码头及码头平面设计

码头及码头平面设计第1页/共76页第2页/共75页第2页/共76页40~50m24~60m7m最大幅度3约20m210.57~104~52第3页/共75页第3页/共76页第四章

码头及码头平面设计——码头及其分类

按贸易分类

内贸码头：国内货物进出口的换装外贸码头：外贸货物进出口的换装第4页/共75页第4页/共76页第四章

码头及码头平面设计——码头及其分类

按用途分类

客运码头：仅供旅客上下船的码头货运码头：装卸货物的码头客、货兼用码头：即有旅客上下，也有货物装卸的码头工作船码头：供港口工作船舶停靠的码头第5页/共75页第5页/共76页第四章

码头及码头平面设计——码头及其分类

按货种分类

件杂货码头集装箱码头油码头

干散货码头：粮、煤、矿石等渔码头第6页/共75页第6页/共76页第四章

码头及码头平面设计——码头及其分类

按平面布置型式分类

突堤式码头：码头岸线与自然岸线成较大角度或垂直

优点：占岸线短，需建防波堤时，堤的长度短，便于管理

缺点：阻碍水流，占水域大突堤式码头广泛用于海港中第7页/共75页第7页/共76页第四章

码头及码头平面设计——码头及其分类青岛港第8页/共75页第8页/共76页大连港东西港区第9页/共75页第9页/共76页第四章

码头及码头平面设计——码头及其分类

顺岸式码头：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中第10页/共75页第10页/共76页第11页/共75页第11页/共76页上海外高桥港区第12页/共75页第12页/共76页上海外高桥港区第13页/共75页第13页/共76页第四章

码头及码头平面设计——码头及其分类

挖入式码头：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。第14页/共75页第14页/共76页第四章

码头及码头平面设计——码头及其分类第15页/共75页第15页/共76页第四章

码头及码头平面设计——码头及其分类栈桥式码头：码头远离岸边，与岸边用栈桥连接一般用于开敞式的油、矿石码头，以解决吃水问题曹妃甸矿石码头一期工程

第16页/共75页第16页/共76页4.2码头规模确定码头规模决定了港口规模，港口规模一般包括：第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定码头建筑物长度(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；…….第17页/共75页第17页/共76页

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。第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定第18页/共75页第18页/共76页影响泊位数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泊位的大小和多少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、装卸效率等第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定第19页/共75页第19页/共76页船型预测来港船舶不可能一样大，以多大的船作为设计依据是一个复杂的问题，它与技术、经济的发展水平和速度、国际贸易、乃至政治形势都有关系。第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定第20页/共75页第20页/共76页第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定第21页/共75页第21页/共76页港口泊位数估算

现行规范建议粗略地用下式估计港口的泊位数S：Q

——港口吞吐量P

——泊位通过能力第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定第22页/共75页第22页/共76页

——泊位系数1.2~1.5；

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）。第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定第23页/共75页第23页/共76页泊位数优化

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

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。

第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定第24页/共75页第24页/共76页S优应满足的条件(只考虑港、船因素)

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）第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定——港口有S个泊位时平均在港口的船舶数第25页/共75页第25页/共76页泊位数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第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定第26页/共75页第26页/共76页有关泊位参数的概率表达设：S

——港口泊位数

Pn——有n

艘船在港口的概率

Fn——N

天内有n

艘船在港的天数，Fn=NPn第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定第27页/共75页第27页/共76页

泊位利用率(D,0)s

(D,0)s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：

n≤S

时，泊位利用的天数即为船天数

nFn,有空泊位,无船待泊

n＞S

时，泊位全部被占用，泊位利用天数为SFn，有船待泊第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定第28页/共75页第28页/共76页第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定第29页/共75页第29页/共76页

平均装卸船数

平均等待船数第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定第30页/共75页第30页/共76页

港口吞吐量

Q

设：平均一个泊位的日装卸量为R(吨/泊·日）

Q

=R

·

s·

泊位被利用的天数

不难看出以上各量有如下关系：注意到(D,0)s≤1恒成立，得港口最少泊位数为：第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定第31页/共75页第31页/共76页排队理论的应用(先介绍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负指数分布；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。第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定第32页/共75页第32页/共76页有了Pn,s

就很容易求得

在上述公式的推导过程中利用了级数求和公式因此在计算中必须保证

S

>a

的条件。第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定第33页/共75页第33页/共76页

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。第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定第34页/共75页第34页/共76页第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定第35页/共75页第35页/共76页第四章

码头及码头平面设计——码头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。第36页/共75页第36页/共76页第四章

码头及码头平面设计——减少船舶在港时间4.3减少船舶在港时间的措施

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。第37页/共75页第37页/共76页第四章

码头及码头平面设计——减少船舶在港时间例：设某港有相同的两个区，A、B，各有4个泊位，装卸能力为μ=0.25艘/泊-天（Tb=4天），每区的船舶平均到港率

=0.7艘/日，用M/M/S模型计算时有：两区独立：=0.7，S=4，Tb=4，

(D,0)S=/μS=0.7，TW/Tb=0.357→TW=1.428天两区合并：=1.4，S=8，Tb=4，

(D,0)S=/μS=0.7，TW/Tb=0.113→TW=0.452天第38页/共75页第38页/共76页第四章

码头及码头平面设计——减少船舶在港时间

提高装卸效率增加港口装卸设备，提高泊位装卸效率可有效地减少船舶的在港时间。第39页/共75页第39页/共76页

例：设某港口原有泊位S=2，

=0.35艘/天，Tb=1/μ=4天，根据计算：TW=3.844天，与Tb

接近，这是船方难以接受的，也是不合理的。为改善这种状态，提出以下两方案比选。①增建2个泊位，装卸能力不变（泊位数增加一倍）②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，

(D,0)S=/μS=0.35，TW=0.092→T在港

=4.092天提高效率：=0.35，S=2，Tb=2，

(D,0)S=/μS=0.35，TW=0.28→T在港

=2.28天第40页/共75页第40页/共76页第四章

码头及码头平面设计——减少船舶在港时间

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第41页/共75页第41页/共76页4.4码头泊位尺度码头泊位三要素：长、宽、深第四章

码头及码头平面设计——码头泊位尺度

泊位长度L

L=设计船型长度Lc+适当的富裕量第42页/共75页第42页/共76页4.4.1

多用途杂货码头、件杂货码头

1．特点：即能装卸件杂货，又能装卸集装箱，有时还装卸散货。

是从件杂货码头逐步转化成专业集装箱码头的过渡性码头。

第43页/共75页第43页/共76页第44页/共75页第44页/共76页2．设计理由

目前的件杂货船一般都能装运集装箱

如：1.5万吨级普通杂货船，能装80~100TEU

1.5万吨级多用途杂货船，能装200~300TEU

5000吨级半集装箱船，能装130TEU

1.5万吨级半集装箱船，能装500TEU

因此在规划设计件杂货码头时，均需考虑接受集装箱的可能性，逐步成为多用途码头，当集装箱运量达3万TEU/年后改为集装箱专用泊位。

第45页/共75页第45页/共76页3．平面布置

装卸工艺与平面布置界于杂货码头与集装箱码头之间，需注意的是：

①纵深大，两种货物的作业避免相互干扰。

②装卸机械需要考虑其多用途的特点进行设计。

第46页/共75页第46页/共76页青岛前湾一期多用途平面布置图第47页/共75页第47页/共76页件杂货、散货库场总面积仓库堆场面积

计算方法——根据货种、堆高、库场地面强度等确定：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70～80%，仓库60～70%）

E——库场所需容量(t)，按下式计算第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定第48页/共75页第48页/共76页第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定第49页/共75页第49页/共76页

其中：

Q——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)

tdc——货物平均堆存期(d)

（可取7～15天，前方库场不宜超过10天）

Hmax——月最大货物堆存吨天(td)

H

——月平均货物堆存吨天(td)第四章

码头及码头平面设计——码头规模确定第50页/共75页第50页/共76页件杂贷码头机械设备组合表序号项目卸船作业线种类叉车牵引平板车--轮胎吊牵引平板车--叉车汽车--轮胎吊1装卸船机械门机+船吊门机+船吊门机+船吊门机+船吊2操作过程船前方库场船后方库场船后方库场船后方库场3水平运输距离＜150m＞150m＞150m＞350m4机械配备及台数叉车:2台轮胎吊:1台牵引车:1~2台平板车:3~9台叉车:1台牵引车:1~2台平板车:3~9台汽车:2辆轮胎吊:1台第51页/共75页第51页/共76页4.4.2集装箱码头

1．设计条件与标准

①运量：集装箱码头吞吐能力很大，一般可达10万TEU/年。当年运量在3万TEU/年以上时才可考虑建专业泊位。箱数由货运量和平均每箱重量计算。设计时每箱平均装货10t左右为宜，我国上海港统计资料为8~9t/箱。

②船型：以第二代为宜，3万吨级，1500TEU，吃水11.5m，兼顾第三代甚至第四代。第52页/共75页第52页/共76页③空箱运输：规划中必须考虑空箱的运输，它占船空间，占堆场面积等。世界上集装箱运输的平均空箱率10%左右。我国上海港达30%以上。

④在港拆装箱量：目前多数集装箱码头的集装箱运输即有“门到门”和“港到港”，我国以后者为主，因此在港拆装量很大，其比值问题目前尚有争议，有人认为随着陆上集装箱运输的发展，在港拆装比例会逐渐减少。从目前来看，至少应在30~40%以上。第53页/共75页第53页/共76页⑤泊位利用率：集装箱码头通过能力大，(D,O)s应适当降低，S=1≤0.3为宜，S=2时也不宜超过0.5。

第54页/共75页第54页/共76页第55页/共75页第55页/共76页第56页/共75页第56页/共76页第57页/共75页第57页/共76页营口第58页/共75页第58页/共76页第59页/共75页第59页/共76页第60页/共75页第60页/共76页第61页/共75页第61页/共76页第62页/共75页第62页/共76页第63页/共75页第63页/共76页2．平面布置

①前方作业区≥40m(70~80m)

②堆场的最小面积为：Smin=nmin·S

第64页/共75页第64页/共76页拆装箱库第65页/共75页第65页/共76页③拆装箱库

仓库面积由拆装箱量确定，一般每个泊位应有5000~10000m2

仓库形状一般为矩形长条，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。④纵深

从码头前沿到作业区后方界线在350~400m较为理想。第66页/共75页第66页/共76页4.4.3油码头

码头只按结构要求设计，平面尺度上无任何附

加要求。

平面布置上也取决于一些防火安全距离。油库

区与码头之间要求有一定的防火距离。

油品闪点<60℃油罐容积>5000m2时为50m

≤5000m2时为40m

闪点60~120℃油罐容积>5000m2时为35m