港口码头设计毕业设计论文

第一章设计背景

1.1 工程概述

该码头，位于广西防城港，防城港市位于广西南部边陲，南临北部湾，北连南宁市，东接钦州，西邻越南（位置自定），码头可顺岸式布置或凸堤式布置，可利用岸线长300~400米。

1.2设计原则

（1）总体设计应该与国家、地方经济发展和总体部署保持一致，严格按照国家和行业有关工程建设法规、政策和规定实施。

（2）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、总造价低、施工进度快、工程量少，获取较多的社会利益和经济效益。

（3）保护工程区域生态环境，不占用土地，方便管理，节省投资。

1.3设计依据

（1）设计任务书：《广西港大宇集团建材码头设计施工》。

（2）相关规范标准：

（3）设计参考书：

1.4设计任务

本工程主要设计内容包括：水域、陆域总平面布置、码头和接岸结构、堆场和辅建区建；构筑物包括变电所、轨道梁、排水管沟、灯塔基础等，还有配套的供电、给排水、消防、通信、控制、节能、环保等。

第二章设计资料

2.1气象

2.1.1气温

年平均气温22.2℃，月平均最高气温28.4℃（出现在7月），极端最高气温为35.4℃（出现在1979年9月19日），月平均最低气温为14.2℃（1月），极端最低气温2.8℃（1977年1月31日）。各月平均气温见表2－1。

表2－1 各月平均气温表

2.1.2降水

年平均降水量为2359.9mm，年最大降水量为3111.9mm（1973年），年最小降水量为1745.6mm（1974年）。降水量都集中在6～9月，该4个月的降水量占全年降水总量的71％，其中以8月份降水量最为集中，达528.7mm，而11月至翌年3月，这5个月的降水量只占全年降水总量的6.4％，其中以2月份降水量最小，仅有23.9mm。各月平均降水量见表2－2。

表2－2 各月平均降水量表

日最大降水量为337.9mm（在1980年9月3日），日降水量大于25mm的日数

平均为27天。

2.1.3风

本港区属季节性地区，冬季多偏北风，夏季多偏南风，春秋季节是南北风向转换季节。全年常风向NNE，其频率为30.5％，次常风向为SSW，其频率为8.4％；强风向为E，其最大风速为36m/s，次强风向为NNE，其最大风速为27m/s，≥6级大风日数全年平均为31.7天。各向最大风速和频率见表2－3。

本地区台风活动频繁，平均每年约受1次最多3次台风或热带低压影响，台风袭击时，风力可达12级以上，常伴有暴雨或大暴雨。白龙尾站风玫瑰图见图2－1

图2－1 白龙尾站风玫瑰图

2.1.4雾：

年平均雾日为22.2天，最多年雾日为36天，最少年雾日为8天。雾多发生在冬末春初早晨，一般延续2～3小时，日出雾散。

2.2水文

2.3地震

港区场址的基本烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g。

2.4 波浪

（1）波浪概况

根据白龙尾波浪站（位于东经108o13′，北纬21o30′）实测资料，附近海区一般波浪不大，常见浪在0～3级出现频率80％以上，1m以上波浪出现频率＜18％，2m 以上的大浪频率约占1.5％，台风影响时产生的5～6级波浪仅占波浪频率的0.07％。波浪主要由风浪、涌浪和混合浪组成。

统计白龙尾波浪站1975年～1984年的实测波浪资料得出：常浪向为NNE，频率为20.41％，强浪向为SSE向，最大波高7.0m，次强浪向为SE，最大波高为6.0m，均为台风袭击时产生。

表2－5 1975～1984年波浪要素统计表

本港址E－N－NW向为陆域所环抱，W向有大片沙滩阻拦，波浪是小风区所生成的，其浪不大。唯有SSW－S向向北部湾海域敞开，外海波浪在高潮时可以越过浅滩传至港区，因此，本港区主要受该向波浪影响。

2.5工程地质

据钻探揭示，场地岩土层在揭示深度范围内主要由第四系海相沉积层（Qmc）、

侏罗系基岩（J）组成，地层描述如下：

2.5..1第四系海相沉积层（Qmc）

岩性主要有淤泥质粘土、中砂等，通常不同类别的土层交替出现⑻其层面呈现不对称波痕，层面高差变化较大。该层分布广，揭示厚度较小，根据土类及其工程特性分为①、②层。

1）淤泥混中砂①：灰褐色，有腥臭味，富含有机质，呈软～流塑状，抽筒抽取进尺快。该层在除ZK3、ZK7钻孔外全场地均有揭示，层厚0.80～2.70m，层底高程

-2.70～-6.05m。

2）中砂②：灰色，局部含少量粘性土，呈松散～中密状，抽筒抽取进尺稍快。该层除ZK1、ZK4钻孔外均有揭示，层厚0.90～2.30m，层底高程-5.32～-9.90m。

2.5.2侏罗系基岩（J）

岩性主要为泥质粉砂岩，根据风化程度分为强风化层③和中风化层④。

1、强风化层③：紫红色，岩质较软，裂隙发育，送水钻快，岩芯因裂隙发育程度不同，岩芯形状及采取率差异较大，呈柱状，碎块状，一般指甲可刻出清晰痕迹。本次勘察仅在ZK1、ZK4有揭露，揭露层厚为1.80～2.90m，层底标高为-13.27～-15.95m。

2、中风化层④：紫红、褐红色，泥质粉砂质结构，中厚层状构造，岩质稍软，送水钻进较慢、平稳，岩芯多呈柱状，部分呈碎块状，指甲尚可刻划，不易折断。该层各个孔均有揭露，本次勘察未钻穿该层，揭露最大厚度为11.60m，层顶高程-14.41～-25.90m。各地层岩土分布特征详见钻孔柱状剖面图及工程地质剖面图。

综合上述，①、②地层未经地基处理不宜直接作为基础持力层；基岩③、④承载力较高，适宜作为重力式基础持力层。

根据本次工程钻探及现场原位测试成果、室内试验成果，结合地区经验，综合确定场地各岩土层的物理力学性质指标建议值如表2-10。

表2-10各岩土层力学参数推荐值表

2.6安全等级

建筑物等级：Ⅱ级

第三章设计成果

3.1总体设计成果

本设计为东营港250万吨级件杂货码头设计，设有3个泊位，设计船型为10000DWT杂货船，码头岸线总长498m，陆域纵深共计350m。其中，每个泊位码头前沿地带设有Mh-10-30型号门机3台，前沿地带宽度50m；紧接前沿地带设置前方堆场，共计面积128002

m，分4个区，堆场上布置一台型号XD980牵引车，两台25t 平板挂车；堆场后方设置纵深100m的辅助设施安放和预留发展用地，用以布置其他各种生活辅助设施。整个陆域布置均依托本泊位长度，不占用其他泊位用地。

码头面顶高程5.8m，底高程-2.0m，码头前沿水深9.5m。沿码头前沿向往外，依次设置有：宽50m、深9.5m的码头前沿停泊水域；直径292m、深9.5m的船舶回旋水域；底宽180m、深9.5m的进出港双向航道。

3.2结构方案成果

本设计选取结构形式为梁板式高桩结构，并采用宽桩台设计。根据计算，前方桩台14.5m，后方桩台18m；沿码头长度方向分成54m/53m/54m三个结构分段，每个结构分段前后悬臂1m，变形缝20mm；前方桩台排架间距6.5m，后方桩台排架间距3m。

全部基桩均采用600mm×600mm空心预制预应力混凝土方桩；前方桩台采用底宽600mm、高1200mm的花篮形钢筋混凝土叠合横梁，底宽1020mm、高1200mm 的实心矩形钢筋混凝土叠合轨道纵梁，底宽600mm、高1200mm的实心矩形钢筋混凝土叠合连系纵梁；后方桩台采用底宽600mm、高1200mm的倒梯形钢筋混凝土叠合横梁，不设纵梁；整个结构采用500mm厚的预制钢筋混凝土实心面板，顶面铺设150mm厚的现浇混凝土面层。

作用在码头结构上的荷载包括：(1)永久作用：主要是结构自重；(2)可变作用：堆货荷载、卸船机荷载以及船舶荷载。

3.3施工图设计成果

本设计仅对前方桩台的预制面板、叠合纵梁、叠合横梁做了较为详细的内力计算、强度验算和抗裂验算，并对基桩进行了简单的内力计算和承载力验算。

面板选择了与纵横梁相连的双向板进行计算。施工期按照简支板计算，使用期按连续版计算。计算中可变作用仅考虑了堆货荷载作用。内力计算结束之后，进行了配筋验算和抗裂验算，均符合要求。计算过程及详细结果见6.1节面板设计。

纵梁选择了海侧轨道梁进行计算。施工期按简支梁计算，使用期简化为刚性支撑五跨连续梁计算。对使用期刚性支撑连续梁的计算，对永久作用采用了结构力学求解器，建立符合实际的结构模型求解；对可变作用采用了影响线算法，充分考虑了最不利组合。内力计算结束之后，进行了配筋验算和抗裂验算，均符合要求。计算过程及详细结果见6.2节纵梁设计。

横梁和基桩一起作为横向排架进行内力计算。横向排架内力计算较为复杂，分别按照施工和使用两个阶段分别计算：(1)安装阶段分为三步，第一步安装纵横梁及靠船构件预制部分及第二步现浇纵横梁接头阶段，横梁按照简支梁计算，支座反力传递给基桩为基桩内力；第三步安装预制面板及现浇面板接头混凝土时，横梁按照弹性支撑连续梁计算，使用结构力学求解器建立结构模型求解，支座反力传递给基桩为基桩内力；(2)使用期横梁按照弹性支撑连续梁计算，使用结构力学求解器建立结构模型，仿照纵梁作出影响线，然后进行内力计算，支座反力传递给基桩为基桩内力。

横梁内力计算结束之后，进行了配筋验算和抗裂验算，均符合要求。计算过程及详细结果见6.3节横向排架。

基桩内力于横向排架计算中得出，随后进行了单桩极限承载力验算，计算过程及详细结果见6.4节基桩设计。

全部结构计算完成后，绘制了面板、横梁、纵梁三张配筋图。

3.4关键性技术要

1.桩基施工

本工程采用预制预应力钢筋混凝土实心方桩。在工地建立预制厂制桩，吊运采用四点吊，堆放时注意是桩身产生的正负弯矩相等。沉桩时采用锤击法，由打桩船在水上打桩。打桩前，要在桩位图上用同一比例尺的打桩船纸模尝试能否施打，并确定打桩顺序。沉桩时，采用接阶梯形推进。桩打好以后，要同时控制沉桩桩尖标高和最后贯入度。

2.上部结构安装

桩基工程完成后，应现浇混凝土桩帽，之后进行预制横梁、纵梁、面板的安装，最后现浇横梁、纵梁接头及板缝。

现浇桩帽的模板支承系统采用夹桩式支承系统。同时还要保证桩的全部外伸钢筋要埋入桩帽内，桩头应嵌入桩帽100mm。桩帽内还要埋设锚固钢筋，与上部结构相连接。

横梁、纵梁均为叠合式构件，先安装好预制部分，再现浇接头以形成整体结构。安装预制构件时，要保证搁置面平整，构件与搁置面接触紧密，要逐层控制标高。安装时要做到边铺砂浆便安装，边安装边勾缝，还必须要有测量工作配合。预制纵横梁搁置在桩帽上，要设置挡块，并将梁与挡块间用油毡隔开形成变形缝。

预制纵横梁表面留毛。预制构件安装完成后，现场绑扎上部纵向受力钢筋，然后浇筑混凝土。

3.5设计成果评价

在整个毕设过程中，我坚持先自己独立研究、学习，寻找不同解决办法，然后向老师寻求指导，再做进一步的计算和改进。设计和计算过程中的每一步都力求合情合理、条理、准确，使设计结果安全可靠。在毕设中遇到的许多问题，均向老师请教和在同学们的讨论并得到解答，自己的诸多错误和不合理之处也得到了更正。

本次的毕业设计为自己亲力亲为、完完整整地完成的第一份设计方案，总评设计、结构选型及结构计算均参考了相关规范，并根据老师提供的相应工程经验，严格按照规范要求和老师指导，选择了合理恰当的形式和计算方法，每一个设计和计算步骤都经过数次的检查和更正，确保了各项数据的准确性。在计算结果不满足设计要求的时候，积极进行了更正和改进，并重新计算了设计和计算，确保了整个设计方案的可行性和可靠性。

毕业设计是对大学期间所学知识进行的总结和升华，每一个大学生都应该认真投入其中，回想梳理在大学期间所学的各门课程，自己亲自实践认真进行设计和计算，设计过程中要本着严谨认真的态度。当遇到不懂以及不太确定的地方，要找老师询问求教。

第四章港口总平面设计

4.1总平面布置原则

(1)总平面布置应满足本区域岸线规划的要求，满足港口整体发展的需要，充分与已建工程和将来预留发展工程相协调。

(2)总平面布置与当地的自然条件相适应，结合岸线资源使用现状，远近结合并留有发展余地。

(3)充分利用已有的设施和依托条件，尽量减少工程数量，节省建设投资。 (4)码头及航道布置合理，满足码头、船舶安全作业要求。

(5)符合国家环保、节能、安全、卫生等有关规定。平面布置应以港口发展规划为基础，合理利用自然条件、远近结合和合理分区，并应留有综合开发的余地。各类码头的布置既应避免相互干扰，也应相对集中，以便于综合利用港口设施和集疏运系统。

（6）新建港区的布置应与原有港区相协调，并有利于原有港区的改造，同时应减少建设过程中对原有港区生产的干扰。港口建设应考虑港口水域交通管理的必要设施，并应留有口岸检查和检验设施布置的适当位置。

4.2 设计船型与港口泊位数

预计广西防城港集装箱码头2016年吞吐量为40万吨，根据《海港总平面设计规范》JTS 165-2013（后简称《海港规范》）附录A 选取设计船型为10000吨级集装箱船舶，则该港口泊位数为：

t /P Q N =

（4-1）

t t Pt Q A T P d

g P

+=y t （4-2）

43211)1(K K K K nP P -=（4-3）式中：t P —集装箱码头泊位设计通过能力（TEU/a ）； y T —泊位年可营运天数（d ）；

ρA —泊位有效利用率（%），取50%-70%，泊位数少时宜去低值，泊位数多及泊

位连续布置时宜取高值：

Q—集装箱单穿装卸箱量（TEU），按本港历年统计资料确定，无资料时，可采用表

p—设计船时效率（TEU/h）；

t—昼夜装卸作业时间（h），取22-24h，泊位小、航线少时，可适当减小，

但不应小于22h；

t—船舶的装卸辅助作业及船舶靠泊、离泊时间之和（h），取3-5h；

t—昼夜小时数，取24h；

n—岸边集装箱装卸桥配置台数；

P—岸边集装箱装卸桥台时效率基准值（自然箱/h），采用表

K—集装箱标准箱折算系数，按本港历年统计资料确定，无资料时，去1.1-1.9；

K—岸边集装箱装卸桥同时作业率（%），

K—装卸船作业倒箱率（%）

K—可吊双箱和双小车集装箱装卸桥和新型高效集装箱装卸桥船时效率提高4

系数，取1.05-1.25.

4.1 到港集装箱船单船装卸箱量

4.2 集装箱码头装卸桥配置数量

4.3 集装箱装卸桥台时效率、同时作业率及倒箱率

.331.1)03.01(0.91.5231=?-????=P 104469.2740024

2233.130.55

340t =?+

??=

P （个泊位）4

3.828104469.27

400000

≈==N

4.4 设计船型

4.3 装卸机械

垂直起重机械：3台Mh-10-35门座起重机,轨距10.5m 水平搬运机械：XD890牵引车，两辆25t 平板挂车，货车

设备起升高度应该满足船舶满载低水位和空载高水位的要求，装卸设备的最大工作幅度至少应该到达设计船型舱口的外侧；在单台起重机额定起重量不足或重大件超长使起升高度不够时可采用两台起重机联合吊运作业。

采用轨道式起重机作业时，件杂货码头前方作业地带宽度不宜大于50m ，采用船机或流动机械时不大于30m （起重机海侧轨中心线至码头前沿大于等于2m ）

流动机械进出库时，仓库与道路间的引道长度为4.5m ；汽车进出库取6-8m 。仓库跨度和净空高度应该按机械类型和货物堆高确定：单层仓库跨度小于18米；单或多层底层净空不小于6米；多层仓库楼层净空不小于5米。

铁路作业线位置宜结合后方库场设置；铁路中心线至库墙边距离：采用叉车，牵引车作业时取7.75-9.75m ；采用轮胎式起重机时可增大至11.75m 。

4.4 港口陆域尺度

4.4.1 码头泊位尺度

（单个）泊位长度：180m 取176m,1521462d L L b =?+=+=

泊位宽度一般取2倍的船宽2×22=44m ，取45m 回淤严重的泊位可适当增加。

(多个泊位)

)

中间161m(15146d L L )端部168.5m(151.51461.5d L L b b 泊位=+=+==?+=+=

4.4.2 码头前沿高程（有掩护） 4.4.2 码头前沿高程

码头前沿高程应考虑当地大潮时码头面不被淹没，便于作业、结构安全和码头周边衔接等要求。并应根据当地潮汐、波浪、泊位性质、船型、装卸工艺、船舶系缆、陆域高程、防汛等要求确定。

根据《海港总体设计规范》(JTS 165一2013) 5.4.8.1条规定，码头前沿高程应按基本标准和符合标准分别计算。

基本标准：设计值+超高值（1.0-2.0m ）=4.64+(1.0-2.0)=5.64-6.64m 复核标准：极端值+超高值（0.0-0.5m ）=5.69+(0.0+0.5)=5.69-6.19m 码头前沿高程取6.0m 。

4.4.3 港口陆域纵深

件杂货码头由3-8个泊位组成一个作业区，生产区纵深不小于250m ，经数据计算后，该港口陆域纵深取350m,其余部分为发展用地。件杂货码头生产区分为三个部分：

1.码头前沿作业地带（包括前沿通道、门机、货物接卸操作场，有时包括临时堆场）以及库（场）前道路，总宽度宜为40-50m ，可以取1%排水缓坡，门机宽度14-15m 。

2.前方库（场）区（包括库（场）及铁（公）路装卸作业带）一般为泊位长度减20-30m ，且在布置上尽可能与泊位对应，宽度为40-60m ，库（场）后铁路作业站台（或平台）的宽度宜为7-9m ，再加上铁路装卸带占用的宽度，即构成前方库（场）区的总宽度（汽车作业带宽度与火车基本相当）。

3.后方库（场）区一般紧邻前方库（场）区布置，供货物集疏，也应满足设计船型一次载货量的需要，还可布置铁路公路。

4.4.4 集装箱库（场）面积

根据《海港规范》7.10.11.1查得集装箱库（场）所需容量可用下式计算：

BK T K Q E t h =

l y

s A N E N =

式中 y E ——集装箱堆场容量（TEU ）； h Q ——集装箱码头年运量（TEU ）；

dc t ——到港集装箱平均堆存期（d ），按本港统计资料确定，若无资料可采用表

5.8.9-1中的数值；

BK K ——堆场集装箱不平衡系数，按本港统计资料确定，若无资料可取1.1~1.3； yh T ——集装箱堆场年工作天数（d ），取350~360d ； s N ——集装箱码头堆场所需地面箱位数（TEU ）； l N ——堆场设备堆箱层数，采用表5.8.9-2中的数值； s A ——堆场容量利用率（%），采用表5.8.9-2中的数值。

集装箱堆场平均堆存期

进口情况：h Q =160000 dc t =8 BK K =1.1 yh T =360 l N =7 s A

=65

）

（TEU E 3911.11360

1.11600001=??=

)859.58(TEU 3911.111==s N )22349.21(m 26859.582

1=?=A

出口情况：h Q =140000 dc t =4 BK K =1.1 yh T =360 l N =7 s A

=65

）

（TEU E 1711.11360

1.11400002=??=

)376.07(TEU 0.65

71711.112=?=s N

)9777.78(m 26376.072

2=?=A

空箱情况：h Q =80000 dc t =7 BK K =1.1 yh T =360 l N =7 s A

=65

）

（TEU E 1711.11360

1.1800003=??=

)376.07(TEU 0.65

71711.113=?=s N （空箱堆箱机） )9777.78(m 26376.072

3=?=A

冷藏箱情况：h Q =12000 dc t =4 BK K =1.1 yh T =360 l N =7 s A

=65

）

（TEU E 146.67360

1.1120004=??=

32.23(TEU)0.65

7146.674=?=s N

)838.10(m 2632.232

4=?=A

危险品箱情况：h Q =80000 dc t =3 BK K =1.1 yh T =360 l N =7 s A

=65

）

（TEU E 73.33360

1.1800002=??=

16.12(TEU)0.65

773.332=?=s N

)419.03(m 2616.122

1=?=A

根据《海港规范》7.10.11.2查得集装箱码头拆装箱库所需容量可按下式计算

dc yk

t c h w t T K q K Q E =

其中 W E —拆装箱库所容量（t ）； h Q —集装箱码头年运量（TEU ）； c K —拆装箱比例（%），不宜大于15%；

t q —标准像平均货物重量（t/TEU ），按本港统计资料确定，无资料时可取 5-10t/TEU ；

dc t ——货物在库平均堆存期（d ），按本港统计资料确定，无资料时可取3~5d BK K ——堆场集装箱不平衡系数，按本港统计资料确定，若无资料可取1.1~1.3；

yh T ——集装箱堆场年工作天数（d ），取350~360d ；

4.5 港口水域 4.

5.1 码头前沿水深

根据《海港总体设计规范》(JTS 165一2013) 5.4.12条规定,码头前沿设计水深应按设计低水位是保证设计船型在满载吃水情况下安全停靠的要求确定。

4321Z Z Z Z T D ++++=

1%412Z H K Z -=

式中 D ——码头前沿设计水深（m ）； T ——设计船型满载吃水（m ）； —龙骨下最小富裕深度—1Z (m)；

）—波浪富裕深度（—m 2Z ；

3Z ——船舶因配载不均匀而增加的船尾吃水值（m ），干散货船和液体散货船取0.15m ，其它船型不计。

4Z ——备淤富裕深度（m ），根据回淤强度、维护挖泥间隔期及挖泥设备的性能确定，有淤积的港口，备淤深度不宜小于0.4m ，取0.4m 。 1K ——系数，顺浪取0.3，横浪取0.5-0.7。

龙骨下最小富裕深度（m ）

其中 T 取8.7m ；因为设计码头为重力式码头，所以1Z 按岩石土考虑，取值0.6m ；根据《海港规范》5.4.27条，查得10000（t ）件杂货船的船舶装卸作业的允许波高%