镇江港码头结构设计与项目施工设计方案

镇江港五万吨级码头结构设计

与施工组织设计

50,000-tonwharfofZhenjiangPort

DesignandConstructionDesign

摘要

该论文为镇江港高桩板梁式码头设计，地处京杭大运河与长江十字交汇处，是

我国长江主枢纽港之一。该地所处的地质条件基本为淤泥，适合使用高桩码头这种

结构型式，高桩码头结构自重轻，为透空结构，可以减弱波浪对码头的影响。

本设计主要分镇江港5万吨级板梁式高桩码头，主要分为四大部分：

第一、根据当地实际情况对码头进行了结构选型，总平面做了布置，包括码头

前沿水深、码头面高程、泊位长度等，此外，根据相关规范，对码头的各构件尺寸

进行了估算。

第二、对所承受的荷载以及各构件进行了计算，这部分是本设计的核心内容，

包括对面板、纵梁、横向排架、桩基和靠船构件的详细计算，其中横向排架和桩基

采用上海易工软件进行了计算。

第三、进行了简单的施工组织设计，包括工程简介、场地安排和施工进度计划

三部分。

第四、对码头各断面，包括各构件进行了CAD绘图。

关键词：高桩；板粱式；结构；内力计算

Abstract

ThepaperpileboardinZhenjiangporthighbeamterminaldesign,locatedinthe

Beijing-HangzhouGrandCanalandtheYangtzeRiverCrossInterchange,isthemain

hubofChina'sYangtzeRiver.Themannerinwhichthebasicgeologicalconditionsfor

thesludge,suitableforhigh-piledwharfofthisstructuretype,high-pilewharfstructure,

lightweight,forthepermeablestructure,canweakentheimpactofwavesonthepier.

ThedesignofthemainpointsofZhenjiangport50,000t-classplatebeamwhar£

dividedintofourparts：

First,accordingtolocalactualsituationontheterminalsofthestructureofselection,

thetotalplanemadealayout,includingthefrontdockwaterdepth,theterminalsurface

elevation,berthlength,inaddition,accordingtotherelevantnorms,onterminalswere

estimatedsizeofeachcomponent.

Second,theloadsandthecomponentswerecalculated,thispartisthecoreofthis

design,includingthepanel,longitudinal,transversebent,pilefoundationandthedetailed

calculationsbyshipcomponents,includingTransverseandeasytoworkwithShanghai

pilecalculationsoftware.

Third,forthesimpleconstructiondesign,includingprojectprofiles,venue

arrangementsandtheconstructionscheduleofthreeparts.

Fourth,thesectionofthepier,includingthecomponentswereCADdrawing.

Keywords：highpiledwharf;beamsplate;structure;internalforcecalculation

第一章绪论.............................................1

1.1我国港口的基本情况..............................................1

1.1.1港口的作用.................................................1

1.1.2港口的规模和经济都有了跨越式发展...........................1

1.1.3港口的管理体制.............................................2

1.2江苏省的港口情况................................................2

1.3镇江港口情况....................................................3

1.3.1镇江港的地理位置及交通环境.................................3

1.3.2镇江港的自然条件...........................................3

1.3.3镇江建港的必要镇江建港的必要性和重要性.....................5

第二章设计资料..........................................6

2.1自然条件........................................................6

2.1.1地理位置...................................................6

2.1.2气象.......................................................6

2.1.3水文.......................................................6

2.L3.1潮汐、水位...............................................6

2.1.3.2流速流向泥沙...........................................7

2.1.3.3冰凌...................................................8

2.2地形地貌........................................................8

2.3工程地质........................................................8

2.4地质构造及地震..................................................9

第三章总平面布置......................................10

3.1总体布局.......................................................10

3.2码头泊位数、泊位长度及其高程...................................10

3.2.1泊位数....................................................10

322码头前沿高程...............................................11

3.2.3码头前沿设计水深..........................................11

3.2.4码头前沿底高程............................................12

III

3.2.5泊位长度..................................................12

3.2.2码头前水域宽度............................................12

3.3库场堆场面积...................................................12

3.4机械选型.......................................................13

第四章码头结构方案设计及荷载计算.......................14

4.1结构方案的确定.................................................14

4.2方案设计...................................................14

4.2.1结构总尺度的确定..........................................14

4.1作用于船舶上的风荷载...........................................15

4.2作用于船舶上的水流力...........................................16

4.3系缆力.........................................................17

4.4挤靠力.........................................................18

4.5撞击力.........................................................18

第五章面板计算.........................................19

5.1计算原则及其尺寸拟定...........................................19

5.2计算跨度.......................................................19

5.2.1简支板....................................................19

5.2.2连续板....................................................20

5.3作用计算.......................................................20

5.3.1永久作用..................................................20

5.3.2可变作用..................................................21

5.4作用效应分析...................................................21

5.4.1短暂状况（施工期）...........................................21

5.4.2持久状况（使用期）...........................................22

5.5作用效应组合...................................................25

5.5.1承载能力极限状态的作用效应组合............................25

5.5.2正常使用极限状态的作用效应组合............................25

5.6配筋计算.......................................................26

第六章纵梁计算.........................................29

IV

6.1纵梁断面尺寸...................................................29

6.2计算跨度选取...................................................30

6.2.1简支梁....................................................30

6.2.2连续梁....................................................30

6.3作用...........................................................30

6.3.1永久作用..................................................30

6.3.2可变作用..................................................31

6.3.3作用效应分析..............................................31

6.4内力计算.......................................................31

6.4.1施工期....................................................31

6.4.2使用期....................................................32

6.5作用效应组合...................................................60

6.5.1承载能力极限状态的作用效应组合............................60

6.5.2正常使用极限状态的作用效应组合............................61

6.6纵梁配筋计算...................................................65

第七章横向排架计算....................................68

7.1横梁结构.......................................................68

7.2横梁计算.......................................................68

7.2.1计算跨度..................................................68

7.2.2结构断面特征..............................................68

7.3横梁荷载计算...................................................69

7.3横梁配筋计算...................................................77

第八章桩基计算........................................79

8.1概述...........................................................79

8.2桩轴力计算表格.................................................79

8.2桩轴力计算表格.................................................82

第九章靠船构件计算....................................84

9.1概述............................................................84

V

9.2靠船构件计算..................................................84

9.2.1悬臂板根部断面内力计算.......................................84

9.2.2靠船构件水平向在船舶撞击力作用下的内力.......................85

9.3靠船构件配筋计算..............................................86

第十章施工组织设计....................................88

10.1概述..........................................................88

10.1.1工程简介....................................................88

10.1.2工程特点....................................................88

10.1.2.1气象.......................................................88

10.1.2.2水文...................................................88

10.2施工布置......................................................89

10.2.1布置原则....................................................89

10.2.2现场布置....................................................89

10.3施工进度计划..................................................90

10.3.1施工总进度计划安排原则......................................90

1032施工进度计划表...............................................90

结论....................................................92

致谢....................................................93

参考文献................................................94

外文翻译................................................95

VI

第一章绪论

1.1我国港口的基本情况

1.1.1港口的作用

作为港口，无论在任何国家，对于城市经济的发展、区域经济的发展都起着非

常重要的作用。据有关资料显示，全球35个国际化的城市，其中有31个是因为有

港口而发展起来的国际化的城市。前10名的城市几乎都是港口城市。有资料显示,

全球财富的50%集中在沿海港口城市。

从我们国家的情况来看，也是这样，比如说我们的长三角地区，占国家GDP

总量的18.6%,长三角地区正是因为有强大的港口群，比如说上海港、宁波港等等。

同时，珠三角地区,占国家GDP9.9%,它也有一个港口群，比如说广州港、深圳港

做支撑。同样在环渤海地区，占全国GDP总量的25%,也是因为有了大连、秦皇

岛、天津、烟台、青岛这样的港口，支持着环渤海经济圈的发展。因此，港口在国

家的经济发展中，在区域经济的发展中，在城市经济发展中起着举足轻重的作用。

港口为什么会起这样的作用呢？是从历史演变的过程来看。港口首先是交通的

枢纽，是各种交通工具转换的中心，这样大量的货物聚集在这里，拉动经济的发展。

同时，港口周边地区又发展加工工业，带动了工业的发展。再后来是第三代港口，

又促进了国际贸易的发展，一些代理的行业，物流也发展起来了。现在已经发展到

第四代港口，是什么概念呢？是全球资源配置的枢纽，因为当前的一个国际发展的

重要趋势是全球化，全球化的趋势就是资源在全球范围内的流动与资源在全球的共

享，在这样的情况下，资源在全球范围内流动，就要靠海运来支撑，因为海运的运

量最大，效率最高，成本最低。在港口周围就变成了资源配置的枢纽。因此，在区

域经济发展中，港口对于整合各种生产要素，发展各种产业集群具有非常重要的意

义。

1.1.2港口的规模和经济都有了跨越式发展

建国初期，我国沿海只有6个主要港口，泊位233个，其中万吨级深水泊位61

个，年吞吐量1000多万吨。50多年来，依靠科技进步，我国港口的面貌已经发生

了根本的改变，港口与航道的建设进入了一个新的时期.，我国沿海港口完成货物吞

1

吐量27亿吨，增长18.8%。其中集装箱超过了5700多万标准箱，比上年4589万

标准箱增加了1100多万标准箱。增长24.3%。尤其是上海港货物吞吐量达到5.9亿

吨，集装箱吞吐量达到2500万标准箱，分别位居世界第一、第二位。沿海港口对

国民经济发展，尤其对于外贸发展提供了有力的支撑，作出了突出的贡献。港口水

工建筑物的结构型式也有了很大的发展并取得了一系列重大技术成就和具有国际

水平的创新成果。

1.1.3港口的管理体制

1）体制改革基本完成

港口所在城市政府建立了港口行政管理机构，共有港口企业产权划归地方，为

进一步实施国企改革，建立现代企业制度创造了条件。作为国内最大国有独资港口

企业集团之一的上海国际港务集团，多元化股份制改造已经在去年年底启动。为港

口的发展，发展现代物流，推进港口经济繁荣，提高竞争力注入新的活力。

2）改革不全面，仍有不少遗留问题

我国港口还存在一些长期积累下来的问题，经济发展出现的新问题，改革中遇

到的深层次问题和管理问题，主要表现在港口能力不足，大型深水化泊位短缺。2004

年经济运行当中出现的煤、电、油运紧张状况仍然表明，我国港口仍然是经济发展

中的薄弱环节，瓶颈制约状况没有从根本上改善。港口资源利用存在体制性障碍，

综合运输体系效能不高，港口公用基础设施建设滞后。

1.2江苏省的港口情况

江苏省的水运业有着得天独厚的优势，境内水网密布，通江达海。全省通航里

程为24793公里（不含长江干流），占全国近五分之一。长江流入江苏境内425公里,

京杭运河南北贯通690公里，海岸线1011公里，目前江苏省港口泊位数、港口吞

吐量均居全国第一。根据交通部统计，2005年全国有25个主要港口，我省占有5

个。2005年全省港口货物吞吐量7.3亿吨，居全国第一位，集装箱吞吐量305万T,

与2004年相比，分别增长15%以及39%,其中沿江沿海港口吞吐量达到5亿吨，

外贸货物吞吐量达到8200万吨。2005年连云港完成集装箱吞吐量100万T,跃居

全国沿海集装箱港口吞吐量的前十位，居全球集装箱港口吞吐量的前100位；苏州

港、南京港分别完成货物吞吐量1亿吨，跨进亿吨港口之列。“十五”期间，我省港

2

口吞吐量、外贸货物吞吐量以及集装箱吞吐量分别年增加20.5%、18%以及30%。

江苏省95%的货物由水运承担，江苏内河水运以其独特的优势不仅形成了灿烂的运

河文化，还生成了沿河、沿江产业带，为促进区域经济的发展以及生产力合理布局

发挥了重要作用。

1.3镇江港口情况

1.3.1镇江港的地理位置及交通环境

镇江港位于长江三角洲暨江苏省中部的镇江市，地处京杭大运河与长江十字交

汇处。地理坐标为北纬32度13分，东经119度26分30秒。上距南京87公里，

下距长江入海口279公里。铁路有京沪干线，公路有312、104国道，沪宁高速公

路穿越，沿江有金山、大港、扬中三处汽车轮渡沟通苏南、苏北公路网；航空东距

常州机场70公里，西距南京禄口国际机场90公里，均有高等级公路直达，是我

国长江主枢纽港之一。

1.3.2镇江港的自然条件

1、气象

气温：

历史极端最高气温：40.9℃

历史极端最低气温：-12℃

年平均气温：15.4C

风况：

常风向为东风，春夏季多东及东南风，秋冬季多东北及北风，风力为3〜4级，

强风向为西北风，年大于17米/秒风平均为15.6天。

降水：

年平均降水量为1066.2毫米，年平均降雨日119.7天，大都集中在6〜9月份。

雾况：

年平均雾日为25.8天，大都发生在冬季，主要是凌晨起雾，九时左右消散。

3

2、水文

水位：

镇江港所辖江段属感潮河段，属半日潮型，规划港区的设计水位根据镇江港老

港区内的镇江水文站52年水位资料推得。（黄海基面，下同）详见下表：

镇江水文站：

历年最高水位：+6.69米（1996年8月1日）

历年最低水位：+0.66米（1959年1月22日）

平均高水位：+5.20米

平均低水位：+1.60米

历年最大潮差：+2.32米（1979年1月30日）

历年最小潮差：0.00米（1969年9月6日）

历年平均潮差：+0.96米

流速流向：

据长办南京历年实测瞬时落潮流速资料：

断面平均最大流速：2.0米/秒（洪水）

断面平均最小流速：0.5米/秒（枯水）

平均流速：1.0米/秒（中水）

各规划港区主流流向以顺流为主，枯水涨潮有负流出现

波浪：波高一般较小（H<0.7米），可不考虑。

泥沙：

据长办南实站的实测资料•，镇扬河段悬移质泥沙含量：

最大含沙量：1.00千克/立方米

最小含沙量：0.05千克/立方米

平均含沙量：0.30千克/立方米

潮汐：

每日涨落潮两次，涨潮平均历时3小时25分，落潮平均历时9小时，最大潮

差2.32米，枯水期涨潮时有明显逆江流，流速0.5〜1米/秒。

4

1.3.3镇江建港的必要镇江建港的必要性和重要性

镇江港地处江苏省中部，位于省内长江沿岸与京杭运河沿岸经济带十字水系

交汇中心，水陆交通十分发达，与邻近港口相比，港口对省内市县的幅射面广。

地处长江B级航区末端，是长江中上游地区大宗物资江海中转最佳效益区段，有

利于长江沿岸各省市B级航区船舶满载直达进行江、海河中转联运。

镇江市具有港口、交通、能源、水源、用地及城市依托的组合优势，在长江

岸线经济开放带上中等规模以上城市中有比较优势。随着经济国际化的进程，长

江下游地区日益成为跨国资本转移的热土之一，镇江又是其中深水岸线资源最丰

富、最具开发潜力优势的地区。

随着镇江港对外开放，新增外贸海运功能，港口从内河型又转向江海型，成

为长江下游一类对外开放港口。到90年代末，公用码头中海轮吞吐量比例已超过

一半。从公用码头的企业专用码头的发展建设来看，镇江港已形成以建设海轮泊

位为主导的发展方向，海港型的特征十分明显。

腹地经济发达，市场繁荣，港口吞吐量不断增长，港口吞吐量构成不断调

整，外贸吞吐量比重上升较快，为港口发展提供了强有力的支撑。

5

第二章设计资料

2.1自然条件

2.1.1地理位置

镇江港位于长江三角洲暨江苏省中部的镇江市，地处京杭大运河与长江十字交

汇处。地理坐标为北纬32度13分，东经119度26分30秒。上距南京87公里，

下距长江入海口279公里。铁路有京沪干线，公路有312、104国道，沪宁高速公

路穿越，沿江有金山、大港、扬中三处汽车轮渡沟通苏南、苏北公路网；航空东距

常州机场70公里，西距南京禄口国际机场90公里，均有高等级公路直达，是我

国长江主枢纽港之一。

2.1.2气象

气温：

年平均气温15.4C。历史最高气温40.9C,最低气温为零下12℃。

风况：

常风向为东风，春夏季多东及东南风，秋冬季多东北及北风，风力为3〜4级，

强风向为西北风，年大于17米/秒风平均为15.6天。

降水：

年平均降水量为1066.2毫米，年平均降雨日119.7天，大都集中在6〜9月份。

雾况：

年平均雾日为25.8天，大都发生在冬季，主要是凌晨起雾，九时左右消散。

2.1.3水文

2.1.3.1潮汐、水位

潮汐：

港口处于长江感潮河段，每天涨落潮两次，涨潮平均历时3小时25分，落潮

6

平均历时9小时。最高潮位6.48米，最低潮位0.66米，平均潮差0.96米。

潮流：

有明显逆流，流速为0.5-1米/秒。

日落后不允许进港航行。

水位：

镇江港所辖江段属感潮河段，属半日潮型，规划港区的设计水位根据镇江港老

港区内的镇江水文站52年水位资料推得。（黄海基面，下同）详见下表：

镇江水文站：

历年最高水位：+6.99米（1996年8月1日）

历年最低水位：+0.66米（1959年1月22日）

平均高水位：+5.20米

平均低水位：+1.60米

历年最大潮差：2.32米（1979年1月30日）

历年最小潮差：0.00米（1969年9月6日）

历年平均潮差：0.96米

设计水位：

按照（JTJ214-2000）《内河航道与港口水文规范》，对于潮汐影响明显的感潮河

段港口码头设计高水位的确定，可按照现行行业标准（JTJ213-98）《海港水文规范》

的有关规定执行。设计水位：

设计高水位采用高潮累积频率10%的潮位；设计低水位采用低潮累积频率90%

的潮位。

极端高水位采用重现期50年的年极值高水位，极端低水位采用重现期50的年

极值低水位。

设计高水位5.20米

设计低水位1.60米

极端高水位6.99米

极端低水位0.66米

2.1.3.2流速流向泥沙

流速:

7

据长办南京历年实测瞬时落潮流速资料：

断面平均最大流速：2.0米/秒（洪水）

断面平均最小流速：0.5米/秒（枯水）

平均流速：1.0米/秒（中水）

各规划港区主流流向以顺流为主，枯水涨潮有负流出现。

波浪：波高一般较小（H<0.7米）可不考虑

泥沙：

据长办南实站的实测资料•，镇扬河段悬移质泥沙含量：

最大含沙量：L00千克/立方米

最小含沙量：0.05千克/立方米

平均含沙量：0.30千克/立方米

2.1.3.3冰凌

冰况：镇江港无冰冻。

2.2地形地貌

港区陆域平坦，已建少量库场，后方土地充裕。地面高程一般在6.00~6.03米

左右。港区江面极为开阔，自建港以来，港址处微冲不淤，水下地形状况变化较小。

2.3工程地质

本区属冲击平原。根据对港区的钻孔勘察，土层变化基本一致，各分层如下：

淤泥质亚粘土：灰黄色〜灰褐色，局部夹薄层粉沙、云母和腐殖质等，土质自

上而下由流态至极软状态，吴饱和高压缩性状。

粉沙：青灰色〜灰色，夹薄层亚粘土和贝壳碎片等，土质呈稍密〜中密状。

亚粘土：灰色，夹薄层粉细砂，但以亚粘土为主，土质呈软塑状。

粉细砂：灰色，夹少量零碎状贝壳、云母碎片等，局部夹少量夹薄层亚粘土，

土质呈中密~紧密状。

亚粘土夹粉细砂：灰色〜灰褐色，夹厚层粉细砂，但以亚粘土为主，水平与垂

直向岩相变化较大，土质呈软塑〜可塑状。

8

各土层的主要物理、力学性指标详见表2-1：

表2-1土层的主要物理、力学性指标

NO12345

淤泥质亚亚黏土夹

土层名称粉砂亚黏土粉细砂

黏土粉细砂

标高m-1.30-10.00-15.60-26.20-39.95

比重26.226.627.226.527.0

容重kN/w?17.2618.9818.3019.2118.46

含水量3%41.9031.4334.3729.6133.84

孔隙比1.2360.8620.9780.8070.972

塑性指数3%12.6212.5712.96

液性指数B1.360.850.79

压缩系数011-20.630.0290.0430.0180.038

固结C/MPa0.0110.0100.008

快剪（P（度）11.427213124

天然坡度29.33533

N63.522082810

2.4地质构造及地震

根据《中国地震动参数区划图》，本区域地震基本烈度为VII度。

9

第三章总平面布置

3.1总体布局

本码头设计的代表船型，为50000吨级散货船。

50000吨散货船:船长:223加

船宽：32.3m

型深：179m

满载吃水：12.8加

3.2码头泊位数、泊位长度及其高程

该港是河港，泊位数参照(GB50192-93)《河港工程设计规范》的有关规定确定,

码头长度及其高程等参照(JTJ211-2006)《河港工程总体设计规范》的有关规定确定,

计算如下：

3.2.1泊位数

目标港口的货运吞吐量为1590/e

泊位数应根据码头年作业量、泊位性质和船型等因素按下式计算：

N=&(3-1)

P,

式中：

N一泊位数；

Q〃——根据货物类别确定的年吞吐量⑺；

P,—泊位的年通过能力⑺。

而泊位的年通过能力应根据泊位性质和设计船型按下式计算：

(3-2)

式中：

a——当货物多样而船型单一时，“为各货种年装卸数量占泊位年装卸总量的百

分比(％)；当船型、货种都不相同时，。为各鲤船舶年装卸不同货物的数量占泊位年

10

装卸总量百分比(％);

Ps----与a相对应的泊位年通过能力(。。

与“相对应的泊位年通过能力也可按下式计算：

々=3652・公尸'(3-3)

1g——昼夜装卸作业小时数⑻，应根据各港实际情况确定。一般制可取6〜7/?,

两班制可取三班制可取15〜18力；对石油码头可取24〃；此处取12%(两班

制)

P一船时效率(价)，按货种，船型，设计能力，作业线数和运营管理等因素综

合分析确定。设计船时效率参照(JTJ212-2006)《河港工程总体设计规范》和

(JTJ211-99)《海港总平面设计规范》，本设计取为2000〃〃

P'——合理船舶利用率(％)。此处取0.60(0.55-0.70)o

泊位数：

N=&=2.87(3-4)

P,

因此，取泊位数为3个。

3.2.2码头前沿高程

(3-5)

式中：H,——设计高水位，根据统计的资料，重现期为50年的设计高水位是

5.20/7?；

\H——超高，取为0.40〃?((GB50192-93)《河港工程设计规范》)。

则："==5.20+0.40=5.60加

参照(JTJ211-99)《海港总平面设计规范》，码头前沿设计高程，不能小于极端高

水位6.99相，综合考虑当地实际情况，取"=7.0机。

3.2.3码头前沿设计水深

码头前沿设计水深：

Dm=T+Z+\Z(3-6)

式中：Dm——码头前沿设计水深(⑼；

11

T——设计船型满载吃水(⑼，取12.8W；

Z——龙骨下最小富余深度(唐)，取0.5〃；

AZ——其它富余深度(⑼，取0.4/M。

则：£>„,=12.8+0.5+0.4=13.7w(3-7)

3.2.4码头前沿底高程

码头前沿底高程=设计低水位-设计水深=1.6-13.7=-12.1相

3.2.5泊位长度

参照(GB50192-93)《河港工程设计规范》

泊位长度取：4+4+4+24=76+120+10+14=220机(3-8)

即220加。

3.2.2码头前水域宽度

码头前水域宽度取为2倍设计船宽，本设计取为64.6/770

3.3库场堆场面积

根据(JTJ211-99)《海港总平面设计规范》，对件杂货、散货的堆场所需的容量按

以下公式计算：

E=Q「？KK-t*(3-9)

I

式中：E——仓库、堆场容量(/)；

Q„——根据货物类别确定的年吞吐量⑺，本次取1590万/；

心——仓库或堆场不平衡系数，本设计取为15

K,——货物最大入堆场百分比(％),本设计取为100%；

12

仓库或堆场年营运天(小，本设计取365104；

tdc——货物在堆场的平均堆存期(闭，本设计取10d(8〜130；

A——堆场的总面积(/)；

q——单位或有效面积的货物堆存量(〃加2),取4.0(生铁2.5-4,钢材3~6)

仆——堆场总面积利用率，为有效面积占总面积的百分比，取

0.7(0.7〜0.8)

E159000000-1.510

A==233366田

36540.7

取为240000加2。

3.4机械选型

根据(JTJ215-98)《港口工程荷载规范》，

选用起重运输机械选用Mh-4-25,其参数如下：

最大起重量10/；最大幅度30加；

自重200/；轨矩10.5如

支腿纵距10.5加；荷载250kN。

选用15t汽车，其参数如下：

一般车总重力：15(RN；

前轴重力标准值：50kN；

后轮重力标准值：100人N；

轴距：4.0m；

轮距：1.8加；

前轮着地宽度及长度：0.25x0.20加;

后轮着地宽度及长度：0.50x0.20加;

车辆外形尺寸(长x宽)：7x25m。

13

第四章码头结构方案设计及荷载计算

4.1结构方案的确定

重力式、板桩式及高桩式是码头结构的主要型式。重力式一般用于较好的地基,

板桩式主要适用于所有可沉入板状的地基，但板桩是薄壁结构，抗弯能力有限，一

般适用于万吨级以下的码头，高桩式一般适用于软土地基，根据当地地质资料条件,

码头采用高桩式结构，根据当地的水位差，综合考虑采用梁板式结构型式。

高桩式码头根据实际情况，又分为两种，第一种由面板、纵梁、横梁、桩帽，

靠船构件组成，其装配程度高，采用了预应力结构，提高了结构的抗裂性能，但梁

的高度较大，又有桩帽，所以比较费材料，并且由于梁都是预制的，整体性较差；

第二种不采用桩帽，直接在桩上现浇下横梁，并且部分构件也采用了预应力，这样

不仅提高了承载力，节约了材料•，也增强了整体性，综合考虑，采用第二种型式的

高桩码头。因设计船型为5万吨级散货船，系缆力标准值与船舶撞击力标准值均较

大，码头受到的水平力大，码头桩基中至少组要设置一对叉桩。

4.2方案设计

4.2.1结构总尺度的确定

(1)结构宽度：码头结构总宽度主要决定于岸坡的稳定性和挡土结构的位置，

假定开挖的岸坡坡度为1：3,挡土结构采用重力式挡土墙，再结合平面布置中确定

的码头前沿底高程-12.10加和码头面高程7加，可确定码头结构的总宽度为53.1/MO

其中，前方桩台宽19m,主要用于门机的布置，后方桩台宽34.1相，主要用于布置

前方堆场。

(2)结构沿码头长度方向的分段：为避免结构中产生过大的温度应力和沉降应

力，沿码头长度方向隔一定距离应设置变形缝。在平面布置中已确定5万吨级散货

船泊位长度为800/MO本港所处位置地基土质分布较均匀，因此，结构沿长度方向

可以分为15段，每段长为53.33m每个结构段的两端做成悬臂式上下结构。

14

4.1作用于船舶上的风荷载

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于码头前沿

线的纵向分力宜按下列公式计算：

加=73.6x10-5(4-1)

加=49.0x10-5(4-2)

式中：Fxw,0”——分别为作用在船舶上的计算风压力的横向和纵向分力(kN)

Axw,——分别为船体上面以上横向和纵向受风面积(Itf)

Vx,Vy——分别为设计风速的横向和纵向分量(加/s)

，——风压不均匀折减系数，根据规范，本设计取0.60

船体以上的受风面积按下列公式计算：

五万吨级散货船半载或压载时：

logAxw=0.283+0.727logZ)JT(4-3)

logAvw=0.019+0.628log。甲(4-4)

式中：DW——船舶载重量⑺

船舶在水面以上最大尺寸：8=223也L=32.3加，根据规范(JTJ215-98)《港口工

程荷载规范》，取£=0.64=1.0

log/=0.283+0.727log。%=0.283+0.727xlog50000=3.699

4nl>=5001加2

log4M,=0.019+0.628log。少=0.019+0.628xlog50000=2.970

2

J,.w=934m

252

=73.6xl0^JtX<=73.6xl0-x5001x22x0.60=1068.88^

玛“，=49.0x10-54乂24=490x10-5x934x222x1.0=221.5MN

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4.2作用于船舶上的水流力

(1)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：

F.jMcxgxFB(4-5)

(4-6)

式中：FgFxmc——分别为水流对船首横向分力和船尾横向分力(kN)

J、Cxmc——分别为水流力船首横向分力系数和船尾横向分力系数

P----水的密度p=L0t//，

V——水流速度(加/s),V=2w/s

B'——船舶吃水线以下的横向投影面积(加方

-17.3/12.8=1.35,查(JTJ215-98)《港口工程荷载规范》表E.0.3,得

Cxsc=0.1,CXMC=0.05

logB=0.484+0.612log50000,B'=2290(w2)

贝1J=0.1x1/2x22x2290=458(^7V)

2

Fxmc=0.05xl/2x2x2290=229(4N)

(2)水流对船舶作用产生的水流力纵向分力：

2

Fyc=Cycxp/2xVS(4-7)

,34

Cyc=0.046Re-0+/)(4-8)

Re=KL/。(4-9)

其中：Fyc____水流对船舶作用产生的水流力纵向分力(KN)

Cyc水流力纵向力分力系数

p----水的密度p=L0t/"/

V水流速度(加/s),V=2mls

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S——船舶吃水线以下的表面积(nf)

B一系数；

u——水的运动粘性系数，按。TJ215-98)《港口工程荷载规范》表E.0.8选用,

取水温为10°C,故。=1.31xl()T步/s

Re=2x223/1.31x10"=3.40x106

查表E.0.9,得6=0.009

(),3460134

则CK=0.046Re-+6=O.O46x(3.4OxlO)-+0.009=0.0151

2

S=1.7AZJ+CbLB=1.7x223x12.8+0.825x223x32.3=10795(m)

Fn.=0.0151x1/2x2?x10795=326体A9

4.3系缆力

N=与0乙/sindzcos0+^Fy/cosacos/7](4-10)

式中：出、XFy——分别可能出现的风和水流对船舶作用产生的横向分力总和及

纵向分力总和

系船柱受力分布不均匀系数，本设计〃大于2,故K取1.3

计算船舶同时受力的系船柱数目，查表1042,取6个

a、B——分别定义为系船缆与码头前沿线的夹角和与水平面的夹角,

查(JTJ215-98)《港口工程荷载规范》表10.4.3,本设计a取30。,0取0。

=11\4kN(4-11)

符合规范要求，即取1114KM

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4.4挤靠力

本设计橡胶护舷间断布置，挤靠力标准值按下式计算：

K'\F