廣西防城港20000噸級件雜貨碼頭設(shè)計

總論最近，港城一體化的發(fā)展，密切了港城關(guān)系。世界上大多數(shù)港口城市都十分重視港口的發(fā)展，并制定以港興城的發(fā)展戰(zhàn)略，鼓勵和扶持港口的發(fā)展，港城關(guān)系更加密切。港口已經(jīng)成為這些城市不可分割的重要組成部分和新經(jīng)濟增長點。

我國城市現(xiàn)有的許多港口的規(guī)模已經(jīng)跟不上城市的發(fā)展腳步，本次設(shè)計的廣西防城港就是因為港口泊位少，泊位噸級不能滿足大噸位、超大噸位船舶的進(jìn)港要求。為了更好的促使城市的經(jīng)濟發(fā)展，廣西防城港進(jìn)行擴建，在原有碼頭的基礎(chǔ)上擬建萬噸級泊位幾個，主要有件雜貨碼頭、散貨碼頭、集裝箱碼頭、金屬碼頭、糧食碼頭等等。本次設(shè)計的主要內(nèi)容包含：自然條件分析，總平面布置，裝卸工藝的選定，兩個碼頭結(jié)構(gòu)方案的選定及比選，工程概預(yù)算，推薦方案的結(jié)構(gòu)計算等等根據(jù)營運資料和船型資料的分析，確定擬建20000噸件雜貨碼頭一個，含4個泊位；散貨碼頭一個，含一個泊位；集裝箱碼頭一個，含一個泊位。確定了碼頭及泊位后，對碼頭的總平面布置進(jìn)行了水域和陸域兩部分的計算和布置。碼頭泊位采用連續(xù)布置，并根據(jù)貨種的不同來進(jìn)行上下風(fēng)向的泊位布置。并根據(jù)營運資料，進(jìn)行了碼頭后方倉庫及堆場面積的計算和布置。同時根據(jù)設(shè)計規(guī)范計算確定了碼頭面高程，前沿設(shè)計水深，航道寬，回旋水域，錨地等。裝卸工藝的確定主要包括：工藝流程的設(shè)計，機械設(shè)備選型，機械數(shù)量的確定，裝卸工人和機械司機人數(shù)的確定，主要經(jīng)濟指標(biāo)的確定。在機械設(shè)備選型上，不要的裝卸船機械選定為起重量為10噸的門座起重機，軌距選用，水平搬運機械主要選定為叉式裝卸車，每條作業(yè)線上配備兩臺。庫場拆碼垛幾裝卸機械選定為橋式起重機和移動式起重機。接下來進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案的選定及比選。根據(jù)碼頭的結(jié)構(gòu)形式分類主要有重力式、板樁式和高樁式。碼頭結(jié)構(gòu)型式的選用主要取決于使用要求與自然條件（特別是地質(zhì)條件）。就地質(zhì)條件而言，結(jié)構(gòu)型式必須和地質(zhì)條件相適應(yīng)，否則會增加造價，甚至產(chǎn)生過大的位移或沉降，影響碼頭的正常使用。在基巖、砂礫、和硬粘土低級條件較好的區(qū)域可選用重力式碼頭，并利用其自重抗滑和抗傾，抗衡船撞擊和其它外力的作用；在中等密實的地基，埋深適宜的區(qū)域且下部無較堅硬的持力土層時，采用板樁碼頭；在淤泥等軟基上軟土層較厚情況下則廣泛采用高樁碼頭。在外海深水開敞式碼頭中，基本采用鋼樁做基礎(chǔ)的高樁或鋼管樁導(dǎo)管式碼頭。為適應(yīng)波浪和風(fēng)浪大且方向多變的情況，已由單一固定方向的高樁碼頭發(fā)展為二個和多方向的平面布置的型式。在深水油碼頭和液化散礦碼頭更有單點系泊碼頭，以適應(yīng)風(fēng)、浪、流的變化。參考本次設(shè)計的防城港的地基條件，本設(shè)計選用重力式沉箱結(jié)構(gòu)和重力式空心方塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行方案比選。經(jīng)過比選，把重力式沉箱結(jié)構(gòu)作為推薦方案，把空心方塊結(jié)構(gòu)作為比較方案。對沉箱碼頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算，主要有沉箱結(jié)構(gòu)在各種荷載下各件承載能力極限狀態(tài)和正常使用狀態(tài)下的作用效應(yīng)組合，面板和底板的內(nèi)力計算和配筋。第二章自然條件2.1工程建設(shè)地點擬建的防城港深水泊位碼頭位于防城港總體布局規(guī)劃二區(qū)內(nèi)，即東灣暗埠江口的南端，從11#、12#泊位順延建設(shè)。2.2自然條件地形、地貌防城港所在的防城灣，三面丘陵環(huán)抱，灣口朝南，口門寬約，由于受地質(zhì)構(gòu)造影響及海水長期浸蝕，陸域兩翼突出，東為企沙半島，西為白龍尾半島，灣內(nèi)有東北－－西南走向的漁漫島將防城灣分成外灣、內(nèi)灣兩部分，水域呈“丫”型。白龍尾半島與漁漫島之間形成內(nèi)灣，水域面積約40km2，漁漫島與企沙半島之間形成外灣，水域面積約120km2。防城港深水泊位碼頭在防城港總體布局規(guī)劃二區(qū)內(nèi)建設(shè)，從12#泊位末端往南延伸建設(shè)。岸線西面接現(xiàn)已動工興建的五萬噸級進(jìn)港航道，并與該航道平行。岸線以東（后方）為退潮時淺露的沙灘。工程地質(zhì)1）、地質(zhì)特征概述防城港深水泊位工程地質(zhì)鉆探共布置283個鉆孔，據(jù)鉆探揭示，場地巖土層由第四系人工堆積層（Qml）、第四系海陸交互沉積層（Qmc）、第四系殘積層（Qel）（包括人工炸礁碎渣）、侏羅系基巖（J）組成。2）、港區(qū)地質(zhì)分層及物理力學(xué)指標(biāo)按從上到下層序描述如下：①第四系人工堆積層（Qml）：多為碎石，混淤泥、砂土等，為挖泥船卸土，成分為泥巖、泥質(zhì)砂巖等，已軟化，呈松散狀。進(jìn)出港航道以東區(qū)域地表零星有分布，通常上覆薄層浮泥。按《疏浚巖土分類標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ/T320－96）表劃分，該層巖土類別定為11級。②第四系海陸交互沉積層（Qmc）：按巖性可分為淤泥、粘土、砂土、碎石土四種類型，分別描述如下：（1）淤泥：部分混砂土，呈灰黑色，流塑～軟塑狀。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗實測錘擊數(shù)1～5擊，平均1.8擊。分布廣，場地各區(qū)域均有揭示，以進(jìn)出港航道及以東區(qū)域分布較多，局部以透鏡體分布于砂土層中。該層巖土類別定為2級。頂面高程，平均厚度。（2）粘土：呈黃色、紫紅色，以軟塑狀為主，局部呈流塑或可塑狀。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗實測錘擊數(shù)1～9擊，平均4.1擊。常以透鏡體產(chǎn)出。該層巖土類別定為4級。平均厚度。（3）砂土：部分混淤泥、貝殼或卵礫石等，以灰白色為主，其次為灰黑色，多呈松散狀，局部呈稍密或中密狀。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗實測錘擊數(shù)1～14擊，平均7.1擊。平均粒徑d50=，不均勻系數(shù)CU=8,曲率系數(shù)Cc=0.89，屬中等均勻性土。分布廣，場地各區(qū)域均有揭示，局部以透鏡體分布于淤泥層中。該層巖土類別定為8級。平均厚度。（4）碎石土：為卵、礫石，成分為砂巖、石英，磨圓度高，通常混砂土，局部混粘土，多呈密實狀，部分呈稍密或中密狀。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗實測錘擊數(shù)19～32擊，平均23.4擊。平均粒徑d50=，不均勻系數(shù)CU=83,曲率系數(shù)Cc=0.84，屬不均勻性土。多分布于（Qmc）底部。該層巖土類別定為13級。平均厚度。③第四系殘積層（Qel）：按巖性可分為粘土和碎石土兩種類型，分別描述如下：（1）粘土：紫紅色或黃色，以可塑狀為主，局部呈軟塑狀。該層巖土類別定為4級。平均厚度。（2）碎石土：為碎石，包括風(fēng)化碎石和人工炸礁碎渣。成分為泥巖、泥質(zhì)砂巖及砂巖等，人工炸礁碎渣層多呈松散狀，其余呈中密～密實狀。該層巖土類別定為12級。平均厚度。④侏羅系基巖（J）：巖性有泥巖、泥質(zhì)砂巖、粉砂巖和砂巖。根據(jù)巖石極限抗壓強度劃分，除砂巖為硬質(zhì)巖外，其余為軟質(zhì)巖。根據(jù)風(fēng)化程度劃分強風(fēng)化層和中風(fēng)化層。綜合巖性、工程特性，把基巖分為三層，即三種巖土類別：（1）強風(fēng)化泥巖：紫紅色，結(jié)構(gòu)大部分破壞，鉆進(jìn)快，巖芯手感軟，手可掰開，用鍬鎬可挖掘。標(biāo)貫擊數(shù)小于50擊。該層分布范圍小，厚度較薄，通常分布于基巖上層。該層巖土類別定為14級。平均厚度。（2）強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、粉砂巖、砂巖和中風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)砂巖、粉砂巖。按風(fēng)化特征分述如下：a強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、粉砂巖、砂巖：結(jié)構(gòu)大部分破壞，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，巖體破碎，鉆進(jìn)稍不平穩(wěn)，巖芯易散碎，多呈碎石狀，用鎬可挖掘，但較困難。標(biāo)貫擊數(shù)大于50擊。b中風(fēng)化泥巖：巖體完整，鉆進(jìn)平穩(wěn)，巖芯呈長柱狀，手感較軟，手用力可折斷。標(biāo)貫擊數(shù)大于50擊。天然抗壓強度0.1～1.0MPa,平均0.38MPa。平均厚度。c中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、粉砂巖：結(jié)構(gòu)部分破壞，裂隙稍發(fā)育，部分巖體較完整，鉆進(jìn)平穩(wěn)，巖芯多呈柱狀，較硬，用力互擊方可擊斷。飽和抗壓強度1～22.5MPa,平均10.0MPa。平均厚度4m。該層巖土類別定為15級。（3）中風(fēng)化砂巖：結(jié)構(gòu)部分破壞，裂隙稍發(fā)育，部分巖體較完整，鉆進(jìn)平穩(wěn)，進(jìn)尺較慢，巖芯多呈塊狀，部分呈柱狀，堅硬，不易擊碎。飽和抗壓強度16.3～89.1MPa,平均41.4MPa。該層巖土類別定為16級。各土巖層物理力學(xué)指標(biāo)見下表。其中把Qmc（粘土）與Qel（粘土）、Qmc（碎石土）與Qel（碎石土）合并統(tǒng)計。表2—1各土層物理力學(xué)指標(biāo)指參標(biāo)數(shù)土巖層名稱及編號土的密度標(biāo)準(zhǔn)值粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值水下休止角壓縮模量標(biāo)準(zhǔn)值基床摩擦系數(shù)承載力容許值鉆孔樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值g/cm3kPaMPakPakPakPa淤泥4713粘土11345砂土135313312050碎石土34400140基巖①35090基巖②②－1500840②－28001200基巖③15003000注：②－1包括：強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、粉砂巖、砂巖和中風(fēng)化泥巖；②－2包括：中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、粉砂巖。水文據(jù)防城港1976～1991年實測潮位資料統(tǒng)計，其潮位特征值如下（以理論深度基準(zhǔn)面起算，下同）：最高潮位（1986.7.22）最低潮位-（1990.11.12）平均潮位平均高潮位平均低潮位最大潮差平均潮差根據(jù)1986、1989、1990年潮位資料統(tǒng)計分析：設(shè)計高水位：4.64設(shè)計低水位：0.3據(jù)1979年～1991年的最高最低潮位系列進(jìn)行分析得：極端高水位：（重現(xiàn)期為50年一遇）極端低水位：（重現(xiàn)期為50年一遇）波浪本港無長期波浪觀測資料，港址E－N－W向為陸域所環(huán)抱，該向波浪是小風(fēng)區(qū)所生成的，其浪不大。唯有SSW－S－SSE方向，向北部灣海域敞開，外海波浪在高潮時可以越過淺灘傳至港區(qū)，因此，本港區(qū)主要受該向波浪影響。設(shè)計波浪要素，其重現(xiàn)期按50年一遇，根據(jù)南京水利科學(xué)研究院2001年10月的《防城港水域波浪計算》，設(shè)計高水位時的主波要素為：SW向：H1％=地震根《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011－2001）附錄A資料，防城港屬6度抗震設(shè)防烈度、設(shè)計地震第一組，表3—1船型尺度表船型噸級DWT船長(米)船寬(米)型深(米)滿載吃水(米)雜貨1500016222雜貨2000017524集裝箱和多用途3000021730集裝箱和多用途5000029435集裝箱4000027033散貨3000019026散貨5000023032散貨7000025335表3—1吞吐量一覽表貨種吞吐量出口進(jìn)口小計外貿(mào)內(nèi)貿(mào)小計外貿(mào)內(nèi)貿(mào)合計（萬噸）1370122095027015011040鋼鐵（萬噸）255520155水泥、化肥（萬噸）454545糧食（萬噸）551010452025非金屬礦石（萬噸）900900700200金屬礦石（萬噸）20020015050集裝箱（萬TEU）8其他件雜貨（萬噸）6525205403010注：1TEU按10噸進(jìn)行換算。3.3施工條件防城港屬南亞熱帶海洋氣候，高溫多雨，季風(fēng)盛行，夏季風(fēng)浪較大。除受臺風(fēng)影響期間外，大型施工船舶基本可以全年施工。水文潮汐：防城港潮汐為不正規(guī)全日潮，最高潮位，最低潮位－，最大潮差，平均高潮位m，平均低潮位m，施工水位取m。波浪：參照白龍尾海洋站資料，據(jù)1975～1984年的實測波浪資料統(tǒng)計：常浪向為NNE，頻率為20.41％，平均波高0.47m，次常浪向為SE，頻率為15.87％，平均波高0.53m，強浪向為SSE向，最大波高氣象全年平均氣溫℃，月平均最高氣溫℃，極端最高氣溫本港建設(shè)區(qū)域?qū)偌竟?jié)性地區(qū)，冬季多偏北風(fēng)，夏季多偏南風(fēng)，春秋季節(jié)是南北風(fēng)向轉(zhuǎn)換季節(jié)，全年常風(fēng)向NNE，次常風(fēng)向為SSW，強風(fēng)向為E，次強風(fēng)向為NNE，本區(qū)為臺風(fēng)頻繁活動地區(qū)，平均每年約受1次最多3次臺風(fēng)或熱帶低壓影響。年平均霧日天，一般延續(xù)2～3小時。年平均相對濕度達(dá)81％。統(tǒng)計材料及工程施工現(xiàn)場用水、用電本工程建筑材料主要有鋼材、水泥、砂、碎石、塊石等，均可從防城港市或防城直接采購，回填砂則從附近海域撈取，通過汽車或船將材料運抵預(yù)制場或工程現(xiàn)場。碼頭施工用水和用電直接可從12#泊位接入,非常方便。第四章總平面布置港口應(yīng)按照貨場、吞吐量、裝卸特點、泊位分工及客運量等因素因地制宜合理地劃分作業(yè)區(qū)，對于危險品及污染性較大的貨物，宜單獨分區(qū)。作業(yè)區(qū)布置時，應(yīng)考慮風(fēng)向及水流流向的影響。污染性貨物碼頭或作業(yè)區(qū)在主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)，危險品的碼頭或作業(yè)區(qū)應(yīng)布置在港口的下游，并與其他的碼頭或作業(yè)區(qū)保持一定的安全距離。順岸式碼頭的前沿線一般沿水流方向及地形等高線布置并應(yīng)考慮擴建時經(jīng)濟合理的連成順直岸線的可能。碼頭前有可供船舶運轉(zhuǎn)或回旋的水域，同時必須考慮碼頭建成后對水流的改變，河床沖淤變化及岸坡穩(wěn)定等影響。布置陸域時，要節(jié)約用地，不占或少占良田，少拆遷，陸域前方應(yīng)布置生產(chǎn)性構(gòu)件物及必要的生產(chǎn)輔助建筑。所需房屋應(yīng)盡量合理的合并組合，生活區(qū)的布置應(yīng)符合城鎮(zhèn)規(guī)劃的要求并宜接近作業(yè)區(qū)。作業(yè)區(qū)內(nèi)部，應(yīng)根據(jù)裝卸工藝流程和所需的碼頭、庫場、鐵路、道路及其他建、構(gòu)筑物的數(shù)量與布置上的要求，按照以近期為主，并考慮到發(fā)展的可能性合理布置。作業(yè)區(qū)中建、構(gòu)筑物的布置應(yīng)力求緊湊，但其相互間的距離必須符合先行的《建筑設(shè)計防火規(guī)范》及其相關(guān)專業(yè)規(guī)范的要求。初步擬定泊位數(shù)鋼鐵25萬噸共計190萬噸水泥、化肥45萬噸 20000噸件雜貨碼頭糧食55萬噸其他件雜貨65萬噸非金屬礦石900萬噸共計1100萬噸金屬礦石200萬噸 20000噸散貨碼頭集裝箱8萬TEU共計80萬噸30000噸集裝箱碼頭泊位數(shù)初步確定-------------------①式中：N—泊位數(shù)Q—碼頭年作業(yè)量（t），指通過碼頭裝卸的貨物數(shù)量，包括船舶外擋作業(yè)的貨物數(shù)量，根據(jù)設(shè)計吞吐量和操作過程確定。Pt—一個泊位的年通過能力泊位年通過能力應(yīng)根據(jù)泊位性質(zhì)和設(shè)計船型按下式計算：--------------------②式中：T—年日歷天數(shù)。取365G—設(shè)計船型的實際載貨量（t）—裝卸一艘設(shè)計船型所需要的時間（h）P—設(shè)計船時效率（t/h），按年運量、貨艙、船艙、船舶性能設(shè)備能力，作業(yè)線和管理等因素綜合考慮—晝夜小時數(shù)，取24小時—晝夜非生產(chǎn)時間之和（h），包括工間休息、吃飯和交接班時間，應(yīng)根據(jù)各港的實際情況確定，可取2~4h，取4h?！次焕寐省暗难b卸輔助作業(yè)、技術(shù)作業(yè)時間以及船舶靠離泊時間之和（h），取7h。（參見下表）表4—1部分單項作業(yè)時間項目靠泊時間離泊時間開工準(zhǔn)備結(jié)束公估聯(lián)檢時間（h）表4—2裝卸工藝（初定）貨種裝卸機械臺數(shù)臺時效船時效鋼鐵10噸級門座起重機1100100水泥、化肥10噸級門座起重機2100200糧食10噸級門座起重機2100200其他件雜貨10噸級門座起重機3100300非金屬礦石移動式裝船機160006000金屬礦石移動式裝船機160006000集裝箱集裝箱裝卸橋120~30箱x8~12噸160~3604.3專業(yè)碼頭一（件雜貨碼頭）鋼鐵：∴符合泊位利用率水泥、化肥：∴符合泊位利用率糧食：∴符合泊位利用率其他件雜貨∴符合泊位利用率4.4專業(yè)碼頭二（散貨碼頭）散貨：∴符合泊位利用率4.5專業(yè)碼頭三（集裝箱碼頭）集裝箱∴符合泊位利用率表4—3泊位計算列表項目貨種設(shè)計船型吞吐量（萬噸）年日歷天數(shù)船時效臺數(shù)N泊位數(shù)鋼鐵1500025365100244711水泥化肥1500045365200244721糧食1500055365200244721其他件雜貨1500065365300244731散貨2000011003651200024472170936641集裝箱3000080365250——2447114.6碼頭面高程：式中：E—碼頭面高程HWL—設(shè)計高水位—所以m取頭前沿水深：---------------------③式中：D—碼頭前沿設(shè)計水深（m）T—設(shè)計船型滿載吃水（m）—龍骨下最小富裕深度（m），取0.2~K——碼頭前沿允許停泊的波高（m），波列累計頻率為4%的波高—船舶因配載不均勻而增加的船尾吃水值（m），件雜貨船可不計，散貨船和油船取—備淤富裕水深（m），根據(jù)回淤強度，維護挖泥間隔期及挖泥設(shè)備的性能確定，不小于4.7.1件雜貨碼頭（雜貨忽略）mD=9.8+0.3+0.98+0.5=4.7.2散貨碼頭m 4.7.3集裝箱碼頭m D=12.5+0.3+0.98+0.5=最后碼頭前沿水深取m4.8碼頭泊位長度------------------------④式中：—碼頭泊位長度mL—設(shè)計船長D—富裕長度m表4—4參考規(guī)范得下表：L（m）<4041~8586~150151~200201~230>230d(m)58~1012~1518~2022~2530.1鋼鐵碼頭：m.2水泥化肥：=198m.3糧食：=198m4.8.4其他件雜貨：=198m.5散貨：.6集裝箱：碼頭采用連續(xù)布置，總碼頭線長度為：4.9通航水深和設(shè)計水深航道寬度.1通航水深：---------------------⑤設(shè)計水深：式中：—航道通航水深T—設(shè)計水深滿載吃水—船舶航行時船體下沉值（m）—航行時龍骨下最小富裕深度—波浪富裕深度（m）—船舶裝載縱傾富裕深度，雜貨船和集裝箱可不計，油船和散貨取—航道設(shè)計水深—備淤富裕深度（m），不宜小于通航水深：設(shè)計水深：.2航道寬：（缺資料，采用經(jīng)驗公式計算）錨地：采用單錨，采用規(guī)范公式計算。-------------------⑥式中：R—水域系泊半徑L—設(shè)計船長r—有潮差引起的浮筒水平偏位（m），每米潮差可按1m計算—系纜的水平投影長度。取20m，取25m，可增大。e—船尾與水域邊界的富裕距離（m），取230=回旋水域：R=2L=2230=460m碼頭前沿停泊水域?qū)挘喝杀对O(shè)計船寬，L=222=44m2庫場面積計算倉庫堆場所需容量：------------------⑦式中：E—倉庫堆場所需的容量（t）]—年貨運量（t）—倉庫（堆場）不平衡系數(shù)—月最大貨物堆存噸天（t.d）—月平均貨物堆存噸天（t.d）—貨物最大庫（場）百分比—倉庫（堆場）年營天（d），一般取350~365d—貨物在庫（場）的平均堆存期（d）倉庫（堆場）總面積可按下式計算式中：A—庫場總面積（）q—單位有效面積的貨物堆存量（t/）—庫場總面積利用率，為有效面積占總面積的百分比.1水泥、化肥：.2鋼鐵：4.12.3金屬.4非金屬：.5糧食：.6其他件雜貨：.7集裝箱：集裝箱出口：集裝箱進(jìn)口：表4—5庫場面積計算列表貨種年貨運量（萬t）不平橫系數(shù)年營運天數(shù)平均堆存期容積利用系數(shù)單位有效面積堆存量總面積利用系數(shù)%最大入庫百分比%所需容量總面積水泥化肥4536010701001875014000鋼鐵25360108095金屬礦石2003607809551722非金屬礦石90036078095232750糧食55360107595其他件雜貨653601275100集裝箱出口353605—N=470—進(jìn)口4536010—N=470—15000第五章裝卸工藝（件雜貨）1）根據(jù)裝卸工藝方案選型的裝卸機械應(yīng)兼顧先進(jìn)性、通用性和經(jīng)濟性的原則，以適應(yīng)件雜貨碼頭的特點。2）裝卸船的機械選型是應(yīng)根據(jù)船型和貨物種類的特點和要求進(jìn)行選擇，并且在機械配備上應(yīng)注意發(fā)揮船機的作用。3）水平運輸機械的選型，一般情況下，在運距在100~150m以內(nèi)時，以選用叉車為宜；運距較遠(yuǎn)時，以采用牽引平板車為宜。4）裝卸機械選型要求堅持節(jié)能原則，目前在港口所使用的裝卸機械應(yīng)優(yōu)先選用電動機械和柴油機驅(qū)動的流動機械。5).機械選型要求力求選用標(biāo)準(zhǔn)型機械，機械配備時應(yīng)盡可能簡化機型，統(tǒng)一規(guī)格，以便維修和備件的儲備。裝卸機械選型裝卸船機械門座起重機，軌距選用，起重量10噸水平搬運機械叉式裝卸車，數(shù)量：每條作業(yè)線配2臺庫（場）拆碼垛幾裝卸機械叉式裝卸車（3t）、橋式起重機、移動式起重機工藝流程布置（見圖）件雜貨碼頭的裝卸工藝主要是通過門座式起重機，將貨物從船舶到臨時堆場，或者通過船吊將貨物運到駁船，如是成組的件雜貨也可通過門機直接將貨物裝卸到汽車上直接運出碼頭。通過門機裝卸在臨時堆場的貨物，通過輪胎吊或者叉車運送至后方倉庫或者運送至火車（汽車）直接運出碼頭。參照《港口工程設(shè)計手冊》件雜貨碼頭設(shè)備組合表裝卸船機械為四個件雜貨碼頭共10噸級門座起重機共8臺，則需叉車16臺。庫（場）拆碼垛幾裝卸機械為輪胎式起重機。件雜貨碼頭勞動人員配置主要件貨種作業(yè)線每班定員鋼鐵泊位—每條作業(yè)線每班定員8~11人，取10人糧食泊位—每條作業(yè)線每班定員12~17人，取15人水泥泊位—每條作業(yè)線每班定員12~17人，取15人非金屬、金屬泊位—每條作業(yè)線每班定員12~17人，取15人全部裝卸工定員=平均每條作業(yè)線配工人數(shù)平均每工班作業(yè)線數(shù)工作班次（1+輪休后備系數(shù)）/出勤率式中：平均每條作業(yè)線配工人數(shù)—按取值加權(quán)平均計算得到平均每工班作業(yè)線數(shù)—一定時期內(nèi)加權(quán)平均計算得出每工班平均作業(yè)線數(shù)工作班次—一班制取1，二班制取2，三班制取3，四班三運轉(zhuǎn)取4。本次設(shè)計取3輪休后備系數(shù)—出勤率—則：全部定員=裝卸機械司機全部定員全部定員=[單機每班定員機械使用臺數(shù)工作班次（1+輪休后備系數(shù)）]/出勤率則：全部定員=裝卸調(diào)度員1)值班調(diào)度主任每班人，三班需3人2)值班調(diào)度2人3)裝卸調(diào)度計劃員2人4)裝卸調(diào)度統(tǒng)計員2人5)船舶貨物裝卸指導(dǎo)員，每船每班需1人，共需12人6)貨運業(yè)務(wù)員10人7)港口理貨員10人8)衡器理貨員，每個泊位一臺衡器，每臺每班2人，共需24人9)裝卸機械修理人員25人11)裝卸工具修制工，按裝卸工的3%~5%配備取12人12)裝卸工具收發(fā)工，按裝卸工的3%~5%配備取10人13)港口系纜工，每個泊位每班0.8~1人取12人14)裝卸機械運行技術(shù)人員取3人15)隊（車間）生產(chǎn)管理人員取4人16)現(xiàn)場安全監(jiān)督員，每班1~2人，取6人17)現(xiàn)場貨運質(zhì)量監(jiān)督員，每班1~2人，取6人第六章空心方塊結(jié)構(gòu)方案設(shè)計頭結(jié)構(gòu)型式比選按碼頭的結(jié)構(gòu)型式分類主要有重力式、板樁式和高樁式。重力式碼頭是我國分布較廣，使用較多的一種碼頭結(jié)構(gòu)型式，其結(jié)構(gòu)堅固耐久，抗凍性和抗水性較好，能承受較大的地面荷載和船舶荷載，對較大的集中荷載以及碼頭地面超載和裝卸工藝變化適應(yīng)性較強，施工比較簡單，維修費用少，是港務(wù)部門和施工單位常用的碼頭結(jié)構(gòu)。板樁碼頭主要靠板樁沉入地基來維持工作，結(jié)構(gòu)簡單，材料用量小，施工方便，施工速度快，主要構(gòu)件可以預(yù)制，但結(jié)構(gòu)耐久性不如重力式碼頭，施工過程一般不能承受較大的波浪作用高樁碼頭是應(yīng)用廣泛的主要碼頭結(jié)構(gòu)型式，為透空結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)輕，減弱波浪的效果好砂石料用量省，對于挖泥超深的適應(yīng)性強，使用于可以沉樁的各種地基特別使用與軟土地基，但對地面荷載和裝卸工藝的適應(yīng)性差，耐久性不如重力和板樁式碼頭，構(gòu)件易破損且難修復(fù)。塊體結(jié)構(gòu)優(yōu)點是耐久性好，施工簡單且不需要復(fù)雜的施工設(shè)備。缺點是水下工作量大，施工速度慢，結(jié)構(gòu)整體性和抗震性能差。塊體碼頭一般適用于地基良好，當(dāng)?shù)赜写罅渴?，但缺少鋼材以及冰凌?yán)重的地區(qū)。沉箱結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是施工速度快，水下工作量小，結(jié)構(gòu)整體性好，抗震性能好。缺點是需要鋼材多，耐久性能不如方塊碼頭，專門的預(yù)制水下設(shè)備。沉箱結(jié)構(gòu)適用于當(dāng)?shù)赜谐料漕A(yù)制場或工程量較大的大型碼頭。扶壁結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點介于塊體結(jié)構(gòu)和沉箱結(jié)構(gòu)兩者之間?；炷僚c鋼材用量比沉箱結(jié)構(gòu)少，施工速度快。主要缺點是結(jié)構(gòu)整體性不好，對地基的不均勻沉降適應(yīng)性差。大直徑圓筒的優(yōu)點是構(gòu)造簡單，混凝土與鋼材用料少，施工速度快且造價低。但要求在碼頭前設(shè)計水底下不深處有承載力較高的持力層和大型起重和運輸設(shè)備。由于扶壁結(jié)構(gòu)對地基不均勻沉降適應(yīng)性差，大直徑圓筒結(jié)構(gòu)要求有大型起重及運輸設(shè)備，都不宜使用。而方塊結(jié)構(gòu)耐久性好，適應(yīng)性強，砂、石料均可以從防城港市采購，回填砂可從附近海域撈取，汽車或船可以到達(dá)預(yù)制廠或施工現(xiàn)場，因此適宜采用?？招姆綁K與實心方塊相比，載重量相同的情況下，空心塊體的外形尺寸比實心塊體大，可節(jié)約混凝土的用量?？招膲K體可用塊石填充，這些塊石可增加碼頭抗滑工作，還可部分參加抗傾工作，進(jìn)一步減少混凝土的用量。碼頭結(jié)構(gòu)型式的選用主要取決于使用要求與自然條件（特別是地質(zhì)條件）。就地質(zhì)條件而言，結(jié)構(gòu)型式必須和地質(zhì)條件相適應(yīng)，否則會增加造價，甚至產(chǎn)生過大的位移或沉降，影響碼頭的正常使用。在基巖、砂礫、和硬粘土低級條件較好的區(qū)域可選用重力式碼頭，并利用其自重抗滑和抗傾，抗衡船撞擊和其它外力的作用；在中等密實的地基，埋深適宜的區(qū)域且下部無較堅硬的持力土層時，采用板樁碼頭；在淤泥等軟基上軟土層較厚情況下則廣泛采用高樁碼頭。在外海深水開敞式碼頭中，基本采用鋼樁做基礎(chǔ)的高樁或鋼管樁導(dǎo)管式碼頭。為適應(yīng)波浪和風(fēng)浪大且方向多變的情況，已由單一固定方向的高樁碼頭發(fā)展為二個和多方向的平面布置的型式。在深水油碼頭和液化散礦碼頭更有單點系泊碼頭，以適應(yīng)風(fēng)、浪、流的變化。為了提高碼頭的耐久性，提高碼頭承載能力和承擔(dān)裝卸機械的巨大輪壓，各種碼頭都采取措施，以充分利用地基承載能力。樁基礎(chǔ)采用長樁或先張法、后張法預(yù)應(yīng)力樁提高樁身強度和耐久性。鋼樁及剛性嵌巖樁等廣泛應(yīng)用。板樁碼頭也加大了樁的深度，格形板樁結(jié)構(gòu)進(jìn)入深水碼頭，將板樁碼頭轉(zhuǎn)換成為重力式碼頭。在軟基上采用深層水泥拌合法加固地基以提高地基承載能力，建設(shè)重力式碼頭。大直徑薄殼圓筒結(jié)構(gòu)更以其古老的形式、創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)和地基設(shè)計理論適應(yīng)多種地基條件而對碼頭結(jié)構(gòu)形式發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。參考本次設(shè)計的防城港的地基條件，本設(shè)計選用重力式沉箱結(jié)構(gòu)和重力式空心方塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行方案比選。設(shè)計船型設(shè)計船型：船廠×寬×型深×滿載吃水=175×24××10.4，載重量20000T。結(jié)構(gòu)安全等級結(jié)構(gòu)安全等級為二級。自然條件1）設(shè)計水位設(shè)計高水位：〈潮鋒累積頻率10%〉設(shè)計低水位：〈潮谷累積頻率90%〉極端高水位：〈重現(xiàn)期為50年一遇〉極端低水位：〈重現(xiàn)期為50年一遇〉施工水位：2）波浪要素重現(xiàn)期50年，設(shè)計高水位主波要素為：SW向：=T=7.4s；設(shè)計低水位：=；極端高水位：=。地基土物理力學(xué)指標(biāo)（見設(shè)計資料上表）4）地震設(shè)計烈度為六級6.碼1、堆存荷載：2、剩余水壓力：由于墻后回填是棱體，不存在水壓力，故不需要計算。材料重度與內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值表6-1材料重度與內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值名稱容重（噸/）內(nèi)摩擦角水上水下鋼筋混凝土砼C30基床拋石1811混凝土倒濾層1711人工回填沙（中沙）18斷面尺寸擬定根據(jù)規(guī)范要求和本碼頭受力情況，本方案采用橫截面形式的日字型的鋼筋混凝土有底空心塊體?？招姆綁K長度取10m，寬度為14m（包括前、后趾各1m的懸臂）。壁板厚度50cm，底板厚度50cm，空心塊體內(nèi)回填塊石。碼頭在墻后拋填10—100kg棱體，拋石棱體坡度采用1：1.5。鋼筋混凝土卸荷板懸臂長度，厚度1米。由于原始水深小于本碼頭設(shè)計水深，故拋石基床采用暗基床形式。碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖見附圖作用的分類及計算碼頭抗傾抗滑穩(wěn)定性驗算時，高水位情況是較危險，故本方案擬定時只進(jìn)行高水位的計算。一）結(jié)構(gòu)自重力（永久作用）自重力計算圖示見圖6-3-1。圖6-3-1 自重力計算圖示1.設(shè)計高水位情況（）1）自重力：計算見表（以單寬m計）表6-2自重力計算結(jié)果（KN）層號第一層第二層第三層重量本層以上2）力臂：計算見表表6-3力臂計算結(jié)果（m）層號第一層第二層第三層3)穩(wěn)定力矩：，計算結(jié)果見表表6-4力矩計算結(jié)果（）層號第一層第二層第三層二）波浪力（可變作用）計算碼頭墻前波谷時的波浪壓力及計算底層面的波浪浮托力標(biāo)準(zhǔn)值。1.設(shè)計設(shè)計高水位（）1）確定波態(tài)：按《海港工程水文規(guī)范》確定。md>2H，故為立波。2）波浪壓力強度查《海港工程水文規(guī)范》附錄G淺水波高、波速和波長與相對水深關(guān)系表得：根據(jù)《海港工程水文規(guī)范》第.2條計算波谷作用下的立波作用力。水底處波浪壓力強度按下式計算：靜水面處：P=0靜水面以下：3）波浪作用的合力計算（以單寬m計）：(1)水平合力的計算結(jié)果見表表6-5水平合力的計算結(jié)果（kN）層號第一層第二層第三層本層以上合力(2)力臂計算結(jié)果見表表6-6力臂計算結(jié)果(m)層號第一層第二層第三層(3)波浪壓力產(chǎn)生的傾覆力矩，計算結(jié)果見表表6-7傾覆力矩計算結(jié)果（）層號第一層第二層第三層(4)波浪浮托力及其產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩，波浪浮托力示意圖見圖6-3-4。計算結(jié)果見表表6-8及計算結(jié)果層號第一層第二層第三層(Kn/m)計算面底寬b(m)14合力作用點距前趾距離 三）土壓力標(biāo)準(zhǔn)值計算主動土壓力系數(shù)計算：根據(jù)《重力式碼頭設(shè)計與施工規(guī)范》第.2條對無粘性土填料，當(dāng)?shù)孛鏋樗綍r，在鉛直墻背上土壓力系數(shù)可近似按下式計算：對墻身為L型情況，墻趾垂面土壓力系數(shù)可近似按下式計算：查《重力式碼頭設(shè)計與施工規(guī)范》表B.0.3-3,得單一填料內(nèi)產(chǎn)生主動土壓力時的破裂角卸荷板以下墻背，按《重力式碼頭設(shè)計與施工規(guī)范》條規(guī)定：取查《重力式碼頭設(shè)計與施工規(guī)范》表B.0.3-1,水平土壓力系數(shù):豎直土壓力系數(shù):墻后塊石棱體產(chǎn)生的土壓力標(biāo)準(zhǔn)值（永久作用）：設(shè)計高水位情況(1)土壓力強度計算(2)合力計算（以單寬米計）土壓力合力計算結(jié)果見表表6-9 土壓力計算結(jié)果（kN）層號第一層第二層第三層300本層以上本層以上00(3)水平力作用的力臂，計算結(jié)果見表表6-10 力臂計算結(jié)果（m）層號第一層第二層第三層(4)水平力作用產(chǎn)生的，計算結(jié)果見表表6-11傾覆力矩計算結(jié)果（）層號第一層第二層第三層(5)垂直力作用的力臂，計算結(jié)果見表表6-12 力臂計算結(jié)果（m）層號第一層—第二層——第三層——(6)垂直力作用產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩，計算結(jié)果見表表6-13 穩(wěn)定力矩計算結(jié)果（）層號第一層00第二層000第三層002．碼頭面堆存荷載q=60KPa產(chǎn)生的土壓力標(biāo)準(zhǔn)值（可變作用）主動土壓力系數(shù)計算同前設(shè)計高水位情況(1)土壓力強度計算，按《重力式碼頭設(shè)計與施工規(guī)范》第條計算其中：所以，(2）合力計算（以單寬米計），土壓力合力的計算結(jié)果見表表6-14 土壓力合力的計算結(jié)果(KN)層號第一層第二層第三層00本層以上本層以上00(3）水平力作用的力臂，計算結(jié)果見表表6-15 力臂計算結(jié)果（m）層號第一層第二層第三層(4）水平力作用產(chǎn)生的傾覆力矩，計算結(jié)果見表表6-16 傾覆力矩計算結(jié)果（）層號第一層第二層第三層(5）垂直力作用的力臂，計算結(jié)果見表表6-17 力臂計算結(jié)果(m)層號第一層—第二層——第三層——(6）垂直力作用產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩，計算結(jié)果見表表6-18 穩(wěn)定力矩計算結(jié)果（）層號第一層00第二層000第三層00四)防城港為6度抗震設(shè)防烈度，可以不進(jìn)行抗震計算，只考慮抗震措施即可。五)船舶荷載（可變作用）1．系纜力1)船舶受風(fēng)面積按《港口工程荷載規(guī)范》條計算，貨船受風(fēng)面積:滿載時：半載或壓載時：2）作用在船舶上的計算風(fēng)壓力，按《港口工程荷載規(guī)范》第-1式計算：式中：V=22m/s—風(fēng)壓不均勻系數(shù)，根據(jù)船長L=294m,查《港口工程荷載規(guī)范》表滿載時：半載或壓載時：3）系纜力(1)系纜力標(biāo)準(zhǔn)值計算:取K=1.3,n=6系船纜夾角、按《港口工程荷載規(guī)范》表取值： （水流速度很小，因此而產(chǎn)生的系纜力忽略不計）按照《港口工程荷載規(guī)范》條規(guī)定，船舶系纜力標(biāo)準(zhǔn)值不應(yīng)小于500Kn.橫向分力：豎直分力：(2)系纜力的橫向分力沿碼頭高度的分布及其產(chǎn)生的傾覆力矩，計算結(jié)果見表6-3-32。系船柱高度按計。(3)系纜力的垂直分力沿碼頭高度的分布4)系纜力產(chǎn)生的總傾覆力矩,計算結(jié)果見表表6-19的分布層號第一層第二層第三層分布寬度B(m)水平力力臂傾覆力矩表6-20 的分布層號第一層第二層第三層分布寬度B(m)水平力力臂傾覆力矩表6-21,計算結(jié)果層號第一層第二層第三層撞擊力對該碼頭的結(jié)構(gòu)計算不起控制作用，一般而言撞擊力有利于碼頭穩(wěn)定，略。3．?dāng)D靠力對該碼頭的結(jié)構(gòu)計算不起控制作用，一般而言撞擊力有利于碼頭穩(wěn)定，略。6.碼一)持久狀況持久組合一:極端高水位時永久作用+均載(主導(dǎo)可變)+波谷作用(非主導(dǎo)可變)持久組合二:極端高水位時永久作用+系纜力(主導(dǎo)可變)+均載(非主導(dǎo)可變)持久組合三:極端高水位時永久作用+波谷作用(主導(dǎo)可變)+均載(非主導(dǎo)可變)持久組合四:設(shè)計高水位時永久作用+均載(主導(dǎo)可變)+波谷作用(非主導(dǎo)可變)持久組合五:設(shè)計高水位時永久作用+系纜力(主導(dǎo)可變)+均載(非主導(dǎo)可變)持久組合六:設(shè)計高水位時永久作用+波谷作用(主導(dǎo)可變)+均載(非主導(dǎo)可變)持久組合七:設(shè)計低水位時永久作用+均載(主導(dǎo)可變)+波谷作用(非主導(dǎo)可變)持久組合八:設(shè)計低水位時永久作用+系纜力(主導(dǎo)可變)+均載(非主導(dǎo)可變)持久組合九:設(shè)計低水位時永久作用+波谷作用(主導(dǎo)可變)+均載(非主導(dǎo)可變)1)碼頭分層穩(wěn)定驗算(1)考慮波浪作用,均載為主導(dǎo)可變作用,波浪力為非主導(dǎo)可變作用時下式計算:抗滑穩(wěn)定:抗傾穩(wěn)定：(2)不考慮波浪作用,系纜力主導(dǎo)可變作用,均載為非主導(dǎo)可變作用時下式計算:抗滑穩(wěn)定:抗傾穩(wěn)定：(3)以波浪力為主導(dǎo)可變作用,碼頭面均載為非主導(dǎo)可變作用時下式計算:抗滑穩(wěn)定:抗傾穩(wěn)定：本設(shè)計墻后設(shè)置拋石棱體，可不考慮剩余水壓力。均載位置見圖6-3-7和圖6-3-8。本設(shè)計只對設(shè)計高水位時的持久組合四、五、六進(jìn)行計算，計算結(jié)果見表6-3-35至表6-3-40。 表6-24持久組合四抗滑穩(wěn)定計算項目第一層第二層第三層1.0(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)00(kN)00結(jié)論穩(wěn)定表6-25 持久組合四抗傾穩(wěn)定計算項目第三層結(jié)論穩(wěn)定表6-26 持久組合五抗滑穩(wěn)定計算項目第三層(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)結(jié)論穩(wěn)定表6-27 持久組合五抗傾穩(wěn)定計算項目第三層結(jié)論穩(wěn)定表6-28持久組合六抗滑穩(wěn)定計算項目第三層(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)結(jié)論穩(wěn)定表6-29 持久組合六抗傾穩(wěn)定計算項目第三層結(jié)論穩(wěn)定1）沿基床底面抗滑穩(wěn)定驗算根據(jù)前述抗滑穩(wěn)定計算結(jié)果比較，持久組合六為控制情況，此種組合驗算碼頭沿基床底抗滑。計算公式:(1)基床拋石增加的自重（見圖6-3-9）(2)墻前被動土壓力：根據(jù)《重力式碼頭設(shè)計與施工規(guī)范》沿基床底面抗滑穩(wěn)定性穩(wěn)定驗算，若考慮面上的被動土壓力時，應(yīng)在式中增加項，并乘以折減系數(shù)0.3作為標(biāo)準(zhǔn)值，其分項系數(shù)取1.0。(3)計算結(jié)果見表6-3-41表6-30 沿基床底面抗滑穩(wěn)定計算項目基床底面項目(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)基床底面項目結(jié)論穩(wěn)定2）卸荷塊體后傾穩(wěn)定驗算參考《海港工程設(shè)計手冊》中冊第三章“重力式碼頭”進(jìn)行驗算。碼頭的可變作用為均載q=60kPa。計算圖示如圖6-3-10。后傾穩(wěn)定按下式計算：其中：，，—A點右側(cè)的卸荷板塊體以上的結(jié)構(gòu)自重力和其上的均載自重力對A點的距。計算得：（以單寬米計）—A點左側(cè)的卸荷板塊體以上的結(jié)構(gòu)自重力對A點的距（以單寬米計）滿足穩(wěn)定要求。二）短暫狀況要求施工工序跟上，計算略?；埠偷鼗休d力驗算一)基床頂面應(yīng)力計算持久狀況作用效應(yīng)組合：持久組合一:設(shè)計低水位時的永久作用+波谷作用+均載持久組合二:設(shè)計高水位時的永久作用+波谷作用+均載持久組合三:極端高水位時的永久作用+波谷作用+均載基床頂面應(yīng)力計算按《重力式碼頭設(shè)計與施工規(guī)范》第條確定：當(dāng)當(dāng)，持久組合一：穩(wěn)定力矩，傾覆力矩，豎向合力標(biāo)準(zhǔn)值計算結(jié)果見表表6-33、、標(biāo)準(zhǔn)值計算合計—合計—合計計算分別考慮碼頭前方無均載(圖6-3-7)和碼頭前方有均載(圖6-3-8)的兩種情況基床頂面應(yīng)力計算結(jié)果見表6-3-45表6-34持久組合一基床頂面應(yīng)力計算結(jié)果00366142.結(jié)果上述計算結(jié)果，基床頂面最大應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù)《重力式碼頭設(shè)計與施工規(guī)范》第基床承載力驗算應(yīng)符合下列規(guī)定：其中:,,故承載力滿足要求。二）地基承載力驗算以持久組合一中的碼頭面全部有均載作用為控制情況(圖6-3-8),以此組合驗算計算數(shù)據(jù)水平力：基床厚度：2．承載力計算1）基床底面應(yīng)力按《重力式碼頭設(shè)計與施工規(guī)范》第條計算：基床厚度范圍內(nèi)的土壓力計算基床頂面的土壓力強度為：基床底面的土壓力強度為：土壓力合力：地基承載力計算，按《港口工程地基規(guī)范》第.2節(jié)計算有拋石基床情況，傾斜率其中：受力層的最大深度按《港口工程地基規(guī)范》-1式計算取則:反求：取查《港口工程地基規(guī)范》附錄F得：按規(guī)范-1式計算：滿足規(guī)范要求的規(guī)定。第七章沉箱結(jié)構(gòu)方案設(shè)計7.1設(shè)計條件設(shè)計船型的船舶資料船長：175m船寬：24m型深：船舶載重量：2000T滿載吃水：結(jié)構(gòu)安全級二級自然條件設(shè)計水位設(shè)計高水位：設(shè)計低水位：極端高水位：極端低水位：施工水位?。翰ɡ艘刂噩F(xiàn)期50年，設(shè)計高水位主波要素為SW向：H%=T= 設(shè)計低水位H%=極端低水位H%=地基土物理力學(xué)指標(biāo)：（見設(shè)計資料上表） 7.2沉箱碼頭結(jié)構(gòu)斷面尺寸擬定沉箱外形尺寸重力式碼頭變形縫間距一般采用10~30m，取沉箱長度為，碼頭總長198

m共10個沉箱。碼頭面設(shè)計高程為5.9m,設(shè)計水深為，則碼頭高為5.9-（-15.24）=碼頭寬高比為0.45，碼頭高為21.14m，則碼頭寬為?。ㄎ窗ㄇ昂笾海Ｆ骄睢创a頭設(shè)計水深，所以采用暗基床，基床厚取2m，肩寬取3m，底寬去。施工采用一次出水，施工水位為2m，由此可得沉箱高為2m-(-15.24)=17.2取沉箱高為18m（沉箱須高于施工水位）箱內(nèi)設(shè)置隔墻，為了增加沉箱鋼度，在箱內(nèi)設(shè)一道縱向隔墻和橫向隔墻，橫向隔墻間距5m，共4道橫向隔墻。沉箱構(gòu)件尺寸，據(jù)規(guī)范構(gòu)造要求，箱壁厚400mm，底版厚度550mm，隔墻厚250mm。為了減少應(yīng)力集中，設(shè)置加強角2525mm。作用分類及標(biāo)準(zhǔn)計算結(jié)構(gòu)自重力（永久作用），結(jié)構(gòu)自重力受水位影響應(yīng)對不同的水位情況分別計算i)結(jié)構(gòu)自重力胸墻C25砼.此沉箱采用C30砼.r水上r水下內(nèi)摩擦角混凝土胸墻C252414鋼筋砼沉箱C302515快石181145水下部分:自重沉箱前后壁:外隔墻:沉箱左右壁:沉箱橫隔墻:沉箱底板:自重計算結(jié)果見表7—1表7—1極端高水位結(jié)構(gòu)自重力計算結(jié)果GiXiGiXi沉箱前后壁6縱隔墻6沉箱左右壁6沉箱橫隔墻6沉箱底板6沉箱前后趾6沉箱內(nèi)填石6胸墻14633胸墻2胸墻32309613854沉箱上填石18沉箱上填石2沉箱后趾填石∑每延米自主作用ii)土壓力1）.極端高水位情況碼頭墻后為拋石棱體,水上重度γ=18KN/M3水上重度γ=11KN/M3內(nèi)摩擦角δ=150沉箱頂面以下考慮墻背時考外摩擦角δ==150第二弧裂角θ、θ=ε=sin-1主動土壓力系數(shù)：Ka=tg2(45-2沉箱頂面以上Kax=KaKay=0沉箱頂面以下Kax=Kacosθ=0.155Kay=Kasinδ各高程處的土壓力強度水平分量（KPa）e5.84=0e5.69=18×(5.84－5.69)×e2.76=[18×(5.84－5.69)+11×(5.69－2.76)]×e′2.76=[18×(5.84－5.69)＋11×(5.69－2.76)]×e－15.24=[18×(5.84－5.69)＋11×[5.69－（－15.24）]×土壓力合力水平分力：≈383.66（kn/m）土壓力合力豎向分力：×tg15°=102.8(kn/m)對碼頭頭趾傾覆力矩：MEV×（21.08+×（5.84－5.69）+（5.69－2.76）2×（2××18+182（2×5.42＋36.15））=2717.444（kn·m/m）對碼頭前趾的穩(wěn)定力矩：×11.5=1182.2（KN·m/m）2）設(shè)計高水位情況各高程處的土壓力強度水平分量（KPa）e5.84=0e4.64=18×(5.84－4.64)×e2.76=[18×(5.84－4.64)+11×(4.64－2.76)]×e′2.76=[18×(5.84－4.64)＋11×(4.64－2.76)]×e－15.24=[18×(5.84－4.64)＋11×[2.76－（－15.24）]×土壓力合力水平分力：土壓力合力豎向分力：×tg15°=109.55(kN/m)對碼頭前趾傾覆力矩：對碼頭前趾的穩(wěn)定力矩：×11=1205.05（KN·m/m）3）設(shè)計低水位情況各高程處的土壓力強度水平分量（KPa）e=0e=18××e′=18××e=18××e=18×5.54＋11××土壓力合力水平分力：土壓力合力豎向分力：Ev=（27.368+396.11）×tg15°=113.47(kN/m)對碼頭前趾傾覆力矩：對碼頭前趾的穩(wěn)定力矩：×11=1248.17（KN·m/m）船舶作用力：1.船舶水面以上受風(fēng)面積計算：半載式壓載時：logAxw=0.733＋0.601logDWlogAxw=0.733＋0.601log2000γ2.作用于船舶上計算風(fēng)壓力的垂直于碼頭前沿線的橫向分力計算：×10-5Axwγ2xεFxw---作用在船舶上的計算風(fēng)壓力的橫向分力Axw---船體水面以上橫向受風(fēng)面積×10-5×2079.31Vx----設(shè)計風(fēng)速的橫向分量Vx=22m/s×222×ε----風(fēng)壓不均勻折減系數(shù)取0.64Fxw=474.02(kn3.系纜力的標(biāo)準(zhǔn)值：取值α=30°β=15°Nx=NsinαcosβN取6Ny=NcosαcosβNz=NsinβN=根據(jù)規(guī)定系纜力標(biāo)準(zhǔn)值取500kNNx=500×sin30°cos15°Ny=500×cos30°cos15°Nz=500×sin15°=129.41kN4.系纜力引起的垂直、水平作用和傾覆力矩Prv=(kN/m)Prh=(kN/m)M××=260.66(kN/m)波浪力1）極端高水位：﹥×﹥已知條件：H%高=2.65mT=7.4(s)d=20.93mG=9.81m/s2求得深水波長L0=gt2/2×2/(2×3.14)≈85.54(m)由d/L0≈0.2443根據(jù)《海港水文規(guī)范》附錄得d/L0=0.257581.28m由于d=20.93>2×9.5=19碼頭墻面產(chǎn)生立波.按立波計算作用在碼頭墻上的波浪力波浪起高為hs=πH2×2/81.28=0.2713(m)靜水面處波壓力強度P=0靜水面以下H－h(huán)s=2.65-0.2713=2.3787(m)處波壓力強度Ps′=γ（H－h(huán)s）×2.3787=24.38(KPa)波浪力水平合力Pa=××2.3787＋××(20.93－2.3787)=28.996＋226.14=255.14(KN/m)×(17.949＋×××≈3429.43(KN/m)2）設(shè)計高水位D=14.0+4.64=L0=d/L0查規(guī)范：d/L0即d/L=0.2404L波壓力強度計算又d=18.64>2H1%=故墻前產(chǎn)生立波1）故：（1）靜水面以上高度2H1%=處波壓力強度為0，即P=0（2）靜水面處的波壓力強度按下式計算Ps=γ×（3）靜水面以下深度Z處的波壓力強度取Z=5m、10m2）波谷作用時：靜水面處波壓力強度：P=0靜水面以下深度：波壓力強度為：靜水面以下：P=0波谷壓力引起的水平作用和傾覆力矩：3）設(shè)計低水位：D=14.0+0.3=L0=d/L0查規(guī)范：d/L0即d/L=0.1975L波壓力強度計算：又d=14.3>2H1%=故墻前產(chǎn)生立波1）故：（1）靜水面以上高度H=處波壓力強度為0，即P=0（2）靜水面處的波壓力強度按下式計算L/2=P=0（3）靜水面以下深度Z處的波壓力強度取Z=0m、5m、10mP02.45=25.1125KPa2）波谷作用時：靜水面處波壓力強度P=0靜水面以下深度波壓力強度為P=0波谷壓力引起的水平作用和傾覆力矩：7.碼各種水位時，堆貨荷載產(chǎn)生的土壓力標(biāo)準(zhǔn)值相同e~e=30e~e=30堆貨荷載引起的水平作用堆貨荷載引起的豎向作用堆貨荷2載引起0的傾覆力矩堆貨荷載引起的穩(wěn)定力矩岸邊門座起重機荷載（可變作用）荷載按一臺作用時產(chǎn)生的土壓力計算，最大輪壓為250kN。門機后輪產(chǎn)生的附加土壓力強度：式中Kax取0.155h‘取18mP=40=ep=2門機后輪產(chǎn)生附加土壓力引起的水平作用和傾覆力矩門機后輪產(chǎn)生附加土壓力引起的豎向作用和穩(wěn)定力矩分別為門機前輪產(chǎn)生豎向作用和穩(wěn)定力矩分別為貯存壓力（永久作用）貯存尺寸H=LH/L=7.6/4.08=1.86>1.5故按深倉計算箱內(nèi)填石：∮=450δ取2/3∮=300γ=11KN/M3K=1-sin∮S4.08=2貯存壓力計算бx=бzk當(dāng)Z取0、2.05、4.6、7.6m時的貯存壓力當(dāng)Z=0時，бx=0當(dāng)Z=2.05時，бx=5.33KPaбz=18.19KPa當(dāng)Z=4.6時，бx=10.2KPaбz=34.81KPa當(dāng)Z=2.05時，бx=13.59KPaбz=46.38KPa施工期沉箱沉放時面板所受的水壓力計算經(jīng)計算分析，沉箱面板所是受水壓力最大時，是在沉箱內(nèi)灌水（L=）度時，故只計算沉箱下沉中，箱內(nèi)灌水深度時的水壓力。1）：沉箱總重加入深水后的沉箱總重：2）：沉箱體積計算減去前、后趾的體積3）：沉箱吃水計算4）：沉箱面板所受水壓力7.碼一）.作用效應(yīng)組合持久組合一：極端高水位（永久作用）+堆貨（主導(dǎo)可變作用）+波谷壓力（非主導(dǎo)可變）持久組合二：設(shè)計高水位（永久作用）+堆貨（主導(dǎo)可變作用）+波谷壓力（非主導(dǎo)可變）持久組合三：設(shè)計高水位（永久作用）+波谷壓力（主導(dǎo)可變作用）+堆貨（非主導(dǎo)可變）持久組合四：極端高水位（永久作用）+波谷壓力（主導(dǎo)可變作用）+堆貨（非主導(dǎo)可變）短暫組合：設(shè)計高水位（永久作用）+波峰壓力（非主導(dǎo)可變）二）.碼頭沿基床頂面的抗滑穩(wěn)定驗算考慮波浪作用，用可變作用產(chǎn)生的土壓力為主導(dǎo)可變作用時≤---------結(jié)構(gòu)重要系數(shù)，二級，G---------作用在計算面上的結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)（KN）---------計算面的摩擦面系數(shù)設(shè)計值.3.4.10---------土壓力的分項系數(shù)---------分別計算面以上喲就作用總主動土壓力的水平分力標(biāo)準(zhǔn)值和豎直分力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）---------系纜力分項系數(shù)---------系纜力水平分力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）---------分別為計算面以上可變作用點主動土壓力的水平分力標(biāo)準(zhǔn)和豎向分力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）---------系纜力豎向分力標(biāo)準(zhǔn)值---------波浪水平分力分項系數(shù)---------波谷作用時，計算面以上水平波壓力標(biāo)準(zhǔn)值---------波浪浮托力分項系數(shù)---------波谷作用時作用在計算底面上的波浪浮托力的標(biāo)準(zhǔn)值（KN）三）.碼頭沿基床頂面的抗傾穩(wěn)定性驗算應(yīng)考慮波浪作用，堆貨土壓力為主導(dǎo)可變作用時≤項目土壓力為主導(dǎo)可變作用時組合情況結(jié)果結(jié)果結(jié)論持久組合一0穩(wěn)定持久組合二0穩(wěn)定表7—2抗滑穩(wěn)定驗算項目波浪力為主導(dǎo)可變作用時組合情況結(jié)果結(jié)果結(jié)論持久組合三3250穩(wěn)定持久組合四0穩(wěn)定短暫組合002825400穩(wěn)定續(xù)表7—2表7—3設(shè)計高水位抗滑穩(wěn)定性驗算項目土壓力為主導(dǎo)可變作用時組合情況結(jié)果結(jié)果結(jié)論持久組合一012520穩(wěn)定持久組合二0穩(wěn)定續(xù)表7—3項目波浪力為主導(dǎo)可變作用時短暫組合：組合情況結(jié)果結(jié)果結(jié)論持久組合三135076870穩(wěn)定持久組合四00穩(wěn)定短暫組合0313600穩(wěn)定基床承載力驗算式中取1.0取1.0取600KPa所以，1）基床頂面應(yīng)力計算作用組合。持久組合情況之一：極端高水位（永久作用）+波谷作用（主導(dǎo)可變作用）+堆貨（非主導(dǎo)可變作用）持久組合情況之二：設(shè)計低水位（永久作用）+波谷作用（主導(dǎo)可變作用）+（堆貨+前沿堆貨+門機）（非主導(dǎo)可變）持久組合情況之三：設(shè)計高水位（永久作用）+施工期波峰壓力（主導(dǎo)可變）2）持久組合一時基床頂面應(yīng)力計算3）持久組合情況二時基床頂面應(yīng)力計算4）短暫組合情況時基床頂面應(yīng)力計算7.3沉箱結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算根據(jù)碼頭穩(wěn)定性驗算的計算結(jié)果，沉箱構(gòu)件內(nèi)力分別按承載力極限狀態(tài)和正常使用狀態(tài)下不同的作用效應(yīng)組合的情況進(jìn)行計算。承載力極限狀態(tài)下的內(nèi)力計算1）沉箱前面板（1）前面板受外由里的荷載作用時經(jīng)計算比較，沉箱施工期下沉中短暫狀況當(dāng)沉箱內(nèi)灌水（L=）、沉箱吃水T=時所受的荷載最大根據(jù)（JTJ290—底板以上區(qū)段按三邊固定一邊簡支板計算，區(qū)段以上按兩端固定的連續(xù)板計算。（2）前面板由里向外的荷載作用時（持久狀況）使用期前面板在設(shè)計水位受波谷壓力和貯倉壓力作用是計算前面板受力情況2）沉箱底板計算設(shè)計高水位，短暫狀況。在持久作用與波峰壓力、貯倉壓力地基反力等共用時，底板所受作用效應(yīng)最大。底板按四邊固定板計算，底板幾孫的分項系數(shù)分別為：底板受力情況：表7—4內(nèi)力匯總表項目前面板內(nèi)側(cè)彎矩M（KN.M）前面板外彎矩M（KN.M）支座跨中支座跨中以下X向X’向Y向以上X向底板底板下層底板上層支座跨中支座跨中X向Y向正常作用極限狀態(tài)下的內(nèi)力計算1）沉箱前面板根據(jù)（JTJ290—98）規(guī)定，可變作用的永久值φ前面板受外向里的荷載作用時前面板受力情況前面板受由里向外的荷載作用時2）沉箱底板根據(jù)（JTJ290—98）規(guī)定，表7—5內(nèi)力匯總表項目前面板內(nèi)側(cè)彎矩M（KN.M）前面板外彎矩M（KN.M）支座跨中支座跨中以下X向X’向Y向以上X向