【正文】 畢業(yè)論文 港口航道與海岸工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 年吞吐量 70 萬噸集裝箱碼頭設(shè)計 目 錄 摘 要 前 言 1 第 1 章 設(shè)計資料 3 地理位置 3 營運(yùn)資料 3 貨運(yùn)任務(wù) 3 設(shè)計船型 3 自然資料 3 氣象 3 水文 4 河勢 6 工程地質(zhì)條件 7 設(shè)計荷載 8 地震基本烈度 9 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范 9 材料供應(yīng)及施工條件 9 應(yīng) 9 施工條件 9 設(shè)計任務(wù)及要求 10 務(wù) 10 基本要求 10 工作日程 安排建議 10 第 2 章 碼頭規(guī)模確定及總平面布置 11 碼頭的營運(yùn)資料 11 .運(yùn)量 11 型基本尺度 11 裝卸工藝設(shè)計 11 藝設(shè)計原則 11 計參數(shù) 11 案 12 裝卸機(jī)械設(shè)備的選型 12 程 12 械設(shè)備 12 的確定 13 集裝箱碼頭泊位年通過能力的計算 13 碼頭泊位數(shù)的確定 14 庫場計算 14 集裝箱碼頭大門所需車道數(shù) 15 拆裝箱庫、場計算 15 碼頭總平面布置 16 .碼頭前沿線的確定 16 . 碼頭前沿高程的確定 16 . 碼頭設(shè)計水深的確定 16 .碼 頭設(shè)計低水位的確定 16 . 設(shè)計河底高程的確定 17 . 泊位長度和碼頭長度的擬定 17 碼頭前沿停泊水域 17 第 3 章 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計及工程概算 18 18 工程概算 19 制依據(jù) 19 圍 19 水工結(jié)構(gòu)工程概算單價 19 算 20 第 4 章 推薦方案 26 案特點(diǎn) 26 方案推薦 26 第 5 章 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算 27 計算模型 27 作用 28 用 28 可變作用 31 荷載計算工況 36 恒載 36 可變荷載 37 計算結(jié)果 45 作用效應(yīng)組合 47 力 極限狀態(tài)下的持久狀況作用效應(yīng)的持久組合 47 正常使用極限狀態(tài)的作用效應(yīng)組合 47 第 6 章 配筋計算 55 橫梁的配筋計算 55 數(shù) 55 寸校核 55 EF 段跨中受彎截面配筋計算 56 BC 段處 B 左端支座上部受彎承載力配筋計算 57 FG 段左端支座處受剪承載力計算 58 正常使用極限狀態(tài)驗算 59 前排樁基的配筋計算 60 筋計算，按偏心受壓構(gòu)件考慮 60 求樁的承載力 61 裂縫寬度驗算 62 撓度算驗 62 抗剪驗算 63 嵌巖樁軸向抗壓承載力核算 63 抗拔驗算 64 結(jié) 論 65 謝 辭 66 主要參考文獻(xiàn) 67 附錄 69 69 80 前 言 重慶是以山城著稱，但對于交通建設(shè)來講，卻是困難重重。因為重慶通往四川以及周邊省區(qū)的道路大都是要穿山越嶺，這不但提高了施工難度，而且增加了工程造價。然而重慶的水運(yùn)情況卻是良好的，它環(huán)抱兩江，水資源十分豐富。綜觀重慶的碼頭結(jié)構(gòu)形式，都是以斜坡式碼頭為主。眾所周知，斜披碼頭的裝卸效率較低。對于重慶直轄后的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的需要，原先的碼頭已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前的發(fā)展了；再加上三峽庫區(qū)蓄水后水位的大幅度 升高，以后萬噸級油輪就可以直接從上海開到重慶，這必然給重慶帶來前所未有的發(fā)展機(jī)遇，因此修建可以適應(yīng)這個變化的新的、容量大的而且裝卸效率很高的集裝箱碼頭就成為了燃眉之急。經(jīng)過多方面的論證，將港址選擇了寸灘，這里的水深條件適宜，河流的沖淤情況也可滿足建港的要求，而且交通便利。因此在此設(shè)計一座集裝箱港口碼頭，對于重慶的快速發(fā)展將會起著舉足輕重的作用。 寸灘港的設(shè)計水位高低水位差為 ，要在這么大的水位高差下修建高樁直立式碼頭，這在先前的國內(nèi)以及國際上都是沒有任何先例的。這是一個挑戰(zhàn)，一個嘗試，一個創(chuàng)舉。建成 后將會對傳統(tǒng)的《高樁碼頭設(shè)計規(guī)范》進(jìn)行修改，可以說是具有很大的劃時代意義的。第二就是整個寸灘集裝箱碼頭降水是長江上游規(guī)模最大、最蔚為壯觀的，從碼頭前沿線到碼頭后方平臺，延續(xù)數(shù)百米，高差達(dá)五十一米，對于港口工程來說，坡度是很大的。因此集裝箱要分級分層堆放，中間要修建緩坡道路進(jìn)行連接，從正面看就好像蜿蜒的一條巨龍盤踞在長江邊，雄偉至極。第三就是所用的直樁都是大直徑鉆孔灌注樁，每根樁的造價都是很高的，達(dá)幾十萬，這就給樁基施工帶來了很大的挑戰(zhàn)。第四就是寸灘的地形非常復(fù)雜，這給結(jié)構(gòu)的的計算帶來了很大的難題?，F(xiàn)行高樁碼 頭設(shè)計規(guī)范中，在水平荷載作用下，把空間機(jī)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)計算，在豎向荷載作用下，則簡化為平面結(jié)構(gòu)或彈性支座連續(xù)梁計算，這種簡化偏于保守。鑒于這些問題的存在 ,南京水利科學(xué)院研究院的洪小林、柏文正等人（ 1995 年）研究編制了 NOSAPS 程序?qū)Ω邩洞a頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體空間受力計算。隨著對結(jié)構(gòu)計算軟件的不斷開發(fā)，一些大型結(jié)構(gòu)計算已不斷高效化。但一些程序如用到高樁碼頭上，它的后處理及操縱的復(fù)雜性為設(shè)計人員無法接受。為此，交通部三航院技術(shù)開發(fā)處、電算室與河海大學(xué)力學(xué)系通過幾年的共同努力，針對高樁碼頭編制了有限元空間靜力分析 得專用程序SAPT，使技術(shù)人員在數(shù)據(jù)庫準(zhǔn)備、計算速度及結(jié)果整理方面受益較大。再根據(jù)謝殿武、王多垠兩位專家對內(nèi)河架空直立式碼頭接岸結(jié)構(gòu)的選擇探討和內(nèi)河架空直立式集裝箱碼頭結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究 [R]重慶交通大學(xué) m） 備 注 型長 型寬 型深 滿載吃水 190TEU 集裝箱船 90 兼顧 220TEU 集裝箱船 自然資料 氣象 ?風(fēng)況 根據(jù)重慶市陳家坪氣象站 1965 年～ 1985 年二十年間的氣象資料統(tǒng)計分析，以 N、 NNE 及 NE 風(fēng)向較多，其頻率分別為 13。 5%、 10%和 12%， 靜風(fēng)頻率為 33%。又據(jù)重慶市沙坪壩氣象站 1941 年～ 1961 年統(tǒng)計分析資料： 最大風(fēng)速： （ 1949 年 7 月 24 日） 定時（ 2 分鐘）最大風(fēng)速： （ 1949 年 5 月 26 日） 瞬間極大風(fēng)速： （ 1961 年 8 月 4 日） ?降水 年平均降雨量： 1082mm 月最大降雨量： 年平均降雨日數(shù)： 153 天 年最大降雨量： （ 1970 年） 年最小降雨量： （ 1971 年） 年最多降雨日數(shù)： 174 日（ 1974 年） 年最少降雨日數(shù)： 139 日（ 19784 年） 平均降雪日： 1 天 ?霧況 根據(jù)沙坪壩氣象站資料（ 1941 年～ 1961 年） 歷年平均霧日數(shù)： 日 年最多 霧日數(shù)： 205 日（ 1950 年） 年最多霧日數(shù)： 56 日（ 1952 年） ?氣溫 歷年平均氣溫： ℃ 最高氣溫： ℃ 最低氣溫： － ℃ 根據(jù)上述自然狀況進(jìn)行分析，港口不可作業(yè)天數(shù)見下表 2。 表 2 港口不可作業(yè)天數(shù)分析計算表 序號 影響作業(yè)天數(shù) 不可作業(yè)天 數(shù) 備注 1 大風(fēng) 10~12 天 2 降水（雨、雪、雷暴） 20 天 3 霧 7~8 合計 35 天 考慮風(fēng)雨霧出現(xiàn)過程的重疊 由表 2 可知，擬建工程作業(yè)天數(shù)可定為 330 天。 水文（黃海高程系，下同） 寸灘河段處于低山丘陵區(qū)，河道比較寬闊，水量充沛。水情變化主要受金沙江、岷江及嘉陵江來水變化影響。據(jù)多年統(tǒng)計資料，在 1～ 3 月處于枯水平穩(wěn)時期，從 4 月下旬起出現(xiàn)小峰并逐漸進(jìn)入中高水時期， 7～ 9 月多為洪水時期， 11月以后，呈緩慢降落狀態(tài)。年內(nèi)低水位常出現(xiàn)在 2 月中旬至 3 月下旬。天然狀況下每年各月份的平均 水位如下表 3 所示。 表 3 天然狀況下每年各月份的平均水位表（黃海高程， m） 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10月 11 月 12 月 擬建港區(qū)下游 處設(shè)有寸灘水文站，上游 6Km 處有重慶水文站。兩站均有較長系列的水沙實(shí)測資料。港區(qū)設(shè)計水位的推算主要依據(jù)以寸灘水文站實(shí)測資料為主，并參考上游重慶水文站的水文資料。港區(qū)水位特征 值及設(shè)計水位值如下（黃?；鶞?zhǔn)面）。 歷年最高洪水位： 歷年最低枯水位： 常年水位差： 最大水位差： 設(shè)計高水位： （重現(xiàn)期二十年） 設(shè)計低水位： 2021 年以前： （ 98%保證率） 2021 年～ 2021 年： （最低通航水位） 2021 年后： （最低通航水位） 施工水位： 從目前擬定的三峽水庫運(yùn)行方式來看，寸灘重慶河段的水位變化取決于入庫流量的大小。國內(nèi)科研單位以 175145155M 方案所做的物理模型實(shí)驗表明，長壽以下河段處于常年回水區(qū)，寸灘至江津重慶 河段處于回水變動區(qū)。該方案運(yùn)行初期，汛期寸灘河段基本不受水庫雍水影響；水庫運(yùn)行 30 年后，在寸灘 Q 30000m3/s 流量時，水位雍高值為 2～ 3 米，隨著水庫運(yùn)行的時間推移，汛期水位雍高值還將會有所增加，水庫建成后，寸灘港區(qū)每年各月份的平均水位如下表4 所示。 表 4 三峽水庫建成后每年各月份的平均水位表（黃海高程， m） 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10月 11 月 12 月 結(jié)合本河段水文條件在三峽水庫建設(shè)營運(yùn)的情況以及以后工程建設(shè)計劃，寸灘一期工程的設(shè)計低水位采用，設(shè)計高水位則按水庫運(yùn)行 30 年后本河段的水位情況來考慮。這樣，本工程建成后，可適應(yīng)三峽水庫蓄水初期和正常蓄水后的各種變化情況。 河勢 擬建港區(qū)位于寸灘鎮(zhèn)上游約 處，距上游長江與嘉陵江匯合口約 6Km。港區(qū)所處河段微彎平順，河道左岸為凹岸，港區(qū)處于凹岸中部，附近一帶區(qū)域岸坡較陡，深水傍岸；河道右岸為砂卵石灘，從上至下有草鞋磧、蠻子磧和母豬磧依次排列，中洪水 磧體淹沒。 天然情況下，本河段主流偏向港區(qū)一側(cè)，常年深水傍岸，寸灘石嘴有斜流。由于枯水期草鞋磧、蠻子磧出露水面，迫使水流偏向左岸港區(qū)一側(cè)；中洪水時，磧體淹沒，主流移向江心。港區(qū)下游約 3Km 的黃角灘是重慶河段的淺灘之一，淺區(qū)自三家灘至斗套石，長約 1Km。相比之下，港區(qū)附近一段水域條件較好，能適合碼頭、船舶正常作業(yè)。 據(jù)不同年代測圖比較，寸灘河段河床基本穩(wěn)定，岸坡亦無較大變化。汛期在河床上發(fā)生的淤積，在汛后基本上被沖刷下移。本河段無累積性淤積現(xiàn)象。礙航情況也很少發(fā)生?？菟谠摵佣巫钚∷钜话銥?3m 左右，深槽平均 10～ 20m，洪水期都在 30m 以上，有的窄深河段可達(dá) 50～ 60m。本河段下游不遠(yuǎn)處是川江有名的銅鑼?shí){，峽長約 3Km，寬超過 300m。兩岸山巖陡峭，河谷窄深，斷面呈“ V”型，其過水?dāng)嗝娣e隨水位上升而增加的速率與開闊河段相比要小得多。中洪水時，銅鑼?shí){因峽谷過水?dāng)嗝娣e較上游寸灘河段小，致使峽谷河槽來水作用加強(qiáng)，形成卡口，對上游產(chǎn)生雍水作用，故寸灘河段在汛期大流量時，流速相對較緩，這對船舶靠離碼頭比較有利。 三峽工程建庫后，重慶寸灘港區(qū)基本處于變動回水區(qū)的中上段，按照水庫年內(nèi)運(yùn)的行方式，本河段既有天然河道又有水庫的 兩種屬性，即汛期壩前防洪限制水位較低，本河段雖受一定的雍水影響，但仍處于暢泄?fàn)顟B(tài)，基本上保持天然河道的特性；汛后蓄水期受水庫蓄水的影響，又呈現(xiàn)水庫的特點(diǎn)，致使成庫后的水位歷時過程與天然的情況發(fā)生明顯的變化，來水來沙條件也不同于天然情況。 水庫蓄水后，抬高了侵蝕基面，改變了原河道的水流特性，過水?dāng)嗝嬖龃?，比降減少，流速降低，水流挾沙能力削弱，泥沙在庫區(qū)落淤。庫區(qū)河道將在新的侵蝕基面的基礎(chǔ)上，塑造新河道。新河道的塑造過程，也是水庫淤積末端的發(fā)展過程。影響淤積末端的因素很多，來水量、來沙量、來沙組成及沿時程的變化 ，變動回水河谷形態(tài)、河床組成、水庫運(yùn)行方式、壩前水位等，都將影響淤