宿迁港件杂货码头总平面布置与结构设计计算书.doc
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1、 宿迁港件杂货码头总平面布置与结构设计(1000DWT)目 录1 总论11.1 概述12 自然条件22.1 港区地理位置22.2 气象22.2.1 气温22.2.2 降水22.2.3 风况32.2.4 雾32.2.5 雷暴32.3 水文32.3.1 特征水位(黄海高程,下同)32.3.2 设计水位42.3.3 径流、泥沙52.4 河势52.4.1 河道概况52.4.2 河段演变概况62.5 地形地貌及地质构造72.5.1 地形地貌72.5.2 水文地质72.5.3 地质构造82.6 地震92.7 工程地质评价93 营运资料103.1 设计船型103.2 设计吞吐量104 总平面布置114.1
2、港区布置原则114.2 高程及水深的确定114.2.1 设计水位及水位差114.2.2 码头前沿设计高程124.2.3 码头前沿设计水深124.2.4 码头前沿水底高程134.2.5 码头面纵横排水坡度设计134.3 泊位数及利用率134.3.1 泊位数134.3.2 泊位利用率154.4 库场面积154.5 总平面布置174.5.1 水域布置174.5.2 陆域布置185装卸工艺设计225.1设计原则225.2 主要技术参数225.2.1 吞吐量225.2.2 船型225.2.3 台时效率225.2.4 泊位年营运天数225.2.5 作业班次235.2.6 其他技术参数235.3 装卸工艺确
3、定(方案一)235.3.1 装卸机械选型235.3.2 装卸工艺流程245.3.3 装卸机械台时效率245.3.4 装卸机械设备台套数255.3.5 各操作环节的效率265.3.6 装卸工人数和机械司机人数265.3.7 装卸工人和机械司机的劳动生产率285.3.8 装卸一艘设计船型时间285.4 装卸工艺确定(方案二)295.4.1 装卸机械选型295.4.2 装卸工艺流程305.4.3 装卸机械台时效率305.4.4 装卸机械设备台套数315.4.5 各操作环节的效率325.4.6 装卸工人数和机械司机人数325.4.7 装卸工人和机械司机的劳动生产率335.4.8 装卸一艘设计船型时间3
4、45.5 装卸工艺方案比选345.6 主要技术经济指标345.7 工艺布置356 结构方案设计376.1 码头结构选型论证376.1.1 码头结构型式的选择原则376.1.2 设计条件396.1.3 码头结构型式的选择396.2 板梁式高桩码头结构方案拟定416.2.1 荷载计算416.2.2 板梁式高桩码头的结构布置设计516.2.3 板梁式高桩码头的结构尺寸估算567 结构计算907.1 面板计算907.1.1 计算原则917.1.2 计算跨度917.1.3 作用927.1.4 作用效应分析937.1.5 作用效应组合967.1.6 剪力计算987.2 纵梁计算997.2.1 计算原则10
5、07.2.2 计算跨度1007.2.3 作用1017.2.4 作用效应分析1027.2.5 作用效应组合1057.3 横向排架计算1117.3.1 计算原则1117.3.2 计算跨度1117.3.3 结构断面特性1127.3.4 桩的支承系数1127.3.5 作用1147.3.6 作用效应分析1157.3.7 横梁内力计算1198 配筋计算1298.1 面板配筋计算1298.1.1 材料1298.1.2 配筋计算1298.2 门机梁配筋计算1318.2.1 材料1318.2.2 截面尺寸验算1328.2.3 正截面受弯承载力下的纵向配筋计算1338.2.4 斜截面受剪承载力下的抗剪配筋计算13
6、58.3 门机梁正常使用极限状态验算1388.3.1 抗裂验算1388.3.2 钢筋混凝土构件裂缝宽度验算139参考文献142致谢143附件附件1 开题报告(文献综述)附件2 外文翻译及原文影印件附图附图1 总平面布置图附图2 装卸工艺流程图附图3 码头结构断面图附图4 码头结构平面图附图5 码头结构立面图附图6结构构件配筋图附图7手绘图1 总论1.1 港口基本情况港口是水陆联运的枢纽。港口水工建筑物是港口的主要组成部分,一般包括码头防波堤、护岸船台滑道和船坞。码头是供船舶停靠、装卸货物和上下旅客 的水工建筑物,它是港口的主要组成部分。建国初期,我国只有6 个港口,泊位233 个,其中万吨级泊
7、位61 个,年吞吐量 1000 多吨级。50 多年来,我国水运工程建设始终得到党和国家的重视和关怀。1973 年周恩来总理发出了“三年改变港口面貌的号召,使我国港口、航道的建设进入了一个新时期。党的十一届三中全会以来,党的改革开放政策极大的促进了港口建设的步伐,使我国沿海主要港口的大型化、机械化和专业化方面进入了世界水平。到 1995 年底,我国拥有深水泊位400 多个,总吞吐量超过了 7 亿吨。50 多年代来,依靠科技进步,水运交通基础设施的面貌产生了深刻变化。港口水工建筑物的结构型式也有了很大发展,由起初的短桩小跨、实体重型逐渐采用长桩大跨、空心轻型和预制安装结构;并取得了一系列重大科技成
8、就和具有国际水平的创新成果:如大型格形钢板桩结构、大型预应力混凝土管桩结构和大圆筒的应用、爆炸法处理水下软基和夯实水下抛石基床、土工合成材料和粉煤灰在港口工程的应用、大型沉箱的防浪设计和预制出运等。随着我国自然条件较好的海湾和海岸逐步开发,今后建港将更多地处于各种复杂的条件下,或浪大流急,或海湾平缓,或地基土质松软。同时在适应新的装卸工艺、提高装卸效率、综合利用水资源等方面也对港口水工建筑物的建设提出了新的要求。港口水工建筑物主要分为设计和施工两个阶段,其中设计又可分为工程可靠性研究,初步设计和施工图设计三个程序。本设计主要对重力式码头进行设计,其内容包括:作用及其效应组合的的确定、结构选型、
9、结构布置与构造、建筑物的稳定及结构强度计算等。水运系统自70 年代初开始应用计算至今,已有初期的编制和应用单一功能、单一结构的数值计算程序,发展到能研制建立软件包、计算机辅助设计系统、计算机模拟实验和计算机自动控制系统。目前对港口水工建筑物中采用各种计算假定、各种计算方法、各种结构型式的梁、板、排价差不多都有一些应用程序提供服务。三维问题的计算,程序的集成化、智能化,结构与介质的相互作用等问题的研究和应用正在进一步发展。过去由于计算机条件的限制而不得不采用各种简化,现在可采用较精确的方法。我国的水运工程系统的计算机应用水平总体上还不高,优化设计、工程数据库和规范库的建立还有待进一步开发。要加快
10、步伐赶上国际水平。港口水工建筑物是港口工程的一项主体工程。本设计的目的是:掌握港口水工建筑物计算的基本原理和构造知识,为今后从事港口水工建筑物的设计工作打下牢固的基础。本设计需用其他课程(如土力学、水力学、水文学、建筑材料、材料力学、结构力学、钢筋混凝土结构和工程施工规范等课程)的有关知识;对港口水工建筑物的经济性、安全性、使用要求和施工条件等方面进行综合考虑,并通过实践来对计算整理编写设计书、绘制施工图纸。1.2 主要设计结论本设计的主要内容有资料分析、总平面布置、装卸工艺、码头结构方案拟定、设计概算、结构计算部分。总平面布置包括水域和陆域两部分的布置情况。水域设计部分包括进港航道,港池及码
11、头前沿水深、回旋水域、锚地等的尺度和水深。陆域部分包括码头前沿线确定,泊位长度,断面宽,高(即码头顶面高程港池底高程),码头坡度的尺度计算及泊位的布置顺序。泊位布置顺序应根据泊位性质(如共同使用机械)、后方布置(如共同使用堆场)、风向、铁路等因素综合评估设计。装卸工艺部分包括工艺流程设计,机械数量,主要经济技术指标。工艺流程设计根据泊位调整,工艺拟定做出多用途泊位的工艺流程设计。机械数量包括机械和人员数量。主要经济技术指标有设计年通过能力、泊位数目、库场面积、装卸工人及机械司机人数、劳动生产率、装卸一艘船所需时间等。方案设计部分对方块和扶壁两部分进行断面设计,抗滑抗倾稳定验算,对地基承载力验算
12、,整体稳定验算。根据使用要求、自然条件、施工条件对两个方案进行比选。结构选型后对推荐方案进行内力计算并配筋。1.3 项目背景由于业务发展的需要,为解决原料及产品的运输问题,宿迁港需配套建设专用的运输码头。拟建200万吨几件杂货码头泊位及水文航道、港口配套的堆场等设施。2 自然条件2.1 地理位置宿迁市位于江苏省北部,东经1171711910,北纬323412,地处鲁南丘陵与苏北平原过渡带,东与淮安市接壤,南邻安徽,西接徐州市,北与连云港毗邻。全市总面积8555平方公里,人口531.53万,辖一区四县(宿城区、宿豫县、沭阳县、泗阳县、泗洪县)。宿迁市处于陇海经济带、沿海经济带、沿江经济带交叉辐射
13、区,同时又是这三大经济带的组成部分。京杭运河宿迁段位于全运河的中间,历来承担着繁重的南来北往水运物资的重任。拟建的宿迁港位于宿迁市三号桥下游1200米的运河东岸,后方陆域宽阔,集疏运条件良好,是京杭运河宿迁市港口布局规划中的市级枢纽港。2.2 气象 该地区处于北亚热带和暖温带交界处,属暖温带半湿润季风气候,具有黄河流域到长江流域的过度性气候特点。本地区气候暖和,四季明显;春暖温润,夏热多雨,秋旱少雨,冬晴干燥。日照充足,无霜期长,年际降水、温度变化较大。具有较明显的季风性、过渡性和不稳定性的气候特征。2.2.1 气温年平均气温 14.10极端最高气温 40.0极端最低气温 -23.4最高月平均
14、气温 27.2最低月平均气温 0.32.2.2 降水本地区降水量的年际变化较大,最多年降水量与最少年降水量的差值达1073 mm。冬季降水量仅占年降水量的7%左右,春秋雨季各占18%20%,夏季占55%以上。6-7月梅雨季节,降雨历时长、范围广,易造成流域性的洪水灾害,6-10月有台风暴雨,8月份尤甚,其历时相对较短,但强度大,易造成局部洪水灾害。具体特征值如下:多年平均降雨量 899.0mm多年平均降雨天数 95.6d年最大降雨量 1647.1mm年最小降雨量 573.9mm日最大降雨量 253.9mm 2.2.3 风况所在地区属季风气候区,冬季盛行偏北风,夏季盛行偏南风历年最多风向为东南风
15、。年平均风速 3.1m/s历史最大风速 21.6m/s年均大风天数 8.4d年最多大风天数 25d年最少大风天数 2d2.2.4 雪况该地区每年均下雪,但不影响通航,具体特征值如下:多年平均下雪日数 8.91d历年最多降雪日数 23d2.2.5 湿度多年平均相对湿度 74%极端最小相对湿度 0%2.2.6 雾况历年平均雾日12d,其中持续4h以上的5d。2.3 水文本地区地表径流主要有大气降水补给,该地区多年平均迳流量149亿m3。迳流的年内分配和降雨相似,平均70-80%的迳流集中在6-9月。本区域为平原地区,迳流拦蓄条件较查,平均可利用率为12-17%,一般年份可利用本地迳流约为30亿m3
16、,大旱年只有5亿m3。根据江苏省交通厅苏交航19947号文附件3(1)江苏省2至4级航道通航水位表,港址所在京杭运河河段航道设计最高通航水位20.0(废黄河零点,下同),设计最低通航水位18.0。 参照上述有关资料,根据河港工程设计规范(GB50192-93)确定港区特征水位值如下:设计高水位 20.0设计低水位 18.0设计洪水位 20.0校核低水位 17.02.4 地形地貌场地地貌上属黄河冲积平原,大运河大堤从场地中间穿过,大堤两侧分布众多水塘,深1.502.20米。2.5 地质条件港址区地层为第四系全新统冲积、冲湖积物和上更新统冲积物,全新统岩性上段以灰黄色粉土为住,中段以灰色、黄灰色软
17、流塑软弱土为主,下段以灰黄色、棕黄色可塑粘性土为主,局部夹砂层;上更新统岩性以棕黄色硬塑性粘土为主,局部有砂层。根据江苏省水文地质工程勘察院2003年5月提交的“宿迁港工程地质勘察报告”, 对码头和港区钻探揭示的土层分布及岩性分布特征如下:工程地质层岩性、分布特征一览表工程地质层岩性、分布特征一览表 层号土层名称成因时代顶 板埋 深顶 板高 程揭 露厚 度岩性及分布特征mmm1素填土Q4ml0.0018.0020.520.802.50灰黄色,湿,稍密,含植物根系,主要成份为粉土,河、沟、塘堤处均有分布。2砂质粉土Q4al0.002.5016.8619.021.305.00灰黄-黄灰色,湿,稍密
18、 中密,具层理,夹粉质粘土薄层。该层全区均有分布。3淤泥质粉质粘土Q4al-lk2.805.8013.3816.060.404.00灰黄-灰色,流塑,夹粉土,局部为淤泥,土质不均。该层西北缺失,全区分布较广泛。4粘 土Q4al5.907.5011.5013.021.654.10黄灰灰色,可塑,含少量腐植物。该层全区均有分布。5粘 土Q4al8.3010.508.4210.722.306.00灰黄色,棕褐色,可塑硬塑,含铁、锰质结核。全区均有分布5-1粗 砂Q4al9.90 11.007.708.662.803.70棕黄色,黄灰色,饱和,稍密中密,分选性差,土质不均,分布局限。6粉质粘土Q4al
19、13.5015.503.565.721.806.60灰黄黄色,局部灰色,可塑,含少量铁锰浸染,偶夹粉土薄层。全区均有分布。7粘质粉土Q4al16.6021.00-1.943.925.456.40黄灰灰色,稍湿中密,稍密,含贝壳碎片,夹粉质粘土及砂薄层。西侧分布。8粘 土Q3al13.6023.40-4.834.901.455.15棕黄浅黄色,硬塑,含铁锰质及钙质结核。南侧钻孔揭露。9中 砂Q3al16.8022.05-2.682.463.376.25浅灰色,饱和,中密密实,分选性较差,含小砾石,径3-20mm,夹粉质粘土薄层。分布于西北侧。2.6 地震据中国地震动参数区划图(GB18306-2
20、001),拟建港址处地震动参数为0.30g。场地地震基本烈度为8度。场区有可液化土及软土,故建筑物场地为抗震不利地段。勘探揭露20M范围内土层以fak200kPa的粘性土和粉土为主,估算场地等效剪切波速约150m/s,另据区域地质资料,场地覆盖层厚度大于50m,综合判明场地土类型为中软场地土,建筑场地类别为类。3 营运资料3.1 设计船型设计代表船型的选择,首先必须考虑货物的流向、批量及船队的现有情况,其次要考虑航道的水文、波浪、进出港航道条件、同时还要考虑船舶的营运经济性等因素。本码头工程选用的设计船型见表3-1。表3-1 运输船型表船型(DWT)船长L(m)型宽B(m)型深(m)满载吃水(
21、m)10006410.45.84.23.2 设计吞吐量吞吐量为200万吨。4 总平面布置4.1 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。 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
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