毕业设计论文3.5万吨级方块码头设计.doc
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山东交通学院
靖江3.5万吨级方块码头设计
院（系）别
专业
届别
学号
姓名
指导教师
山东交通学院教务处
二○年月
摘要
本设计是根据设计任务书的要求和《水工建筑物规范》的规定，对靖江的码头建设进行方案比选和设计并对靖江码头的总体平面布置进行规划设计。
为使码头能够简单安全实用，又节省资源，本论文最终选择了方块码头。
码头的总体规划布置也选择了顺岸式布置。
由于靖江港为河港，故可忽视波浪的作用，主要考虑各个水位上码头所受的荷载作用。
分别考虑了主动土压力的作用、被动土压力的作用、码头自重作用、码头上的均布荷载作用、系缆力（永久荷载）；还有就是码头的偶然荷载作用有地震时的主动土压力，码头均布荷载，地震惯性力的用作。
经过计算来确定码头的稳定性。
并在最后验算地基沉降。
在论文的最后是对方块码头的卸荷板进行配筋计算。
本设计的全部图纸采用AutoCAD绘制。
关键词：
方块码头土压力荷载
Abstract
Thedesignisbasedonthedesignrequirementsofthemissionstatementandthe"normsofhydraulicstructures,"theprovisionsoftheterminalbuildingoftheJingjiangforschemeselectionanddesignandtheoveralllayoutofJingjiangterminalplanninganddesign.Toenableterminalstosimple,safeandpractical,andsaveresources,thispaperchosetheboxterminal.TerminallayoutoftheoverallplanisalsochosenAlongtheCoastoflayout.
HongKongtoportsintheJingjiang,itcanignoretheroleofwaves,themainconsiderationofthelevelofthepiersufferedloads.Wereconsideredactiveearthpressure,passiveearthpressure,theroleofterminalself-respect,theterminalontheuniformload,themooringforce（permanentload）;thereistheoccasionalloadterminalsareactiveearthpressureduringanearthquake,theterminaluniformlydistributedload,seismicinertialforceused.Hasbeencalculatedtodeterminethestabilityofpiers.Andcheckinginthefinalsettlement.InthefinalboxistheunloadingterminalplateReinforcement.
AllofthedesigndrawingsusingAutoCADdrawing.
Keywords:
earthpressureloadingterminalbox
目录
前言……………………………………………………………………1
1设计条件……………………………………………………………………3
2作用的分类以及计算…………………………………………………7
2.1结构自重力…………………………………………………………………7
2.1.1设计低水位情况……………………………………………………7
2.1.2设计高水位情况………………………………………………………8
2.1.3极端高水位情况………………………………………………………9
2.2土压力标准值计算……………………………………………………………10
2.2.1墙后块石棱体产生的土压力标准值极端高水位情况………………11
2.2.2设计高水位情况………………………………………………………14
2.2.3设计低水位情况………………………………………………………16
2.3码头面堆存荷载产生的土压力标准值………………………………………19
2.4六度地震时的主动土压力标准值计算………………………………………22
2.4.1设计高水位情况………………………………………………………23
2.4.2设计低水位情况………………………………………………………25
2.5码头面堆存荷载产生的地震土压力标准值…………………………………28
2.5.1设计高水位情况………………………………………………………28
2.5.2设计低水位情况………………………………………………………31
2.6地震惯性力…………………………………………………………………33
2.6.1设计高水位情况………………………………………………………33
2.6.2设计低水位情况………………………………………………………35
2.7船舶荷载………………………………………………………………………37
2.7.1系缆力………………………………………………………………37
2.7.2撞击力………………………………………………………………40
2.7.3挤靠力………………………………………………………………40
3码头稳定验算……………………………………………………………………41
3.1持久状况………………………………………………………………………41
3.2沿基床底面抗滑稳定验算……………………………………………………49
3.3卸荷块体后倾稳定验算………………………………………………………51
3.4偶然状况………………………………………………………………………52
4基床和地基承载力验算………………………………………………………………59
4.1基床顶面应力计算……………………………………………………………59
4.2地基承载力验算………………………………………………………………62
5配筋计算……………………………………………………………………65
结论………………………………………………………………………………………67
致谢………………………………………………………………………………………68
参考文献………………………………………………………………………………69
w
前言
靖江地处江、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。
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○○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。
故此我们毕业课程设计选此为题，根据设计任务书，靖江港新港作业区近期工程的建设规模为3.5万吨。
设计船型可采用3.5万吨杂货船。
在此设计中要完成的任务如下：
一、熟悉设计任务书。
包括工程简介，了解工程得基本情况，地点及历史背景；自然条件，了解港区地理位置，地形地貌与工程地质，水文条件和气象条件；营运条件，了解港口的现状，运量及船型条件；设计要求，要完成总平面布置图，水工结构平面、断面图、施工图。
大体熟悉掌握设计要求。
二、卸工艺。
根据装卸工艺的设计原则，选择合适的装卸流程，在这当中制定两套装卸工艺的方案，这其中又包括通用码头和件杂货码头两类码头。
在此项任务中，要绘出装卸工艺流程图。
选择岸边装卸工具、码头前沿与库场之间的运输工具，以及从船舶上岸后直接到库场的连接运输工具。
通过经济、功效以及各方面的方案比选，选择出最优的方案。
选择装卸设备之后就进行泊位通过能力的计算，然后计算泊位数。
接着开始计算仓库和堆场的面积，这其中又包括拆装箱库和件杂货的面积，堆场面积又包括集装箱、空箱和件杂货堆场。
装卸工艺的选择主要是为了总平面布置而工作，接下来就为了设计总平面。
三、平面布置。
熟悉港区布置原则，掌握总体设计要求。
首先我们确定高程及水深，根据八莫水文站的水文观测资料，确定设计高、低水位，确定码头面高程、设计水深、码头前沿河底高程。
再根据地形水深条件设计码头前水域和港池。
然后计算泊位长度进行陆域布置。
这其中要计算码头前沿作业地带宽度，布置场内道路，画平面布置图。
四、水工建筑物。
在此项任务中也是毕业设计中的重中之重。
码头舶系靠停泊用的，在此进行货物装卸和旅客上下等作业。
码头由主体结构和附属设备两部分组成。
主体结构又分为上部结构和下部结构。
那么在设计之前首先就要选择结构形式，在此要提贡两种方案。
一种重力式，重力式码头主要由墙身和胸墙、基础、墙后回填土、码头设备组成。
重力式码头的结构主要决定于墙身的结构及其施工方法。
按墙身结构，重力码头可分为方块码头、沉箱码头、扶壁码头、大圆筒码头、格型钢板码头等。
在选择时要根据地质条件、气象条件、水文条件综合进行比较选出最佳方案。
另一种为高桩码头，高桩码头按桩台宽度可分为窄桩台和宽桩台。
按上部结构可分为板梁式、绗架式、无梁板式和承台式码头。
在确定了这两种方案，即重力式和高桩的形式后，就进行结构计算。
在此只求重力式，为重点方案，高桩可与其他人进行比较。
首先要确定断面尺寸，绘出码头结构断面图，再计算结构自重力，在不同水位下的自重力，力臂，稳定力矩，接着计算波浪力，在此条件下，因为是河港码头，可忽略不记。
然后计算土压力标准值计算，这包括主动土压力系数，地震时的主动土压力标准值，接着进行稳定性演算。
卸荷块体承载力计算，最后进行地基沉降。
在计算过程中可能有某一项指标不能达到要求，那就要重新调整尺寸，在重复计算，最终达到要求为止。
这就确定了码头的尺寸。
1．设计条件
（一）设计船型
设计船型的船舶资料见表1-1。
表1-1船舶资料
船舶吨级（t）
船舶尺寸（m）
3.5万
（二）结构安全等级
结构安全等级为二级
（三）自然条件
1、设计水位
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%）
2、波浪要素
由于是内河港口，可以忽略波浪的影响。
3、地质资料
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300m～400m，其中0～70m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1.9m～15.8m。
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16.5m。
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▽-7m～▽-23m以下，陆域揭示该层埋深分布较浅，分布标高在▽-3m～▽-16m以下，厚度0.8m～21.9m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▽-9.7m～▽-33m以下，▽-19m～▽-40m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▽-26m～▽-38m以下，▽-50m～▽-60m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▽-35m～▽-64m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、地震设计烈度为6度
（四）码头面荷载
堆存荷载：
当用于构件计算时：
当用于整体计算时：
（五）材料指标
材料指标见表1-2
表1-2材料指标
材料名称
重度（）
内摩擦角（）
路面混凝土C30
23
13
混凝土方块C25
24.5
14.5
混凝土胸墙C30
23
13
墙后回填石料
18
11
21
45
2.作用的分类以及计算
方快码头剖面图见附录图1
2.1结构自重力（永久作用）
2.1.1设计低水位水位情况
设计低水位为
1）自重力：
计算见表2-1（以单位m计）
表2-1自重力计算结果（）
层号
第一层
第二层
第三层
第四层
第五层
9472.5
3342.4
231.3
217.5
360.8
本层以上
9472.5
12814.9
13046.2
13263.7
13624.5
2）力臂：
计算见表2-2
表2-2力臂计算（m）
层号
第一层
1.546
第二层
1.046
5.292
第三层
1.046
5.292
2.661
第四层
1.046
5.292
2.661
2.5
第五层
2.746
6.492
3.861
3.7
3.631
注：
为重心距计算前趾的距离
3）稳定力矩：
，计算结果见表2-3
表2-3力矩计算结果（）
层号
第一层
14644.485
14644.485
第二层
9908.235
17687.98
27596.215
第三层
9908.235
17687.98
615.489
28211.704
第四层
9908.235
17687.98
615.489
543.75
28755.454
第五层
26011.485
21698.86
893.049
804.75
1310.065
50718.209
2.1.2设计高水位情况
设计高水位为
1）自重力：
计算见表2-4
表2-4自重力计算结果（）
层号
第一层
第二层
第三层
第四层
第五层
399.14
589.661
231.3
217.5
360.8
本层以上
399.14
988.801
1219.31
1436.81
1797.61
2）力臂：
计算见表2-5
3）稳定力矩：
，计算结果见表2-6
表2-5力臂计算（m）
层号
第一层
1.4615
第二层
0.9615
4.34282
第三层
0.9615
4.34282
2.661
第四层
0.9615
4.34282
2.661
2.5
第五层
2.6615
6.04282
3.861
3.7
3.631
注：
为重心距计算前趾的距离
表2-6力矩计算结果（）
层号
第一层
583.343
583.34
第二层
383.773
2560.79
2944.56
第三层
383.773
2560.79
615.489
3560.05
第四层
383.773
2560.79
615.489
543.750
4103.80
第五层
1062.31
3563.21
893.049
804.750
1310.06
7633.39
2.1.3极端高水位情况
极端高水位为
1）自重力：
计算见表2-7（以单位m计）
表2-7自重力计算结果（）
层号
第一层
第二层
第三层
第四层
第五层
218.66
542.704
231.3
217.5
360.8
本层以上
218.66
761.36
992.66
1210.16
1570.97
2）力臂：
计算见表2-8
表2-8力臂计算（m）
层号
第一层
1.9472
第二层
1.4472
4.2297
第三层
1.4472
4.2297
2.661
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