方案二采用钢筋混凝土全直桩框架结构，高桩框架码头整体性好、刚度大；由于上部结构高度大，当水位差较大时还可采用两层或多层系缆，对无掩护的海港和需抗震设防的港口采用框架式码头形式也可增加码头的刚度和整体稳定性。缺点是是施工比较复杂，材料用量多，造价较高。5.3.3 方案选择相对于框架码头浮码头形更适合适合于客运以及加油码头，正好本设计中的水上服务区主要职能就是船员服务及船舶加油服务。另外由浮码头结构和高桩框架结构各自的优缺点，结合株洲水上服务区的航道等级、服务区的特殊性以及所在处水文条件和地基条件，和其所处的内河地理位置，综合比较，考虑总平面布置、工艺方案及经济方面，码头结构方案推荐方案一浮码头结构形式。第六章 结构计算码头基本结构：通过与框架码头比选，码头采用浮码头结构型式，主要由两艘钢质趸船和2座引桥组成，钢质趸船平面尺度为6014m与7014m，引桥为一跨454m的活动钢引桥。趸船通过两个定位墩进行连接，定位桩采用钢管桩与钻孔灌注桩的组合结构。6.1 设计荷载6.1.1 船舶荷载6.1.1.1 一般规定由港口工程荷载规范(JTJ 215-98)可知作用在固定式系船、靠船结构上的船舶荷载可以包括如下内容：（1） 由风和水流引起的系缆力；（2） 由风和水流引起的挤靠力；（3） 船舶靠岸时产生的撞击力；（4） 系泊船舶在波浪的作用下产生的撞击力。6.1.1.2 系缆力按按作用于船舶上的风荷载和水流力共同作用下计算。（A）作用下船舶上的风荷载按下列公式计算： (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分力（kN）；，分别为船体水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（m/s）； 风压不均匀折减系数。设计船型为2000吨级货船，计算时考虑满载及半载的情况，设计风速为九级风。船舶在超过九级风时必须离开码头到锚地避风，去设计风素的横向分量与纵向分量相等，所以控制风速=14.8 m/s。（1） 船舶水面以上受风面积计算船舶水面以上受风面积A可根据设计船型和船舶的装载情况按下式确定。满载时 (6-3) (6-4）半载时 (6-5) (6-6)式中： ，分别为船体水面以上横向和纵向受风面积（）； DW船舶载重量（t）。 所以满载时 半载时 （2）风压不均匀折减系数由港口工程荷载规范(JTJ 215-98)表10.2.3可知= 0.9。 满载时 Fxw =37.29KN Fyw =8.47KN 半载时=69.69KN； =12.08KN。（B）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），淡水取=1.0 t/； V 水流速度（m/s），取V = 1.5m/s； B 船舶吃水线以下的横向投影面积（）。（1）由港口工程荷载规范(JTJ 215-98)表E.0.16-1可知，满载时其中d/D =4.2/2.6=1.58，L/B=90