某码头一期工程及施工组织设计课程

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1、江苏科技大学本 科 毕 业 设 计（论文）学 院 专 业 港口航道与海岸工程 学生姓名 班级学号 指导教师 二零一零年六月- 5 -目录目录1第一章 绪论11.1我国港口码头发展概况11.2论文背景和研究意义11.2.1论文背景11.2.2研究意义21.3国内外现状31.3.1国内现状31.3.2国外现状31.4我国港口发展存在的问题4第二章 设计资料52.1营运资料52.2自然条件52.3施工条件及材料供应情况6第三章 码头总体平面图设计73.1总体布局73.1.1泊位数确定73.1.2设计船型尺寸83.1.3泊位长度确定83.1.4码头前沿高程确定93.1.5码头前沿设计水深93.1.6码

2、头前的地面高程103.1.7码头前沿停泊水域及船舶回旋水域103.1.8码头装卸机械的选择103.1.9库场面积的确定113.1.10平面布置123.2码头结构方案设计123.2.1结构方案123.2.2结构总尺度的确定。12第四章 码头荷载134.1自重荷载134.2堆货和人群荷载144.2.1堆货荷载144.2.2人群荷载144.3船舶荷载144.3.1作用于船舶上的风荷载144.3.2作用于船舶上的水流力154.3.3系缆力164.3.4挤靠力174.3.5撞击力17第五章 面板计算175.1计算原则及其尺寸拟定175.2计算跨度185.2.1简支板185.2.2连续板195.3作用19

3、5.3.1永久作用195.3.2可变荷载195.3.4作用效应分析205.3.5作用效应组合235.4配筋计算245.4.1长跨跨中配筋255.4.2长跨方向支座配筋255.4.3短跨跨中配筋265.4.4短跨方向支座配筋265.5面板弯矩作用的裂缝验算265.5.1 长跨方向正弯矩作用的裂缝验算275.5.2 短跨方向正弯矩作用的裂缝验算28第六章 纵梁计算286.1 计算原则286.1.1施工期286.1.2使用期286.2 计算跨度286.3 作用286.3.1永久作用286.3.2可变作用296.4 作用效应分析296.4.1永久作用标准值产生的作用效应29第一章 绪论1.1我国港口码

4、头发展概况早在1973 年,针对当时我国港口不适应对外经济贸易需要的情况,周恩来总理发出了“三年改变港口面貌”的号召,港口建设提上国家议事日程。经过几年建设,到1980 年,全国沿海港口生产性泊位达到327 个,其中万吨级以上泊位142个,码头岸线长度7 万余米,综合通过能力212 亿吨。但港口发展状况仍然严重滞后,港口通过能力不足,压船、压货和压港现象经常发生。1981 年到1985 年曾连续三次发生港口严重堵塞。一时间港口成了制约国民经济和对外贸易发展的“瓶颈”。为改变这种状况,国家加大了对港口建设的投入,1980 年以后的5 年间,在沿海先后建设深水泊位54 个,新增能力1 亿吨,建成了

5、一批5 万吨级、10 万吨级的石油、煤炭、矿石专用码头和3 万吨级的集装箱码头。在长江上也建设和改造了一批码头泊位。80 年代末期,交通部根据我国能源和外贸运输的需要,提出了主要针对解决煤炭、矿石、集装箱和客货滚装运输需要的沿海运输系统发展规划。经过10 年奋斗,一大批现代化的煤炭、石油、矿石、粮食和集装箱专业码头相继建成投产,逐步形成大中小港口合理搭配和相互补充、专业与通用泊位配套齐全的全国港口网格局,从而基本缓解了现阶段港口码头能力紧张的状况。1.2论文背景和研究意义1.2.1论文背景党的十六大提出了全面建设小康社会、加速社会主义现代化建设的宏伟奋斗目标，根据目标要求，到2020年全国国内

6、生产总值（GDP）将实现翻两番，人均GDP达到3000美元，20年平均增长速度约为7.18%。进入新的历史发展阶段，我国无论是东部沿海发达地区还是中西部欠发达地区都呈现出新一轮加速发展的态势。改革开放三十年来，江苏港口从落后的装卸码头，发展成为国家重要海港区，成为长三角地区现代化的港口群，拥有五个国家级沿海主要港口和两个内河主要港口。江苏港口从简单的装卸堆存功能，发展成为集装卸、仓储、贸易、加工、物流等多种功能于一体的综合交通运输体系的枢纽，成为江苏社会、经济发展的重要战略支撑，成为长江三角洲地区乃至全国重要的海运通道。江苏港口的国际地位初步确立、形象充分展示、作用日益发挥。在2008年，镇江

7、市港口吞吐量达到1.005亿吨，其中沿江港口吞吐量8700万吨，运河及其他内河港吞吐量1350万吨。镇江地处长江和大运河两条黄金水道的十字交汇处，中国十字水系的中转联运枢纽，拥有长江自然岸线270公里，其中深水岸线87公里。在近年来，港口经济在区域经济发展中的辐射、集聚、拉动作用日益凸显，镇江已形成港区建设与沿江开发互相促进、城市与港口互为依托、港城一体化发展的良好态势。目前，全市75%的经济总量集中在沿江临港，已经在镇江落户的3000余家外资企业，累计到位外资95亿美元，其中80%的外资项目落户在沿江临港。镇江沿江临港发展培育了一批国内外知名龙头企业和优势产品，形成了化工、造纸、建材、机械等

8、主导临港产业和五个省级经济技术开发区。港口已成为促进镇江产业升级和结构调整的重要支撑，成为镇江最大的品牌和优势之一。1.2.2研究意义作为港口，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。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。全球财富的50%集中在沿海港口城市。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

9、四代港口，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。1.3国内外现状1.3.1国内现状建国以来,特别是在改革开放以后,我国的港口事业得到了迅速发展,基本扭转了过去长期与国民经济发展不相适应的被动局面,港口在国民经济建设中的地位和作用进一步增强,在国际上的竞争力也不断提高,无论港口码头的技术装备情况,还是

10、港口管理水平和生产经营情况都发生了历史巨变,取得了令世人瞩目的成就,缩短了与发达国家的差距。目前,我国吞吐量超过万吨的港口有2000 余个,其中对外开放港口130 多个;全国沿海和长江55 个主要港口拥有码头泊位1446 个,岸线长度51 万米,万吨级以上深水泊位490个。全国港口年接纳来自世界上100 多个国家和地区的船舶36000 多艘次。我国现在已有包括集装箱、煤炭、散粮、矿石、石油、化学品等在内的各种专用码头和泊位。1998 年全国主要港口完成吞吐量1115 亿吨,比上年增长414 %;其中外贸货物吞吐量由于受亚洲金融危机影响,仅完成316 亿吨,比上年下降718 %。全国港口集装箱完

11、成吞吐量1300 万TEU ,比上年增长21 % ,已连续12 年保持20 %以上的增长速度,上海港国际集装箱吞吐量已跻身世界10 大港行列。我国大陆港口开辟的国际集装箱班轮航线有140 条、每月航班2500 个,在现阶段基本满足了我国外贸运输的需要。1.3.2国外现状目前, 世界大型港口在各国国民经济和世界经济发展中日益发挥着越来越重要的作用。在国外，以美国为例。三百多年来, 美国的海港和河港一直是居民, 贸易, 工业和经济发展的中心。它们集散禾装卸了大量货物, 是美国现代文明的生命线。美国现在的港口体制基本上是联邦政府和地方之间长期存在的合作关系。联邦政府主要是装备和维护导航设备和航道,

12、而地方, 州和私人企业则主要是建造和经营码头设施。目前, 随肴形势的发展, 这种合作关系已扩大到灵活战略方面, 包括港口作业和港口设施的安全防卫, 以及在国际贸易上防止出现损害港口竞争能力的事件。在美国, 不论是河港或海港, 公营码头和私营码头都是在同一个港内, 只有少数是例外的。通常, 件杂货码头为公营港务局所有, 它与地方或州政府成为一体, 而散货码头, 如煤, 粮食, 矿石及石油等码头, 则主要为私人企业所有。1.4我国港口发展存在的问题改革开放以来，沿海港口建设步伐加快，在总量规模不断扩大的同时，港口结构发生了重大变化。以主枢纽港为核心、地区重要港口为骨干、其他中小港口适当发展的层次格

13、局初步形成；环渤海地区、长江三角洲和珠江三角洲地区初步形成港口群体；一批专业化大型散货码头和集装箱码头建成，促进了煤炭、原油和铁矿石运输系统以及集装箱干支运输网络的发展。但是，沿海港口不可避免地存在着各种问题，目前最为突出的是结构性问题，主要反映在港口基础设施结构性矛盾突出、港口功能结构不适应经济发展的需求等。一是公用码头吞吐能力不足，特别是主枢纽港公用码头超负荷运转；二是深水泊位比例低，大型专业化深水码头短缺，尤其是外贸原油和铁矿石码头明显不足，远不能满足我国加大战略性资源进口的需要；三是集装箱码头建设滞后，特别是能接纳第四代以上集装箱船的码头能力严重不足，且未形成大、中、小码头相互配套衔接

14、，干线港、支线港和喂给港相互协调发展的现代化集装箱运输系统，一些港口的集疏运系统影响港口功能的发挥；四是国家对港口技术改造缺乏政策扶持；五是老港区码头改造和港口功能调整的问题突出，早期建设的杂货码头吨级偏小、装备陈旧落后；六是一些老港区位于闹市区，不仅限制了港区货物装卸功能的发挥，而且带来了交通拥挤和环境污染等问题；七是长江、珠江出海航道以及沿海主枢纽港进出港航道条件不适应海运船舶大型化的需要；八是货主码头的建设尚未形成规模，缺少同类货主之间、货主与港口之间的有效衔接，货主码头利用率偏低；九是除大型电厂、冶金和石化企业拥有专用泊位外，大量企业依靠公用码头，尚未形成成片开发的临港工业港区；十是沿

15、海港口市场环境发生较大变化，港口功能难以适应发展需要。总之，一些问题是港口发展过程中出现的，一些是外部环境影响所造成的，一些则是来自历史的沉淀。但无论如何，这些都是实现港口现代化迫切需要解决的问题。第二章 设计资料2.1营运资料（1）、货种：进口货种主要为钢材、设备等，出口为水泥、化肥和轻工产品等，其中部分货物采用集装箱运输，年货运量为200万吨。（2）、设计船型：本码头设计的代表船型，以50000吨级杂货船为主，并且考虑兼顾500010000吨散货轮的停靠使用。同时要求上述船型在枯水期也能够进行正常停靠作业。（3）、机型：新建码头所需增加的各种装卸、运输机械，均可向国内各港机厂订货。2.2自

16、然条件（1）水文水位特征值 (黄海高程):该港位于长江下游，水位变化受入海口潮汐和长江枯水的影响，但以潮汐影响为主，潮型为不规则半日潮，跟据对实测潮位的统计分析，其特征水位如下：设计高水位：4.50米设计低水位：1.60米极端高水位：5.78米极端低水位：0.42米编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第32页 共35页波浪和水流：据调查，波高一般较小（H0.7米）可不考虑；洪水期最大流速约1.01.5米/秒，枯水期流速小于0.5米/秒。（2）地形港区陆域平坦，已建少量库场，后方土地充裕。地面高程一般在6.006.03米左右。港区江面极为开阔，自建港以来，港址处微冲

17、不淤，水下地形变化状况较小。近期水下实测地形图详见图一。（3）地质资料本区属冲积平原。根据对港区的钻孔堪测，土层变化基本一致，各分层如下：I.淤泥质亚粘土：灰黄色灰褐色，局部夹薄层、粉砂、云母和腐植质等，土质自上而下由流态至极软状态，呈饱和高压缩性状。II.粉砂：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。III.亚粘土：灰色，夹薄层粉细砂，但以亚粘土为主，土质呈软塑状。IV.粉细砂：灰色，夹少量零碎壮贝壳、云母碎片等，局部夹少量亚粘土，土质呈中密紧密状。V.亚粘土夹粉细砂：灰色灰褐色，夹薄层粉细砂，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。（4）地震烈度在设计时

18、考虑码头结构的重要性，地震烈度按7度进行设计计算。（5）气象气温历年35摄氏度以上天数，年平均7天，历年0度以下的天数，年平均21天。降水年最大降雨量1518毫米，年最小降雨量561毫米，年平均降雨量965毫米，10毫米/小时以上的中雨和大雨天数，年平均15天。风常风向为东南和东风，出现频率为12%和8%，春夏二季多东风和东南风，东秋二季多北风和东北风。实测最大风速33.1米/秒。大于7级的大风天，年平均21天。雾能见度0.1l=0.53mL0=1.1ln=1.14.7=5.17m长边方向：B=0.8 m0.1l=0.6mL0=1.1ln=1.15.2=5.72m5.3作用5.3.1永久作用结

19、构自重：现浇面层：=24kN/m3h=0.1预制面板：=25kN/m3h=0.3m5.3.2可变荷载（1）短暂状况可变作用：施工荷载：3kPa。预制板吊运： 预制板尺寸 lx =5.6m ly=4.8m预制板吊运时取动力系数=1.3预制板为四点吊，吊点见图图 5-3 四点吊(2)持久状况可变作用：均布荷载 q=30 KpaMh-6-25 门座起重机荷载为250KN。50t平板挂车荷载为660KN。5.3.4作用效应分析（1）短暂状况（施工期）：按简支板计算。永久作用：板自重：KPa 弯矩计算：=27.34KNm/m可变作用：施工荷载： KPa 弯矩计算： KNm/m 预制板吊运：由3600/4

20、400=0.8，查海港工程设计手册（中）附录8，系数分别为0.0479、0.1148、0.1078、0.1486则预制板吊运：计算结果： KNm/m KNm/m KNm/m KNm/m（2）持久状况（使用期）：永久作用：a 板自重：KPa =27.34KNm/mb 面层荷载：=0.124=2.4 KPa =5.72m =5.17m计算结果：四边简支的情况,0.9,查海港施工手册（中）附录5，可得系数0.0456和0.0358。Mx=0.04562.45.17=2.92 KNmMy=0.03582.45.17=2.30 KNm连续板的跨中弯矩Mx=0.5252. 92=1.53KNmMy=0.5

21、252.30=1.21 KNm连续板的支座弯矩=-0.752.92=-2.19 KNm=-0.752.30=-1.72 KNm可变作用：由于码头上均布荷载、起重机和平板挂车荷载只能有一种荷载作用在同一块面板上，不会出现两种或三种荷载同时作用在同一块面板上，分析比较平板车荷载与均布荷载作用。平板车荷载：平板挂车经面层扩散后的传递宽度： mm平板挂车车轮轮压kPa查海港工程设计手册（中），计算公式：Ma=a0P=0a1b1qMb=a0P=0a1b1q式中：1、1设a=a1，b=2(b1+b2)查得的系数；2、2设a=a1，b=2b2查得的系数；a、b即表中的a1、b1图 5-4 图 5-5计算结果

22、： kNm kNm连续板在平板挂车作用下产生的跨中弯矩及支座弯矩：(kNm)(kNm)(kNm)(kNm)均布荷载：30 KPa计算结果：=0.0456305.17=36.56KNm=0.0359305.17=28.55 KNm 连续板的跨中及支座：=0.52536.56=19.19KNm=0.52528.55=14.99KNm=-0.7536.56=-27.42KNm=-0.7528.55=-21.14KNm经分析可知，均布荷载起控制作用。计算结果汇总：作用短跨跨中长跨跨中短跨支座长跨支座永久作用面板自重27.34面层自重1.211.53-1.72-2.19可变作用短暂状况施工荷载10.94

23、吊运内力11.1621.584.6615.56持久状况均布14.9919.19-21.14-27.425.3.5作用效应组合（1）承载能力极限状态的作用效应组合： 持久状况作用效应的持久组合：式中：=1.2； =1.5 。长跨跨中：=1.2（27.34+1.53）+1.519.19=63.42KNm短跨跨中：=1.21.21+1.514.99=23.94KNm长跨跨支：=-（1.22.19+1.527.42）=-43.76KNm短跨跨支：=-（1.21.72+1.521.42）=-34.19KNm 短暂状况作用效应的短组合：式中：=1.2； =1.3 。组合1 =1.227.34+1.310.

24、94=47.03KNm组合2 板吊运时，取=1.3=1.321.58=28.05KNm=1.311.16=14.51KNm=1.315.56=20.23KNm=1.34.66=6.06KNm（2）正常使用极限状态的作用效应组合 持久状况作用的短期效应组合：式中：=0.8长跨跨中：=27.34+1.53+0.819.19=44.22KNm短跨跨中：=1.21+0.814.99=13.20KNm长跨跨支：=-（2.19+0.827.42）=-24.13KNm短跨跨支：=-（1.72+0.821.42）=-18.86KNm 持久状况作用的长期效应组合式中：=0.6长跨跨中：=27.34+1.53+0

25、.619.19=40.38KNm短跨跨中：=1.21+0.614.99=10.20KNm长跨跨支：=-（2.19+0.627.42）=-28.64KNm短跨跨支：=-（1.72+0.621.42）=-14.57KNm5.4配筋计算材料参数：混凝土，=15.0N/mm；级钢筋，=310N/mm，保护层厚度=45mm，板宽1m,预估受力钢筋的直径d=20mm截面有效高度： mm截面抵抗距系数：截面相对受压区高度：受压区高度： 纵向受力钢筋面积：配筋率：5.4.1长跨跨中配筋计算如下：=0.088=1043mm2=0.420.15（最低配筋率）选用钢筋，16180(1117mm2)。5.4.2长跨方

26、向支座配筋因在板底有受压钢筋，按双筋截面计算：=4.050因此，按照最低配筋率配筋，选用钢筋12250.5.4.3短跨跨中配筋计算如下：0.032；=0.032mm2=0.01550.15（最低配筋率）选用钢筋12250（452mm2）。5.4.4短跨方向支座配筋因在板底有受压钢筋，按双筋截面计算：= =3.77mm2a故AS按下式计算：mm2选用14220 （=700mm2）0.15%（满足条件）5.5面板弯矩作用的裂缝验算根据港口工程混凝土结构设计规范（JTJ267-98）：最大裂缝宽度：式中：Wmax最大裂缝宽度（mm） 1构件受力特征系数，对受弯构件，取1.02考虑钢筋表面形态的影响系

27、数，对光面钢筋，取1.4；对变形钢筋，取1.23考虑荷载长期效应组合或重复荷载影响的系数，取1.5，对短期效应组合取1,01.2c最外排纵向受拉钢筋的保护层厚度d钢筋直径te纵向受拉钢筋的有效配筋率，当te 0.1时，te取0.1Ate有效受拉混凝土截面面积，对受弯构件，取为2asb，as为受拉钢筋重心至受拉区边缘的距离，对矩形截面，b为截面宽度。As受拉区纵向钢筋截面面积sl按荷载长期效应组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉较大一侧的钢筋的应力裂缝截面钢筋应力： 5.5.1 长跨方向正弯矩作用的裂缝验算（查港口工程混凝土结构设计规范（JTJ267-98）表3.3.2最大裂缝宽度限值为0.5），符

28、合要求5.5.2 短跨方向正弯矩作用的裂缝验算=0.00450.01，取0.01符合要求第六章 纵梁计算门机轨道梁的断面形式及计算参数：尺寸： 如图6-1图6-1纵梁断面图面积：0.965m2轴心位置：m面积矩：mm3惯性矩：C50混凝土弹性模量 (N/mm2)6.1 计算原则6.1.1施工期纵梁为现浇梁，不需计算。6.1.2使用期纵梁按弹性梁计算，作用在梁上的荷载为码头面层自重及使用期可变作用，此时梁的有效断面为叠合断面。6.2 计算跨度连续梁：弯矩计算：取中到中 =6m剪力计算：=5.2m6.3 作用6.3.1永久作用（1）现浇纵梁及现浇接头自重：=25KN/m（2）面层自重：=24KN/

29、m6.3.2可变作用（1）10.5m跨Mh-6-25门机单机作业，每台卸船机4组轮子，每组6个，=250KN/轮；（2）10.5m跨Mh-6-25门机双机作业，两台门机支腿中心线最小间距4m；（3）堆货荷载：q=30kPa；（4）国产50t平板车作业，轴荷载，纵向轴距1.24+5.5+1.24m；（5）国产50t平板车双车作业，每台车轴距最小间距4m6.4 作用效应分析6.4.1永久作用标准值产生的作用效应(1)使用期按五跨连续梁计算面层荷载分布如图单元长度0.5m。=0.1524=3.6KPa=18KPa=17.1KPa=15.3KPa=13.5KPa=11.7KPa=9.9KPa=8.1KPa=6.3KPa=4.5KPa=2.7KPa=0.9KPa（2）可变作用标准值产生的作用效应：卸船机作业时产生的内力标准值。荷载组合次数 =结果见表6.5 作用效应组合（1）承载能力极限状态的作用效应组合：持久状况的持久组合：第 32 页 共 35 页