靖江港8000吨重力式扶壁码头设计设计

山东交通学院 2015届毕业生毕业 题目：靖江港8000吨级重力式扶壁码头设计 院(系)别　 土木工程学院 专 业　 港口航道与海岸工程 届 别　 2015届 学 号　 110718204 姓 名　 徐铖龙 指导教师　 赵峥嵘 二O一五年六月 原 创 声 明 本人徐铖龙郑重声明：所呈交的“靖江港8000吨级重力式扶壁码头设计”，是本人在导师赵峥嵘的指导下开展研究工作所取得的成果。除文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果，尊重知识产权，并愿为此承担一切法律责任。 论文作者(签字)： 日期： 年 月 日 摘 要 港口设计是港口工程中最基本、最重要的环节之一。优秀的设计，不仅能提供安全、经济、实用的建筑结构，同时还能够在设计思想和设计理念上展现出创新精神。在港口设计过程中，设计方法、设计计算和设计方案的研究和确定是港口设计的各种规范和工程经验的实现和提升。因此，港口设计过程的研究、实习具有一定理论意义和重要的工程实践价值。 本文通过对靖江港区自然环境的分析和拟建港区地形、地质、水文、气象、海况的资料统计，确定了拟建港区的平面布置形式，给出了泊位的数量和平面尺寸，设计了码头装卸工艺和后方堆场的位置。提出了建设重力式扶壁码头的设计方案，在拟建港区的水域范围内，按照码头前沿港池水深，设计了码头前沿的回旋水域半径和航道的宽度和深度，计算出拟建港区在各种水位下的码头自重、岸壁式扶壁码头墙后回填土的土压力强度和码头上各种堆货产生的荷载，推算出在各种水位下的抗倾、抗滑及基床稳定性验算，初步完成了靖江港扶壁码头设计报告书，给出了较完整的设计图纸和设计资料。 本文提供的设计成果符合港口设计规范，提供的设计图纸和设计资料较详实、完整，对靖江港建设和施工具有指导意义。 关键词︰港口设计，重力式码头，靖江港，扶壁 ABSTRACT Port design is the most basic and important aspects in Port Engineering. Good design, not only to provide security, economic, practical building structure, but also be able to design and design concept to show spirit of innovation. Port design process, design methods, design calculation and design of the study and determine the various port design specification and project implementation and upgrade experience. Therefore, the design process of the port, has a certain theoretical and practical importance of the engineering practice. Based on the analysis of the natural environment in Jingjiang port proposed topography, geology, hydrology, meteorology, sea state statistics to determine the layout of the proposed port form, given the number of berths and plane size, design Terminal handling technology and the location of the rear yard. Proposed construction of the design of gravity quay, in the context of the proposed port waters, in accordance with the terminal front basin water depth, cutting-edge design of the terminal swing radius and channel waters of the breadth and depth, to calculate the proposed port at all kinds of water under the pier weight, Quay Buttress type caisson wall backfill soil pressure intensity and the dock loads generated by various heap goods, conduct anti-dumping, anti-slide and sub grade stability computations, the preliminary design completed Jingjiang Port, report, and gives a complete design drawings and design data. This article provides results consistent with the design of the port design, provide detailed design drawings and design data, integrity, building and construction of Jingjiang Port of guiding significance. Jingjiang Port graduation design projects through the practicing, consolidate the port channel and the basics of coastal engineering, accumulated ports, terminals and paths of design experience, to go to work, in the port channel and coastal engineering design and research laid a solid basis. Key words：Port Design,，Gravity Port，Jingjiang Port，Buttress 目 录 1前 言 31 设计背景 31.1 工程概述 31.2 设计原则 31.3 设计依据 31.4 设计任务 42 总论 42.1 地理位置 42.2 主要设计内容 42.2.1 码头的总平面布置 42.2.2 装卸工艺 42.2.3 结构方案比选 52.2.4 结构计算 52.3 工程地理位置 52.4 自然条件 62.5 水文 62.5.1 潮汐及水位 92.6 工程地质 92.6.1 地形地貌 92.6.2 工程地质 142.7 地震 152.8 港口作业天数 152.9 设计船型尺度 153 总平面布置 163.1 工程概况 163.2 布置原则 163.3 设计船型尺度 163.4 港口作业天数 164 总体尺度 174.1 尺度 174.1.1 码头顶高程 184.1.2 航道设计 184.1.3 陆域设计高程 184.1.4 航道设计尺度 194.2 水域布置 194.2.1 码头前停泊水域尺度 194.2.2 回旋水域 194.3 锚地 204.3.1 水深 204.4 进港航道 214.4.1 船舶制动水域 214.4.2 停泊水域 214.4.3 港池宽度 214.5 陆域布置 214.5.1 泊位布置 214.5.2 吞吐量资料 214.6 装卸工艺 214.6.1 设计原则 224.6.2 一般要求 224.6.3 机械设备选型 224.6.4 装卸工艺及流程 224.6.5 机械数量的确定 234.6.6 装卸工人数和司机人数的确定 265 总平面布置 265.1 港区布置原则 265.2 主要技术经济指标 265.2.1 散货码头泊位数 275.2.2 库场面积 285.3平面设计 295.3.1 码头前沿作业地带 295.3.2 货物堆存及运输区 295.3.3 装卸工艺设计 306 结构方案的拟定 316.1 结构比选 326.2 设计条件 347 构造尺度 357.1 扶壁外形尺寸 357.1.1 胸墙尺寸 357.1.2 基床尺寸 357.1.3 地基处理 357.2 施工方法 367.2.1基槽挖泥 367.2.2 基床抛石 367.2.3 基床密实 367.2.4 基床的整平 367.3 扶壁的制造 367.3.1 扶壁的移动和下水 367.3.2 扶壁的沉放和填充 377.3.3 回填土的施工 377.3.4 胸墙的施工 377.3.5 倒滤井 378 作用分析 388.1 材料重度表 388.2结构自重力 428.3 土压力 438.3.1 堆货荷载产生的土压力（可变作用） 448.4 码头墙后填料产生的土压力（永久作用） 448.4.1极端高水位情况（标高4.73m） 458.4.2 设计高水位情况（标高3.17m） 468.4.3 设计低水位情况（标高-0.40m） 478.4.4 极端低水位情况（标高-1.28m） 488.5 门机荷载产生的土压力（可变作用） 508.6 船舶作用荷载 508.6.1 船舶荷载计算 518.6.2 风荷载 528.6.3 水流对船舶的作用 528.6.4 船舶系缆力 538.6.5 船舶撞击力 548.7 剩余水压力（永久作用） 559 结构验算 569.1 作用效应组合 569.1.1 抗滑稳定性验算 579.1.2 抗倾稳定性验算 589.1.3 基床承载力验算 599.2 设计验算 599.2.1 持久组合I：（设计高水位3.17m） 609.2.2 持久组合II：（设计低水位-0.4m） 629.2.3 持久组合III：（设计低水位-0.4m） 639.2.4 持久组合IV：（极端高水位4.73m） 659.2.5 持久组合V：（极端低水位-1.28m） 679.2.6 持久组合VI：（极端低水位-1.28m） 6810 扶壁构件的承载能力极限状态验算 6810.1 立板 7010.2 内底板 7110.3 尾板 7210.4 肋板 7310.5 趾板 7411 码头附属结构 7511.1 橡胶护舷 7511.2 系船柱 7611.3 护轮坎 77结 论 78致 谢 79参考文献 前 言 地处江、海交界处。长江下游岸线最长的港口。江海换装枢纽港。靖江境内长江岸线二零零八年十二月对外开放，全长五十二点三公里，可形成港口岸线四十点六公里，其中超过十米的深水岸线约三十五公里，水深条件和通航环境优越，适合发展大用水量、大运输量的重型工业；现已利用岸线二十一点一公里，其中深水岸线十七点九公里，有泊位九十六个，其中万吨级泊位三十三个。 上海港成为中国大陆最大的集装箱主枢纽港之后，其长期承担的内外贸大宗散货中转职能不断溢出，给比邻上海的靖江港提供了发展的机遇。二零零九年，该港大力推进码头和疏港体系建设，加快完善港口功能，打造江海换装成本最低的结点。港区内长江上最大的废金属集散码头通过了省级对外开放验收；新港、八圩、夹港三个作业区按各自的功能定位，纵向形成装卸区、物流区、工业带的港区布局。 二零零九年四月份起，国家交通运输部将靖江港列入全国规模以上港口统计范围，港口货物吞吐量等数据单列，所处水域类型为内河干线港区。同年九月中旬，靖江港区新港作业区详细规划通过交通运输部和江苏省港口局专家组评审。新港作业区以临港企业所需的杂货、干散货、液体散货等能源、原材料和产成品运输为主，发展临港工业和港口物流业，适当发展集装箱运输，逐步发展成规模化、现代化的综合性作业区。预计今年港口建设资金将达三十亿元，将续建万吨级泊位十二个，新开工建设龙威港务、新华港务等万吨级泊位十一个，拟建成十五个万吨级泊位，港口货物吞吐量将达四千两百万吨，增幅达四成。 2012年11月22号，国务院正式下发批文，同意江苏靖江港口岸正式对外开放。这意味着靖江港将告别依附江阴港扩大对外开放的局面，境内岸线实现国家一类独立对外开放从梦想走向现实。靖江港从此成为国家一类独立对外开放口岸。 本次毕业设计题目为《靖江港8000吨级重力式扶壁码头设计》，靖江港区地处长江下游北岸，处于沿海经济带与沿江经济带T形交汇处，上海经济辐射通达地区，与江阴市和张家港隔江相望，距南京约190公里，至上海约100公里，地理位置优越。港区交通非常便利。首先，它将进一步实现江苏与海内外市场的资源和货物的贸易对接；其次，与江苏接壤的周边省市必将借助这个港口来打开市场。往更深层次来看，它对投资环境的改变，必然带来更多投资；它对周边省市的影响，必然形成区域中心的经济效应。随着长江黄金水道战略的实施,内河港口发展迅速,货物运量迅猛增长。研究开发适合于内河港口大水位差码头的经济实用、高效先进的装卸工艺系统和码头结构型式，具有非常重要的现实意义，也是内河港口的当务之急。 本设计采用重力式扶壁码头结构。重力式码头，其优点是结构坚固耐久，能承受较大的地面荷载和船舶荷载，对较大的集中荷载以及码头地面超载和装卸工艺变化适应性较强。根据拟建港区的地基条件，综合各方面的因素，结构方案初步拟定为扶壁码头及扶壁码头。扶壁码头的优点：（1）水下工作量小，结构整体性好。（2）抗震能力强，施工速度快。（3）制作简单，浮游稳定性好，施工经验成熟.（4）便于预制浮运和安装。扶壁码头的优点：（1）混凝土和刚才的用量比扶壁少。（2）施工速度快，耐久性和扶壁结构相同。（3）长江流域的砂料量大且价廉，节省成本。 从目前的河势情况看，工程河段的河势在今后较长时期内，仍将保持冲淤少变的状态。拟建工程位于六助港处，该段处于北汊中部，江面宽阔，岸线顺直，流态平缓。-5m等高线贴岸而行，平面摆动很小，-10m等高线在灯杆港～夏仕港之间也相对稳定。总的来看，受上游芦家港边滩滩尾的影响，码头区域河床最小水深一般维持在10m左右，本工程码头停泊水域、回旋水域需采取维护性疏浚措施。本码头工程结构形式可设计为阻水面积较小的结构形式。 码头前沿水域宽阔，水深条件良好，码头前沿水域的航道宽度足够满足过往船舶安全通行和会让的技术要求，因此，拟建码头与航道上行驶的船舶所产生的相互干扰影响较小。 通过对上述两种设计方案优缺点的比较,从经济、技术各方面综合考虑，采用扶壁码头更适合，因此，把扶壁结构码头作为推荐方案。 当然，本次毕业设计是毕业前阶段的综合学习、深化、拓宽，也是综合教和学的重要过程，对大学期间所学专业知识进行全面总结。由于初次做这样全面的设计，又没有任何的实际工作经验，只能凭借一点点的理论知识和自己对施工比较模糊、肤浅的理解来.完成这份设计，其中的疏漏错误之处敬请各位老师和同学们指正和改进。 1 设计背景 1.1 工程概述 工程名称：泰州靖江港散货高桩码头初步设计。 工程地址：靖江港区是泰州港的重要港区之一。靖江港区地处长江三角洲江苏省靖江市境内，长江下游北岸，地理坐标为北纬31°56′～32°08′，东经120°01′～120°33′。 工程规模：拟建一个8000DWT散货码头。 1.2 设计原则 （1）总体设计符合国家、地方经济发展规划和总体部署，遵循国家和行业有关工程建设法规、政策和规定； （2）结合国情，采用成熟的技术、设备和材料，使工程设计安全可靠、使用方便、工程量少、总造价低、施工进度快，获得较好的经济效益和社会效益； （3）注重工程区域生态环境保护，不占用土地，方便管理，节省投资。 1.3 设计依据 设计任务书、相关规范标准、现有港区形势图、设计参考书等。 1.4 设计任务 主要计算平面布置的基本尺寸，及结构的基本尺寸和主要构件的内力计算。 （1）码头平面布置及码头结构设计； （2）根据资料初步设计的码头结构断面； （3）结构计算； （4）完成设计说明书，计算书； （5）完成初步设计图； （6) 完成配筋图等图纸的绘制。 2 设计资料 2.1 地理位置 靖江港区地处长江三角洲江苏省靖江市境内，长江下游北岸，处于沿海经济带与沿江经济带T形交汇处，上海经济辐射通达地区，与江阴市和张家港隔江相望，距南京约190公里，至上海约100公里，地理位置优越。靖江港区拥有52.3公里的长江岸线， 其中深水岸线38.6公里，是江苏省境内拥有深水岸线最多的县市，规划可建码头泊位110个，通过能力可达2亿吨。港区公、铁、水路交通齐全，四通八达。新长铁路纵贯靖江，南连沪宁铁路、北接陇海铁路动脉；京沪高速公路、宁通高速公路、广靖高速公路和沿江高等级公路等遍布全境；内河水网四通八达，“一横六纵”的内河航道网通往苏北广大腹地。 2.2 主要设计内容 本设计的主要内容有码头总平面布置，装卸工艺的确定，结构方案选型及方案的比选，结构计算、配筋等。 2.2.1 码头的总平面布置 码头的总平面布置包括码头水域布置和码头陆域布置两部分。码头水域布置中，根据有关规范规定，确定码头前沿设计水深为9.75m，高程5.0m，底高程-10.2m，航道通航设计水深为10.05m，港内锚地系泊采用单浮筒系泊，其半径为240m。码头陆域布置包括码头前沿线的确定、泊位布置（包括不同货种的泊位相对位置的确定和岸线总长的确定）、库场布置、铁路和道路布置、辅助生产生活设施的布置等。泊位布置以不同货种的码头互不影响为原则，库场总面积为15.837万m2。码头生产生活辅助设施包括港区指挥合楼、侯工室、发电站、小型机械流动库、食堂、休息室、职工宿舍等。具体布置见“码头总平面布置图”。 2.2.2 装卸工艺 装卸工艺的确定包括工艺流程的设计、机械设备选型、机械数量的确定、装卸工人数和司机人数的确定、主要技术经济指标的确定。装卸工艺采用2台装船机和5台卸船机，既满足了泊位利用率，也满足了吞吐的要求。装船机轨距为14.7m卸船机轨距为18m。码头主要技术经济指标有：年吞吐量为2000万吨、泊位数2个、码头年通过能力为2222万吨、设计库场面积为15.837万平方米；驾驶员265人，装卸工人142人，装卸劳动生产率为4.9万吨/人。 2.2.3 结构方案比选 结构方案选型中拟定了两个设计方案，重力式扶壁码头和重力式扶壁码头。根据所给地质资料，拟建港区有较好的地基基础，根据重力式码头、高桩码头和板桩码头的工作特点和适用性，初步设计了重力式扶壁码头。 2.2.4 结构计算 结构计算包括扶壁码头的壁板和底板的内力计算。在各种荷载作用下对各构件进行承载能力极限状态和正常使用极限状态下的作用效应组合。并对壁板和底板进行配筋，具体布置见“结构配筋图”。 2.3 工程地理位置 靖江港区是泰州港的重要港区之一。靖江港区地处长江三角洲江苏省靖江市境内，长江下游北岸，地理坐标为北纬31°56′～32°08′，东经120°01′～120°33′。工程所处水域属长江下游澄通河道上段的福姜沙水道，航道里程距吴淞口约142km。溯江而上，距南京约190公里，顺流而下，至上海约100公里，是长江下游一个重要的对外口岸。对外交通便利，公、铁、水路交通齐全。公路有京沪高速公路、宁通高速公路、广靖高速公路和沿江高等级公路等；新长铁路南北向穿越港区；内河水网四通八达，众多河流连接于姜十线、连申线苏北段。 2.4 自然条件 本工程河段地处北亚热带季风区，临江近海，气候温和，四季分明，雨量丰沛，“梅雨”、“台风”等地区性气候明显，冬季以西北风、东北风为主，夏季以东南方向的海洋季风为主，春秋为过渡期，以偏东风为主。本河段历年气温、降水、风况统计如下： ① 气温:见表2.1 表2.1 气温 Tab2.1 The temperature 多年平均气温： 15.2℃ 多年极端最高气温： 38℃ 多年极端最低气温： -14.8℃ 最高月平均气温： 27.8℃ 最低月平均气温： 2.2℃ ② 降水：见表2.2 表2.2 降水 Tab2.2 The precipitation 多年最大降雨量： 1342.5mm 多年平均降雨量： 1025.6mm 多年平均降雨天数： >5.0mm 50d >10.0mm 30d >25.0mm 20d >50.0mm 3d 最大月降雨量： 424.0mm 最大日降雨量： 219.6mm 最长连续降雨日数： 14d ③ 风况：见表2.3 表2.3 风况 Tab2.3 Wind conditions 常风向频率（E、ESE）： 10% 次常风向频率（NE、ENE） 8% 多年平均风速： 3.1m/s 最大风速： 20.0m/s ④ 雾：见表2.4 表2.4雾 Tab2.4 The fog 多年平均雾日： 28.7d 多年最多雾日： 66d 最长一次连续时间 71h 能见度<1000m雾日： 年最多： 11d 年最少： 1d 多年平均： 6.5d ⑤ 相对湿度 多年平均相对湿度：79%。 ⑥ 雷暴 本地区年平均雷暴日数为10.5d，年最多雷暴日数为18d。雷暴大多发生在3月～9月，以7月为最多，年均为2.8d。 2.5 水文 工程河段下距吴淞口约142km，处于潮流界附近。水流既受上游径流的影响，又受外海潮流的影响，潮汐作用相对较弱，河段主要受长江径流控制，汛枯季分明，一般洪季为单向流，枯季为双向流，塑造本河段河床的主要动力为径流。 2.5.1 潮汐及水位 ① 潮汐 本水域潮汐性质属非正规半日浅海潮，潮位每日两涨两落，有日潮不等现象，最高潮位一般出现在8月份，最低潮位出现在元月份或2月份。潮波从外海传入长江后，由于河床形态阻力和径流下泄使潮波变形。落潮历时大于涨潮历时，其比值约为2:1，一涨一落历时12小时25分左右。 本河段上下游分别设有江阴肖山水位站及南通天生港水位站。经对两站多年实测潮位资料的统计分析，拟建码头水域潮位特征值如下(黄海基面)：见表2.6 表2.6 潮汐 Tab2.6 The tides 多年最高潮位： 5.28m 多年最低潮位： -1.14m 多年平均高潮位： 2.13m 多年平均低潮位： 0.53m 最大潮差： 3.39m 最小潮差： 0.00m 平均潮差： 1.64m ② 水位：见表2.7 表2.7 水位（黄海高程系统，下同） Tab2.7 The water level（The yellow sea elevation system, the same below） 设计高水位： 3.17m(高潮累积频率10%) 设计低水位： -0.40m(低潮累积频率90%) 极端高水位： 4.73m(重现期50年极值高水位) 极端低水位： -1.28m(重现期50年极值低水位) 乘潮水位： 1.23m(历时两小时，保证率90%) ③ 波浪 本节无内容。 ④ 水流 长江干流下游控制水文站—大通水文站距本工程河段约425km，大通站以下较大的入江支流有安徽的青弋江、水阳江、太湖流域等水系，入汇流量约占长江总流量的3～5%，故用大通站的水文泥沙统计资料代表本河段上游的径流泥沙特性。 根据大通站实测资料，长江口来沙量丰富，多年平均输沙量约为4.08亿吨。年输沙量自1985年以来呈明显的减小趋势，1950～1984 年大通站的年平均输沙量约4.72亿吨，此后呈下降趋势。尤其是2003年以来，降幅更为明显，其中2006年的年平均输沙量仅为0.85亿吨，为1950年以来的最低记录。 大通站的年输沙量变化（1950～2007）见图2-1，大通站近年年输沙量与年平均含沙量见表2.8，大通站多年平均输沙率及含沙量的月分配情况表2.8。 图2.1 大通站的年输沙量变化（1950～2007） Fig2.1 Annual sediment transport for DaTong station 从多年月平均输沙率及含沙量的统计结果看，洪季5～10 月的多年平均含沙量约为0.543kg/m3，而枯季为0.175kg/m3。洪季5～10 月的输沙率占全年总输沙率的87.3%，而枯季仅占12.7%。与水量的月分配情况相比，汛期沙量的分配更为集中，年内输沙差异较大。 表2.8 大通站多年平均输沙率及含沙量的月分配情况 Tab.2.8 For many years the average sediment discharge and sediment concentration distribution of month for Da Tong station 月份 1月 2月 3月 4月 5月 6月 多年平均含沙量 （kg/m3） 0.10 0.10 0.15 0.24 0.34 0.41 多年平均输沙率 （kg/s） 1130 1200 2450 5730 11500 16300 月份 7月 8月 9月 10月 11月 12月 多年平均含沙量 （kg/m3） 0.70 0.67 0.65 0.49 0.29 0.17 多年平均输沙率 （kg/s） 35400 29300 26100 16000 6600 2460 ⑤ 冰况 本节无内容。 ⑥ 建议 (1)从目前的河势情况看，工程河段的河势在今后较长时期内，仍将保持冲淤少变的状态。此外，随着上游河段及工程河段护岸工程不断地实施，主流摆幅渐趋稳定，福姜沙河段将长期维持现有格局，水域条件满足航运的要求。 (2)拟建工程位于六助港处，该段处于北汊中部，江面宽阔，岸线顺直，流态平缓。-5m等高线贴岸而行，平面摆动很小，-10m等高线在灯杆港～夏仕港之间也相对稳定。总的来看，受上游芦家港边滩滩尾的影响，码头区域河床最小水深一般维持在10m左右，本工程码头停泊水域、回旋水域需采取维护性疏浚措施。 (3)本码头工程结构形式可设计为阻水面积较小的结果形式。 (4)码头前沿水域宽阔，水深条件良好，码头前沿水域的航道宽度足够满足过往船舶安全通行和会让的技术要求，因此，拟建码头与航道上行驶的船舶所产生的相互干扰影响较小。 2.6 工程地质 2.6.1 地形地貌 本工程位于江苏省靖江市，斜桥镇六助港到和尚港一带长江左岸的沿江地段。沿江设有防洪大堤，大堤顶面高程在+6.2米左右，并在堤顶迎水面侧设有高约1米的混凝土防浪墙；大堤迎水面均采用浆砌块石护面、砌石护脚，感观质量完好稳固，在堤脚岸线3～5米宽度范围均有厚度不大的表层抛石。另在勘区水域，局部水下地形较陡的地段，已经有抛石护坡。 工程区地貌以沿江防洪大堤为界分为陆域区和水域区。 陆域区地貌单元属长江冲洪积平原，地面标高一般+2.0～+2.5米左右，地形平坦。区内水网主要为通江河港以及灌溉河沟、鱼塘等，其中的通江河港构成陆域较大的主要水系，均垂直长江分布，通过防洪闸与长江沟通。 大堤外水域区属长江漫滩～河床地貌，岸线较顺直。原一期码头3号引桥至下游和尚港闸口约750m近岸范围发育宽度50～90m左右宽度的河漫滩，地面标高一般在+1.0～+3.8m；漫滩～河床面标高在+1.0～－16.7米，总体地形向江中缓倾，岸坡整体较缓，水下岸坡坡比一般1:3～1:4，局部坡度较大，如一期码头三号引桥下游150米范围及和尚港闸口至上游160米范围内，局部岸坡坡比达到1:3，局部地段为土质岸坡，有江水顶冲崩岸危险。 2.6.2 工程地质 勘区属长江三角洲临江阶地、河漫滩～河床地带，区域地层自第四纪以来，有四个沉积韵律，覆盖层总厚度可达300～400米，其中0～70米的覆盖层属现代三角洲相沉积，主要由淤泥质土、粉质粘土及砂土组成。勘区地层成因以河流冲积为主。 据本次钻探所揭露地层，现将勘区地层自地表而下按单元土体分述如下： （1）人工填土（Q4ml）：主要分布于沿江的大堤，主要为浆砌块石，及靠近水域侧的浆砌块石护坡，局部为粘性土，成分及性质变化较大。 （1-1）块石（Q4ml）：人工抛石，主要分布在原一期码头下游引桥及拟建码头下游端，局部岸坡较陡地段抛石较多，块石厚度变化较大，粒径不均。 （2）粉质粘土（Q4al）：黄褐色，饱和，软塑状态，含铁锰氧化物及其结核；为陆域表壳层，厚度1.9～15.8米。 （3）粉细砂（Q4al）：灰色，含云母混少许粘性土，有腐植物及贝壳屑，呈松散～稍密状，主要分布在水域表层，层厚不均，局部钻孔缺失，最大层厚16.5米。其平均标准贯入击数Ｎ=7(2～18)击。 （3-1）淤泥质粉质粘土（Q4al）：褐黄、褐灰色，饱和，流塑状态、部分软塑，水平层理发育，间砂、局部夹砂或混砂团。主要分布于勘区水域表层，局部地段该层缺失。 （4）粉质粘土（Q4al）：褐灰色，饱和，软塑～可塑状态，局部流塑状，薄层结构，部分与砂呈互层，局部混砂或粉土。广泛分布于勘区中上部，一般分布在标高-7～-23米以下，陆域揭示该层埋深分布较浅，分布标高在-3～-16米以下，厚度0.8～21.9米不等。其平均标准贯入击数Ｎ=5(3～15)击。 （4-1）淤泥质粉质粘土（Q4al）：褐灰色，饱和，流塑状态、部分软塑，水平层理发育，间砂、局部夹砂或混砂团。主要分布于勘区中上部，以透镜体状分布，部分钻孔缺失该层，局部该层层厚较大。 （4-2）粉细砂（Q4al）：灰色，饱和，一般为松散～稍密状态，局部中密状，含贝壳屑，局部混或夹粘性土薄层，一般呈透镜体壮分布。其平均标准贯入击数Ｎ=15(9～22)击。 （5）粉细砂（Q4al）：灰色，饱和，一般为中密状态，局部稍密状，含贝壳屑，局部混或夹粘性土薄层。该层分布较为普遍，为本区钻探揭示深度内普遍分布的中部地层。一般分布在标高-9.7～-33米以下， -19～-40米以上。其平均标准贯入击数Ｎ=19(10～32)击。 （5-1）粉质粘土（Q4al）：褐灰色，饱和，一般呈软塑和可塑状，混砂不均，局部夹薄砂层，该层主要以过渡层状分布于⑤单元层上下或透镜状分布于⑤单元层之中。其平均标准贯入击数Ｎ=7(3～18)击。 （6）粉质粘土夹砂（Q4al）：褐灰色，饱和，软塑～可塑状态，水平层理较发育，夹薄砂层，混砂团及粉土，码头区钻孔全部揭穿该层，为本区钻探揭示深度内普遍分布的中下部地层。一般分布在标高-26～-38米以下，-50～-60米以上，局部缺失（如引桥断面ZK81、ZK73、ZK74等钻孔），其平均标准贯入击数Ｎ=10(4～25)击。 （6-1）粉细砂夹粘性土（Q4al）：褐灰色，很湿，稍密～中密状态，少许密实状，夹薄层粉质粘土，混少许粉土，成分变化大，局部砂质富集。主要成透镜状分布于⑥单元层之中,局部呈层状分布，与⑥层构成了勘区中下部主要地层。其平均标准贯入击数Ｎ=23(11～38)击。 （6-2）淤泥质粉质粘土（Q4al）：褐灰色，饱和，流塑状态，水平层理较发育，局部夹薄砂层，一般称透镜体壮分布，分布不均匀。 （7）粉细砂（Q4al）：灰色，饱和，密实～极密实状态，含贝壳屑，局部混少许粘性土，该层砂质较均匀，为本区钻探揭示深度下部分布较稳定的密实地层。一般分布在标高-35～-64米以下，层厚不均，局部钻孔缺失该层。其平均标准贯入击数Ｎ=46(23～97)击。 （7-1）粉质粘土（Q4al）：褐灰色，饱和，一般呈软塑和可塑状，混砂不均，局部夹薄砂层，该层主要以过渡层状分布于⑦单元层之上，为勘区中下部密实粉细砂、中粗砂上部的标志层，局部钻孔该层缺失。其平均标准贯入击数Ｎ=11(5～25)击。 （8）中粗砂（Q4al）：灰色，饱和，密实～极密实状态，颗粒不均，以中粗砂为主，混粗砾砂，局部砾砂富集，含量变化较大、极不均匀。该层为勘区下部主要地层，分布连续，层次稳定，本次勘察期间，仅ZK23、ZK26穿透该层。其平均标准贯入击数Ｎ=62(34～120)击。 （8-1）粉细砂（Q4al）：灰色，饱和，密实～极密实状态，颗粒不均，局部混少许中粗砂，分布不均，一般呈透镜体壮分布，其平均标准贯入击数Ｎ=53(43～60)击。 （9）粉质粘土（Q3al）：灰绿色，饱和，可塑～硬塑状态，含贝壳屑，局部混砂或粉土。仅在部分钻孔揭示该层（如ZK23、ZK26等钻孔），该层未穿透。 （9-1）粉细砂（Q3al）：灰色，含云母，饱和，密实～极密实，该层一般称透镜体状分布，为⑨层中的夹层，层厚不均，仅在ZK26孔揭示该层，该层未穿透。其平均标准贯入击数Ｎ=61(61～62)击。 2.7 地震 根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），勘区地震动峰值加速度为0.05g，根据该标准附录D“关于地震基本烈度向地震动参数过渡的说明”，本区域地震动参数对应的地震基本烈度为Ⅵ度。 2.8 港口作业天数 本港区地处长江下游，影响码头作业的主要因素分别为风、雨、雾、雪、波浪、雷暴等自然条件。当风大于6级，雾水平能见度小于1km，大雪天或降雨量在中雨以上等情况均不进行装卸作业。此外当本水域出现1.0m以上波高时，8000吨级以上船舶停止作业。按此要求，对影响码头作业天数的风、雨、雾、雪、波浪、雷暴等自然因素进行综合分析，扣除有关因素相互重叠的影响，确定本码头年作业天数为330天。 2.9 设计船型尺度 8000DWT散货船 135×20.5×11.4×8.5 设计代表船型 3 总平面布置 3.1 工程概况 靖江港区是泰州港的重要港区之一。靖江港区地处长江三角洲江苏省靖江市境内，长江下游北岸，地理坐标为北纬31°56′～32°08′，东经120°01′～120°33′。工程所处水域属长江下游澄通河道上段的福姜沙水道，航道里程距吴淞口约142km。溯江而上，距南京约190公里，顺流而下，至上海约100公里，是长江下游一个重要的对外口岸。对外交通便利，公、铁、水路交通齐全。公路有京沪高速公路、宁通高速公路、广靖高速公路和沿江高等级公路等；新长铁路南北向穿越港区；内河水网四通八达，众多河流连接于姜十线、连申线苏北段。本工程拟在靖江港区建设一个35000吨级高桩散货码头。 3.2 布置原则 （1）总平面布置应满足本区域岸线规划的要求，满足港口整体发展的需要，充分与已建工程和将来预留发展工程相协调。 （2）总平面布置与当地的自然条件相适应，结合岸线资源使用现状，远近结合并留有发展余地。 （3）充分利用已有的设施和依托条件，尽量减少工程数量，节省建设投资。 （4）码头及航道布置合理，满足码头、船舶安全作业要求。 （5）符合国家环保、安全、卫生等有关规定。 3.3 设计船型尺度 表3.1船型尺度 Tab3.1 Moulded Dimension 8000DWT散货船 135×20.5×11.4×8.5 设计代表船型 3.4 港口作业天数 本港区地处长江下游，影响码头作业的主要因素分别为风、雨、雾、雪、波浪、雷暴等自然条件。当风大于6级，雾水平能见度小于1km，大雪天或降雨量在中雨以上等情况均不进行装卸作业。此外当本水域出现1.0m以上波高时，8000吨级以上船舶停止作业。按此要求，对影响码头作业天数的风、雨、雾、雪、波浪、雷暴等自然因素进行综合分析，扣除有关因素相互重叠的影响，确定本码头年作业天数为330天。 4 总体尺度 4.1 尺度 本工程拟在港区建设8000吨级码头，因此本报告将8000DWT散货船作为设计船型。 本码头为有掩护水域的码头，所以其泊位长度可以由以下公式(4.1)确定： (4.1) 式中： -一个泊位的长度（m）； -设计船长（m）； -泊位间富裕长度（m）； 其中，富裕长度根据船长的大小确定，本设计的设计船型是散货船，本阶段设计中设计船型尺度按现行《海港总平面设计规范》中设计船型尺度选用。见表4.1。 表4.1 设计船型主尺度表 Tab4.1 Design type main dimension table 8000DWT散货船 135×20.5×11.4×8.5 设计代表船型 取L=135m，d的数值有采用《河港总平面设计规范》表4.3.1中的数值，d取0.1~0.15L，d(m)=0.15L=20.25m。 故d=20.25m得码头泊位长度为 ＝2×135+20.25×20.25＝330.75（m）。 4.1.1 码头顶高程 码头前沿设计高程Hs应考虑码头的重要性、淹没影响、河流特性、地形、地质、装卸工艺等因素，并结合码头布置及型式、前后方高程的衔接、工程投资及防洪措施等条件，综合分析确定。码头前沿设计高程应为设计高水位加超高（见表4.2）。 表4.2 码头水位复核 Tab4.2 Terminal water level review 基本标准 复核标准 计算水位 超高值（m） 设计水位 超高值(m) 设计高水位（高潮累积频率10%的潮位） 1.0-1.5 校核高水位 （50年一遇的高潮位） 0.0-0.5 基本标准=3.17+1.0=4.17m。 复核标准=4.73+0.27=5.00m 基本标准值＜符合标准值，合理，码头前沿高程取5.00m。 4.1.2 航道设计 根据《河港工程设计规范》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安全停靠和装卸作业。其值可按下式计算： （4.2） 式中： —码头前沿设计水深（m）； —设计船型满载吃水（m），载重量为 8000DWT的船型满载吃水为8.5m； —龙骨下最小富裕深度（m），可按《河港工程设计规范》,采用表4.4.4中的数值，重力式码头按岩石土考虑，取0.5m； —其他富裕深度，船舶应配载不均匀而增加的船尾吃水值（m），杂货船可不计。 散货和油轮取0.15m；备淤富裕深度（m），根据回淤强度、维护挖泥间隔期及挖泥设备的性能确定，不小于0.40m，取0.6m； 则=8.5+0.5+0+0.15+0.6=9.75m 即码头前沿设计水深为9.75m。 码头前沿水底高程HD为码头设计低水位减去码头前沿设计水深，即为： HD=-0.40-9.75=-10.15m 为计算方便取-10.2m。 4.1.3 陆域设计高程 通常需要考虑工程自然条件，尽量减少陆域形成挖填方量。后方陆域高程，取与前方码头顶高程一致，取5.00m。 4.1.4 航道设计尺度 包括航道设计底标高、设计底宽，公式（4.3）如下： （4.3） 式中： —舶航行时船体下沉增加的富裕水深,取 ； —龙骨下最小富裕深度，考虑海底土壤类别为淤泥土及船舶吨级大小 —波浪富裕深度，取0 m； —船舶因配载不均匀而增加的尾吃水，取 ； —备淤深度，取 。 计算： 4.2 水域布置 4.2.1 码头前停泊水域尺度 码头前停泊水域为码头前2倍设计船宽水域范围，得：2B=2×20.5=41m 4.2.2 回旋水域 根据《河港工程设计规范》第4.2.3条规定： 单船回旋水域沿水流方向的长度，不宜小于单船长度的 2.5倍，当流速大于 1.5m/s时，水域长度可适当加大，但不应大于单船长度的 4倍。考虑到汛期时码头前沿流速可能大于 1.5m/s，所以拟取回旋水域沿水流方向的长度为 2.5L，即取：2.5L=2.5×135=337.5m。 回旋水域沿垂直水流方向的宽度不宜小于单船长度的1.5倍；当船舶为单舵时，水域宽度不应小于其长度的 2.5倍。本次设计船型按单舵设计，则回旋水域沿垂直水流方向的宽度拟取 1.5L，即取:1.5L=1.5×135=202.5（m） 4.3 锚地 根据《河港总平面设计规范》第4.7条中规定，港口锚地按位置和功能可划分为港外锚地和港内锚地。港外锚地供船舶侯潮、待泊、联检及避风使用，有时也进行水上装卸作业。港外锚地宜采取锚泊。港内锚地供船舶待泊或水上装卸作业使用，宜采用锚泊或设置系船浮筒、系船簇桩等设施。 根据靖江港资料，港区位置处于受风、浪、流影响较小的地方，港内锚地采用双浮筒系泊型式，港外锚地采用单浮筒系泊型式。 锚地位置选择： （1）锚地的边缘距航道边线的安全距离；港外锚地不应小于2~3倍船长；港内锚地采用单锚或单浮筒系泊时不应小于1倍设计船长，采用双浮筒系泊时不应小于2倍设计船宽。 （2）港外锚地水深不应小于设计船型满载吃水的1.2倍。当波高超过2m时，尚应增加波浪富裕深度。港内锚地水深应与码头前沿设计水深相同。 （3）锚地底质以泥质及泥沙质为好，沙泥质次之。应避免在硬粘土、硬沙土、多礁石与抛石地区设置锚地。 （4）应避免在横流较大的地区设置双浮筒锚地。 （5）锚地按功能和位置可分为港外锚地和港内锚地，港内锚地主要供船舶待泊，锚地位置应选在靠近港口、天然水深适宜、海底平坦、水域开阔、便于船舶进出航道并远离礁石、浅滩以及具有良好定位条件的水域。锚地的边缘距航道边线的安全距离，港内锚地采用单锚或单浮筒系泊时不应小于 1倍设计船长。 本设计采用单浮筒系泊，则其系泊半径 (4.3) 式中： —单浮筒水域系泊半径（m）； —由潮差引起的浮筒水平偏位每米潮差可按1米计算； —细缆的水平投影长度（m）,DWT≤10000t,取20m。 —船尾与水域边界的富裕距离（m），取0.4L。 即系泊半径R=135+6.5+20+54=215.5m。锚地面积为145896 4.3.1 水深 港内锚地水深应与码头前沿设计水深相同，即H=10.20m。 4.4 进港航道 ①根据《河港工程设计规范》第4.5.2条中，在含沙量较大的河段，进港航道轴线与主航道轴线夹角在30°到60°之间，取为45°。 ②进港航道设置为双向航道，则其宽度 （4.4） （4.5） 式中： —进港航道宽度（m）； —航迹带宽度（m）， —船舶漂移倍数； —风、流压偏角（°）； —船舶间富裕宽度，取设计船宽B； —船舶与航道底边间的富裕宽度，取设计船宽B。 由于水流既受上游径流的影响，又受外海潮流的影响，潮汐作用相对较弱，河段主要受长江径流控制，所以 ， ， 综上：航道宽度 。 4.4.1 船舶制动水域 根据规范，船舶制动水域宽度取航道宽度，即161.5m，长度为3-4倍船长，即取3L=3×135=405m。 4.4.2 停泊水域 根据规范，停泊水域宽度取为2倍船宽，即2B=2×20.5=41m。 4.4.3 港池宽度 根据规范，港池宽度取1.5倍船长，即1.5L=1.5×135=202.5m。 4.5 陆域布置 4.5.1 泊位布置 ①根据靖江港的实际情况，在港区布置时，采用顺岸式直立码头。 ②码头前沿线的布置应根据码头前沿水底高程确定，码头前沿水底高程已求得为-10.2m，但为了考虑远景规划，增加在设计低水位下码头前沿的水深，以满足停靠更大型船舶的要求，经综合分析后将码头前沿线布置在-11m等高线左右。 4.5.2 吞吐量资料 本港区为进出口港口，年设计吞吐量为2000万吨。 4.6 装卸工艺 4.6.1 设计原则 （1）遵循和贯彻港口发展规划。工程设计时，根据发展规划的指导思想，遵从长远全面规划，搞好工程近期实施与远近结合； （2）贯彻执行国家职业安全卫生、环境保护等有关政策、法规。注意保护作业人员的劳动条件、人身安全，尽可能避免和减轻工程对环境的影响； （3）装卸工艺设计，应从全局出发。结合考虑港口及水、陆路运输，工艺流程简捷，作业环节协调，车船周转迅速； （4）装卸作业系统和机械选型符合国家有关技术政策，并在兼顾当前现代化建设发展的基础上，结合工程需要，力求技术先进、实用； （5）装卸工艺系统的经济性，应既考虑其投资成本，又考虑营运成本。评价其经济效益时，应兼顾港口自身和社会的全面效益。 4.6.2 一般要求 （1）装卸系统各环节的能力应基本平衡，并以保证船舶装卸为主； （2）装卸机械的类型应在可能的条件下统一，规格简化，以便于维修管理； （3）优先选用技术可靠的国产装卸机械； （4）工艺流程设计应减少环节。各流程之间可灵活转换，以提高系统作业的可靠度。 4.6.3 机械设备选型 表4.2 机械设备选型 Tab4.2 Selection of machinery equipment 机械设备名称 型 号 主要技术参数 移动式装船机 额定效率6000t/h，轨距14.7m，最大外伸29.2m，伸缩行程13m，带式输送机的带宽为2200mm，带速为250m/min； 桥式卸船机 UTR-20 能力2000t/h,抓取量12t，轨距18m 带式输送机 DT11型 带宽2200mm,带速6.5m/s 斗轮式堆取料机 DQL 630/1000·25 能力6300t/h,轨距10m,臂架回旋半径55m 链斗式卸车机 300t/h 自动装车站 该系统越3min完成一辆车的装车作业 该系统每3min完成一辆车的装车作业 4.6.4 装卸工艺及流程 此港区为进出口港区，采用移动式装船机和桥式卸船机，堆场采用悬臂式堆料机、取料机堆场工艺，沿着轨道两侧布置堆料，因此通常采用一机负责两条料堆的堆料或取料作业，堆、取合一机型的主要特点是一机多能，既堆又取，可以减少堆场设备台数，其适用于物料货物较少的和不经常出现进出堆场同时作业的地方。装卸工艺流程如下： 4.6.5 机械数量的确定 ①根据《港口工程技术规范》（1987）上卷中的第3.8.20条确定各种机械数量，按下式计算： （4.6） 式中， — 机械数量（台）； —某种装卸机械分货种的年起重运输吨（t），此设计为散货码头，年起运吨为4000万吨； — 机械利用率，采用三班制，取值为0.4～0.5，此处取0.5； —各类机械按不同的操作过程装卸或搬运不同货种的台时效率[t/（台·h）]。 ②移动式装船机 台时效率为6000t/h： 则取N=2，即需2台移动式装船机。 ③桥式卸船机 台时效率为2000t/h： 则取N=5，即需要5台移动式卸船机。 ④斗轮式堆取料机 取料的台时效率为630t/h： 则取N=9，即需9台斗轮式堆取料机。 4.6.6 装卸工人数和司机人数的确定 ①港口装卸工 根据《港口码头劳动定员标准》，散矿装卸主要作业线定员： （1）清舱装卸每舱口每班6-8人，取7人； （2）平舱装卸每舱口每班1-2人，取2人； （3）平台料斗装卸每料斗每班1-2人，取2人； （4）固定式带式输送机每班转接点每班2人； ②港口装卸工全部定员： 全部定员=∑［每条作业线每班定员×作业线数×工作班次×（1＋轮休后备系数）］/出勤率 （4.7） 式中：每条作业线每班定员按上述配备； 工作班次：三班制取3； 轮休后备系数：指年休息工时/年制度工作工时，其中每周实行40h工作制的四班三运转岗位，轮休后备系数取0.05； 出勤率：取0.95； 由上述数据可得： 全部定员=［13×3×3×（1+0.05）］/0.95=129人 装卸工人总数应包括装卸工人和辅助工人数。辅助工人数一般按装卸工人数的5%~10%计算， 129×10%=12.9，故辅助工人数13人。 所以，装卸工人总数为129+13=142人。 ③装卸机械司机人数 根据《港口工程技术规范》（1987）上卷和《港口码头劳动定员标准》，装卸机械司机单机定员： 散货装船机 1-2人，取2人； DX型螺旋喂料机 1-2人，取1人； 翻车机 三班制取7人； 装卸机械司机全部定员： 全部定员=∑［单机每班定员×机械使用台数×工作班次×（1＋轮休后备系数）］/出勤率 (4.8) 由以上数据可得： 全部定员=［10×8×3×（1+0.05）］/0.95=265人 ④皮带输送机操作工 固定式带式输送机每班转接点每班2人； 定员人数=每班应配人数×工作班次×（1+轮休后备系数）/出勤率 即定员人数=[2×3×（1+0.05）]/0.95=7人 ⑤装卸调度员 (1)值班调度主任：每公司每班1人 即定员人数4人 (2)值班调度：每公司每班1人 即定员人数4人 (3)装卸调度计划员：每公司每班1人 即定员人数4人 ⑤船舶货物装卸指导员 万吨级及以上的船舶每船每班1人 即定员人数11人 （1）货运业务员：每公司3-4人 取4人 （2）港口理货员：每船每班1人 即定员人数11人 （3）衡器操作工：每台磅秤每班2人 即每台磅秤4人 （4）装卸机械修理员 a.散货装船机 装万吨级及以上船，取3人 b.螺旋卸船机 3-4人，取4人 c.堆、取料机 3-4人，取4人 d.固定式带式输送机系统修理每公司每班6-8人，取7人 全部定员=[（3+4+4+7）×3×（1+0.05）]/0.95=60人 （5）港口系缆工 拥有2-5万吨级泊位的公司每班6-8人，取7人，即定员人数23人 （6）运输带粘接工:每公司6-8人，取7人 （7）装卸机械运行技术人员 装船机每台0.6-1人，即1.2-2人，取2人 卸船机每台0.2-0.4人，及1-2人，取2人 （8）队（车间）生产管理人员 取3人 （9）现场安全监督员 每公司每班1-2人，取1人，定员人数4人 （10）现场货运质量监督员 每公司每班1-2人，取1人，定员人数4人 5 总平面布置 5.1 港区布置原则 （1）港口应按客运量、吞吐量、货种、流向、集疏运方式、自然条件、安全和环保等因素，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。对大气环境有较大污染的港区宜布置在港口全年强风向的下风侧；对水环境有严重污染的港区或危险品港区宜布置在港口的下游，并与其它码头或港区保持一定的安全距离。 （3）港区总平面布置，应根据港口总体布局规划，结合装卸工艺要求，充分利用自然条件，远近结合、合理布置港区的水域、陆域，并应符合下列要求： ①装卸作业对大气环境产生较大污染的货种的泊位，应布置在港区常风向的下风侧；装卸作业对水环境产生严重污染的货种的泊位，应布置在港区的下游岸段，并应注意水流流向的影响。 ②顺岸式码头的前沿线位置，宜利用天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、河床冲淤变化及岸坡稳定的影响。 码头前应有可供船舶运转的水域。 ③港区陆域平面布置和竖向设计，应根据装卸工艺方案，港区自然条件，安全、卫生、环保、防洪、拆迁、土石方工程量和节约用地等因素合理确定，并应与城市规划和建港的外部条件相协调。 （4）港口水域包括码头前停泊水域、回旋水域、进港航道和锚地等，可根据具体情况组合设置或单独设置。 （5）改建、扩建港区的总平面布置，应与原有港区相协调，充分、合理地利用原有设施，并应考虑减少建设过程中对原有港区生产的影响。 5.2 主要技术经济指标 5.2.1 散货码头泊位数 根据《河港工程设计规范》第3.7.1有： 泊位数目应根据年吞吐量、泊位货种和船型等因素按下式计算： (5.1) 式中： -根据货物类别确定的年吞吐量(t)，散货码头年吞吐量为2000万吨； -泊位数目； -泊位的年通过能力(t)， 根据《河港工程设计规范》第3.7.2条有其值应按下式计算： (5.2) 式中： -当货种多样而船型单一时，为各货种年装卸数量占泊位年装卸总量的百分比； -与相对应的泊位年通过能力（t）。 (5.3) (5.4) 式中： -泊位年运营天数（天）； ：昼夜装卸作业时间（小时）；取22~24h； -昼夜小时数（小时）； -船舶的装卸辅助作业、技术作业时间以及船舶靠离泊时间之和（h）。 船舶装卸辅助作业、技术作业是指在泊位上不能同装卸作业同时进行的各项作业时间。当无统计资料时，部分单项作业时间可采用表5.8.2中的数值。船舶靠离时间与航道、锚地、泊位前水域及港作方式等条件有关，可取1-2h；根据本港情况，取1.5h。 —设计船时效（t/h），按年运量、货舱、船舶性能、设备能力、作业线数和管理等综合因数综合考虑,散货取6000； —某一类船舶单船的实际载货重量，G=30000×90%=27000 —撰写一艘该类船舶所需的纯装卸时间（h） 综上： 取 个泊位， 5.2.2 库场面积 根据《河港工程设计规范》第3.7.7条，仓库、堆场的总面积，应按下式计算： （5.5） (5.6) 式中： —仓库或堆场所需容量（t）； —年货运量（t）； —仓库或堆场不平衡系数，散货取1.5； —月最大货物堆存吨/天（t/d）； —月平均货物堆存吨/天（t/d）； —货物最大入库或堆场百分比（%），依据装卸手册，取0.9； —仓库或堆场年运营天数（d），取350-365d，根据气象及水文条件，可常年运营，取350d； —货物在仓库或堆场平均堆存期（d），依据总体设计规范，取10d； —堆场容积利用系数，对件杂货取1.0；对散货取0.7-0.9。 (5.7） —仓库或堆场的总面积； —单位或有效面积的货物堆存量；根据《海港总平面设计规范》（JTJ211-99），散货可取 ； —仓库或堆场总面积利用率，为有效面积占总面积的百分比（%）。根据《河港工程设计规范》，散货可取 0.7-0.8，拟取 0.80； 综上： ，取 5.3平面设计 5.3.1 码头前沿作业地带 考虑门座起重机轨距为10.5m，前轨距码头前沿2.5m，再考虑行车道的宽度，码头前沿作业地带的宽度取14m。 5.3.2 货物堆存及运输区 平面布置： 码头前沿地带。宽取14m,门机前轮距码头前沿线2.5m，门机轨距10.5m。该地带主要作为布置前方铁路线、道路、门机轨道以及进行货物装卸作业和流动起重运输机械回转运行的区域。 前方堆场。宽取30m。主要是用来堆放装卸下来临时堆存的货物。 后方堆场。库场的容量按一艘设计船型的装卸量考虑,矩形布置，长230m，宽190m。堆场与堆场之间的间隔为20m，方便拖挂车等在其间通行。生产生活辅助设施全港统一考虑。 5.3.3 装卸工艺设计 配备门座起重机轮，轨距10.5m标准值250轮，基距10.5 m，吊具下额定起重量25t,起重机的起升高度，满足最大到港最大散货船舶空载设计水位和满载设计低水位时全部散货的装卸作业，并且都能满足其他各方面的设计最低要求。 平运输机械采用国产平板挂车等其他运输机械。 码头堆场作业及装卸车作业机械，选用轮胎式起重机。 1）堆场 堆场根据以上所算出库场面积、码头的泊位及岸线长度，并结合靖江港拟建港区的实际情况，现拟定堆场的实际尺寸及面积。堆场面积为15.873万m2 ，考虑到码头线长度500m，堆场分 10个堆场，其中4个堆场尺寸为140m×100m、 2个堆场120m×100m、2个堆场220m×100m、2个堆场220 m×90m，总堆场面积16.36万m2＞15.873万m2，符合要求 。 具体布置如图所示： 2） 进港道路、港内道路布置 ①港口道路可分为主干道、次干道和支道，应满足港口疏运高峰时的车辆运输要求。 ②港口道路应结合地形条件，做到平面顺适、纵坡均衡、路面平整、排水畅通。 ③港口道路的布置应与港区铁路、管道及其他建筑物设计相协调。 ④港口道路应按环形系统布置，尽头式道路应具备回车条件。 ⑤港口的主要道路应避免与运输繁忙的铁路线路平面交叉。 ⑥港内道路边缘至相邻建筑物的净距不应小于下表中的数值(见表5.3) 表5.3道路与相邻建筑物的净距 Roads and net distance of adjacent buildings 相邻建筑物名称 最小净距(m) 建筑物边缘 面向道路一侧有流动机械出入 4.5 面向道路一侧的出入口经常有汽车出入 6.0 货堆边缘 1.5 6 结构方案的拟定 6.1 结构比选 结构的选型从四个主要因素来考虑：自然条件、使用要求、施工条件、经济性。从结构型式来分，码头分为重力式码头、板桩码头、高桩码头和混合式码头。 重力式码头，其优点是结构坚固耐久，能承受较大的地面荷载和船舶荷载，对较大的集中荷载以及码头地面超载和装卸工艺变化适应性较强。根据拟建港区的地基条件，综合各方面的因素，结构方案初步拟定为扶壁码头和扶壁式码头两种方案。 对上述两种方案进行技术经济比较,选择一个较好的方案作为推荐方案。两个方案的优缺点比较见表6.1。 表6.1 结构比选 Tab6.1 Comparative selection of structure 优点 缺点 沉箱码头 （1）水下工作量小，结构整体性好。 （2）抗震能力强，施工速度快。 （3）制作简单，浮游稳定性好，施工经验成熟. （4）便于预制浮运和安装。 （1）所需要的钢材较多 （2）需要专门的施工设备与施工条件 扶壁式码头 （1） 混凝土和刚才的用量比扶壁少。 （2）施工速度快，耐久性和扶壁结构相同。（3）长江流域的砂料量大且价廉，节省成本。 （1）抗倾能力差 （2）结构整体性差。 (1)从目前的河势情况看，工程河段的河势在今后较长时期内，仍将保持冲淤少变的状态。此外，随着上游河段及工程河段护岸工程不断地实施，主流摆幅渐趋稳定，福姜沙河段将长期维持现有格局，水域条件满足航运的要求。 (2)拟建工程位于六助港处，该段处于北汊中部，江面宽阔，岸线顺直，流态平缓。-5m等高线贴岸而行，平面摆动很小，-10m等高线在灯杆港～夏仕港之间也相对稳定。总的来看，受上游芦家港边滩滩尾的影响，码头区域河床最小水深一般维持在10m左右，本工程码头停泊水域、回旋水域需采取维护性疏浚措施。 (3)本码头工程结构形式可设计为阻水面积较小的结构形式。 (4)码头前沿水域宽阔，水深条件良好，码头前沿水域的航道宽度足够满足过往船舶安全通行和会让的技术要求，因此，拟建码头与航道上行驶的船舶所产生的相互干扰影响较小。 通过对上述两种设计方案优缺点的比较,从经济、技术各方面综合考虑，采用扶壁式码头更适合，因此，把扶壁式结构码头作为推荐方案。 6.2 设计条件 (1)设计船型： 船长×船宽×型深×满载吃水深=135m×20.5m×11.4m×8.5m （2）设计水位 设计高水位：3.17m 设计低水位：-0.40m 极端高水位：4.73m 极端低水位：-1.28m 平均潮差：1.23m 码头前沿顶高程为5.0m，结构底高程为-10.20m，码头结构断面见附图《扶壁式码头结构断面图》。 （3）工程地质 据本次钻探所揭露地层，现将勘区地层自地表而下按单元土体分述如下： ①人工填土（Q4ml）：主要分布于沿江的大堤，主要为浆砌块石，及靠近水域侧的浆砌块石护坡，局部为粘性土，成分及性质变化较大。 （1-1）块石（Q4ml）：人工抛石，主要分布在原一期码头下游引桥及拟建码头下游端，局部岸坡较陡地段抛石较多，块石厚度变化较大，粒径不均。 ②粉质粘土（Q4al）：黄褐色，饱和，软塑状态，含铁锰氧化物及其结核；为陆域表壳层，厚度1.9～15.8米。 ③粉细砂（Q4al）：灰色，含云母混少许粘性土，有腐植物及贝壳屑，呈松散～稍密状，主要分布在水域表层，层厚不均，局部钻孔缺失，最大层厚16.5米。其平均标准贯入击数Ｎ=7(2～18)击。 （3-1）淤泥质粉质粘土（Q4al）：褐黄、褐灰色，饱和，流塑状态、部分软塑，水平层理发育，间砂、局部夹砂或混砂团。主要分布于勘区水域表层，局部地段该层缺失。 ④粉质粘土（Q4al）：褐灰色，饱和，软塑～可塑状态，局部流塑状，薄层结构，部分与砂呈互层，局部混砂或粉土。广泛分布于勘区中上部，一般分布在标高-7～-23米以下，陆域揭示该层埋深分布较浅，分布标高在-3～-16米以下，厚度0.8～21.9米不等。其平均标准贯入击数Ｎ=5(3～15)击。 （4-1）淤泥质粉质粘土（Q4al）：褐灰色，饱和，流塑状态、部分软塑，水平层理发育，间砂、局部夹砂或混砂团。主要分布于勘区中上部，以透镜体状分布，部分钻孔缺失该层，局部该层层厚较大。 （4-2）粉细砂（Q4al）：灰色，饱和，一般为松散～稍密状态，局部中密状，含贝壳屑，局部混或夹粘性土薄层，一般呈透镜体壮分布。其平均标准贯入击数Ｎ=15(9～22)击。 ⑤粉细砂（Q4al）：灰色，饱和，一般为中密状态，局部稍密状，含贝壳屑，局部混或夹粘性土薄层。该层分布较为普遍，为本区钻探揭示深度内普遍分布的中部地层。一般分布在标高-9.7～-33米以下， -19～-40米以上。其平均标准贯入击数Ｎ=19(10～32)击。 （5-1）粉质粘土（Q4al）：褐灰色，饱和，一般呈软塑和可塑状，混砂不均，局部夹薄砂层，该层主要以过渡层状分布于⑤单元层上下或透镜状分布于⑤单元层之中。其平均标准贯入击数Ｎ=7(3～18)击。 ⑥粉质粘土夹砂（Q4al）：褐灰色，饱和，软塑～可塑状态，水平层理较发育，夹薄砂层，混砂团及粉土，码头区钻孔全部揭穿该层，为本区钻探揭示深度内普遍分布的中下部地层。一般分布在标高-26～-38米以下，-50～-60米以上，局部缺失（如引桥断面ZK81、ZK73、ZK74等钻孔），其平均标准贯入击数Ｎ=10(4～25)击。 （6-1）粉细砂夹粘性土（Q4al）：褐灰色，很湿，稍密～中密状态，少许密实状，夹薄层粉质粘土，混少许粉土，成分变化大，局部砂质富集。主要成透镜状分布于⑥单元层之中,局部呈层状分布，与⑥层构成了勘区中下部主要地层。其平均标准贯入击数Ｎ=23(11～38)击。 （6-2）淤泥质粉质粘土（Q4al）：褐灰色，饱和，流塑状态，水平层理较发育，局部夹薄砂层，一般称透镜体壮分布，分布不均匀。 ⑦粉细砂（Q4al）：灰色，饱和，密实～极密实状态，含贝壳屑，局部混少许粘性土，该层砂质较均匀，为本区钻探揭示深度下部分布较稳定的密实地层。一般分布在标高-35～-64米以下，层厚不均，局部钻孔缺失该层。其平均标准贯入击数Ｎ=46(23～97)击。 （7-1）粉质粘土（Q4al）：褐灰色，饱和，一般呈软塑和可塑状，混砂不均，局部夹薄砂层，该层主要以过渡层状分布于⑦单元层之上，为勘区中下部密实粉细砂、中粗砂上部的标志层，局部钻孔该层缺失。其平均标准贯入击数Ｎ=11(5～25)击。 ⑧中粗砂（Q4al）：灰色，饱和，密实～极密实状态，颗粒不均，以中粗砂为主，混粗砾砂，局部砾砂富集，含量变化较大、极不均匀。该层为勘区下部主要地层，分布连续，层次稳定，本次勘察期间，仅ZK23、ZK26穿透该层。其平均标准贯入击数Ｎ=62(34～120)击。 （8-1）粉细砂（Q4al）：灰色，饱和，密实～极密实状态，颗粒不均，局部混少许中粗砂，分布不均，一般呈透镜体壮分布，其平均标准贯入击数Ｎ=53(43～60)击。 ⑨粉质粘土（Q3al）：灰绿色，饱和，可塑～硬塑状态，含贝壳屑，局部混砂或粉土。仅在部分钻孔揭示该层（如ZK23、ZK26等钻孔），该层未穿透。 （9-1）粉细砂（Q3al）：灰色，含云母，饱和，密实～极密实，该层一般称透镜体状分布，为⑨层中的夹层，层厚不均，仅在ZK26孔揭示该层，该层未穿透。其平均标准贯入击数Ｎ=61(61～62)击。 （4）设计荷载： ①水工建筑物设计荷载 码头前沿40m范围内堆载为30kPa；码头后方堆载为60kPa。 ②陆域设计荷载 流动机械荷载：2台10t×30m门机；5台5t叉车；9台斗轮式堆取料机 堆场堆货荷载（均载）：q=20kN/m （5）地震：根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），勘区地震动峰值加速度为0.05g，根据该标准附录D“关于地震基本烈度向地震动参数过渡的说明”，本区域地震动参数对应的地震基本烈度为Ⅵ度 （6）波浪力 本节无内容 （7）海冰：靖江港湾通常不结冰。 （8）水工建筑物的种类和安全等级 水工建筑物种类：顺岸码头； 水工建筑物结构安全等级：二级。 （9）建筑物材料的重度和内摩擦角的标准值 7 构造尺度 7.1 扶壁外形尺寸 扶壁结构的外形尺寸包括高度、宽度和长度。预制扶壁结构的高度由码头水深和胸墙底高程确定，为了与现浇胸墙整体连接，扶壁顶面嵌入胸墙的深度可取100mm。 由极端高水位确定扶壁立板高为12.2m,扶壁结构的宽度由建筑物的稳定性和地基承载力确定。为了增强倾覆稳定性和使基底反力分布比较均匀，底板分为趾板、内底板和尾板三部分（也可不设尾板）。趾板长度不宜大于1m。尾板向上翘起，翘起的长度不宜大于底宽的1/4，翘起的角度不宜大于墙后回填料的内摩擦角。趾板长1m，内底板9m，尾板翘起角度 。由预制扶壁结构的长度由起重设备的起重量确定，一般不小于高度的1/3；采用现浇结构时其长度等于变形缝的间距。 7.1.1 胸墙尺寸 采用方块式胸墙，底高程取2.0m（使立板和肋板嵌入胸墙10cm），顶宽4m。 7.1.2 基床尺寸 暗基床，基床厚度取1m，底宽取12m，前肩宽2m，后肩宽2m。 7.1.3 地基处理 地基处理进行直立岸壁工程的施工，工程陆域范围原地面表层有少量的浮泥，以下大部分粉细砂性质较好，沙层较薄，沙层下强风化岩面，基本能满足工程要求。地基处理初步考虑淤泥挖出，振动碾压、强夯、振冲等浅层处理方案。 1） 强夯联合振动碾压法。强夯法即以吊机吊起重锤，提升到一定高度下落，利用其冲能量夯实地基，夯后对表层进行碾压处理。通过试验区典型施工，合理选取锤重、锤径、落距以及夯点布置、夯击遍数、单点击数、间歇时间等一系列强夯参数，最终达到有效加固地基的目的。 2） 振冲挤密法。振冲挤密法是通过高压水冲配合振冲器振动成孔，再向孔内填入砂或碎石并振动密室成桩，同时对周围土体达到挤密的作用。该方法能大大增加砂土密实度，达到提高承载力、消除沉降及防止液化发生的目的。 3）方案比选。强夯联合振动碾压法具有施工设备简单、施工方法成熟、工期短、造价较低等优点，本阶段推荐次方案。但已形成陆域吹填过程中诸多不确定因素都将对地基处理方案产生影响。 地基处理的范围是直立岸壁前2m到翘板后2m，总宽度16m。 7.2 施工方法 7.2.1基槽挖泥 挖泥前，必须首先进行测量定位工作，在现场设置定位标志，并在现场设临时控制水尺，施工中，要复测水深，核实挖泥量，挖泥时，要勤测水深，防止超挖或欠挖，采用铲斗挖泥船开挖。 7.2.2 基床抛石 因基床较厚，且抛石量较大，采用开底驳船。 7.2.3 基床密实 对抛石面层做适当整平后，用起重船悬挂夯锤进行夯实，采用邻接压半夯并分两遍夯实的方法。 7.2.4 基床的整平 ①基床的粗平。采用悬挂刮道法，即整平船横向驻位，按整平标高用滑车控制刮道下放深度，水位每变化5cm调整一次，潜水员以刮道底为准进行整平，边整平，边移船。 ②基床的细平。作细平时，大块石之间不平整部分宜用二片石填充，二片石之间不平整处用碎石填充。 采用导轨刮道法，即在机床的整平范围内，沿纵向的两侧每隔5m安设混凝土小方块，方块上安设作为导轨用的钢轨，方地和钢轨之间垫厚薄不一的钢板，严格控制轨顶为整平标高，且误差不超过±1cm。 7.3 扶壁的制造 对于立板模板，采用组合式钢模板，扶壁的底模板由梁木和底板组成，底模板由支柱支撑，该支柱遍布于整个制作台。 采用混凝土泵车，它通过布料杆的竖向软管直接将混凝土输入模内。混凝土的浇筑顺序是先浇扶壁底板，后浇肋板和隔板。水泥终凝后即进行浇水养护，混凝土达到一定强度后方可拆模。 7.3.1 扶壁的移动和下水 扶壁在场内的移动，采用垫车进行，移动时，先用千斤顶顶起扶壁，将垫车置于其下，就位后放松千斤顶，将扶壁坐落在垫车上，然后用绞车将垫车沿横移轨道拖至下水滑道的台车上。 台车运载扶壁时，需用绞车缆索控制下滑速度，一般控制在25-35cm/s,下水滑道为钢轨滑道，滑道的坡度为1：10。 7.3.2 扶壁的沉放和填充 扶壁运到沉放现场以后，利用预先安设在扶壁上的绞车锚缆，在经纬仪的帮助下就位，沉放第一个扶壁时必须有4个锚，以后的扶壁可改用两个锚，而将扶壁的另一端系于沉下的扶壁的两个带缆桩上。 就位后即可打开扶壁底部的排水孔逐渐充水下沉，同时应随时保持缆索收紧状态。 扶壁下沉完毕后，应立即进行填充工作，要求在短时间内将扶壁填充到不会被风浪推动的程度，采用块石填充，填充的方法：采用翻斗汽车，从陆上进行填充。 7.3.3 回填土的施工 采用翻斗汽车从陆上进行填充，填充材料为山皮土。 7.3.4 胸墙的施工 胸墙采用现浇混凝土，胸墙一般处于水位变动区，为保证混凝土质量，应趁低潮浇筑混凝土。施工水位0.53m。 7.3.5 倒滤井 为防止回填土的流失，在抛填棱体顶面、坡面、胸墙变形缝和卸荷板顶面接缝处均应设置倒滤层。倒滤层可采用碎石倒滤层和土工织物倒滤层。 码头的“漏沙”问题与倒滤层的设计和施工有关。为避免码头“漏沙”，无论对何种形式的倒滤层都要有如下要求：①倒滤层必须高出卸荷板顶面，即在卸荷板上面抛填不小于0.3m厚的二片石，然后在二片石上做倒滤层：②倒滤层分段施工时一定要搭接好。土工织物倒滤层的搭接宽度一般为1m。 对于不设抛石棱体的沉箱、扶壁和空心方块码头，其缝隙少且集中，可分别在安装缝处设置倒滤空腔和倒滤井，施工较方便。 8 作用分析 计算出所有作用在结构上的荷载作用标准值，一般包括自重、土压、水压、波浪、水流、地震以及使用荷载（船舶荷载、机械荷载）等。 8.1 材料重度标准表 表8-1 材料重度和内摩擦角标准值表 Tab8.1 Heavy Material and Angle of Internal Friction Standard Table 材料名称 重度（kN/m3） 内摩擦角 （°） γ水上 γ水下 混凝土胸墙C25 24 14 - 钢筋混凝土扶壁C30 25 15 - 块石 18 11 45 8.2结构自重力 结构自重力受水位影响，应对不同的水位情况分别计算，为了方便列表计算。 表8.2是在极端高水位下的结构自重 表8.3是在设计高水位下的结构自重 表8.4是在设计低水位下的结构自重 表8.5是在极端低水位下的结构自重， 1）极端高水位情况： 表8.2 极端高水位自重作用计算表 Tab8.2 Extreme high water level dead weight function calculate table 极端高水位情况下的结构自重 名称 计算式 自重（kN/m） 力臂（m） 力矩（kN·m/m） 胸墙 4×0.27×23.5+4×3.73×13.5 226.8 2.8 635.04 路面 7.2×0.27×23.5+7.2×0.03×13.5 48.6 8.4 408.24 碎石垫层 7.2×0.3×11 23.76 8.4 199.584 扶壁 前趾 1/2×(0.45+0.8)×1×14.5 9.0625 0.547 4.9571875 立板 12.2×0.3×14.5 53.07 1.15 61.0305 底板 0.5×(8.700+2.441)×14.5 80.77225 6.65 537.135462 隔板 0.2×0.6×12.2×2×1/3.5×14.5 12.1302857 2.4 29.1126857 肋板 [1/2×(3.14+11.33)×12.2-1/2×2.78×1.31]×2×0.3×1/3.5×14.5 214.880305 Y1=5.11 1098.03836 抹角 1/2×0.2×0.2×(12.2×8+11×4+0.6×4+3)×1/3.5×14.5 12.18 Y2=3.46 42.1428 倒滤井内填料 [0.6×1×12.2-0.2×0.2×1/2×（12.2+0.6+0.5）]×2×11×1/3.5 45.64352941 1.8 82.15835294 回填砂 2.73×7.2×9.5 186.732 8.4 1568.5488 11.7×10.7×9.5 1189.305 6.65 7908.87825 回填砂 -1/2×2×1.3×9.5 -12.35 11.21 -138.4435 隔板 -12.1×1/14.5×9.5 -7.927586207 2.4 -19.0262069 肋板 -214.9×1/14.5×9.5 -140.7965517 Y1=5.11 -719.4703793 抹角 -12.2×1/14.5×9.5 -7.993103448 Y2=3.46 -27.65613793 倒滤井 -45.6×1/11×9.5 -39.381818 1.8 -70.88727273 合计 1894.48681 11599.3829 2） 设计高水位情况: 表8.3 设计高水位自重作用计算表 Tab8.3 Design and high water level dead weight function calculate table 设计高水位情况下的结构自重 名称 计算式 自重（kN/m） 力臂（m） 力矩（kN·m/m） 胸墙 4×1.83×23.5+4×1.17×13.5 235.2 2.8 658.56 路面 7.2×0.2×23.5 33.84 8.4 284.256 碎石垫层 7.2×0.3×18 38.88 8.4 326.592 扶壁 前趾 1/2×(0.45+0.8)×1×14.5 9.0625 0.547 4.9571875 立板 12.2×0.3×14.5 53.07 1.15 61.0305 底板 0.5×(8.700+2.441)×14.5 80.77225 6.65 537.1354625 隔板 0.2×0.6×12.2×2×1/3.5×14.5 12.13028571 2.4 29.11268571 肋板 [1/2×(3.14+11.33)×12.2-1/2×2.78×1.31]×2×0.3×1/3.5×14.5 214.8803057 5.11 1098.038362 抹角 1/2×0.2×0.2×(12.2×8+11×4+0.6×4+3)×1/3.5×14.5 12.18 3.46 42.1428 倒滤井内填料 [0.6×1×12.2-0.2×0.2×1/2×（12.2+0.6+0.5）]×2×11×1/3.5 45.64352941 1.8 82.15835294 回填砂 2.73×7.2×9.5 186.732 8.4 1568.5488 1.83×7.2×8+1.17×7.2×9.5 185.436 8.4 1557.6624 11.7×10.7×9.5 1189.305 6.65 7908.87825 回填砂 -1/2×2×1.3×9.5 -12.35 11.21 -138.4435 隔板 -12.1×1/14.5×9.5 -7.927586207 2.4 -19.0262069 肋板 -214.9×1/14.5×9.5 -140.7965517 5.11 -719.4703793 抹角 -12.2×1/14.5×9.5 -7.993103448 3.46 -27.65613793 倒滤井 -45.6×1/11×9.5 -39.38181818 1.8 -70.88727273 合计 2088.682811 13183.5893 3)设计低水位情况： 表8.4 设计低水位自重作用计算表 Tab8.4 Design low water weight function calculate table 设计低水位情况下的结构自重 名称 计算式 自重（kN/m） 力臂（m） 力矩（kN·m/m） 胸墙 4×3×23.5 282 2.8 789.6 路面 7.2×0.2×23.5 33.84 8.4 284.256 碎石垫层 7.2×0.3×18 38.88 8.4 326.592 扶壁 前趾 1/2×(0.45+0.8)×1×14.5 9.0625 0.547 4.9571875 立板 12.2×0.3×14.5+2.4×0.3×10 60.27 1.15 69.3105 底板 0.5×(8.700+2.441)×14.5 80.77225 6.65 537.13546 隔板 0.2×0.6×12.2×2×1/3.5×14.5+0.2×1.2×2.4×10×1/3.5 13.776 2.4 33.0624 肋板 [1/2×(3.14+11.33)×12.2-1/2×2.78×1.31]×2×0.3×1/3.5×14.5 214.8803057 5.11 1098.038362 1/2×(3+4.82)×2.4×10×0.2×2×1/3.5 10.724571 3.09 33.138925 抹角 12.18 12.18 3.46 42.1428 2.4×1/2×0.2×0.2×8×10×1/3.5 1.0971428 1.88 2.0626285 倒滤井内填料 45.64+（0.6×1×2-0.2×0.2×4×1/2）×2.4×（17-11）×1/3.5 50.25152941 1.8 90.45275294 回填砂 2.5×7.2×18 324 8.4 2721.6 10.7×（2.4×18+9.8×9.5） 1458.41 8.4 12250.644 回填砂 -1/2×2×1.3×9.5 -12.35 11.21 -138.4435 隔板 -7.927-（0.6×0.2×2.4×2×1/3.5）×8.5 -8.627014 2.4 -20.70483 肋板 -214.9×1/14.5×9.5 -140.7965 5.11 -719.4703 -10.72×（18-9.5）1/10 -9.112 3.09 -28.15608 抹角 -12.2×1/14.5×9.5 -7.993103 3.46 -27.65613 -1/2×0.2×0.2×8×2.4×（18-9.5）×1/3.5 -0.899657 1.88 -1.691355 倒滤井 -45.6×1/11×9.5-（0.6×1×2-0.2×0.2×4×1/2）×2.4×1/3.5×8.5 -45.90981818 1.8 -82.63767273 合计 2364.4561 17264.233 4）极端低水位情况： 表8.5 极端低水位自重作用计算表 Tab8.5 Extreme low water level dead weight function calculate table 极端低水位情况下的结构自重 名称 计算式 自重（kN/m） 力臂（m） 力矩（kN·m/m） 胸墙 4×3×23.5 282 2.8 789.6 路面 7.2×0.2×23.5 33.84 8.4 284.256 碎石垫层 7.2×0.3×18 38.88 8.4 326.592 扶壁 前趾 1/2×(0.45+0.8)×1×14.5 9.0625 0.547 4.9571875 立板 12.2×0.3×14.5+3.28×0.3×10 62.91 1.15 72.3465 底板 0.5×(8.700+2.441)×14.5 80.77225 6.65 537.13546 隔板 0.2×0.6×12.2×2×1/3.5×14.5+0.2×1.2×3.28×10×1/3.5 14.37942857 2.4 34.51062857 肋板 [1/2×(3.14+11.33)×12.2-1/2×2.78×1.31]×2×0.3×1/3.5×14.5 214.8803057 5.11 1098.038362 1/2×(3+5.71)×3.28×10×0.2×2×1/3.5 16.32502857 3.09 50.444338 抹角 12.18 12.18 3.46 42.1428 3.28×1/2×0.2×0.2×8×10×1/3.5 1.499428571 1.88 2.8189257 倒滤井内填料 45.64+（0.6×1×2-0.2×0.2×4×1/2）×3.28×（17-11）×1/3.5 51.94112941 1.8 93.49403294 回填砂 2.5×7.2×18 32.4 8.4 272.16 10.7×（3.28×18+8.92×9.5） 1538.446 8.4 12922.946 回填砂 -1/2×2×1.3×9.5 -12.35 11.21 -138.4435 隔板 -7.927-（0.6×0.2×3.28×2×1/3.5）×8.5 -8.88405477 2.4 -21.32173 肋板 -214.9×1/14.5×9.5 -140.796551 5.11 -719.4703 -16.325×（18-9.5）1/10 -13.87625 3.09 -42.87761 抹角 -12.2×1/14.5×9.5 -7.99310344 3.46 -27.65613 -1/2×0.2×0.2×8×3.28×（18-9.8）×1/3.5 -1.22953142 1.88 -2.311519 倒滤井 -45.6×1/11×9.5-（0.6×1×2-0.2×0.2×4×1/2）×3.28×1/3.5×8.5 -48.30341818 1.8 -86.94615273 合计 2156.083161 15492.415 8.3 土压力 为简化计算，码头混凝土路面及碎石垫层仅按恒载考虑，土压力计算顶标高为5.0m，总高度为5+10.2=15.2m（土压力标准值计算为每延米值）。码头墙后填料为块石，水上重度 ，水下重度 ，内摩擦角 ＝ ，扶壁顶面以下考虑墙背外摩擦角 。作用于码头墙背的土压力按JTS167－2－2009《重力式码头设计与施工规范》的有关规定计算，本设计的计算项目包括码头的土压力（永久作用）、堆货荷载产生的土压力（可变作用）和门机荷载产生的土压力（可变作用），堆货与门机荷载产生的土压力计算比较简单，而且不受水位变化的影响，码头墙后填料产生的土压力受水位变化的影响，应对不同的水位分别进行计算。 作用于码头墙背的土压力按照JTS167－2－2009《重力式码头设计与施工规范》计算，所以得主动土压力系数： = =0.3073 本设计码头前沿40m范围内的堆载为q=30kPa，码头后方堆载60kPa。 8.3.1 堆货荷载产生的土压力（可变作用） 各种水位时，堆货荷载产生的土压力标准值均相同。 （8.1） 当 时； （8.2） 堆货荷载产生的土压力示意图，见图8.1。 图8.1 30kPa均载情况土压力分布（标高单位：m） Fig8.1 30 kPa Uniform loading situation for earth pressure distribution 扶壁顶面以下考虑外摩擦角，土压力标准值按照JTS167－2－2009《重力式码头设计与施工规范》2.4.1计算： （8.3） （8.4） 式中： 、 ：第n层土表和土底的土压力水平分力（ ） ：第 层土的重度（ ） ：第 层土的高度（m） ＝1 8.4 码头墙后填料产生的土压力（永久作用） 8.4.1极端高水位情况（标高4.73m） 在此情况下各高程处土压力水平向强度（ ）计算如下： =0.18×24.5+0.02×14.5+0.3×11=8（kPa） =8×0.3073=2.46(kPa) =[8+（10.2+3.8）×9.5]×0.3073=43.33(kPa) = =（2.46+43.33）×（3.8+10.2）/2=320.53(kN/m) =320.53×（10.2-5.3）=1570.60(kN·m/m) 该水位下土压力水平向强度分布见图8.2。 图8.2 极端高水位土压力分布（标高单位：m） Fig8.2 Extreme high water level for earth pressure distribution 8.4.2 设计高水位情况（标高3.17m） 在此情况下各高程处土压力水平向强度（ ）计算如下： =24.5×0.2+17×0.3=10 =10×0.3073=3.073(kPa) =（10+18×0.63）×0.3073=6.56(kPa) =（10+18×0.63+9.5×13.37)×0.3073=45.59(kPa) =（3.073+6.56）×（3.8-3.17）/2=3.03(kN/m) =（6.56+45.59）×（3.17+10.2）/2=348.62(kN/m) 土压力引起的水平作用： =3.03+348.62=351.65(kN/m) 土压力引起的倾覆力矩： =3.03×(3.38+10.2)+348.62×(10.2-4.46)=2042.23(kN·m/m) 该水位下土压力水平向强度分布见图8.3。 图8.3 设计高水位土压力分布（标高单位：m） Fig8.3 Design high stage for earth pressure distribution 8.4.3 设计低水位情况（标高-0.40m） 在此情况下各高程处土压力水平向强度（ ）计算如下： =24.5×0.2+17×0.3=10 =10×0.3073=3.073(kPa) =（10+18×4.2）×0.3073=26.30(kPa) =（10+18×4.2+9.5×9.8)×0.3073=54.91(kPa) =（3.073+26.30）×（3.8+0.4）/2=61.68(kN/m) =（26.30+54.91）×（10.2-0.4）/2=430.41(kN/m) 土压力引起的水平作用： =61.68+430.41=492.09(kN/m) 土压力引起的倾覆力矩： =61.68×(1+10.2)+430.41×(10.2-3.27)=3673.56(kN·m/m) 该水位下土压力水平向强度分布见图8.4。 图8.4 设计低水位土压力分布（标高单位：m） Fig8.4 Design lowest stage for earth pressure distribution 8.4.4 极端低水位情况（标高-1.28m） 在此情况下各高程处土压力水平向强度（ ）计算如下： =24.5×0.2+17×0.3=10 =10×0.3073=3.073(kPa) =（10+18×5.08）×0.3073=31.17(kPa) =（10+18×5.08+9.5×8.29)×0.3073=55.37(kPa) =（3.073+31.17）×（3.8+1.28）/2=86.98(kN/m) =（31.17+55.37）×（10.2-1.28）/2=385.97(kN/m) 土压力引起的水平作用： =86.98+385.97=472.95(kN/m) 土压力引起的倾覆力矩： =86.98×(0.42+10.2)+385.97×(10.2-3.0)=3702.71(kN·m/m) 该水位下土压力水平向强度分布见图8.5。 图8.5 极端低水位土压力分布（标高单位：m） Fig8.5 Extreme low water level for earth pressure distribution 8.5 门机荷载产生的土压力（可变作用） 门机荷载按两台同时作用产生的土压力计算，每段扶壁上共作用16个轮子。考虑 三种情况各种水位中，门机产生的土压力分布范围相同， ①第一种情况: 前轮产生的压力220 /轮，后轮产生的轮压力375 /轮。 查JTS144－1－2010《港口工程荷载规范》，知 ＝0.155 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 门机后轮产生的附加土压力强度 ( )为 kPa 门机后轮产生的附加土压力引起的水平力 和倾覆力矩 为： ＝10.6×8.77×1/2＝46.48 ＝46.48×5.3=246.34 门机后轮产生的竖向力 和稳定力矩 为： =46.48× =12.45 ＝12.45×9＝112.05 前轮产生的竖向力G和稳定力矩 为： ＝200×16/20＝160 =160×3＝480 ②第二种情况：前轮产生的压力375 /轮，后轮产生的轮压力200 /轮。 查JTS144－1－2010《港口工程荷载规范》，知 ＝0.155 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 门机后轮产生的附加土压力强度 ( )为： kPa 门机后轮产生的附加土压力引起的水平力 和倾覆力矩 为： ＝4.68×10.6×1/2＝24.8 ＝24.8×5.3=131.44 门机后轮产生的竖向力 和稳定力矩 为： =24.8× EMBED Equation.3 =6.65 ＝6.65×9＝59.85 前轮产生的竖向力G和稳定力矩 为： ＝375×16/20＝300 =300×3＝900 ③第三种情况：前轮产生的压力77 /轮，后轮产生的轮压力240 /轮。 查JTS144－1－2010《港口工程荷载规范》，知 ＝0.155 EMBED Equation.3 门机后轮产生的附加土压力强度 ( )为： 门机后轮产生的附加土压力引起的水平力 和倾覆力矩 为： ＝10.6×5.62×1/2＝29.79 ＝29.79×5.3=157.89 门机后轮产生的竖向力 和稳定力矩 为： =29.79× =7.98 ＝7.98×9＝71.82 前轮产生的竖向力G和稳定力矩 为： ＝77×16/20＝61.6 =61.6×3＝184.8 8.6 船舶作用荷载 主要包括与船舶有关的系缆力、挤靠力和撞击力。 撞击力：撞击力取船舶靠岸时产生的撞击力和停泊时波浪引起的撞击力之大值。 船舶靠岸速度取0.1m/s 注意：水平集中力（如系缆力和撞击力）的横向分力在各排架中要进行分配，分配系数参考重力式码头设计与施工规范（JTJ 291-98）“附录A”。 8.6.1 船舶荷载计算 （1）作用在船舶上的风荷载：该港区的设计风速v=20m/s，对载重量DW=35000t的货船，满载情况时，船体以上受风面积的计算： 计算得: 考虑到码头屏蔽作用，船舶的受风面积： ①极端高水位（4.73m） ②设计高水位（3.17m） ③设计低水位（-0.4m） ④极端低水位（-1.28m） 8.6.2 风荷载 根据船舶在水面以上的最大轮廓尺寸 ， ，查表取 ，则作用在船舶上的风荷载（即计算风压）计算如下： 满载时： （8.5） ①极端高水位： ②设计高水位： ③设计高水位： ④极端低水位： 8.6.3 水流对船舶的作用：水流流速很小，故可不计算水流对船舶作用的荷载； 8.6.4 船舶系缆力 根据《港口航道与海岸工程规范汇编2上册》第633页]，公式（8.7）如下： （8.6） （8.7） 式中： —分别为船舶系缆力标准值及其横向、纵向和竖向分力（kN）； —计算船舶同时受力的系船柱数目，船舶总长120m2，取1.3； —系船缆的水平投影与码头前沿线所成的夹角，本码头结构类型为海船码头，查表取30°； —系船缆与水平面之间的夹角，本码头结构类型为海船码头，查表β取15°。 （8.8） （8.9） ①极端高水位： ②设计高水位： ③设计高水位： ④极端低水位： 按照《重力式码头设计与施工规范》（JTJ 291-98）第10.4.5条规定，单个系船柱系缆力标准值8000t级船舶，取N=250kN 通过上述计算，作用在码头上的系缆力标准值与水位无关，结果是： 作用在扶壁底端的系缆力按由两个扶壁承受，宽度取7m。故每延米上的系缆力标准值为： 8.6.5 船舶撞击力 船舶撞击力按公式（8.11）计算： （8.10） 式中： —船舶靠岸时的有效撞击能量（KJ）； —有效动能系数，取0.7~0.8，取0.78； —船舶质量，按满载排水量计算。 满载排水量： （8.11） —船舶靠岸法向速度，根据船舶满载排水量，有掩护码头，查表取0.11m/s。 选用标准型橡胶护弦。 8.7 剩余水压力（永久作用） 按照《重力式码头设计与施工规范》（JTJ 291-98）第3.4.7条规定剩余水头取1/4平均潮差： ①设计高水位：（3.17m）考虑暴雨因素，可能产生的剩余水头取0.5m。 ②设计低水位（-0.4m）： ③极端高水位（4.73m）：不计。 ④极端低水位（-1.23m）： 9 结构验算 9.1 作用效应组合 根据JTS167-2-2009《重力式码头设计与施工规范》的规定，作用效应组合应考虑持久组合、短暂组合和偶然组合，结合本工程实际情况，在码头稳定性验算时考虑了以下作用效应组合： 持久组合Ⅰ：（设计高水位3.17m） 自重力+墙后填料土压力+堆载土压力（非主导可变作用）+系缆力（非主导可变作用）+剩余水压力+门机后腿重载时的作用（主导可变作用） 持久组合Ⅱ：（设计低水位-0.4m） 自重力+墙后填料土压力+堆载土压力（主导可变作用）+系缆力（非主导可变作用）+剩余水压力+扶壁顶面荷载+门机前腿重载时的作用（非主导可变作用）。 持久组合Ⅲ：（设计低水位-0.4m） 自重力+墙后填料土压力+堆载土压力（非主导可变作用）+系缆力（非主导可变作用）+剩余水压力+门机后腿重载时的作用（主导可变作用）。 持久组合Ⅳ：（极端高水位4.73m） 自重力+墙后填料土压力+堆载土压力（非主导可变作用）+系缆力（非主导可变作用）+门机后腿重载时的作用（主导可变作用）。 持久组合V：（极端低水位-1.28m） 自重力+墙后填料土压力+堆载土压力（主导可变作用）+系缆力（非主导可变作用）+剩余水压力+扶壁顶面荷载+门机前腿重载时的作用（非主导可变作用）。 持久组合VI：（极端低水位-1.28m） 自重力+墙后填料土压力+堆载土压力（非主导可变作用）+系缆力（非主导可变作用）+剩余水压力+门机后腿重载时的作用（主导可变作用）。 9.1.1 抗滑稳定性验算 按照JTS167-2-2009《重力式码头设计与施工规范》中的规定来进行码头沿基床顶面的抗滑稳定性验算： 不考虑波浪力，并且由可变作用产生的土压力为主导可变作用时，按照JTS167-2-2009《重力式码头设计与施工规范》2.5.1-1验算： （9.1） 式中： —结构重要性系数，建筑物安全等级为2级，取为1.0； —结构系数，取为1.0； —自重力分项系数，取为1.0； —作用在计算面上的结构自重力的标准值, ； —沿计算面的摩擦系数设计值，按照JTS167-2-2009《重力式码头设计与施工规范》取为0.6； —土压力的分项系数，永久作用取为1.35，可变作用时，设计水位取1.35，极端水位取1.25； 、 —分别为计算面以上永久作用所产生总主动土压力的水平分力和竖向分力的标准值，取 =0； —剩余水压力分项系数，取1.05； —系缆力分项系数，在持久组合的设计高水位和设计低水位时取 1.4，在持久组合的极端高水位和极端低水位时取为1.3； —系缆力水平分力的标准值； 、 —码头面上的可变作用在计算面以上产生的总主动土压力的水平分力和竖向分力的标准值，取 =0； —作用效应组合系数，持久组合取为0.7，短暂组合取为1.0； ——系缆力竖向分力的标准值。 9.1.2 抗倾稳定性验算 按照JTS167-2-2009《重力式码头设计与施工规范》中的规定来进行码头沿基床顶面的抗滑稳定性验算： 不考虑波浪力，并且由可变作用产生的土压力为主导可变作用时，按照JTS167-2-2009《重力式码头设计与施工规范》2.5.1-1验算： （9.2） 式中： —结构自重力标准值对计算面前的稳定力矩； 、 —码头墙体后回填料所产生的土压力水平分力和竖向分力标准值对计算面前趾的倾覆力矩和稳定力矩； 、 —码头面上可变作用所产生的土压力的水平分力和竖向分力标准值对计算面前趾的倾覆力矩和稳定力矩，取 =0； —剩余水压力倾覆力矩标准值； —结构系数，不考虑波浪作用时取为1.25； —系缆力倾覆力矩标准值。 9.1.3 基床承载力验算 基床承载力验算按照按照JTS167-2-2009《重力式码头设计与施工规范》章节2.5.2中的规定进行： （9.3） 式中： —结构重要性系数，本结构安全等级为2级，取 ＝1.0； —基床顶面最大应力分项系数，取 ＝1.0； —基床顶面最大应力标准值（ ）； —基床承载力设计值，取600（ ）。 当 >B/3时： （9.4） （9.5） （9.6） —作用在机床顶面的竖向合力标准值（kN/m）； —系缆力竖向分力标准值（kN）； B—墙底宽度（m）； e—墙底面合力标准值作用点的偏心距（m）； —合力作用点与墙前趾的距离； 当 B/4.。 9.2 设计验算 对于有掩护，不进行短暂组合；地震烈度为6度，不进行偶然组合，故只进行持久组合验算。 9.2.1 持久组合I：（设计高水位3.17m） 自重力+墙后填料土压力+堆载土压力（非主导可变作用）+系缆力（非主导可变作用）+剩余水压力+门机后腿重载时的作用（主导可变作用）； 1） 抗滑稳定性 带入公式（9.1），下同： 左式=746.716 右式=1281.396 左式＜右式，满足要求。 2）抗倾稳定性 代入公式（9.2），下同： 左式=4754.126 右式=10674.872 左式＜右式，满足要求。 3）基床应力 按照JTS167-2-2009《重力式码头设计与施工规范》章节2.5.3中的规定计算： 作用在基床顶面的竖向合力标准值 为： 竖向合力标准值对墙底面前趾的稳定力矩 为： 倾覆力标准值对墙底面前趾的倾覆力矩 为： 合力作用点距前趾的距离ξ(m)为： 墙底面合力标准值作用点的偏心矩e(m)为： 则基床顶面最大和最小应力标准值计算如下： 由 ＝1.0， ＝1.0， 则 ＝310.60（ ）＜ ＝600（ ），地基应力满足要求。 9.2.2 持久组合II：（设计低水位-0.4m） 自重力+墙后填料土压力+堆载土压力（主导可变作用）+系缆力（非主导可变作用）+剩余水压力+扶壁顶面荷载+门机前腿重载时的作用（非主导可变作用）。 1）抗滑稳定性 左式=1038.769 右式=1719.274 左式＜右式，满足要求。 2）抗倾稳定性 EMBED Equation.KSEE3 左式=7002.2155 右式=15793.666 左式＜右式，满足要求。 3）基床应力 按照JTS167-2-2009《重力式码头设计与施工规范》章节2.5.3中的规定计算： 作用在基床顶面的竖向合力标准值 （ /m）为 竖向合力标准值对墙底面前趾的稳定力矩 为： 倾覆力标准值对墙底面前趾的倾覆力矩 为： 合力作用点距前趾的距离ξ(m)为： 墙底面合力标准值作用点的偏心矩e(m)为： 则基床顶面最大和最小应力标准值计算如下： 由 ＝1.0， ＝1.0， 则 ＝298（ ）＜ ＝600（ ），地基应力满足要求。 9.2.3 持久组合III：（设计低水位-0.4m） 自重力+墙后填料土压力+堆载土压力（非主导可变作用）+系缆力（非主导可变作用）+剩余水压力+门机后腿重载时的作用（主导可变作用）。 1）抗滑稳定性 左式=920.550 右式=1514.674 左式＜右式，满足要求。 2）抗倾稳定性 左式=6770.70 右式=13939.39 左式＜右式，满足要求。 3）基床应力 按照JTS167-2-2009《重力式码头设计与施工规范》章节2.5.3中的规定计算： 作用在基床顶面的竖向合力标准值 （ /m）为 竖向合力标准值对墙底面前趾的稳定力矩 为： 倾覆力标准值对墙底面前趾的倾覆力矩 为： 合力作用点距前趾的距离ξ(m)为： 墙底面合力标准值作用点的偏心矩e(m)为： 则基床顶面最大和最小应力标准值计算如下： 由 ＝1.0， ＝1.0， 则 ＝285.25（ ）＜ ＝600（ ），地基应力满足要求。 9.2.4 持久组合IV：（极端高水位4.73m） 自重力+墙后填料土压力+堆载土压力（非主导可变作用）+系缆力（非主导可变作用）+门机后腿重载时的作用（主导可变作用）。 1）抗滑稳定性 左式=644.791 右式=1232.692 左式＜右式，满足要求。 2）抗倾稳定性 左式=3719.265 右式=9663.506 左式＜右式，满足要求。 3）基床应力 按照JTS167-2-2009《重力式码头设计与施工规范》章节2.5.3中的规定计算： 作用在基床顶面的竖向合力标准值 （ /m）为 竖向合力标准值对墙底面前趾的稳定力矩 为： 倾覆力标准值对墙底面前趾的倾覆力矩 为： 合力作用点距前趾的距离ξ(m)为： 墙底面合力标准值作用点的偏心矩e(m)为： 则基床顶面最大和最小应力标准值计算如下： 由 ＝1.0， ＝1.0， 则 ＝278.20（ ）＜ ＝600（ ），地基应力满足要求。 9.2.5 持久组合V：（极端低水位-1.28m） 自重力+墙后填料土压力+堆载土压力（主导可变作用）+系缆力（非主导可变作用）+剩余水压力+扶壁顶面荷载+门机前腿重载时的作用（非主导可变作用）。 1）抗滑稳定性 左式=918.535 右式=1594.25 左式＜右式，满足要求。 2）抗倾稳定性 EMBED Equation.KSEE3 左式=700.435 右式=14376.213 左式＜右式，满足要求。 3）基床应力 按照JTS167-2-2009《重力式码头设计与施工规范》章节2.5.3中的规定计算： 作用在基床顶面的竖向合力标准值 （ /m）为 竖向合力标准值对墙底面前趾的稳定力矩 为： 倾覆力标准值对墙底面前趾的倾覆力矩 为： 合力作用点距前趾的距离ξ(m)为： 墙底面合力标准值作用点的偏心矩e(m)为： 则基床顶面最大和最小应力标准值计算如下： 由 ＝1.0， ＝1.0， 则 ＝319.89（ ）＜ ＝600（ ），地基应力满足要求。 9.2.6 持久组合VI：（极端低水位-1.28m） 自重力+墙后填料土压力+堆载土压力（非主导可变作用）+系缆力（非主导可变作用）+剩余水压力+门机后腿重载时的作用（主导可变作用）。 1）抗滑稳定性 年 左式=891.046 右式=1389.650 左式＜右式，满足要求。 2）抗倾稳定性 左式=6783.423 右式=12777.933 左式＜右式，满足要求。 3）基床应力 按照JTS167-2-2009《重力式码头设计与施工规范》章节2.5.3中的规定计算： 作用在基床顶面的竖向合力标准值 为： 竖向合力标准值对墙底面前趾的稳定力矩 为： 倾覆力标准值对墙底面前趾的倾覆力矩 为： 合力作用点距前趾的距离 (m)为： 墙底面合力标准值作用点的偏心矩e(m)为： 则基床顶面最大和最小应力标准值计算如下： 由 ＝1.0， ＝1.0， 则 ＝287.74（ ）＜ ＝600（ ），地基应力满足要求。 10 扶壁构件的承载能力极限状态验算 扶壁构件的计算，其荷载作用的简化计算较为复杂，本节计算中，仅取其极端低水位情况进行部分计算。构件计算的作用分项系数按（JTJ290-98）表3.7.1取。 10.1 立板 该扶壁为两肋结构，立板两边悬臂的简支板计算，跨距2.1m，两端悬臂长0.75m，计算图示，见图10.1。 （10.1） （10.2） （10.3） 立板的较危险情况发生在极端低水位（-1.28m）时的立板下端。此时的外荷载作用包括土压力和剩余水压力。 30kPa均载情况下的土压力作用： ，作用分项系数取1.25. 剩余水压力作用： ，作用分项系数取1.05. 最大填料土压力作用： 作用分项系数取1.35。代入公式（10.1）(10.2)(10.3),下同: EMBED Equation.KSEE3 图10.1 立板内力计算 Fig10.1 Vertical plate internal force calculation 10.2 内底板 内殿计算图式同立板，较危险的位置在底板前端。危险的外荷作用应该是地基反力大，底板上的压力作用小的情况，经比较发生在极端低水位，门机后腿重载时的情况。 底板自重： ；作用分项系数取1.2。 填料重： ；作用分项系数取1.2。 基床反力为（见持久组合六）： 内底板处的基床反力： 基床反力取单延米计算： ，作用分项系数取1.35。 内底板外荷作用（向上）： 10.3 尾板 尾板计算图式及计算公式同立板，沿垂直岸线方向取单宽m计算。外荷载作用包括尾板自重，填料自重，底面均载的作用和门机荷载作用。 极端低水位（-1.28m）时，门机后腿重载情况： 按（JTJ290-98）第3.7.1条规定，尾板上的主要作用是尾板自重，调料自重等，故其作用分项系数取1.3。 尾板自重： 填料重： 作用分项系数取1.3。 30kPa均载竖向作用： ；作用分项系数取1.25。 门机后腿的竖向作用： 分布宽度： （-9.7m处） 竖向均载：（考虑不均匀系数1.2） 作用分项系数取1.25。 （注：分布宽度和不均匀系数均系假定） EMBED Equation.KSEE3 图10.2 肋板内力计算（标高：m） Fig10.2 Costalia plate internal force calculation 10.4 肋板 肋板按T型截面悬臂架计算，梁长11.7m，翼缘宽1.73×2=3.46m 考虑地面使用荷载，剩余水压力，填料及均载土压力，系缆力和胸墙传来的外力。作用图示，见图10.2。 在极端低水位，（-1.28m），门机后腿重载时： 1）30kPa均载土压力形成（作用分项系数取1.25）： 均载弯矩： 均载剪力： 2）剩余水压力形成（作用分项系数取1.05） 剩余水压力弯矩: 剩余水压力剪力： 3）系缆力形成（作用分项系数取1.25） 系缆力弯矩： 系缆力剪力： 4）填料土压力形成（作用分项系数取1.35） - 填料土弯矩： 填料土剪力： （ ， ， 在翼缘范围内： 10.5 趾板 趾板按悬臂版计算，荷载考虑稳定计算中的最大基床反力和自重，沿顺岸方向取单宽m计算。 基床反力采用稳定计算组合六的计算值： 趾板所受基床反力（作用分项系数1.35）： 趾板自重（作用分项系数取1.2）： 10.6 配筋计算 《港口工程混凝土结构设计规范》中规定，混凝土强度等级不得低于C30,本设计中混凝土选用C35， =16.7MPa，混凝土保护层厚度取40mm,钢筋：采用热轧钢筋HRB335，抗拉强度设计值为 =300N/mm2。根据作用效应组合的计算结构，按照持久状况作用效应的持久组合进行板的配筋计算，其中： （10.4） （10.5） （10.6） 式中： —板受拉区纵向钢筋截面面积（mm） ； —混凝土轴心抗压强度设计值（N/mm）； —相对受压区计算高度； —矩形截面宽度（mm），取单宽计算； —矩形截面有效高度（mm）； —钢筋抗拉强度设计值（N/mm）； —相对界限受压区计算高度，对热轧钢筋取0.544； —结构系数，取1.2； —弯矩设计值，按使用期承载能力极限状态持久状况作用效应的持久组合设计值计算（N·mm） （1）立板长跨最大正弯矩为：53.72kN·m 代入数据求得：=0.35、=0.35＜=0.544，故满足要求。 ，选用 ， 配筋率ρ=0.19%＞=0.15%，故满足配筋要求。 （2）内底板最大正弯矩为：290.14kN·m 代入数据求得： =0.035、 =0.035＜ =0.544，故满足要求。 ，选用 ， 配筋率 =0.38%＞ =0.15%，故满足配筋要求。 （3）尾板最大正弯矩为：173.08kN·m 代入数据求得： =0.021、 =0.021＜ =0.544，故满足要求。 ，选用 ， 配筋率ρ=0.16%＞=0.15%，故满足配筋要求。 (4)扶壁配筋注意要点： ①钢筋混凝土扶壁顶面宜嵌入胸墙或导梁100mm，立板和肋板的顶部竖向钢筋应伸入胸墙或导梁内，其长度不宜小于20倍的钢筋钢筋直径，每个肋板的受力钢筋至少应有两根伸入胸墙或导梁，其长度不宜小于30倍钢筋直径； ②扶壁的立板或底板，如按单向板计算时，立板或底板与肋板连接处应设置附加钢筋，其面积不小于立板或底板内钢筋的1/3，长度不小于板净跨的1/4； ③扶壁的立板、肋板和底板等交接处应设置加强角，其尺寸一般采用 ，加强角应视构件大小设置 的构造钢筋，根数与附加钢筋相同； ④肋板的受力钢筋、分布钢筋和立板的架立钢筋应伸入相应构件中并有足够的锚固长度，肋板分布钢筋的弯钩宜钩在立板面层和底板分布筋上； ⑤立板与底板连接处，立板竖直方向的附加钢筋弯钩宜钩住底板底层钢筋。 11 码头附属结构 11.1 橡胶护舷 由于海水腐蚀性强，同时船舶的尺度较大，故采用橡胶护舷。 船舶靠岸时的有效撞击能量：船舶靠岸时的有效撞击能量： 船舶撞击力按公式（11.1）计算： （11.1） 式中： —船舶靠岸时的有效撞击能量（KJ）； —有效动能系数，取0.7~0.8，取0.78； —船舶质量，按满载排水量计算； 满载排水量： (11.2) —船舶靠岸法向速度，根据船舶满载排水量，有掩护码头，查表取0.11m/s。 选用标准型橡胶护弦。 根据《设计橡胶护舷设计手册》选用DA-A800H×1500标准型橡胶护舷： E=278kJ，反力R=825kN。 由于本码头为大型码头，设计船舶为较大型船舶，所以橡胶护舷采取间断布置，每7.34米布置一个护舷。 11.2 系船柱 根据设计船型8000吨级散货船尺寸，参考规范（JTJ 297-2001 ）《码头附属设施技术规范》要求，确定系船柱间距为25m，每个泊位布置3个，根据船舶系缆力考虑选用系船柱类型，根据《港口航道与海岸工程规范汇编2上册》第633页]，公式（11.3）如下： （11.3） 式中： —为船舶系缆力标准值（kN）； 、 —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和； —计算船舶同时受力的系船柱数目，船舶总长120m2，取1.3； —系船缆的水平投影与码头前沿线所成的夹角，本码头结构类型为海船码头，查表取30°； —系船缆与水平面之间的夹角（°），本码头结构类型为海船码头查表 =15°。 符合规范要求，即取1108 。 通过计算得船舶系缆力为1108kN，查规范（JTJ 297-2001 ）《码头附属设施技术规范》，选择系缆力标准值为1500kN的全挡檐系船柱，基本尺寸为：见表11.1；11.2 表11.1系船柱主要外形尺寸（mm） Tab11.1 Dolphin main dimension 系缆力标准值 脖高 帽高 柱径 檐宽 1500kN 500 270/200 600/500 924 表11.2系船柱主要外形尺寸（mm） Tab11.2 Dolphin main dimension 系缆力标准值（kN） 檐长 底盘尺寸 锚杆 方形边长 圆形直径 直径 数量 1500 212 1300 1300/1050 64(76) 10(8) 11.3 护轮坎 码头边缘宜设置护轮坎。护轮坎可采用连续式或非连续式，需要时亦可采用活动式。其断面形状可采用直角形、外坡形和内坡形等，本码头采用下图（图11.1）型式为外坡形。 图11.1 护轮坎断面示意图（外坡形） Fig11.1 Section view showing of the wheel guard hom 1-护轮坎；2-排水沟 根据规范要求和本码头结构形式选取护轮坎尺度为，高度取300mm,底部宽度取400mm。 结 论 靖江港8000吨级重力式扶壁散货码头设计的主要内容包括：靖江港8000吨级重力式扶壁散货码头总体布置和方案的比选，通过对水文地质资料的了解总结，确定出新建码头位置以及码头各项尺寸数据。再经过从总体布局，技术先进性，施工可能性，经济可行性等现实要求，经过多方面考虑后确定为扶壁码头形式。通过吞吐量以及结构所承受的最大承载力、自然条件等进行计算，进行结构比选，确定扶壁尺寸的各项数据。具体包括内力计算，荷载计算，组合验算，承载力验算。这次设计中还锻炼我熟练的运用公式以及相应的计算软件的能力，在设计的工程中还锻炼了电脑画图的能力。 该码头毕业设计把我们放在了一个设计者的位置上，让我从设计到施工过程中用到的知识得到了在学习和升华，收获很多。但我认为还有许多不足之处，还有许多需要学习的地方，如熟悉规范的程度还不够，通过这次设计使我们深刻的认识到在今后学习和工作中取长补短，精益求精。这次设计为以后我的工作提供了一次特别有意义的经历，也让我们了解到了我的四年大学所努力学习的成果。 通过此次毕业设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，认识了将来码头的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。 总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 在此要感谢我们的指导老师赵老师对我悉心的指导，感谢老师们给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。 致 谢 经过一个半月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，通过此次毕业设计，弥补了以前学习过程当中很多的不足。作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有赵峥嵘老师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。借此机会我对赵老师的悉心指导和热心帮助表示衷心的感谢。 其次，还要感谢大学四年来教过我的所有老师，是他们帮我打下专业知识的基础。同时还要感谢我所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至此次毕业设计的顺利完成。 再次，感谢山东交通学院为我提供了良好的学习条件，以及四年来对我的大力栽培。 最后向我的父亲、母亲致谢，感谢他们的养育之恩，感谢他们对我的理解与支持。 参考文献 [1] 中华人民共和国行业标准.海港总平面设计规范(JTJ211-99)[S].北京：人民交通出版社. [2] 中华人民共和国行业标准.港口工程荷载规范(JTJ215-98) [S] .北京：人民交通出版社. [3] 中华人民共和国行业标准.海港水文规范（JTJ 216-98）[S].北京：人民交通出版社. [4] 中华人民共和国行业标准.重力式码头设计与施工规范(JTJ290-98) [S] .北京：人民交通出版社. [5] 中华人民共和国行业标准.高桩码头设计与施工规范(JTJ291-98) [S].北京：人民交通出版社. [6] 中华人民共和国行业标准.防波堤设计与施工规范(JTJ298-98) [S] .北京：人民交通出版社. [7] 中华人民共和国行业标准.港口及航道护岸工程设计与施工规范(JTJ300-2000) [S] .北京：人民交通出版社. [8] 中华人民共和国行业标准.板桩码头设计与施工规范（JTJ292—98）[S].北京：人民交通出版社. [9] 中华人民共和国行业标准.港口工程混凝土结构设计规范(JTJ267-98) [S] .北京：人民交通出版社. [10]中华人民共和国行业标准.港口工程地基规范(JTJ250-98) [S] .北京：人民交通出版社. [11]中华人民共和国行业标准.港口工程钢结构设计规范（JTJ 286-99）[S].北京：人民交通出版社. [12]中华人民共和国行业标准.海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范（JTJ 275-2000）[S].北京：人民交通出版社. [13]中华人民共和国行业标准.水运工程抗震设计规范(JTJ225-98) [S] .北京：人民交通出版社. [14]中华人民共和国行业标准.港口工程环境保护设计规范(JTJ231-94) [S].北京：人民交通出版社. [15]中华人民共和国行业标准.装卸油品码头防火设计规范(JTJ237-99) [S] .北京：人民交通出版社. [16]中华人民共和国行业标准.港口工程地质勘察规范(JTJ240-97) [S] .北京：人民交通出版社. [17]中华人民共和国行业标准.港口工程灌注桩设计与施工规程(JTJ248-2001) [S] .北京：人民交通出版社. [18]中华人民共和国行业标准.港口工程嵌岩桩设计与施工规程(JTJ285-2000) [S] .北京：人民交通出版社. 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[27]韩理安．港口水工建筑物（第二版）[M]．北京：人民交通出版社，2008. _1234567890.unknown _1234567891.unknown _1234567892.unknown _1234567893.unknown _1234567894.unknown _1234567895.unknown _1234567896.unknown _1234567897.unknown _1234567898.unknown _1234567899.unknown _1234567900.unknown _1234567901.unknown _1234567902.unknown _1234567903.unknown _1234567904.unknown _1234567905.unknown _1234567906.unknown _1234567907.unknown _1234567908.unknown _1234567909.unknown _1234567910.unknown _1234567911.unknown _1234567912.unknown _1234567913.unknown _1234567914.unknown _1234567915.unknown _1234567916.unknown _1234567917.unknown _1234567918.unknown _1234567919.unknown _1234567920.unknown _1234567921.unknown _1234567922.unknown _1234567923.unknown _1234567924.unknown _1234567925.unknown _1234567926.unknown _1234567927.unknown _1234567928.unknown _1234567929.unknown _1234567930.unknown _1234567931.unknown _1234567932.unknown _1234567933.unknown _1234567934.unknown _1234567935.unknown _1234567936.unknown _1234567937.unknown 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