毕业设计_沉箱码头设计
目录
第一章总论................................... 错误！未定义书签。第二章工程设计基本资料....................... 错误！未定义书签。
2.1 工程建设地点.............................. 错误！未定义书签。
2.2 自然条件................................. 错误！未定义书签。第三章营运资料及施工条件..................... 错误！未定义书签。
3.1 船型资料.................................. 错误！未定义书签。
3.2 吞吐量资料................................ 错误！未定义书签。
3.3 施工条件.................................. 错误！未定义书签。第四章装卸工艺 (1)
4.1 拟定装卸船工艺............................ 错误！未定义书签。
4.2 计算泊位数................................ 错误！未定义书签。
4.3 水域陆域布置.............................. 错误！未定义书签。
4.4 库场布置.................................. 错误！未定义书签。第五章总平面布置............................ 错误！未定义书签。
5.1装卸工艺的设计原则及一般要求 (7)
5.2 装卸工艺及流程 (7)
5.3 机械设备选型.............................. 错误！未定义书签。
5.4 机械数量的确定 (8)
5.5 装卸工人数和司机人数的确定 (9)
5.6 主要技术经济指标 (10)
第六章结构方案拟定........................... 错误！未定义书签。
6.1 设计依据.................................. 错误！未定义书签。
6.2 方案一.................................... 错误！未定义书签。
6.3 方案二.................................... 错误！未定义书签。
第七章沉箱结构验算........................... 错误！未定义书签。
7.1 承载力极限状态下的内力计算................ 错误！未定义书签。
7.2 正常作用极限状态下的内力计算.............. 错误！未定义书签。
7.3 构件承载力计算............................ 错误！未定义书签。
7.4 构件裂缝宽度验算.......................... 错误！未定义书签。
7.5 沉箱浮游稳定性验算……………………………………………………错
误！未定义书签。
第七章沉箱结构验算
参考文献 (88)
结束语 (89)
第一章总论
北海市铁山港区东邻广东省湛江市，南临北部湾，西部为北海市区，北部为灵山县、浦北县和-。铁山港区距北海市近40公里，距合浦县城廉州镇40多公里，距自治区首府南宁市250公里，距广东省湛江市约150公里，距海南省首府海口市124海里。铁山港区西面有钦北铁路,北面有北海至湛江高速公路经过。国家“十一五”计划建设的合浦-河唇铁路、玉林至合浦十字路乡铁路、合浦十字路乡至铁山港铁路支线、玉林至铁山港高速公路贯穿该区。铁山港区是西南最便捷的出海通道之一，是广西以及大西南连接广东、福建陆路经济走廊的重要交通枢纽。
本设计的主要内容有码头总平面布置，装卸工艺的确定，结构方案选型及方案的比选，结构计算、配筋等。
码头的总平面布置包括码头水域布置和码头陆域布置两部分。码头水域布置中，根据有关规范规定，确定码头前沿设计水深为15.1m，高程7.9m，底高程-14.0m，航道通航设计水深为15.1 m，港内锚地系泊采用单浮筒系泊，其半径为256m。码头陆域布置包括码头前沿线的确定、泊位布置（包括不同货种的泊位相对位置的确定和岸线总长的确定）、库场布置、铁路和道路布置、辅助生产生活设施的布置等。泊位布置以不同货种的码头互不影响为原则，场总面积为14.8万㎡。码头生产生活辅助设施包括港区指挥合楼、侯工室、发电站、小型机械流动库、食堂、休息室、职工宿舍等。具体布置见“码头总平面布置图”。
装卸工艺的确定包括工艺流程的设计、机械设备选型、机械数量的确定、装卸工人数和司机人数的确定、主要技术经济指标的确定。装卸工艺采用两台装船机和5台卸船机，既满足了泊位利用率，也满足了吞吐的要求。装船机轨距为14.7m卸船机轨距为18m。码头主要技术经济指标有：年吞吐量为2000万吨、泊位数一个、码头年通过能力为2139万吨、设计库场面积为14.8万平方米；驾驶员125人，装卸工人156人，装卸劳动生产率为4.9万吨/人。
结构方案选型中拟定了两个设计方案，重力式沉箱码头和空心方块码头。根据所给地质资料，拟建港区有较好的地基基础，根据重力式码头、高桩码头和板
桩码头的工作特点和适用性，初步设计了重力式沉箱码头和空心方块码头。
结构计算包括沉箱码头的壁板和底板的内力计算。在各种荷载作用下对各构件进行承载能力极限状态和正常使用极限状态下的作用效应组合。并对壁板和底板进行配筋，具体布置见“结构配筋图”。
第二章工程设计基本资料
第三章船型资料与吞吐量
3.1 船型资料
表3-1 船型尺度表
船型吨级
DWT
船长
(米)
船宽
(米)
型深
(米)
满载吃水
(米) 散货50000 230 32 17.5 12.7 3.2吞吐量资料
本港区为进出口港口，年设计吞吐量为2000万吨
第四章装卸工艺
4.1装卸工艺的设计原则及一般要求
4.1.1设计原则
（1）遵循和贯彻港口发展规划。工程设计时，根据发展规划的指导思想，遵从长远全面规划，搞好工程近期实施与远近结合；
（2）贯彻执行国家职业安全卫生、环境保护等有关政策、法规。注意保护作业人员的劳动条件、人身安全，尽可能避免和减轻工程对环境的影响；
（3）装卸工艺设计，应从全局出发。结合考虑港口及水、陆路运输，工艺流程简捷，作业环节协调，车船周转迅速；
（4）装卸作业系统和机械选型符合国家有关技术政策，并在兼顾当前现代化建设发展的基础上，结合工程需要，力求技术先进、实用；
（5）装卸工艺系统的经济性，应既考虑其投资成本，又考虑营运成本。评价其经济效益时，应兼顾港口自身和社会的全面效益。
4.1.2 一般要求
（1）装卸系统各环节的能力应基本平衡，并以保证船舶装卸为主；
（2）装卸机械的类型应在可能的条件下统一，规格简化，以便于维修管理；
（3）优先选用技术可靠的国产装卸机械；
（4）工艺流程设计应减少环节。各流程之间可灵活转换，以提高系统作业的可靠度。
4.2 机械设备选型
机械设备名称型号主要技术参数
额定效率6000t/h，轨距14.7m，最大外伸29.2m，伸缩行移动式装船机
程13m，带式输送机的带宽为2200mm，带速为250m/min；
桥式卸船机UTR-20 能力2000t/h,抓取量12t，轨距18m
带式输送机DT11型带宽2200mm,带速6.5m/s
斗轮式堆取料机
DQL
630/1000·25
能力6300t/h ,轨距10m ,臂架回旋半径55m
链斗式卸车机 300t/h
自动装车站
该系统越3min 完成一辆车的装车作业
4.3装卸工艺及流程
此港区为进出口港区，采用移动式装船机和桥式卸船机，堆场采用悬臂式堆料机、取料机堆场工艺，沿着轨道两侧布置堆料，因此通常采用一机负责两条料堆的堆料或取料作业，堆、取合一机型的主要特点是一机多能，既堆又取，可以减少堆场设备台数，其适用于物料货物较少的和不经常出现进出堆场同时作业的地方。装卸工艺流程如下：
4.4 机械数量的确定
根据《港口工程技术规范》（1987）上卷中的第3.8.20条确定各种机械数量，按下式计算：
∑
?=j
ij j
p K Q N 8760 （4-1）
式中， N — 机械数量（台）；
j Q —某种装卸机械分货种的年起重运输吨（t ），此设计为散货码头，年起运吨为4000万吨；
ij K — 机械利用率，采用三班制，取值为0.4～0.5，此处取0.5； j p — 各类机械按不同的操作过程装卸或搬运不同货种的台时效率 [t/（台·h ）]；
4.4.1 移动式装船机 台时效率为6000t/h ；
52.16000
5.0876********
=???=
N 则取N=2，即需2台移动式装船机 4.4.2 桥式卸船机 台时效率为2000t/h;
56.42000
5.0876********
=???=
N 则取N=5，即需要5台移动式卸船机 4.4.3 斗轮式堆取料机 取料的台时效率为630t/h 。
取料：52.8630
5.0876********
=???=
N 则取N=9，即需9台斗轮式堆取料机。
4.5 装卸工人数和司机人数的确定
4.5.1 港口装卸工
根据《港口码头劳动定员标准》，散矿装卸主要作业线定员： （1）清舱装卸每舱口每班6~8人，取7人； （2）平舱装卸每舱口每班1~2人，取2人； （3）平台料斗装卸每料斗每班1~2人，取2人； （4）固定式带式输送机每班转接点每班2人；
全部定员=∑［每条作业线每班定员×作业线数×工作班次×（1＋轮休后备系
数）］/出勤率 （4—2）
式中，每条作业线每班定员按上述配备；
工作班次—三班制取3；
轮休后备系数—指年制度休息工时/年制度工作工时，其中每周实行40h 工作制的四班三运转岗位，轮休后备系数取0.05； 出勤率—取0.95； 由上述数据可得：
全部定员=［13×3×3×（1+0.05）］/0.95=129人
装卸工人总数应包括装卸工人和辅助工人数。辅助工人数一般按装卸工人数的
5%~10%
计算，故辅助工人数为
所以，装卸工人总数为129+13=142人 4.5.2 装卸机械司机人数
根据《港口工程技术规范》（1987）上卷和《港口码头劳动定员标准》，装卸机械司机单机定员：
散货装船机 1~2人，取2人； DX 型螺旋喂料机 1~2人，取1人； 翻车机 三班制取7人；
全部定员=∑［单机每班定员×机械使用台数×工作班次×（1＋轮休后备系数）］
/出勤率
由以上数据可得：
全部定员=［10×8×3×（1+0.05）］/0.95=265人
4.6 主要技术经济指标
4.6.1散货码头泊位数
根据《海港总平面设计规范》（JTJ211-99）有：
泊位数目应根据年吞吐量、泊位货种和船型等因素按下式计算: N=
t
n
p Q （4—3） 式中：Qn ——根据货物类别确定的年吞吐量（ t ），散货码头年吞吐量为2000万吨;
N——泊位数目；
Pt——泊位的年通过能力（t），根据《海港总平面设计规范》（JTJ211-99）有其值应按下式计算:
ρ
d
f
d
z
t
t
t
t
t
t
TG
p
+
+
=
∑
（4-4）
t
z p
G
t=（4-5）式中：T—年日历天数，取330天；
G—设计船型的实际载货量，G=50000×90％=45000；
z
t—装卸一艘设计船型所需要的时间（h）；
z
t=5.7
6000
45000
=h
P—设计船时效（t/h），按年运量、货舱、船舶性能、设备能力、作
业线数和管理等综合因数综合考虑,散货取6000
h
t；
d
t—昼夜小时数，取24小时；
t
∑—昼夜非生产时间之和（h），包括工间休息、吃饭及交接班时间，
应根据各港实际情况来确定，一般取2~4h；根据本港情况，
t
∑取3h。
ρ—泊位利用率；根据本港情况，ρ取0.33；
f
t—船舶的装卸辅助作业、技术作业时间以及船舶靠离泊时间之和（h）。船舶装卸辅助作业、技术作业是指在泊位上不能同装卸作业同时进行的各项作业时间。当无统计资料时，部分单项作业时间可采用表5.8.2中的数值。船舶靠离时间与航道、锚地、泊位前水域及港作方式等条件有关，可取1~3h；
根据本港情况，
f
t取3h。
综上Pt=7
10
203
.1
33
.0
24
5.1
3
24
5.7
45000
340
?
=
?
+
-
?
(t)
N=
t
n
P
Q
=66
.1
1203
2000
=
取N=2个泊位
4.6.2库场面积
根据《海港总平面设计规范》（JTJ211-99）第5.8.9.1条，仓库、堆场的总面积，应按下式计算：
H
H
K
t
T
K
K
Q
E
BK
dc
K
yk
r
BK
h
max
=
=
α
（4-6）
E—仓库或堆场所需容量（t）；
h
Q—年货运量（t）；
BK
K—仓库或堆场不平衡系数，散货取1.5；
max
H—月最大货物堆存吨/天（t/d）；
H—月平均货物堆存吨/天（t/d）；
r
K—货物最大入库或堆场百分比（%）；
tk
T—仓库或堆场年运营天数（d），取350~360d；
dc
t—货物在仓库或堆场平均堆存期（d）；
K
α—堆场容积利用系数，对件杂货取1.0；对散货取0.7~0.9。
K
qK
E
A=
A—仓库或堆场的总面积（2
m）；
q—单位或有效面积的货物堆存量（t/2
m）；根据《海港总平面设计规范》（JTJ211-99），散货可取6t/m2；
K
K—仓库或堆场总面积利用率，为有效面积占总面积的百分比（%）。根据《海港总平面设计规范》（JTJ211-99）散货可取 0.7-0.8，拟取 0.80；
综上E=4
7
10
0247
.8
9.0
360
12
9.0
5.1
10
2
?
=
?
?
?
?
?
t
A=
45
1086.149
.06100247.8?=??m 2 4.6.2 设计堆场通过能力
dc
BK YK
K t K ET P =
（4-8）
式中，E ——堆场所需容量（t ）
BK K ——堆场不平衡系数
YK T ——堆场年营运天（d ）
dc t ——货物在库（场）的平均堆存期
P K =
7410139.210
35.1360
10247.80?=???吨/年 4.6.3 装卸一艘船所需时间
50000吨级散货移动式装船机船时效率为6000t/h ， 则装一艘船所需时间为：t z =
P G =6000
9.050000?=7.5h ； 卸船所需时间：t z =
P G =2000
9.050000?=22.5h 4.6.4 劳动生产率
z
r n
gz N N Q P +'=
（操作吨/人年） （4-9） 式中，n
Q ' —— 年操作吨（操作吨/人年） ∴4102000?='n
Q （操作吨） r N —— 机械司机人数，265人；
s N —— 装卸工人数，142人。
则装卸劳动生产率 49140142
2651020004
=+?=
gs P （操作吨/人年） 4.6.5 库（场）面积
由前计算可知堆场总面积为14.86万m 2。
综上所述，散货码头各主要技术经济指标汇总如下：
表5—2 主要技术经济指标汇总表
序 号
项 目 单 位 数 量
1 年吞吐量 万吨 2000
2 泊位数
个 2 3 堆场容量
设计需要容量 m 2
80.247×104 实际布置容量
m 2 80.5×104 4 设计堆场通过能力 t/年 2139×104
5 直接生产人员
司机 人 265 装卸工人
人 142 6 装卸一艘船所需时间 h 7.5 7
装卸劳动生产率
吨/人
49140
第五章总平面布置
5.1 港区布置原则
（1）港口应按客运量、吞吐量、货种、流向、集疏运方式、自然条件、安全和环保等因素，合理地划分港区。
（2）在布置港区时，应考虑风向及水流流向的影响。对大气环境有较大污染的港区宜布置在港口全年强风向的下风侧；对水环境有严重污染的港区或危险品港区宜布置在港口的下游，并与其它码头或港区保持一定的安全距离。
（3）港区总平面布置，应根据港口总体布局规划，结合装卸工艺要求，充分利用自然条件，远近结合、合理布置港区的水域、陆域，并应符合下列要求。
①装卸作业对大气环境产生较大污染的货种的泊位，应布置在港区常风向的下风侧；装卸作业对水环境产生严重污染的货种的泊位，应布置在港区的下游岸段，并应注意水流流向的影响。
②顺岸式码头的前沿线位置，宜利用天然水深沿水流方向及自然地形等高线布置。并应考虑码头建成后对防洪、水流改变、河床冲淤变化及岸坡稳定的影响。
码头前应有可供船舶运转的水域。
③港区陆域平面布置和竖向设计，应根据装卸工艺方案，港区自然条件，安全、卫生、环保、防洪、拆迁、土石方工程量和节约用地等因素合理确定，并应与城市规划和建港的外部条件相协调。
（4）港口水域包括码头前停泊水域、回旋水域、进港航道和锚地等，可根据具体情况组合设置或单独设置。
（5）改建、扩建港区的总平面布置，应与原有港区相协调，充分、合理地利用原有设施，并应考虑减少建设过程中对原有港区生产的影响。
5.2高程及水深的确定
5.2.1设计水位及水位差
5.2.1.1设计高水位
由资料得设计高水位取 5.41.m。