第4章 码头及码头平面设计PPT课件

精选,第四章码头及码头平面设计,4.1港口规模确定4.2减少船舶在港时间4.3码头布置型式4.4港口陆域尺度4.5海港码头平面布置4.6河港码头布置特点4.7港口竖向尺度,精选,4.1港口规模确定,港口规模一般包括：码头建筑物长度(各类泊位的数量)；水域面积(调头水域、航道、港池、锚地等)；防波堤长度；仓库、堆场、停车场等面积；办公楼、机修间、机械库等生产辅助建筑物规模；铁路、道路的数量和等级；港区供水、供电、供油等生活辅助设施规模；.,码头是港口营运的中心，港口其它设施必须与码头相适应，也就是说，港口规模取决于码头规模即各类泊位数的多少。,4.1港口规模确定,精选,影响泊位数S的主要因素,港口吞吐量Q，旅客、货物；船型及其周转量；装卸效率的高低。,确定港口规模主要解决两方面的问题：泊位的大小来港船型泊位的多少吞吐量、船舶数量、装卸效率等,4.1港口规模确定,精选,港口泊位数估算粗略估算港口的泊位数S：,Q码头年作业量P单个泊位设计通过能力；可按下式估计,泊位系数1.21.5；t船舶平均占泊时间（日/艘）；N考虑时段的天数；船舶平均装卸量（吨/艘）。,4.1港口规模确定,精选,现行规范泊位通过能力计算公式,4.1港口规模确定,精选,泊位数优化S太多港口设施经常出现闲置，造成投资浪费S太少许多船舶、旅客排长队等待，给船、客带来损失,S优应满足的条件(只考虑港、船因素),港口有S个泊位时平均在港口的船舶数,港口泊位数优化：考虑港、船、客货各方面的因素，使得客货在港口转运的总费用最省。,以cb表示每泊位每天的营运费用（元/泊日）cs表示每船在港一天所需费用（元/艘日）在时段N天内船舶总费用为（港口有S个泊位）,4.1港口规模确定,精选,泊位数S不同就导致Cs的变化，泊位数优化就是取S值使得Cs最小，即,将Cs的表达式代入整理得S优应满足的条件为：,方法：调整S值使上式得到满足试算关键：给定S后如何计算平均在港船舶数,有关泊位参数的概率表达,设：S港口泊位数Pn有n艘船在港的概率FnN天内有n艘船在港的天数，Fn=NPn,4.1港口规模确定,精选,泊位利用率ss就是泊位利用的天数与泊位总天数的比值。设有n艘船在港则：nS时，泊位利用的天数即为船天数nFn,有空泊位,无船待泊nS时，泊位全部被占用，泊位利用天数为SFn，有船待泊,4.1港口规模确定,精选,平均装卸船数,平均等待船数,4.1港口规模确定,精选,港口吞吐量Q设：平均一个泊位的日装卸量为R(t/泊日)则：Q=R泊位被利用的天数,不难看出以上各量有如下关系：,注意到s1恒成立，得港口最少泊位数为:,4.1港口规模确定,精选,船舶到达分布船舶到达港口是随机的,在t时段内到达港口n艘船舶的概率：,船舶的平均到达率,但有规律按某种概率分布到达港口泊松流相继到达的两艘船舶的间隔时间T服从指数分布概率密度：,4.1港口规模确定,精选,大量统计资料表明，多数港口的船舶到达服从泊松分布，如图是我国某港口1996年2301艘到港船舶的统计资料，从图中可看出该港的船舶到达基本上服从泊松分布，在港口系统规划中，船舶的到达通常按泊松流考虑。,4.1港口规模确定,精选,船舶占泊时间分布船舶占泊时间从靠泊到离开的总时间T，一般服从指数分布或者2阶爱尔兰分布。,k阶爱尔兰分布:,4.1港口规模确定,平均装卸船率,精选,k阶爱尔兰分布,4.1港口规模确定,P72图4-3有误,精选,排队理论的应用(只介绍M/M/S/排队模型的结果),M/M/S/排队条件：第一，船舶按泊松流到达港口；第二，船在港装卸占泊时间服从指数分布；第三，船一到港，只要有空闲泊位就必须停靠，不得等待特定泊位，并按先到先靠的原则进行排队，不得插队；第四，当船舶足够多时，不论排队多长，船舶不得中途离港。,4.1港口规模确定,精选,据排队论可得到有n艘船舶在港的概率为,P0,s有S个泊位时，无船在港（n=0）的概率。,4.1港口规模确定,精选,有了Pn,s就很容易求得有关参数,4.1港口规模确定,设n=i+s有:,精选,4.1港口规模确定,船舶的平均等待时间是人们极为关注的港口参数，可根据平均等待的船舶数求得。,精选,4.1港口规模确定,其它排队模型M/E2/S/排队模型船舶到港为泊松分布占泊时间为二阶爱尔兰分布,E2/E2/S/排队模型船舶到港和占泊时间为二阶爱尔兰分布,注意：各排队模型的差别很大，选取的模型必须符合港口实际。,精选,4.1港口规模确定,精选,例题,某港口件杂货作业区2020年的预测吞吐量为Q=1500万吨，设计装卸能力R=8000吨/泊位-日，设泊位营运费cb=16000元/泊位-日，船舶艘天费cs=45000元/船舶-日，船舶平均载货量=16000吨，货物平均价格cG=3500元/吨，现金贴现率i=8%，取N=365天，试：1.写出货物换装总费用表达式；2.导出最优泊位数应满足的条件；3.计算合理泊位数(按M/M/S/模型)；4.按合理泊位数建设时船舶的平均等待时间。,0.650.280.21S=8,4.1港口规模确定,精选,作业2(可以习题4.3代替),某港口件杂货作业区2020年的预测吞吐量为Q=430万吨，设计装卸能力R=4500吨/泊位-日，设泊位营运费cb=45000元/泊位-日，船舶艘天费cs=82000元/船舶-日，船舶平均载货量=12000吨，货物平均价格cG=4000元/吨，现金贴现率i=8%，取N=365天，试：1.按M/M/S/模型计算合理泊位数；2.按合理泊位数建设时船舶的平均等待时间。,4.1港口规模确定,精选,件杂货、散货库场总面积,仓库堆场面积,式中：A库场总面积（m2）q单位有效面积的货物堆存量（t/m2）Kk库场总面积利用率（堆场7080%，仓库5075%，取决于仓库结构）E库场所需容量（t）,计算方法根据货种、堆高、库场地面强度等确定,4.1港口规模确定,精选,其中：Qh年货运量（t）Kr货物最大入库场百分比（%）Tyk库场年营运天数（d）k堆场容积利用系数，件杂货1.0，散货0.60.9tdc货物平均堆存期（d）（可取715天，前方库场不宜超过10天）Hmax月最大货物堆存吨天（td）月平均货物堆存吨天（td）,4.1港口规模确定,精选,集装箱,4.1港口规模确定,式中：Ns堆场箱位数(TEU)；Nl集装箱堆放层数；As堆场容量利用率(%)；Ey堆场所需容量(TEU)，按下式计算：,精选,油库/罐容量E0,4.1港口规模确定,式中：所储油品密度(t/m3)；y容积利用系数，取0.850.95。,其它设施,根据有关参数和相关标准计算,精选,增加港口设施增建码头泊位、提高泊位装卸效率,例：设某港口原有泊位S=2，=0.35艘/天，Tb=1/=4天，根据计算：TW=3.844天，与Tb接近，很不合理。为改善这种状态，提出以下两方案比选：增建2个泊位，装卸能力不变（泊位数增加一倍）改进装卸工艺，装卸能力提高一倍，Tb=2天用M/M/S模型计算：增建泊位：=0.35，S=4，Tb=4，S=/S=0.35，TW=0.092T在港=4.092天提高效率：=0.35，S=2，Tb=2，S=/S=0.35，TW=0.28T在港=2.28天,4.2减少船舶在港时间的措施,4.2减少船舶在港时间的措施,精选,管理措施-泊位组把可以统一进行装卸的一些泊位组织在一起统一调度管理，称为泊位组。,例：设某港有相同的两个区，A、B，各有4个泊位，装卸能力为=0.25艘/泊-天（Tb=4天），每区的船舶平均到港率=0.7艘/日，按M/M/S模型计算时有：两区独立：=0.7，S=4，Tb=4，S=/S=0.7，TW/Tb=0.357TW=1.428天两区合并：=1.4，S=8，Tb=4，S=/S=0.7，TW/Tb=0.113TW=0.452天,4.2减少船舶在港时间的措施,精选,管理措施-速遣速遣是将几个泊位的设备集中使用，使某些船只迅速离港的调度方式，例如：港口有两个泊位，刚巧两艘船同时到达,船舶1,船舶2,两艘船同时作业(Tb=4天),船舶1,船舶2,两艘船分别作业，装卸设备集中使用(Tb=2天),两艘船都在4天后离港,有一艘船在2天后离港，并且未增加另一艘船的在港时间,4.2减少船舶在港时间的措施,精选,4.3码头布置型式,4.3码头布置型式码头供船舶停靠的水工建筑物泊位船舶停靠所占用的空间，具有三个要素：长度：占用的码头岸线长度宽度：占用的水域宽度与码头宽度不同深度：停泊船舶需要的水深,码头分类,按贸易：内贸、外贸按用途：客运、货运、客货兼用、工作船码头按货种：件杂货、集装箱、油、干散货、渔码头、按布置：顺岸、突堤、挖入式、堤内式、岛式,4.3码头布置型式,4.3码头布置型式,4.3码头布置型式,码头平面布置,突堤式：码头岸线与自然岸线成较大角度或垂直优：占岸线短，需建防波堤时，堤的长度短，便于管理缺：阻碍水流，占水域大突堤式码头广泛用于海港中,精选,4.3码头布置型式,青岛港,大连港东西港区,4.3码头布置型式,顺岸式：码头岸线与自然岸线基本平行优缺点与突堤式码头对应，顺岸式码头广泛用于河港,4.3码头布置型式,上海外高桥港区,精选,上海外高桥港区,挖入式：码头港池在向岸的陆地一侧开挖而成以往多用于河港或河口港，60年代以来也见于海港小河船集疏，但不占深水岸线，海船运输。,4.3码头布置型式,4.3码头布置型式,岛式及栈桥式：一般为开敞式码头，不设防波堤，用于大型散货船、油船、液体化工船，解决船舶的吃水问题码头远离岸边，与岸边无陆域连接油码头输油管埋在水底,4.3码头布置型式,精选,4.3码头布置型式,精选,4.3码头布置型式,堤内式布置：沿防波堤内侧布置码头一般可节省投资，尤其是斜坡式防波堤更为明显,连云港港,4.3码头布置型式,精选,4.4港口陆域尺度码头泊位尺度含水域码头泊位三要素：长、宽、深,泊位长度LL=设计船型长度Lc+适当的富裕量,4.4港口陆域尺度,精选,折角布置时折角处泊位：,4.4港口陆域尺度,双侧停船,：船长系数,单侧停船,泊位宽度BB=设计船型宽度Bc+适当的富裕量,泊位水深D（码头前沿水深）D=设计船型吃水T+适当的富裕量,4.4港口陆域尺度,精选,k水体密度影响系数：海水k=1，淡水k=1.03(海船)Z1龙骨富裕，与水底土质有关，淤泥0.2m，松砂0.3m，夹砂块状土和密砂0.4m，岩石0.6mZ2波浪富裕，按实测或模拟结果确定估算方法：良好掩护Z2=K1H-Z1开敞式Z2=K1HK是系数，顺浪0.3，横浪0.50.7；H是设计波高，取允许波高，当Z20时取Z2=0,4.4港口陆域尺度,Z3吃水富裕配载不均匀引起，干散货和液体散货取0.15m，滚装船按下表取，其他船型取0Z4备淤富裕，不淤积的港口取0，淤积的港口不小于0.4mZ5浚深富裕，一般取0.30.5m,4.4港口陆域尺度,kT,Z1+Z2+Z3,Z4,Z5,4.4港口陆域尺度,精选,陆域纵深码头岸线陆侧直接或间接用于港口生产和辅助生产用地的尺度,4.4港口陆域尺度,精选,件杂货码头特点：种类繁杂、装卸机械类型多,码头生产区可分为三部分(万吨级泊位一般大于200m)：,7080+20m,7080+20m,装卸作业生产区,岸,岸,腹地,快速货流,慢速货流,库场起缓冲作用,船,4.5海港码头平面布置,4.5海港码头平面布置,精选,4.5海港码头平面布置,精选,集装箱码头特点：专业化程度高、通过能力大,前方作业地带40m,前沿轨距仓盖板车道,4.5海港码头平面布置,精选,精选,堆场矩形布置若干个宽度：与堆放工艺适应长度：与泊位、地形等适应拆装箱库面积由拆装箱量确定，拆装箱比例一般在15%以下布置时应注意：门口足够多，进出方便。与后方（腹地）联系方便。避免与其它作业干扰，一般布置在后方角落。另外，仓库内通风条件、照明条件要好。纵深：生产作业区总宽度，500m1200m,4.5海港码头平面布置,精选,精选,外高桥港区,4.5海港码头平面布置,精选,精选,精选,干散货码头特点：进、出口的装卸工艺与平面布置差别大；对环境影响大,装卸工艺12装船：一般采用装船机卸船：工艺多样，门机+抓斗；带斗门机；专用卸船机等水平运输：皮带输送机堆场作业：堆高机+地下坑道式皮带输送机；斗轮式堆取料机装车：装载机；料槽漏斗卸车：翻车机；卸车机；自卸汽车,平面布置堆场的面积确定与位置选择,4.5海港码头平面布置,滚装码头特点：集装箱采用“拖上拖下”装卸方式，码头不需起重设备；码头的堆场面积很大,平面布置主要考虑：码头的布置型式：锯齿形等，便于搭跳板堆场的面积确定：单层，且富裕空间大,油码头特点：不需要装卸设备，船舶自带货油泵，管道输送；船舶吃水深，常为外海开敞式；安全、环保是重点,平面布置：船舶的系泊方式：单点系泊，固定码头系泊储油罐、污水处理厂等设施的位置,4.5海港码头平面布置,液化石油气（LPG）专用码头特点：专业性强；安全要求高,4.5海港码头平面布置,精选,游艇码头,特点：船小，水域、水深要求不高，泊稳、景观要求高,平面布置：通常采用“F”形梳式栈桥布置型式,4.5海港码头平面布置,精选,MarinaDiRavennaRimini,Italy,4.5海港码头平面布置,精选,MarinaBaiedesAngesVilleneuveloubet，France,4.5海港码头平面布置,精选,ElliottBayMarinaSeattle,WA,USA,4.5海港码头平面布置,精选,QingdaoOlympicSailingCenterQingdao，China,4.5海港码头平面布置,精选,4.6河港码头布置特点河港的陆域一般较窄，各作业区宽度比海港码头小,前方作业地带,栈桥式码头：由码头结构及装卸机械确定码头宽度,自然岸线,有门机：一般为14.5m无门机：715m,4.6河港码头布置特点,精选,连片式码头：根据使用要求确定,自然岸线,件杂货直立式码头：2030m，小型吊机窄一点装卸重件的码头：一般可取1015m斜坡式码头水平段宽度：1020m,4.6河港码头布置特点,精选,仓库堆场,面积：方法同海港码头，但有关系数的取值不同平面尺度：长度与泊位长度适应，宽度1250m不等仓库层数：一般单层，陆域紧张时可考虑多层,纵深在条件允许情况下尽量大，以方便作业,4.6河港码头布置特点,精选,码头前沿高程,波浪：对外海开敞式码头要考虑波浪的影响，主要是考虑波浪对码头建筑物作用。,考虑因素,船型：海船干舷大，码头高程可高一些，河船干舷小，从装卸考虑码头离水面高差小较为方便，高差太大码头面装卸机械司机看不到船，产生不安全因素。,潮位/水位：海港高潮位时一般不被淹没，但对不怕水淹的货物码头，可允许偶尔被淹。河港高水位通常停业。,陆域地形，尽量与后方陆域高程一致，便于交通运输。,4.7港口竖向尺度,4.7港口竖向尺度,精选,高程确定,4.7港口竖向尺度,上水控制标准,受力控制标准,根据码头的重要性、作业特点等要求，在一定的潮位和波浪组合下，按码头面上水可接受的程度设定的码头前沿顶高程控制标准,根据码头结构（尤其是透空式码头上部结构）