【文章內(nèi)容簡介】 b：船舶間富裕寬度，取設計船寬B =；c：船舶與航道底邊間的富裕寬度（在有掩護區(qū)內(nèi)，航速為6kn），根據(jù)《海港總平面設計規(guī)范》（JTS1652013）===。A==W=2++= 航道通航水深與設計水深 根據(jù)《海港總平面設計規(guī)范》（JTS1652013）： 式（45） 式（46）式中：：航道設計水深(m)，即疏浚底面對于設計通航水位的水深； ：航道通航水深(m)； ：設計船型滿載吃水（m），； ：船舶航行時船體下沉量，根據(jù)《海港總平面設計規(guī)范》（JTS1652013）； ：航行時龍骨下最小富裕深度，采用（JTS1652013），； ：波浪富裕深度，采用（JTS1652013），； ：船舶裝載縱傾富裕深度，； ：備淤富裕深度，應根據(jù)兩次挖泥間隔期的淤積量確定。 D=+++++=13m航道設計底標高=設計低水位航道設計水深==。 船舶航行時船體下沉值曲線 平面方案比選可選取的方案有：順岸式，碼頭前沿大體上與自然岸線平行，優(yōu)點可用原有水流形態(tài)，不占用河道寬度，但需占用較長自然岸線，布置沒有突堤式緊湊。突堤式，碼頭前沿線與自然岸線成較大角度布置，優(yōu)點占用自然岸線較少，布置緊湊，但其破壞了原有水流形態(tài)，易于引起沖淤，且過多占用河道寬度，影響通航。綜合本工程的各種條件，選取順岸式碼頭最佳。 工藝設計 裝卸工藝碼頭前沿裝卸作業(yè)采用軌道式起重機，水平運輸采用牽引車和掛車，件雜貨碼頭堆場作業(yè)選用叉車。單個泊位上配置3臺Mh4045門座式起重機，40t門機臺時效率取150t，晝夜裝卸作業(yè)時間取20h，碼頭全年工作天數(shù)取300 d，則每臺門機全年可完成裝卸量90萬噸，根據(jù)3萬噸的設計吞吐能力，單個泊位上配置3臺Mh4045門座式起重機。水平運輸最大牽引重量為15t的托掛車，一臺門機配備4~5臺托掛車，總的2530臺托掛車。50輛叉車，檢修等機動機械數(shù)量，全港統(tǒng)一考慮。 緩沖設備船舶靠泊時會對碼頭產(chǎn)生很大的撞擊力，系泊碼頭船舶在風、浪的作用下會對碼頭產(chǎn)生較大的撞擊力和擠靠力。常采用緩沖設備來減少船舶撞擊力和擠靠力，避免船舶對碼頭的碰撞和摩擦。防沖設備采用橡膠護舷，我國各個港口目前采用的橡膠護舷大部分為壓縮型和充氣型。由于壓縮型橡膠護舷里喲個護舷本體的壓縮變形吸收船舶的有效撞擊力，所以采用壓縮型橡膠護舷。另外，其他緩沖的設備有柔性防沖簇樁和柔性靠船墩。緩沖設備：護木、橡膠護舷、鋼護舷和防沖樁等。根據(jù)《港口工程荷載規(guī)范》（JTS 14412010），當橡膠護舷按間斷布置時，擠靠力標準值可按下式計算： 式（47）式中： ：橡膠護舷間斷布置時，作用于一組或一個橡膠護舷上的擠靠力標準值（kN）； ：擠靠力分布不均勻系數(shù)，； ：可能同時出現(xiàn)的風和水流對船舶作用產(chǎn)生的橫向分力總和（kN），本碼頭屬有掩護碼頭，不考慮水流的影響； n：與船舶接觸的橡膠護舷的組數(shù)或個數(shù)。護舷一般按照經(jīng)驗取船長的三分之二范圍內(nèi)設置，每個沉箱上放一到兩個，間距取5～20m,所以間距取沉箱長度16m,n =(1922/3)/16=8，取8個。所以=。根據(jù)《港口工程荷載規(guī)范》（JTS 14412010），船舶靠岸時的有效撞擊能量可按下式計算： 式（48）式中： ：船舶靠岸時的有效撞擊能量（kJ）； ：有效動能系數(shù)，～，； m：船舶質量（t），按船型滿載排水量計算，3萬噸級雜貨船滿載排水量為39000t； ：船舶靠岸法向速度（m/s），查（JTS 14412010）。所以，船舶靠岸時的有效撞擊能量：=kJ所以，根據(jù)橡膠護舷HT_T28662003,，因為=,所以選用SC1000,反力392KN,。等間距懸掛，懸掛高程m（船舶滿載時,船的干舷為 m）。 系船設備 碼頭系船設施主要有系船柱、系船環(huán)、系船浮筒及快速脫纜鉤和絞盤等。本工程采用系船柱為系船設施。系船柱分為普通系船柱和風暴系船柱。普通系船柱共靠泊船舶系纜繩之用，根據(jù)設計船長應將系船柱的間距設為30m，且本泊位受力系船柱的數(shù)目擬為4個，根據(jù)風條件可不設置風暴系船柱。系船設備：系船柱、系船環(huán)、系船浮筒及快速脫纜鉤和絞盤等。1. 選型 根據(jù)《碼頭附屬設施技術規(guī)范》（JTJ2972001），系船柱間距取30m，系船柱中心至碼頭前沿線距離為1m。采用系纜力標準值為650kN的單擋檐鑄鐵系船柱，底盤形狀采用邊長為1000mm的方形,檐寬816mm,帽高，脖高500mm，帽高216mm,柱徑500mm, 8個直徑48mm的錨桿. 附屬設備本港區(qū)的輔助建筑物包括：辦公樓、停車場、維修廠、港區(qū)內(nèi)生活福利設施等。輔助生產(chǎn)建筑物及港區(qū)內(nèi)生活福利設施宜布置在陸域后方的輔助區(qū)。使用功能相近的輔助建筑、生活福利設施宜集中布置，并與城市規(guī)劃協(xié)調(diào)。碼頭上重用的其他附屬設施包括軌道結構、碼頭供水供電管溝、扶梯和階梯、碼頭路面、護輪欖和系網(wǎng)環(huán)。系網(wǎng)環(huán)：為了不妨礙碼頭面上的交通和人行安全，系船網(wǎng)應臥如碼頭地面，避免被雜物掩埋和妨礙交通。系網(wǎng)環(huán)適宜布置在護輪檻的內(nèi)側立面上，采用螺栓式錨固。護輪檻；為了防止在碼頭上行駛的車輛不慎掉入水中，同時為了給站在碼頭前沿的人以安全感，常在碼頭前沿設置護輪檻。護輪檻其斷面型式有直角型、外坡型、內(nèi)坡型。高度一般為150~300mm,底寬300~400mm。軌道結構：主要港口鐵路區(qū)間正線、裝卸線、聯(lián)絡線、連接線、分區(qū)車場、港口站、其他設施。管溝：管溝按尺寸大小分為大尺寸管溝和小尺寸管溝。，且一般用于單一管線。第5章 結構選型 結構型式重力式碼頭靠其自身重量來維持結構的抗滑和抗傾穩(wěn)定性。重力式碼頭結構堅固耐久，抗凍和抗冰性能好；能承受較大碼頭地面荷載，對碼頭地面超載和裝卸工藝變化適應力較強；結構形式較為簡單，設計、施工經(jīng)驗比較成熟；鋼材用量較少，維修費用低。碼頭區(qū)域沒有較厚的軟土層，不適合高樁碼頭；板樁碼頭耐久性較差，所以不采用板樁碼頭。詳細分析設計資料，根據(jù)常用的水工建筑物結構型式，擬定為沉箱碼頭和方塊結構兩種方案，優(yōu)缺點比較見下表。表51 結構比選優(yōu)點缺點沉箱碼頭(1) 水下工作量小，結構整體性好。(2) 抗震能力強，施工速度快。(3) 制作簡單，浮游穩(wěn)定性好，施工經(jīng)驗成熟(4) 便于預制浮運和安裝（1）所需要的鋼材較多（2）需要專門的施工設備與施工條件空心方塊碼頭（1） 節(jié)省鋼筋用量（2） 結構整體性較好（1） 抗傾能力差（2） 在施工和使用中容易產(chǎn)生斷裂通過對上述兩種設計方案優(yōu)缺點的比較,從經(jīng)濟、技術各方面綜合考慮，采用沉箱碼頭更適合，因此，把沉箱結構碼頭作為推薦方案 構造設計在碼頭設計中，首先要根據(jù)當?shù)氐淖匀粭l件、施工條件、使用要求和工程經(jīng)驗等，擬定結構的構造措施，進行構造設計，然后進行結構穩(wěn)定性驗算。碼頭構造設計主要包括：基礎、墻身和胸墻、墻后回填等幾部分。矩形沉箱的橫斷面一般采用對稱式。矩形沉箱制作比較簡單，浮游穩(wěn)定性好，施工經(jīng)驗成熟。矩形沉箱多用于岸壁式碼頭。說明碼頭構件的形式（隔墻、內(nèi)填料、胸墻、軌道槽、基床、墻后填土等）、各構件的總體尺度和細部尺度（平面、斷面）、制作（施工）方法（要求文字和圖形結合）。注：根據(jù)工程經(jīng)驗，沉箱的寬度（含前后趾懸臂）。 外形尺寸根據(jù)《重力式碼頭設計與施工規(guī)范》（JTS16722009）。沉箱頂高程，從碼頭結構耐久性角度考慮，越低越好，但也要考慮施工方便。碼頭胸墻一般采用現(xiàn)澆混凝土，因任務書提供的設計低水位相對與當?shù)厮徽?0%，考慮沉箱預制的難度，和盡量降低高度，綜合確定本工程沉箱頂面高程略高于設計低水位+，取為+~，現(xiàn)澆胸墻施工期均在設計低水位時施工。根據(jù)碼頭前沿水深。沉箱的寬度主要由碼頭建筑物的水平滑動和傾覆的穩(wěn)定性以及拋石基床與地基的承載力確定，同時也要滿足浮運吃水，干舷高度和浮游穩(wěn)定性要求。根據(jù)工程經(jīng)驗，沉箱寬一般取碼頭岸壁總高度（碼頭前沿頂標高與底標高之差）~，初步取12m（包括前趾和后趾各1m的懸臂）。B==*13=。取12m。沉箱長度一般取決于施工設備的能力，同時要考慮與碼頭變形縫間距確定。一般在兩相鄰變形縫之間設置一個沉箱；當變形縫間距較大時，兩縫之間也可設置2~3個沉箱。該碼頭的施工條件良好，沒有特殊要求和限制，重力式碼頭變形縫間距一般采取1030m，又因為碼頭泊位長度為440m，沉箱間垂直縫的寬度取d=50mm。故沉箱長寬高為 隔墻設置矩形沉箱內(nèi)通常設縱橫隔墻，隔墻宜對稱布置，間隔一般采用3~5m。故設置一道縱隔墻，三道橫隔墻。 箱內(nèi)填料根據(jù)當?shù)鼐哂械牟牧希瑧x用量大，易密實和易填充的材料，一般采用當?shù)氐纳?、卵石或塊石，也可填充細顆粒含量不大的山皮土和開山石。，后艙10m。 構件尺寸沉箱外壁、底板和隔墻的厚度應由計算確定，并滿足混凝土結構耐久性和沉箱出運、安裝對剛度的要求。沉箱外壁厚不宜小于250mm，對有抗凍要求的大、中型碼頭，沉箱潮差段臨水面的壁厚不小于300mm，本設計中沉箱的前后壁取300mm，側壁取300mm。底板厚度不宜小于外壁厚度，取500mm。墻趾長度不宜過大，則取1m。隔墻的厚度可采用隔墻間距的1/25～1/20,縱隔墻200mm,橫隔墻取200mm。在構件連接處設置加強角，以減少應力集中，則豎向加強角200mm200mm；根據(jù)《重力式碼頭設計與施工規(guī)范》（JTS16722009），本碼頭的受荷情況及工程經(jīng)驗，以及初步擬定沉箱各構件的尺寸，得出沉箱各部分尺寸示意圖如下圖51：圖51 沉箱剖面圖圖52 沉箱剖面圖圖53沉箱剖面圖 地基基礎由于原地面水深小于碼頭前設計水深，所以采用暗基床。拋石基床采用的塊石重量既要滿足在波浪和水流作用下的穩(wěn)定性，又要考慮便于開采運輸、拋填和夯實，一般采用10～100kg的塊石。根據(jù)《重力式碼頭設計與施工規(guī)范》（JST 16722009）~，基床厚度取1m，基床底寬不宜小于沉箱底寬與2倍基床厚度之和，分別取基床厚度的三倍和二倍，即基床底寬取17m，基槽邊坡的坡度取1：1，則前肩寬4m，后肩寬3m。 墻身胸墻胸墻的型式采用現(xiàn)澆混凝土胸墻，其優(yōu)點是結構牢固，整體性好，是采用最多的一種型式。胸墻底部高程不應低于施工水位。胸墻位于水位變化區(qū)，受干濕交替、凍融、波浪和水流的作用，并受冰凌的撞擊和摩擦以及船舶的碰撞（特備是不設緩沖設備或緩沖設置間斷布置時），所以，設計胸墻時，除保證其水平滑動和傾覆穩(wěn)定性外，尚應考慮有足夠的剛度、良好的整體性和耐久性。本設計采用現(xiàn)澆混凝土胸墻，為階梯式布置，分兩階，分別為胸墻1和胸腔2，頂標高為+，底標高+ m。具體尺寸如下圖42所示。圖42 胸腔尺寸 墻后回填墻后設置拋石棱體或全部用塊石回填，沉箱之間采用平接。根據(jù)《重力式碼頭設計與施工規(guī)范》（JST 16722009）~，采用平接型式。拋石棱體應選用當?shù)禺a(chǎn)量大、價廉、內(nèi)摩擦角大和比較堅固的材料，一般選用10～100kg的塊石。主要是為了防止回填土流失而設置的拋石棱體，多采用三角形斷面。棱體的坡度一般采用1:1。為了防止墻后回填土流失，在拋石棱體的頂面和坡面，胸墻變形縫后面，以及卸荷板安裝縫的頂面與側面均設置倒濾層。（坡度為1：），并加以整平；然后再在其上設置倒濾層。倒濾層采用不分層鋪設（即混合石料倒濾層），~100mm的碎石。倒濾層的坡度按材料的水下自然坡角確定，碎石層坡度可采用1：。 其他構造沉箱的接頭形式有平接和空腔對接兩種形式。平接的垂直縫寬度取50mm。施工構造措施：為了壓艙和沉放時向沉箱內(nèi)灌水，需要在沉箱前壁、后壁的下部對稱設置灌水孔。為進水均勻，灌水孔按每隔一個箱格對稱于沉箱軸線布置，并裝設臨時閥門。因沉箱接頭處無法進行開關灌水孔閥門作業(yè)，灌水孔不能設置在沉箱兩端壁上。沉箱隔墻應設置通水孔。 作用分析參考設計任務書、高樁碼頭設計與施工規(guī)范（JTJ 29198）“”和“”、《港口工程荷載規(guī)范》（JTJ21598）、水運工程抗震設計規(guī)范（JTJ22598）。確定所有作用在結構上的作用（荷載）的標準值，一般包括自重、土壓、水壓、波浪、水流、地震以及使用荷載（船舶荷載、機械荷載）等。尤其注意：為了搞清標準值、組合值、準永久值、作用、作用效應、效應組合等概念，建議詳細看明白港口工程荷載規(guī)范（JTJ21598）的“3 作用的分類及組合”。注意：水位變化會對某些荷載標準值產(chǎn)生影響，需分水位分別計算，如自重、土壓力、波浪力等。 永久作用 結構自重表51 材料重度標準表材料名稱重度內(nèi)摩擦角（176。）水上水下混凝土胸墻C252414鋼筋混凝土沉箱C302515塊石171045建議盡量用EXCEL表格計算，如自重：1． 極端高水位情況：極端高水位：計算項目自重力G（KN ）值對前趾力臂X（m）穩(wěn)定力矩沉箱前后壁、縱隔墻1513152340614040沉箱側壁、橫隔墻132156沉箱底板15215103566210沉箱前、后趾（+）11/2162