沉箱码头设计.doc
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1、 CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 毕业设计(论文)铁山港5万吨级散货码头设计 学生姓名: 学 号: 2008班 级: 专 业: 港口航道与海岸工程指导教师: 2012 年 6 月铁山港5万吨级散货码头设计 学生姓名: 学 号: 2008120 班 级: 所 在 院(系): 水利工程学院 指导教师: 2012年6月 铁山港50000吨级散货码头设计摘要 铁山港区距北海市近40公里,距合浦县城廉州镇40多公里,距自治区首府南宁市250公里,距广东省湛江市约150公里,距海南省首府海口市124海里。铁山港区是西南最便捷的出海通道之一,是广西以及
2、大西南连接广东、福建陆路经济走廊的重要交通枢纽。本设计主要根据铁山港自然条件、运营、船型等资料,设计若2个5万吨级散货泊位。主要设计内容包括:对码头环境进行分析,包括地理、水文、气候、风况等进行分析;对码头进行总平面布置,包括码头陆域、水域的平面布置及生产生活辅助区布置;对散货泊位进行装卸工艺流程的设计,确定码头的主要经济技术指标;对码头进行结构设计,包括方块、沉箱方案的拟定及比较,最终确定为沉箱方案,进行结构计算和配筋计算。关键词:总平面布置;装卸工艺;结构设计;配筋计算 THE DESIGA OF TIESHAN PORTS 50000DWT BULK TERMINALABSTRACT T
3、ieshan port is nearly 40 kilometers away from Beihai City, the distance between the city of Hepu County is about 40 kilometers, 250 km away from Nanning, capital of the autonomous and Zhanjiang City (Guangdong Province) about 250 km away.From the capital of Hainan Province,Haikou City,the distance i
4、s 124 miles. Tieshan port is the most convenient access to the sea southwest of Guangxi and the Big Southwest, is connected to land in Fujian, Guangdong Economic Corridor of important traffic hub. According to the native condition opertion factor and transport means, this project will design four te
5、n thousad ton class berths, one of them is used for the bulk cargo. Cheif design content: the analysis to mative tendition of harbour, which include geography hydrdogy, weather, wind etc; The overall plan design covers the surfowe design of the wharfs land and water. The living assistance arrangemen
6、t etc: The design of cargo-handing technology tarft flow program of bunk cargo berth, which is used for determining key index sign of the economy technique; Construction design including the determination and comparion coutrete block and contrete caisson plan; The later choosed, along with structure
7、 caulation and steels arranging accout.Key word:Overall plan arrangement; Cargo-handing technology; Construction design; Steels arranging account 目 录第一章 总 论1第二章 工程设计自然条件32.1 工程地理位置32.2 气象32.2.1 气温32.2.2 降雨32.2.3 雾42.2.4 风况42.2.5 湿度52.3 水文52.3.1 潮汐52.3.2 波浪72.3.3 潮流82.4 地形、地貌与工程泥沙82.4.1 地形、地貌82.4.2 工
8、程泥沙82.5 工程地质92.5.1 地质特征概述92.5.2 岩土物理力学指标112.5.3 基础适宜性及地基持力层选择122.5.4 疏浚岩土工程特性评价122.6 地震13第三章 船型资料与吞吐量143.1 船型资料143.2 吞吐量资料143.3 北海港港区分布及泊位情况14第四章 装卸工艺164.1 装卸工艺的设计原则及一般要求164.1.1 设计原则164.1.2 一般要求164.2 机械设备选型174.3 装卸工艺及流程174.4 机械数量的确定174.4.1 移动式装船机184.4.2 桥式卸船机184.4.3 斗轮式堆取料机184.5 装卸工人数和司机人数的确定194.5.1
9、 港口装卸工194.5.2 装卸机械司机人数194.6 主要技术经济指标204.6.1 散货码头泊位数204.6.2 库场面积214.6.2 设计堆场通过能力224.6.3 装卸一艘船所需时间234.6.5 库(场)面积23第五章 总平面布置245.1 港区布置原则245.2 高程及水深的确定255.2.1 设计水位及水位差255.2.2码头前沿设计高程255.2.3码头前沿设计水深255.2.4 码头前沿水底高程265.3 总平面布置265.3.1水域布置265.3.2 陆域布置27第六章 结构方案的拟定306.1结构比选306.2沉箱结构31第七章 沉箱码头的验算327.1 设计条件327
10、.1.1 设计船型327.1.2 结构安全等级327.1.3 建筑物尺度327.1.4 自然条件327.1.5 码头面荷载327.2 作用分类与计算337.2.1 结构自重力(永久作用)337.2.2 土压力标准值计算397.2.3 堆货荷载产生的土压力(可变作用)427.2.4 码头前沿堆货引起的竖向作用(可变作用)427.2.5 门机荷载产生的土压力作用(可变作用)437.2.6 船舶系缆力(可变作用)447.2.7 波浪力(可变作用)467.2.8 贮仓压力(永久作用)557.2.9 施工期沉箱沉放时面板所受水压力计算577.2.10 码头荷载标准值汇总587.3码头稳定性验算587.3
11、.1 作用效应组合587.3.2 码头沿基床顶面抗滑稳定性验算597.3.3 码头沿基床顶面的抗倾稳定性计算:607.3.4 基床承载力验算63根据重力式码头设计与施工规范637.3.5 地基承载力的验算65第八章 沉箱结构内力计算708.1 承载力极限状态下的内力计算70 8.1.1 沉箱前壁板.708.1.2 沉箱前底板计算718.1.4 内力计算728.2 正常使用极限状态下的内力计算748.2.1 沉箱前壁板748.2.2 沉箱底板计算(短暂状况)758.2.3 内力计算768.3 配筋的计算778.4 构件裂缝宽度验算808.4.1 矩形截面受弯构件最大裂缝宽度计算公式808.4.2
12、 对沉箱前壁板进行裂缝宽度验算80参考文献85结 束 语86 北海铁山港区5万吨级散货码头 第一章 总 论 北海市铁山港区东邻广东省湛江市,南临北部湾,西部为北海市区,北部为灵山县、浦北县。铁山港区距北海市近40公里,距合浦县城廉州镇40多公里,距自治区首府南宁市250公里,距广东省湛江市约150公里,距海南省首府海口市124海里。铁山港区西面有钦北铁路,北面有北海至湛江高速公路经过。国家“十一五”计划建设的合浦-河唇铁路、玉林至合浦十字路乡铁路、合浦十字路乡至铁山港铁路支线、玉林至铁山港高速公路贯穿该区。铁山港区是西南最便捷的出海通道之一,是广西以及大西南连接广东、福建陆路经济走廊的重要交通
13、枢纽。 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。 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15.1m,高程7.9m,底高程-14.0m,航道通航设计水深为15.1 m,港内锚地系泊采用单浮筒系泊,其半径为256m。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,场总面积为14.8万。码头生产生活辅助设施包括港区指挥合楼、侯工室、发电站
14、、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”。 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。装卸工艺采用两台装船机和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2139万吨、设计库场面积为14.8万平方米;驾驶员265人,装卸工人142人,装卸劳动生产率为4.9万吨/人。结构方案选型中拟定了两个设计方案,重力式沉箱码头和空心方块码头。根据所给地质资料,拟建港区有较好的地
15、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,初步设计了重力式沉箱码头和空心方块码头。结构计算包括沉箱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”。 第二章 工程设计自然条件2.1 工程地理位置 北海市铁山港区位于广西壮族自治区南端、北海市东部,东临广东湛江市,南临北部湾,西部为北海市,北部为灵山县、浦北县和博白县。铁山港区距离北海市近40公里,距离合浦县城廉州镇40多公里,距离自治区首府南宁市250公里,距广东省湛江市约150公里,距海南省首府海口市120海里左右。
16、北海铁山港区辖南康、营盘和兴港三镇,总面积394平方公里,是北海市对外开发以发展工业为主的行政区。北海铁山港各类码头作业区布置在东南沿海处。 本项目拟建地点位于规划的北海铁山港区4号路末端的沿海区域,东经1093,北纬2136。2.2 气象2.2.1 气温 根据1954-1983年观测资料统计: 多年平均气温: 22.06 历年极端高温: 37.1(1963年9月6日) 历年极端低温: -0.8(1975年12月19日) 7月份平均气温: 28.7 1月份平均气温:14.32.2.2 降雨 根据1954-1983年观测资料统计: 多年平均降雨量:1682.7mm 历年最大降雨量:2211.2m
17、m(1971年) 历年最小降雨量:849.1mm(1962年) 日降雨量=25mm,平均每年出现19d。2.2.3 雾 北海地区雾主要出现在春季,尤其以三月份雾日最多,出现时间一般从02h开始,09h结束,水平能见度100-800m,根据1954年-1983年观测资料统计: 多年平均雾日数: 13.2d 历年年最多雾日数: 24d (1966年、1969年) 历年年最多雾日数: 4d (1977年) 2.2.4 风况根据北海市气象站统计资料(见表2.2-1),北海地区风向季节性变化显著,冬季盛行偏北风,夏季盛行东南风。全年常风向为正北,次常风向为东南偏东,频率分别为22.1%和10.8%;频率
18、加权年平均风速度为3.0米/每秒。强风向为东南,最大风速29米/每秒,次强风向为东南偏东,最大风速为21米/每秒根据统计资料统计,每年风力6级出现的天数:平均11.8天,最多25天,最少3天。本区风向季节性变化显著,冬季多为偏北风,夏季多为东南风。 表2.2-1 北海站累年各方向频率、平均风速及最大风速统计表(1970-1982年)项目方向NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNW NWNNWC频率(%)22.18.73.53.75.310.89.64.54.34.72.61.31.11.41.53.111.8平均风速(m/s)4.63.22.22.32.43.23.23.
19、82.83.22.82.62.52.82.33.0最大风速(m/s)151412122021291518102088101313 另据涠洲站19561975年实测资料统计(表2.2-2),常风向为NNE向,频率为14%,次常风向为ESE向和N向,频率分别为13%和12%。频率加权年平均风速为5.1米/每秒。强风向为东南风,最大风速为40米/每秒。 表2.2-1 北海站累年各方向频率、平均风速及最大风速统计表(1970-1982年) 项目方向NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNW NWNNWC频率(%)12146681397652111121平均风速(m/s)7.35.5
20、4.04.64.45.34.54.44.13.93.12.82.03.23.44.4最大风速(m/s)2823162020184036202420924281425 2、台风 北海夏、秋两季受台风影响,每年发生24次,台风友南海进入北部湾时,因受到海南与雷州半岛的阻挡,风力减弱,一般为56级,10级以上少见,其延时24小时左右。 2.2.5 湿度 据1954年1983年资料统计: 累年年平均相对湿度: 81% 累年年最小相对湿度: 5% 累年最低平均相对湿度: 75% 累年年最高平均相对湿度: 84% 2.3 水文 2.3.1 潮汐 1、各基准面之间的关系 铁山港区验潮站设在铁山港湾中部西部石
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