董家口港区1万吨级沉箱码头设计（毕业论文doc）Word格式文档下载.doc
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3.5设计成果评价 17
第4章总平面设计 18
4.1工程规模 18
4.2布置原则 18
4.3设计船型 18
4.4作业条件 18
4.5总体尺度 19
4.5.1码头泊位长度 19
4.5.2码头顶高程 19
4.5.3码头前沿高程 19
4.5.4码头前沿停泊水域尺度 20
4.5.5码头前船舶回旋水域尺度 20
4.5.6陆域设计高程 20
4.6库场面积确定 20
4.6.1件杂货，散货的仓库或堆场面积 20
4.6.2辅助设施 20
4.6.3平面布置 21
4.6.4码头前沿作业地带 21
4.6.5货物堆存及运输区 21
第5章结构选型 22
5.1结构型式 22
5.2构造尺度 22
5.2.1沉箱外形尺寸 22
5.2.2箱内隔墙设置 22
5.2.3沉箱构件尺寸 22
5.2.4胸墙尺寸 24
5.2.5基床尺寸 24
5.2.6地基处理 24
5.3施工方法 25
5.3.1基槽挖泥 25
5.3.2基床抛石 25
5.3.3基床密实 25
5.3.4基床的整平 25
5.3.5沉箱的制造 25
5.3.6沉箱的移动和下水 26
5.3.7沉箱的浮运 26
5.3.8沉箱的沉放和填充 26
5.3.9回填土的施工 26
5.3.10胸墙的施工 26
5.4作用分析 26
5.4.1材料重度标准表 26
5.4.2结构自重力 27
5.4.3土压力 29
5.4.4船舶作用力 36
5.4.5波浪力 37
5.4.6贮仓压力 46
5.4.7施工期沉箱沉放时面板所受水压力计算 48
5.4.8地震荷载 49
5.4.9码头荷载汇总 54
第六章结构计算 56
6.1作用效应组合 56
6．2抗滑稳定性验算 56
6.3抗倾稳定性验算 58
6.4基床承载力验算 59
6.5地基承载力验算 61
第七章构件设计 62
7.1内力计算 63
7.2配筋计算及抗裂验算 74
7.3沉箱浮游稳定验算 83
第八章码头附属结构 86
8.1橡胶护舷 86
8.2系船柱 86
8.3护轮坎 87
结论 88
致谢 89
参考文献 90
设计进度计划表 92
前言
毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。
本组毕业设计题目为《董家口港区1万吨级沉箱式码头设计》。
在毕业设计前期，我温习了《土质与土力学》、《工程水文学》、《结构力学》、《钢筋混凝土》、《建筑结构抗震设计》等知识，并查阅了《结构抗震规范》、《混凝土规范》、《荷载规范》、《海港总平面设计规范》等规范。
在毕业设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。
本组全体成员齐心协力、互助合作，发挥了积极合作的团队精神。
在毕业设计后期，主要进行设计手稿的电子排版整理，并得到老师的审批和指正，使我圆满地完成了设计任务，在此我表示衷心的感谢。
毕业设计的两个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，使我加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解，巩固了专业知识，提高了综合分析、解决问题的能力。
在绘图时熟练掌握了各种建筑制图软件，以及多种结构设计软件。
以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。
框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。
由于自己水平有限，难免有不妥和疏漏之处，敬请各位老师批评指正。
第1章设计背景
1.1工程概述
董家口港区地处山东半岛港口群中心——青岛市海岸线最南端。
港区三面环海，近岸水深平均-15米，距岸1000米水深可达-20米，常年不冻不淤，经济腹地总面积达83万平方公里。
《董家口港区总体规划》于2009年3月1日获得部、省联合批准，确立了“一枢纽两中心”（国家枢纽港、国家重要的能源储运中心和大宗干散货集散中心）功能定位。
港区规划总面积约70平方公里，码头总岸线长度约35.7公里，泊位数112个，设计总吞吐能力达3.7亿吨，其中规划了3个超大型矿石泊位和2个超大型油品泊位，将填补我国超大型船舶接泊能力空白，推进港区向全球运输效率最高和运输成本最低目标迈进。
本工程拟在董家口港区建设一个1万吨级泊位的多用途沉箱式码头。
1.2设计原则
（一）总体设计符合国家、地方经济发展规划和总体部署，遵循国家和行业有关工程建设法规、政策和规定。
（二）结合国情，采用成熟的技术、设备和材料，使工程设计安全可靠、使用方便、工程量少、总造价低、施工进度快，获得较好的经济效益和社会效益。
（三）注重工程区域生态环境保护，不占用土地，方便管理，节省投资。
1.3设计依据
码头结构安全等级为Ⅱ级，结构重要性系数γ0=1.0。
本工程位于青岛董家口港区，拟建一个1万吨级泊位的多用途沉箱式码头。
码头前沿水深为-11.0米，码头顶面高程为6.91米。
设计船型总长150m，型宽20m，型深11.8m，满载吃水8.5m。
拟建码头处地基为强风化岩，承载能力设计值为500kPa。
设计高水位：
4.71m；
设计低水位：
0.67m；
极端高水位：
5.91m；
极端低水位：
-0.45m。
表1-1码头前沿（五十年一遇）波浪要素表
Terminalquaywaveselementsform（per50）
水位/波向/波要素
极端高水位
设计高水位
设计低水位
H1%
H13%
SSE
4.83
3.81
8.6
4.52
3.44
4.45
3.1
SE
4.7
3.3
6.5
4.35
注：
H（m），（s）
表1-2码头前沿（十年一遇）波浪要素表
Terminalquaywaveselementsform（per10）
4.34
3.02
7.5
4.28
2.98
4.26
3.00
2.05
2.96
2.02
2.77
1.88
水流设计流速0.9m/s，流向与船舶纵轴接近平行。
计算风速取22m/s。
按照码头前船舶作业标准，根据当地实测风、雨、雾、雷暴、波浪等影响因素的资料统计，并扣除各因素相互重叠的影响天数后，船舶作业天数为335天。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），本区域地震基本烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g。
依据规范：
《重力式码头设计与施工规范（JTS167-2009）》
《海港水文规范（JTJ213-98）》
《海港总平面设计规范（JTJ211-99）》
《港口工程荷载规范（JTJ215-98）》
《港口工程地基规范（JTS147-2010）》等等。
1.4设计任务
本工程拟在董家口港区建设一个1万吨级的多功能沉箱码头，结构安全等级为Ⅱ级，结构重要性系数=1.0。
第2章设计资料
2.1地形条件
本工程位于青岛港董家口港区，位于青岛市南翼的胶南市辖区、琅琊台湾，靠近青岛市与日照市分界处，行政区划于泊里镇。
地理坐标为：
119°
47′16.3″E，35°
35′48.6″N。
拟建码头处地基为强风化岩层，承载能力设计值为500kPa，本区域地震基本烈度为7度。
2.2气象条件
气象要素中气温、降水、雾、相对湿度的资料来源：
《中国海湾志》（第四分册）中第九章琅琊湾气象与气候一节，资料年限为：
1963～1980年。
2.2.1气温
年平均气温：
12.2°
C
平均最高气温：
15.7°
平均最低气温：
10.1°
极端最高气温：
37.4°
极端最低气温：
-16.2°
本地区1月份平均气温-1.7℃，比胶南市高0.5℃。
8月份平均气温25.6℃，气温年较差27.3℃。
日最高气温≥30.0℃的日数平均16.5d，出现于5月下旬至9月上旬，7、8两月出现日数分别为5.5d和8.5d，日最低气温≤0.0℃的日数年平均98.7d，出现于10月下旬至翌年4月中旬，其中1月平均为29.6d、2月为23.5d、12月为24.8d。
≤-5.0℃的日数年平均38.8d。
出现于11月上旬至3月下旬。
≤-10.0℃的日数年平均6.6d，仅出现于冬季3个月。
1月出现日数最多，月平均3.3d。
2.2.2降水
年平均降水量：
794.9mm
年最大降水量：
1458.3mm
年最少降水量：
481.4mm
一日最大降水量：
196.9mm
年降水多集中于6至9月份，占年降水量的71.4%，冬季降水量最少，季降水量34.7mm，仅占年降水量的4.4%。
日降水量在25.1～50m的降水日数为6.7d/a；
日降水量在50.1～100mm的降水日数为2.8d/a。
2.2.3风
北海预报中心技术人员于2006年9月17日正式确定了胶南董家口港区风观测站。
由该站近10个月资料可知，本区强风向为ENE向，最大风速12.8m/s，次强风向为NE向，风速11.8m/s。
常风向为NW向，频率11.3%，次常风向为NNW向，频率8.8%。
详见风况统计表2.2.1和风玫瑰图。
据调查历史上本区曾出现过23m/s的大风，20m/s以上的大风多由台风造成。
表1-4胶南风况统计表（2006年9月～2007年7月）
ThewindTAB
方向
最大风速（m/s）
平均风速（m/s）
频率（%）
N
7.9
2.27
6.16
NNE
9.1
3.62
NE
11.8
2.93
3.47
ENE
12.8
3.37
7.93
E
9.5
2.64
6.25
ESE
5.9
3.97
5.5
1.77
6.7
2.36
4.75
S
9.4
2.52
5.81
SSW
8.7
8.26
SW
7.1
2.31
4.07
WSW
4.9
1.68
W
5.4
1.90
5.19
WNW
11.3
2.58
6.78
NW
10.7
2.90
11.29
NNW
2.69
8.75
0.00
8.17
本海区东南面面向黄海，自东南向西北移动的台风对本区影响较大，台风是造成本区特大风的主要原因，表2.2.2列出了1956-1984年影响山东每月出现台风的次数和频率统计。
近五十年来，对青岛地区造成损失较大的台风过程共七次，其中1985年9号台风直接从胶南登陆，瞬时最大风速为35.0m/s，20m/s以上风速达5小时之久。
表2.2.21956-1984年影响山东每月出现台风的次数和频率统计
月
5
6
7
8
9
10
11
次数
1
2
16
38
3
21
49
4
³
8级大风日数年平均为16.1d，最多年份31d（1966年），是山东沿海大风日数较少的海湾。
本区全年中，冬半年大风日数较多，1-3月各月平均大风日数多于2.0d，6月至10月大风日数较少，月平均在0.2-0.8d，7、8两月大风日数最少，月平均都是0.2d。
2.2.4雾
本区年平均雾日数16.9d。
最多年份33d（1978年），5～7月雾日较多，月平均在2.6～2.9d，11月至翌年4月，月平均在0.9～1.9d，8月至10月雾日较少，月平均在0.3～0.4d。
2.2.5灾害性天气
据调查历史上本区曾出现过23m/s的大风，20m/s以上的大风多由台风和冬季寒潮造成。
本海区东南面向黄海，自东南向西北移动的台风对本区影响较大，台风是造成本区特大风的主要原因。
≥8级大风日数年平均为16.1d，最多年份31d（1966年），是山东沿海大风日数较少的海湾。
本区全年中，冬季大风日数较多，1～3月各月平均大风日数多于2.0d，6月至10月大风日数较少，月平均在0.2～0.8d，7、8两月大风日数最少，月平均都是0.2d。
2.3水文条件
2.3.1潮位
国家海洋局北海预报中心在董家口设立潮汐观测站位于琅琊台湾内，验潮点位置为：
35°
37′18″N，119°
47′15″E。
1.潮汐本海区潮汐类型判别系数为0.4，属正规半日潮。
2.基准面关系
3.潮位特征值:
以下数据以董家口理论最低潮面起算，下同。
最高高潮位5.19m；
最低低潮位-0.15m；
平均高潮位4.27m；
平均低潮位1.46m；
最大潮差4.79m；
平均潮差2.94m；
水准点
平均海平面
85黄海基面
理论最低潮面
水尺零点
0.185m
2.735m
0.016m
13.432m
平均海平面2.83m。
4.设计水位
设计高水位4.57m；
设计低水位0.70m；
极端高水位5.77m；
极端低水位-0.41m。
5、乘潮水位
根据国家海洋局第一海洋研究所2006年3月编写的《董家口港区水文泥沙调查研究报告》中“乘潮水位”的相关计算，再结合与本港区相邻的青岛港小麦岛的潮位资料进行综合分析、计算，得出以下董家口港区航道乘高潮频率统计表。
表2.3.1.1董家口港区航道乘高潮频率统计表（单位m）
DongJiaKouPortChannelbyhighfrequencystatistics
保证率（%）
乘潮历时
50
60
70
80
90
1h
3.84
3.75
3.65
3.56
3.46
1.5h
3.80
3.70
3.60
3.50
3.40
2h
3.74
3.55
3.36
2.3.2海流
现状流况：
为了解工程区潮流状况，国家海洋局第一海洋研究所对附近四个海流观测站进行了大、小潮两次周日连续同步海流观测（观测站位置图2.3.2.1所示）。
观测时间为：
大潮2005年6月22日15点至23日16点；
小潮2005年6月16日14点至17日15点。
两次观测期间天气条件较理想，海况为3至4级。
图2.3.2.1实测潮流观测站位置示意图
各站的潮型系数中，潮流类型判别数（WO1+WK1）/WM2最大为0.30，均小于0.5，故观测海域潮流性质为规则半日潮流。
H1站、H2站和H3站实测海流主流向为偏ENE-WSW向；
H4站实测海流主流向为偏NW-SE向。
大潮期，H1站、H2站和H3站涨潮流流向为偏WSW向，落潮流向为偏ENE向；
H4站涨潮流流向为偏NW向，落潮流流向为偏SE向。
小潮期各站海流主流向与大潮期基本一致。
H1站位于琅玡台湾湾外，董家咀以南，所处海域广阔，水深较深，受突出岬角影响，该区域海流流速较大，最大流速为99cm/s。
H3站位于湾外的主流道上，该站水深较深，海流较大，最大流速为98cm/s。
H2站位于工程海区，海图5m等深线附近，该处地形变化复杂，受地形影响，流速不大，最大流速为66cm/s。
H4站位于湾内，水深较浅，流速较小。
大潮期，涨潮流最大流速为99cm/s，落潮流最大流速为79cm/s；
小潮期，涨潮流最大流速为63cm/s，落潮流最大流速为59cm/s。
H1站、H2站和H3在两次观测中，涨潮流的最大流速均大于落潮流。
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