學號年級本科畢業設計江陰長江港口港埠公司5000噸級通用碼頭工程設計專業姓名指導教師評閱人ⅩⅩⅩⅩ年Ⅹ月中國南京BACHELOR'SDEGREETHESISOFHOHAIUNIVERSITY（TimesNewRoman2號粗體居中）WritingthetitleofthepaperinEnglishhere（TimesNewRoman2號粗體居中）College：XXXXXXSubject：XXXXXXName：XXXDirectedby：XXXProfessor（TimesNewRoman4號居中）NANJINGCHINA鄭重聲明本人呈交的畢業設計(論文)，是在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，所有數據、圖片資料真實可靠。盡我所知，除文中已經注明引用的內容外，本設計（論文）的研究成果不包含他人享有著作權的內容。對本設計（論文）所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確的方式標明。本設計（論文）的知識產權歸屬于培養單位。本人簽名：日期：摘要關鍵詞：關鍵詞1，關鍵詞2，關鍵詞3ABSTRACTKeywords:Yangshanport，Planeproject，Structuredesign，internalforcecalculation. 目錄 摘要 IABSTRACT II目錄 III第一章設計基本條件和依據 1工程概況 11.2設計依據 1所用規范 1所用參考資料 第1章設計基本條件和依據工程概況江陰長江港埠擁有1個千噸級泊位，2個500噸級泊位，為內港池泊位，主要為蘇、錫、常等地擔負中轉化肥原料和磷礦石的任務，并承擔港內其他碼頭無法承擔的重件和長大件貨的轉運任務。隨著國民經濟的發展吞吐量逐年劇增，港內泊位明顯不足，裝卸機械不配套，遠不能適應形勢發展的要求。為此，公司擬建5000噸級碼頭一座，碼頭按轉運磷礦石為主要貨種的通用泊位設計。近期貨運的年吞吐量為42萬噸，包括磷礦石20萬噸，鋼材10萬噸，黃砂10萬噸，木材2萬噸；遠期貨運的年吞吐量為52萬噸，包括磷礦石40萬噸，鋼材10萬噸，木材2萬噸。設計依據所用規范：《海港總平面設計規范》JTJ211—99《河港工程總體設計規范》JTJ212-2006《高樁碼頭設計與施工規范》JTJ291—98《港口工程地基規范》JTJ250-98《海港水文規范》JTJ213-98《港口工程混凝土設計規范》JTJ267—98《港口工程荷載規范》JTJ251—98《港口工程樁基規范》JTJ254—98第2章自然條件地理位置江陰港處在東部沿海南北航線和長江航運“T”字型交匯處，位于長江南岸，距吳淞口162km，南京204km。港口岸線順直，河床穩定，水域開闊，水深流緩，進出航道常年保持-10m以上，江陰港沿江深水岸線35km，被稱為黃金水道的黃金岸線。擬建碼頭工程位于夏港鎮西北側，長江下游江陰水道南岸，屬長江漫灘地貌單元。地理坐標東經120°06′，北緯31°56′。2.2氣象對江陰氣象站1954年~1987年實測資料統計得：(1)氣溫多年最高氣溫38℃，多年最低氣溫℃，日平均最高氣溫℃（七月），日平均最低氣溫℃（一月），多年平均氣溫℃。(2)降水本地區雷暴日天數，年最多43天，月最多18天。在10mm/h以上的中雨天和暴雨天，年平均為15天。歷年日最大雨量為，一小時最大雨量為。梅雨期下雨天數平均13天，最長持續25天。(3)風況本工程所在區域的強風向和常風向均為東南風，夏季實測最大風速為20m/s，秋季主導風向是東北風。港區在7級以上的大風天，年平均約有21天。(4)霧況本地一般為晨霧，能見度小于1000m又持續至上午8時后的霧日，年平均8天，主要在10月份出現。由于晨霧出現頻率低，持續時間較短，對港口作業的影響不大。水文擬建碼頭處于入海河口段，水位既受海水潮影響，又受長江徑流的影響，不過，歷時曲線基本上是非正規的半日周期混合潮型。一般潮位呈每日兩漲兩落和日潮不等及漲落潮歷時不等現象。洪水期漲潮歷時為，落潮歷時為9~10h。按多年水位記錄得知，歷史最高水位為，歷史最低水位為。根據完整的一年實測資料，繪制的高、低水位累積頻率曲線如圖2-1所示。根據當地多年的施工經驗，港區混凝土的澆筑水位一般以取在處為宜。據了解，本港區地下水對混凝土無侵蝕性。根據調查和推算，當東北向累積頻率為1%的風速16m/s，吹程15km時，設計波高為1m。在1975年大汛潮時，實測本碼頭所在河段，離防汛墻100m處最大流速為。地形、地貌擬建碼頭位于長江下游右岸，屬沖積平原，江面寬約2km。碼頭所在河段土坡平緩，坡度為1/18~1/8，僅在高程以下，坡度為（平均為1/3，較陡）。河床穩定，沖淤基本平衡，離岸邊約為200m處，主航道深達40m左右。據了解，上游距離本碼頭約6km的船廠計劃安排以后要新建一個萬噸級船塢，布置突出岸線，將使擬建碼頭處發生淤積，估計每年淤深可達。因此，使用單位認為，擬建碼頭前沿宜放在離防汛墻外側65m左右處。工程地質擬建碼頭布置在原1號、2號、3號碼頭的上游河段，在碼頭位置布置有6個鉆孔，鉆孔的土柱圖見圖2-2，土層的主要物理性質指標見表2-1。地震按GB50011規范，擬建地區抗震設計烈度為六度，設計地震分組為第一組，基本地震加速度值為，可不考慮液化影響。表2-1各單元土體的物理力學性質指標統計表土層名稱天然含水量W(%)天然重度γ(kN/m3)天然孔隙比e固結快剪指標標準貫入擊數N容許承載力建議值（kPa）預制樁鉆孔灌注樁粘結力內摩擦角φ(度)樁側極限阻力標準值樁端樁側極限阻力標準值樁端C(kPa)阻力標準值阻力標準值①填土192920160不計不計②灰褐色淤泥46141006064③黃色、砂質、粘土2919151805040④棕黃色粘質砂土1430819080340058800⑤棕黃色粉砂10195605000481200⑥粉砂與砂質粘土互層27260748500601500圖2-1水位累積頻率曲線圖圖2-2碼頭鉆孔土柱圖第3章貨運量與船型貨運量根據江陰長江港埠對碼頭的規劃和功能定位，綜合考慮主要貨類的運輸需求、貨種的流量流向、港區的自然條件等因素，擬定本碼頭設計近期年貨運量為42萬噸，其中磷礦石20萬噸，鋼材10萬噸，黃砂10萬噸，木材2萬噸；遠期年貨運量為52萬噸，包括磷礦石40萬噸，鋼材10萬噸，木材2萬噸。設計船型根據貨物的流量流向及長江航道情況，本工程設計代表船型為5000DWT貨輪。船型主尺度見表3-1。表3-1設計船型尺度表船型主尺度（m）備注型長型寬型深滿載吃水5000DWT貨輪115.0設計船型第4章材料供應及施工條件根據本工程所在的區域，港區水、陸運輸條件好，港區已建3個泊位已陸續投入使用；工程陸域的地勢開闊，具備良好的陸域施工條件；回填砂料、砼用骨料、鋼鐵、水泥等施工材料可由當地市場或周圍地區供應；已建3個泊位工程的設計和施工經驗，可作為本工程有益的借鑒。第5章總平面布置總平面布置原則江陰港擬建碼頭工程平面布置與工藝設計，按海港總平面設計規范有關規定確定。該碼頭屬河口港，根據水文地質（碼頭所處位置地層多為砂土和粉砂土）、地形及施工條件等因素綜合分析，宜采用高樁碼頭結構形式。為了避免建港后引起的沖淤失衡，盡量少占用航道，不能改變水流方向及泥沙運動，故選用順岸式。由于擬建碼頭前沿宜放在離防汛墻外側65m左右處，所以采用引橋式碼頭形式，用引橋將透空的順岸碼頭與岸連接起來。由水位累計頻率曲線圖得到的水位值：設計高水位：高水位累積頻率曲線的10%處——5.1m設計低水位：低水位累積頻率曲線的90%處——1.7m極端高水位：高水位累積頻率曲線的2%處——極端低水位：低水位累積頻率曲線的98%處——1.2m泊位數和泊位年通過能力確定根據《海港總平面設計規范》（JTJ211—99）5.8.6，由于通用碼頭的泊位利用率難以確定，泊位年通過能力可按下式計算：=（）=（）式中：——泊位數——碼頭年作業量（t），=52萬t——單個泊位的年通過能力（t）——泊位年營運天數（d） 泊位年營運天數的確定：大霧：年平均8天（能見度＜1000m）降雨：15天（日降水量＞10mm/h）波浪：該碼頭位于黃金岸線，并且波浪資料很少，可認為波浪對裝卸作業無影響風：船靠碼頭無裝卸作業的允許風速為8級，由資料知大于7級風的多年平均天數為21天氣溫：考慮江陰港的地理位置，日平均最低氣溫在零度以上，不會有冰凍考慮到有些影響天數的重復，在總影響天數中扣除10天，＝365－44＋10=331天——裝卸一艘設計船型所需的時間（h），tz＝＝h(有兩臺10t門機，后面會做說明)；——設計船時效率（t/h），=70t/h——晝夜小時數（h），=24h——晝夜非生產時間之和（h），取=3h——船舶的裝卸輔助作業、技術作業時間以及船舶靠離泊時間之和（h），取=5h——設計船型的實際載貨量（t），=5000×0.9=4500t——港口生產不平衡系數，根據《海港總平面設計規范》（JTJ211—99）表，查得綜上，==6萬t>52萬tN=0.850<1所以擬建一個泊位。碼頭主要尺度的擬定5.3.1泊位長度根據《海港總平面設計規范》（JTJ211—99），單個泊位長度：=+2（）式中：Lb——單個碼頭泊位長度（m）——設計船長（m）,=115m；——富裕長度（m）,按《海港總平面設計規范》表取值為12～15mLb=139～145m，取碼頭長度為145m，已有岸線滿足要求。泊位寬度根據《海港總平面設計規范》（JTJ211—99），碼頭前沿停泊水域為碼頭前2倍設計船寬B的水域范圍，即港池寬度根據《海港總平面設計規范》（JTJ211—99），順岸碼頭前沿港池，當考慮船舶轉頭要求時，其寬度不應小于倍設計船長。取碼頭前沿頂高程（按有掩護的碼頭計算）根據《海港總平面設計規范》（JTJ211—99），有掩護的港口的碼頭前沿高程為計算水位與超高值之和，按基本標準和復核標準分別計算取大值。基本標準=設計高水位+超高值復核標準=極端高水位+超高值故碼頭前沿頂高程取碼頭前沿設計水深根據《海港總平面設計規范》（JTJ211—99），碼頭前沿設計水深D=T+Z1+Z2+Z3+Z4（）其中Z2=KH4%-Z1（）式中：D——碼頭前沿設計水深（m）T——設計船型滿載吃水（m），取Z1——龍骨下最小富裕深度（m），根據《海港總平面設計規范》（JTJ211—99）表中數據取值。根據地質鉆孔資料，碼頭所在水域地質土壤含有淤泥、砂質粘土和粘質砂土等，故取Z2——波浪富裕深度（m），因為該碼頭視為有掩護，取值為0K——系數，順浪取，橫浪取H4%——碼頭前允許停泊的波高（m），波列累積頻率為4%的波高，根據當地波浪和港口條件確定。Z3——船舶因配載不均勻而增加的船尾吃水值（m），油船和散貨船Z3，其他船舶考慮實載率的影響，Z3=0Z4——備淤富裕深度（m），取Z4D=T+Z1+Z2+Z3+Z4碼頭前泥面高程碼頭前沿泥面高程=設計低水位—碼頭前沿設計水深—7.85=－回旋水域的布置5.4.1回旋水域的尺度船舶回旋水域應設置在進出港口或方便船舶靠離碼頭的地點，其尺度根據《海港總平面設計規范》（JTJ211—99）表取值。由于屬于有掩護的碼頭，其回旋水域直徑為2倍的設計船長，即2×115=230m5回旋水域設計水深回旋水域可以與航道設計水深相等，那么可取為（見下）。錨泊方式及錨地尺度錨泊方式江面寬約2km，所以采用單浮筒系泊方式，利用長江公共錨地即可。5進港航道航道寬度根據《海港總平面設計規范》（JTJ211—99），航道有效寬度由航跡帶寬度、船舶間富裕寬度和船舶與航道底邊的富裕寬度組成。考慮到只有一個泊位，那么進港航道采用單向航道，其寬度可按下式進行計算：W=A+2c（）其中A=n(Lsinγ+B)（）式中：W——航道有效寬度（m）A——航跡帶寬度（m）n——船舶漂移倍數，根據《海港總平面設計規范》（JTJ211—99）表，由于沒有橫流影響，n取1.81.γ——風、流壓偏角（°），根據《海港總平面設計規范》（JTJ211—99）表，由于沒有橫流影響，γ取3c——船舶與航道底邊間的富裕寬度（m），根據《海港總平面設計規范》（JTJ211—99）表，進港航速取為6節，c可取船寬B，即c=1m綜上，航道有效寬度W=m航道水深根據《海港總平面設計規范》（JTJ211—99），航道水深分通航水深和設計水深，應分別按下式計算：D0=T+Z0+Z1+Z2+Z3（）D=D0+Z4（）式中：D0——航道通航水深（m）T——設計船型滿載吃水（m），Z0——船舶航行時船體下沉值（m），根據入港時船速為6節，查《港口規劃與布置》圖5-4取值為Z1——航行時龍骨下最小富裕深度（m），根據《海港總平面設計規范》（JTJ211—99）表，取值為Z2——波浪富裕深度（m），由于該碼頭視為有掩護碼頭，故Z2=0Z3——船舶裝載縱傾富裕深度（m），雜貨船取D——航道設計水深（m）Z4——備淤富裕深度（m），取綜上，航道通航水深D0=設計水深碼頭前沿作業地帶初步認為由于年通過能力不大，碼頭前沿作業地帶只進行裝卸作業，不再布置前方堆場。門機軌道軌距為，根據港口裝卸工藝布置基本原則，起重機海側軌道離碼頭前沿的距離不宜小于3m，陸側軌道距行車道路邊緣。行車道路由于來往車輛比較頻繁，屬于主干道，道路寬度取12m，人行道，則碼頭前沿作業地帶總寬度為10.5+3+1.5+12+2=29m，取為30m。前方樁臺上面布置門機等裝卸機械，取15m；后方樁臺主要布置行車道路和人行道，也可用于臨時堆放貨物，所以取15m。后方樁臺分為兩個窄樁臺，每個，兩樁臺之間設置縱向變形縫。5.7引橋布置考慮到一個泊位有兩臺門機工作，所以布置兩條裝卸工藝線，可以對應布置兩座引橋。引橋主要連接前方碼頭與后方堆場，是港內主干道，根據《海港總平面設計規范》（JTJ211—99），取道路寬度為12m，人行道寬度1m，則引橋寬度為12+1×2=14m。由于擬建碼頭前沿放在防汛墻外側65m，故引橋長度為65-30=35m。后方堆場的陸域由于比碼頭面頂高程稍低，故將后方陸域堆填至碼頭面等高。所以接岸結構處采用擋土墻，并在引橋與擋土墻之間設置一個簡支板進行銜接，并對防汛墻進行加固處理以滿足荷載要求。5.8港區內道路布置根據《海港總平面設計規范》（JTJ211—99），港內道路應按環形系統布置，盡頭式道路應具備回車條件。港內道路可分為下列三種：（1）主干道：港內連接主要出入口的全港性道路，寬度取12m（2）次干道：港內碼頭、庫場、流動機械庫之間的道路，寬度取8m（3）支道：車輛、行人均較少的道路，寬度取4m 第6章港口裝卸工藝布置6.1基本原則（根據《海港總平面設計規范》（JTJ211—99））(1)多用途碼頭裝卸作業機械的選型，應根據年運量、船型、貨種和流向等因素及發展趨勢綜合分析確定，宜采用多用途門機和門座起重機等。起重機海側軌道離碼頭前沿的距離不宜小于3m。(2)多用途碼頭前方作業地帶的寬度，應滿足該碼頭多種流動機械的要求，不宜小于40m，但應根據實際需要而定。(3)多用途碼頭的水平運輸和堆場裝卸機械應根據貨種相應配置，其數量按年運量經技術經濟比較后確定。6.2裝卸工藝機械設備選型件雜貨（鋼材和木材）機械設備裝卸船機械采用多用途門機，水平運輸機械采用牽引平板車，倉庫作業機械采用叉車和堆場作業機械采用輪胎吊。鋼材放在堆場上，木材入倉庫。考慮到件雜貨年吞吐量只有12萬噸，故采用2臺10t門機（效率為70t/h）即可滿足要求。每條作業線配備一臺牽引車（拖頭）和三組平板車，平板車最大載重為8t（一組在碼頭前沿待裝卸，一組在運行，一組在庫場待裝卸）。考慮每次往返掉頭、拆掛鉤等操作需時3min，碼頭前沿地帶距庫場最大距離按200m計算，牽引速度取10km/h，那么行車時間為72s，則每組牽引平板車來回一次需時t=72×260＋3=5.4min，每小時能夠來回11趟，即牽引平板車臺時效率為88t/h根據《河港工程總體設計規范》（JTJ212-2006），裝卸機械數量應根據作業線數和工藝流程的需要配置，可根據貨種、運量和臺時效率按下式計算：Nj=∑式中：Nj——某種裝卸機械數量（臺）Qj——某種裝卸機械分貨種的年起重運輸噸（t）KjL——機械利用率，三班制取Pj——各類裝卸機械按不同操作過程裝卸或搬運不同貨種的臺時效率（噸/臺時）（1）鋼材年起重噸位為10萬t，選用10t輪胎起重機，其臺時效率為90t/h，那么輪胎起重機數量N=1000008760×0.5×90=0.3，所以取（2）木材年起重噸位為2萬t，選用2t叉車，其臺時效率為20t/h，那么叉車數量N=200008760×0.5×20=0.23，所以取工藝流程圖：船門機牽引平板車輪胎吊/叉車堆場/倉庫（進口）堆場/倉庫輪胎吊/叉車牽引平板車門機船（出口）散貨（磷礦石）機械設備由于本碼頭主要為蘇錫常等地擔負中轉磷礦石的任務，故可以看作進口碼頭。往蘇錫常等地轉運時，采用陸運方式（汽車）。考慮到年吞吐量為40萬噸，所以仍可以與件雜貨裝卸共用多用途門機，只需換上抓斗即可，每臺門機旁邊設置一個漏斗。水平運輸機械采用自卸汽車，堆場作業采用挖掘機（主要用于磷礦石的成堆作業，相應配置2臺）。采用載重噸位為20t的自卸汽車，裝車時間為16min，卸車時間為1min，取行車速度為10km/h，則汽車來回一次需時t=200×260×10/3.6+16+1=19.4min則自卸汽車的數量為4000008760×0.5×61.9=1.48，所以取2臺自卸汽車。由于自卸車效率低于門機效率，所以每條裝卸線配備工藝流程圖：船 抓斗門機 自卸汽車堆場（進口）挖掘機 汽車（轉運） （出口）表6-1主要機械設備數量匯總表貨種機械名稱主要技術參數數量件雜貨多用途門機Mh-4-25載貨10t，軌距10.5m，臺時效率70t/h2牽引車行車速度10Km/h，每條裝卸線1輛，臺時效率88t/h2平板車載重8t，每條裝卸線3臺6輪胎起重機（鋼材堆場）臺時效率90t/h1叉車（木材倉庫）臺時效率為20t/h1散貨多用途門機與件雜貨共用門機自卸汽車行車速度10Km/h，臺時效率t/h4挖掘機2港口的主要建設規模6.3.1件雜貨、散貨的倉庫或堆場容量的計算根據《海港總平面設計規范》（JTJ211—99），件雜貨、散貨的倉庫或堆場所需的容量可按下式計算：E=QhK其中KBK=H式中：E——倉庫或堆場所需容量（t）Qh——年貨運量（t）KBK——倉庫或堆場不平衡系數，取為KBKHmax——月最大貨物堆存噸天（td）H——月平均貨物堆存噸天（td）Kr——貨物最大入倉庫或堆場百分比（%）取Kr=95%Tyk——倉庫或堆場年營運天（d），取Tyk=331天tdc——貨物在倉庫或堆場的平均堆存期（dαk——堆場容積利用系數，件雜貨取木材倉庫容量計算：Qh=2萬t計算得E=鋼材堆場容量計算：Qh=10萬t計算得散貨堆場容量計算：Qh=40萬t計算得E=件雜貨倉庫或堆場總面積計算根據《海港總平面設計規范》（JTJ211—99），件雜貨倉庫總面積可按下式計算:A=EqK式中：A——倉庫或堆場的總面積（m2）q——單位或有效面積的貨物堆存量（t/m2），根據規范木材取，鋼材取q=5KK——倉庫或堆場總面積利用率，為有效面積占總面積的百分比（%），取KK=70%（1）木材倉庫面積計算A=設置1個45m×35m的木材倉庫。（2）鋼材堆場面積計算A=設置36m×32m的堆場2個，一個預留使用。6.3.1.2磷礦石堆場面積計算磷礦石堆積形狀為四棱錐，堆積密度取3，堆場堆高取3m。那么堆場面積為3/1.69=11888m2設置40m×60m的堆場6個，其中1個預留使用，6個堆場在近期也供黃砂使用。6.4輔助生產設施港口陸域的布置按生產區、輔助區、生活區等使用功能分區布置，生產性建筑物及主要輔助生產建筑物宜布置在陸域前方的生產區，其他輔助生產建筑物及港區內的輔助生活建筑物宜布置在陸域后方的輔助區，使用功能相近的輔助生產建筑物和輔助生活建筑物宜集中組合布置。6.4.1裝卸工人數根據《河港總平面設計規范》（JTJ211—99），裝卸工人總數應為裝卸工人和輔助工人數之和。裝卸工人數應根據泊位作業線數、班次和每條作業線的配工人數等確定。輔助工人數可按裝卸工人數的5%～10%計算確定。裝卸工人數在裝卸工藝方案設計時，可按下式計算：Nz=n 式中：——裝卸工人數——作業線數,=2——晝夜作業班次數,采用三班制，＝3——每條作業線的配工人數，＝8——裝卸工人輪休率，取＝2/7－—裝卸工人出勤率，取＝95％=2×3×8（取71人，輔助工人數按裝卸工人數的5%～10%計算確定，取為5人。所以裝卸工人總數為76人。6.4.2機械司機人數港內生產運輸機械主要為多用途門機、牽引平板車、輪胎起重機、叉車、自卸汽車，按一天三班制。表6-2機械司機配備人數表設備種類設備數量司機數所需人數總計考慮出勤率增加5%多用途門機（10t）27人/臺143436牽引車27平板車（8t）6續表6-2輪胎起重機（10t）1叉車（2t）1自卸汽車（20t）41人/臺4挖掘機21人/臺2管理人員數按10%的工人總數，共需（76+36）×，取12人6.5附屬建筑物根據《海港總平面設計規范》附錄B，具體布置如下：（1）綜合辦公室：管理人員為10～12m2/人，取10m2/人，所需面積為120m2（2）候工室：～m2/人，取m2/人，所需面積為200m2（3）小型流動機械庫：按流動機械入庫百分比確定。宜采用30%，所需面積為200m2（4）維修保養間：根據當地條件，按工藝要求定，取面積為200m2（5）材料供應站：100～200m2/泊位，取150m2（6）修建隊：每100延米碼頭為40m2，所需面積為80m2（7）碼頭水手間：15～20m2/間，不宜小于m2/人。取20m2/間，設有50人，所需面積100m2，則需設置5間（8）加油站：加油站站房面積，不包括雨篷面積，按工藝要求確定，宜為100～200m2，取200m2（9）地磅房：20～30m2/座，大門兩側各配一座，共需兩座（10）消防站：可參照公安部《消防站建筑設計標準》的有關規定，這里大概取400m2（11）門衛：15～30m2/座，取25m2/座，共需兩座（12）生活區：包括職工宿舍、食堂、幼兒園、浴室、小賣部、醫務室等，這里暫時取為2000m2第7章初步方案設計及方案比選7.1一般條件說明 7.設計依據本部分結構形式設計依據為《高樁碼頭設計與施工規范》、《港口工程水工建筑物》；荷載依據為《港口工程荷載規范》；樁基依據為《港口工程樁基規范》。本碼頭按件雜貨和散貨碼頭來進行結構設計。7.1.2岸坡情況根據地質資料，可知本港址天然岸坡相當平緩，大約1/18～1/8，故直接采用天然岸坡，不必填坡。在高程0m以下，坡度平均為1/3。7.1.3一般結構尺寸(1)碼頭上部結構：碼頭結構型式為梁板式高樁碼頭，前方樁臺寬15m，后方樁臺寬15m。(2)碼頭結構縫：上部結構為裝配整體式結構，碼頭結構縫的間距宜取為60m～70m，本碼頭長145m，以為一段，將碼頭縱向分為兩段，每段內有10跨連續結構，碼頭兩端各有懸臂1m；在結構縫處采用懸臂式結構，長度為；結構縫寬度取為20mm；分段處在面上宜做成凹凸縫，凹凸縫的齒高可取為200mm～400mm，取為400mm。結構縫形式見下圖所示。7.1.4確定排架間距前方樁臺橫向排架間距等跨原則布置，以7m為一跨（方樁），每個分段有10跨連續結構，有11根橫梁。后方樁臺初步擬定板比較薄，排架間距取為。7.1.5計算荷載持久作用：面板自重γ鋼筋砼3；現澆磨耗層自重γ堆貨作用：根據《港口工程荷載規范》（JTJ215-98）表，前沿堆貨荷載取q堆=30kPa，前方堆場q門機作用：10噸Mh-4-25型門機，工作狀態最大輪壓250KN，最大幅度30m，兩機共同作用時荷載圖式間的最小距離為流動機械作用：牽引平板車自重2t，起重量為8t,滿載輪壓25kN，輪胎接地面積施工荷載作用：q7.1.6碼頭結構方案初選方案一：該方案碼頭結構采用縱橫梁不等高連接，橫梁采用現澆混凝土倒T型截面，縱梁擱置在橫梁上，預制板擱置在縱梁上，現澆面板和磨耗層在預制面板上。考慮縱梁的構造要求，現澆混凝土橫梁應考慮打樁偏位的影響。上部結構自重及豎直可變荷載由面板傳遞到縱梁，再由縱梁傳至橫梁，由橫梁傳給下部樁基結構，水平力由叉樁承擔，受力比較明確。方案二：該方案碼頭結構采用縱橫梁等高連接，橫梁采用預制的矩形截面。預制縱梁和橫梁都擱置在樁帽上，在樁帽處澆成整體。面板四邊擱置在縱梁和橫梁上，為四邊支承簡支板。縱梁尺寸同方案一。上部結構自重及豎向可變荷載由面板傳遞給縱梁和橫梁，然后荷載通過樁帽傳遞給樁基，水平力仍由叉樁承擔。7.2第一方案前方樁臺初步設計面板采用疊合板，由預制板和現澆板構成，預制板擱置在預制縱梁上，然后進行現澆板及磨耗層的施工。橫梁采用倒T型斷面，由上、下橫梁構成，均為現澆結構。橫梁、縱梁、面板之間采用整體連接，橫梁與樁基之間也是整體連接，使碼頭具有較好的整體穩定性。橫向排架間距為7米，縱梁在樁臺兩端設置兩個邊縱梁，門機軌道下各一根軌道梁。海側門機軌道梁下為雙直樁，陸側門機梁下為叉樁，斜度為1:3，為防止叉樁與直樁碰撞，叉樁設置扭角，使得與直樁凈距為50cm。兩軌道梁中間設一根中縱梁，直樁與叉樁之間等間距設兩根單直樁，間距為。縱橫梁布置如下圖所示：面板的計算面板基本尺寸擬定，見圖所示（1）面板采用疊合板：板厚h1=35cm，其中預制層20cm，現澆層15cm（2）面板上要有磨耗層作為保護，厚度擬為h2=15cm（3）預制層、現澆層和磨耗層均采用C30混凝土7.2.1.2最大面板跨度，如圖所示（1）面板只擱置在縱梁上，屬于兩邊支承，擱置長度e=20cm,此種情況面板按簡支單向板計算；（2）計算跨度取中到中：中縱梁與軌道梁的中心距凈跨Ln=4800-150×2=4500mm板的擱置長度e=200mm；初步設計按簡支板計算，計算跨度l0=minLn（3）取每米板寬進行計算7.2.1.3荷載計算（1）永久作用面板自重q1=γ鋼筋砼h1自重總和q0=跨中彎矩M0=1（2）可變作用eq\o\ac(○,1)堆貨荷載產生的跨中彎矩：考慮到碼頭前方樁臺可能有堆貨，則跨中彎矩M堆=18q堆L0eq\o\ac(○,2)流動機械荷載考慮到牽引平板車到達碼頭前方樁臺，那么根據最大載重量8t，自重2t，滿載輪壓p=25kN的平板車，應有三種最不利的可能的荷載情況。情況1：平板車在板跨中心，平板車軸線與板跨方向垂直，如圖所示。接觸寬度：a0=，b0傳遞寬度：a1=a0+2h2b1=b0+2h2根據《高樁碼頭設計與施工規范》（JTJ291-98），平行板跨方向的彎矩計算寬度可按下式計算：ac=a1式中：ac——平行板跨方向的彎矩計算寬度（m）a1——集中荷載在平行板跨方向的傳遞寬度（m）根據《高樁碼頭設計與施工規范》（JTJ291-98），垂直板跨方向的彎矩計算寬度可按下式計算：中置荷載（荷載接觸面積中心位于1/2板寬至c）的彎矩計算寬度：bc=K其中K=B/l0式中：bc——垂直板跨方向的彎矩計算寬度（m）。當bc﹥B時，取bc=B；K——與板的寬跨比有關的系數；當B/l0時，在上式中取。B——板寬，取B=7m；x——荷載接觸面積中心至支座邊的距離（m）；l0——板的彎矩計算跨度（mb1——集中荷載在垂直板跨方向的傳遞寬度（mh——板厚（m）；y——荷載接觸面積中心至板自由邊的距離（m）。針對情況1：K=B/l荷載接觸面積中心至支座邊緣的距離:x=荷載接觸面積中心至板自由邊的距離：y=垂直板跨方向的彎矩計算寬度：b由于前后兩輪間距為，小于bc，所以前后輪彎矩計算寬度重疊，故其垂直板跨方向的計算寬度b分布后荷載強度：q=2pa取單寬1m進行計算，計算得跨中彎矩M=13.55kN·m情況2：平板車在板跨一側，平板車軸線與板跨方向垂直，兩只輪子作用在跨中，如圖所示：接觸寬度：a0=，b0傳遞寬度：a1=a0+2h2b1=b0+2h2ac=a16對于跨中輪子，x1=4.72=靠近支座處輪子，x2－1.34=my=bcbc由于兩輪前后間距為，小于bc1和bc2，所以前后輪彎矩計算寬度重疊，故其垂直板跨方向的彎矩計算寬度取為bc分布后荷載強度：q1=取單寬1m進行計算，計算得跨中彎矩M=12.53kN·m情況3：平板車在板跨中心，平板車軸線與板跨方向垂直，如圖所示。接觸寬度：a0，b0傳遞寬度：a1=a0+2h2=0.2+2×0.15=0.5mb1=b0+2h26x=4.7-2.62平行板跨方向的彎矩計算寬度ac=垂直板跨方向的彎矩計算寬度bc=由于垂直板跨方向輪距為，小于bc，所以垂直板跨方向彎矩計算寬度有重疊，故取分布后荷載強度：q=2pa取單寬1m進行計算，計算得跨中彎矩M=11.36kN·m綜合以上三種情況可見：最不利情況為情況1，即平板車在板中心，平板車軸線與板跨方向垂直，其跨中最大彎矩為13.55kN·m。由于牽引平板車荷載是動荷載，取荷載沖擊系數為，得M跨中=1.3×13.55=17.61另外考慮到20t自卸汽車的作用，由于其前后輪壓不同，故考慮最不利情況進行驗算。取四個輪子輪壓均為65kN，按照平板車的最不利情況1，計算得板跨中彎矩為25.10kN·m，仍小于堆貨荷載。7.2.1.4面板尺寸抗裂驗算 考慮永久荷載+可變荷載這種組合，可變荷載中堆貨荷載起控制作用，因此選用堆貨荷載作為控制荷載。M中=M式中：M中——荷載組合后的跨中彎矩（kN·m）；M永久——永久荷載在跨中產生的彎矩（kN·m），M永久=kN·m；M可變——可變荷載在跨中產生的彎矩（kN·m），M可變=83kN·m；ψ——荷載組合系數，。綜上，可求得M中=9kN·m。面板抗彎摸量可按下式計算：W=16bh式中：W——面板的抗彎模量（m3）；b——垂直于板跨方向的板寬（m），取單位寬度b=1m；h——板的厚度（m），。所以求得3。面板驗算可通過下式進行計算：Kf=W式中：W——面板的抗彎模量（m3），3；γm——截面影響系數，取；ftk——砼的軸心抗拉強度（kPa），采用C30砼，取2000kPa；M——荷載組合后的跨中彎矩（kN·m），M=9kN·m。所以求得Kf，故滿足抗裂要求。縱梁的計算7.2.2.1縱梁混凝土說明邊縱梁都采用C30鋼筋砼，軌道梁、中縱梁采用C40鋼筋砼，必要時采用預應力結構，預應力值8000~10000kpa。7.2.2.2縱梁截面尺寸及跨度縱梁分為預制和現澆兩部分，其斷面呈花籃形，各尺寸如圖所示。高度為1500mm，其中預制高度1150mm，現澆部分高度為350mm。7.2.2.3計算跨度橫向排架間距為7m，下橫梁為1m，縱梁擱置在下橫梁上，擱置長度e=20cm，初步設計時按照簡支梁計算。計算簡圖下圖所示。根據《高樁碼頭設計與施工規范》，彎矩計算跨度為l7.荷載計算（1）永久荷載：預制縱梁自重，面板和磨耗層傳遞的自重在計算時分別取左右兩跨跨長的一半進行計算，其傳遞范圍如圖所示。所以：（）（）軌道梁斷面面積m2，中縱梁斷面面積s=0.5275m2，邊縱梁斷面面積s=0.4363m2（2）可變荷載eq\o\ac(○,1)堆貨荷載已知堆貨荷載為30kPa,那么q堆=30×（L左/2+eq\o\ac(○,2)門機荷載和流動機械荷載門機荷載只需在計算軌道梁時考慮。由于流動機械荷載與堆貨荷載不同時存在，兩者中取大值進行驗算。流動機械荷載考慮平板車和自卸汽車滿載時的最不利情況，采用簡化法假設滿載時四個輪壓以一個集中力的形式作用在縱梁跨中。7.2.2.5截面高度驗算7.2.2.5.1海側邊縱梁海側邊縱梁由于不用考慮堆貨荷載和流動機械荷載，故只需考慮永久荷載。永久荷載：面板和磨耗層傳遞自重：（）縱梁自重：則永久荷載產生的彎矩：M永久跨中截面高度根據下式進行計算：h=6?K式中：Kf——抗裂安全系數，對于普通砼梁C30，Kf；γm——截面影響系數，根據《港口工程砼結構設計規范》附錄G，γm；ftk——砼的軸心抗拉強度，由于采用C30砼，故ftk=2000kPa；M中——荷載組合后的跨中彎矩（kN·m），M中=141.46kN·m；B——邊縱梁底寬，。計算得＜，故海側邊縱梁高度滿足要求。7.2.2.5.2陸側邊縱梁（1）永久荷載：面板和磨耗層傳遞自重：（）縱梁自重：則永久荷載產生的彎矩：M永久跨中（2）堆貨荷載：q堆=30×0.75=22.5（3）流動機械荷載：M流動跨中由于堆貨荷載與流動機械荷載不同時存在，所以這里流動機械荷載起控制作用。荷載組合后的跨中彎矩M中=M永久可變=kN·m截面高度根據下式進行計算：h=式中：Kf——抗裂安全系數，對于普通砼梁C30，Kf；γm——截面影響系數，根據《港口工程砼結構設計規范》附錄G，γm；ftk——砼的軸心抗拉強度，由于采用C30砼，故ftk=2000kPa；M中——荷載組合后的跨中彎矩（kN·m），M中=kN·m；B——邊縱梁底寬，。計算得h=m＜，故海側邊縱梁高度滿足要求。7.2.2.5.3中縱梁 （1）永久荷載：面板和磨耗層傳遞自重：（）縱梁自重： 則永久荷載產生的彎矩：M永久跨中 （2）堆貨荷載：q堆=30×5.25=157.5 （3）流動機械荷載：M流動跨中=1/4 這里堆貨荷載大于流動機械荷載，所以堆貨荷載起控制作用。荷載組合后的跨中彎矩M中=M永久可變=904.68kN·m截面高度根據下式進行計算：h=6?K式中：Kf——抗裂安全系數，對于預應力砼梁C40，Kf；γm——截面影響系數，根據《港口工程砼結構設計規范》附錄G，γm；ftk——砼的軸心抗拉強度，由于采用C40砼，故ftk=2450kPa；M中——荷載組合后的跨中彎矩（kN·m），M中=904.68kN·m；B——縱梁底寬，。 σ——砼預壓應力，取σ=8000kPa。計算得＜，故中縱梁高度滿足要求。7.2.2.5.4軌道梁 由于陸側軌道梁承受荷載大于海側軌道梁，所以這里僅驗算陸側軌道梁即可。（1）永久荷載:面板和磨耗層傳遞自重：（）縱梁自重：則永久荷載產生的彎矩：M永久跨中（2）堆貨荷載：q堆=30×3.375=101.25（3）流動機械荷載：M流動跨中=1/4這里堆貨荷載大于流動機械荷載，所以堆貨荷載起控制作用。（4）門機荷載門機荷載要考慮一臺門機和兩臺門機共同作用下的最不利情況。支腿荷載計算圖示如圖所示。eq\o\ac(○,1)一臺10噸門機，型號為Mh-4-25，最不利情況為在吊臂在工作位置D，一支腿作用在跨中，如圖所示。然后根據《結構力學》影響線的知識來求跨中彎矩。簡化計算圖示如圖所示。根據《港口工程荷載規范》附錄C，在工作位置D時，荷載P=250kN，計算得跨中最大彎矩為Mmax eq\o\ac(○,2)兩臺10噸門機，最不利情況為兩門機的懸臂垂直指向陸側，兩門機各有一個支腿作用在同一根縱梁上。取兩臺門機荷載圖式最小距離為，這里又分為兩種情況：一種情況為兩支腿對稱于跨中，簡化計算圖如圖所示。根據《港口工程荷載規范》附錄C，此時的荷載P=220kN，計算得跨中最大彎矩為Mmax另一種情況為其中一個支腿作用在跨中間，另一支腿在旁邊，簡化計算圖如圖所示。根據《港口工程荷載規范》附錄C，此時的荷載P=220kN，計算得跨中最大彎矩為Mmax綜合以上三種門機情況，門機產生的跨中最大彎矩為M門機跨中荷載組合后的跨中彎矩M中=M永久可變kN·m截面高度根據下式進行計算：h=式中：Kf——抗裂安全系數，對于預應力砼梁C40，Kf；γm——截面影響系數，根據《港口工程砼結構設計規范》附錄G，γm；ftk——砼的軸心抗拉強度，由于采用C40砼，故ftk=2450kPa；M中——荷載組合后的跨中彎矩（kN·m），M中=kN·m；B——縱梁底寬，。 σ——砼預壓應力，取σ=8000kPa。計算得h=1.31m＜，故軌道梁高度滿足要求。7.2.3橫梁的計算橫梁截面形式為倒T型，尺寸如圖，混凝土標號為C40，橫梁中和軸位置確定如下：b1=1000mm，b2=600mm，h1=800mm，h2=1500mm；A1=b1h12，A2=b2h22，A橫梁=A1+A22；y=由于橫梁截面面積較大，一般能滿足承載力要求，故無需驗算尺寸。7.2.4靠船構件和縱向水平撐的計算根據《高樁碼頭設計與施工規范》（JTJ291-98），懸臂梁式靠船構件由懸臂梁、牛腿、縱向水平支撐、橡膠護舷等構件組成。考慮到船舶停靠安全等因素，靠船構件底高程可以取為設計低水位附近，本設計中取為，靠船構件長度取為，靠船構件伸入下橫梁中，采用單層系纜方式。縱向水平支撐尺寸取35cm×30cm，水平撐與靠船構件外邊線的距離取5m。靠船構件寬度應小于下橫梁寬度，并能安置橡膠護舷，故取為80cm。采用C40鋼筋砼，γ鋼筋砼=25kN/m3。尺寸如圖。7.2.5護輪坎和系船柱的尺寸護輪坎是在碼頭前沿突起的不連續結構，在系船柱處斷開，截面呈梯形采用C30砼，截面尺寸如圖。系船柱根據船長確定，每隔25m設置一個，高度為50cm。7.2.6船舶荷載計算根據《港口工程荷載規范》（JTJ215-98），作用在固定式系船柱、靠船構件上的船舶荷載可包括如下內容：（1）由風和水流產生的系纜力；（2）由風和水流產生的擠靠力；（3）船舶靠岸時產生的撞擊力；7.2.6.1船舶系纜力7.2.6風荷載計算7.2.6.1.1.1受風面積計算根據《港口工程荷載規范》（JTJ215-98）10.2.2,貨船的受風面積按下列公式計算：滿載時logAxw=-0.036+0.742logDWlogAyw=-0.107+0.621logDW半載或壓載logAxw=0.283+0.727logAyw=0.019+0.628logDW式中：Axw、Ayw——DW——船舶載重量（t），DW=5000t那么，滿載時：A半載或壓載：A7.2.6.1.1.2風壓力計算根據《港口工程荷載規范》（JTJ215-98），作用在船舶上的計算風壓力的垂直于碼頭前沿的橫向分力和平行于碼頭前沿的縱向分力按下列公式計算：Fxw=73.6×10Fyw=49.0×10式中：Fxw、Fyw——分別為作用在船舶上的計算風壓力的橫向和縱向分力（Axw、Ayw——Vx、Vyξ——風壓不均勻折減系數，取值根據風況資料，最大風速取20m/s，此為最不利狀態。那么最大風荷載Fxw=229.37kN7.2.6.1.2水流力計算該碼頭位于長江邊上，流向角小于15°7.2.6.1.2.1水流力橫向分力的計算根據《港口工程荷載規范》（JTJ215-98）附錄，水流對船舶作用產生的水流力船首橫向分力和船尾橫向分力可按下式計算：Fxsc=CFxmc=Cxmc式中：Fxsc、FxmcCxsc、Cxmc——分別為水流力船首橫向分力系數和船尾橫向分力系數，ρ——水的密度（t/m3）,ρ=1t/m3V——水流速度（m/s）,取V=1m/sB’——船舶吃水線以下的橫向投影面積（m根據《港口工程荷載規范》（JTJ215-98）附錄，該碼頭磷礦石為主要貨種，船舶吃水線以下的橫向投影面積B’logB’=0.484+0.612log?式中：B’——船舶吃水線以下的橫向投影面積（m2DW——船舶的載重量經計算，得B’=那么水流力船首橫向分力Fxsc=39.16kN，船尾橫向分力7.2.6.1.2.2水流力縱向分力的計算根據《港口工程荷載規范》（JTJ215-98）附錄，水流對船舶作用產生的水流力縱向分力可按下式計算：Fyc=C式中：——水流對船舶作用產生的水流力的縱向分力（kN） ——水流力縱向分力系數——水的密度（t/m3）,=1t/m3——水流速度，由資料知，取=1m/sS——船舶吃水線以下的表面積（m2）（1）根據《港口工程荷載規范》（JTJ215-98）附錄，水流力縱向分力系數可按下式確定：=0.046Re+b（）式中：Re——水流對船舶作用的雷諾數b——系數，根據《港口工程荷載規范》（JTJ215-98）附錄表，船寬，船舶吃水D=7m，取（2）根據《港口工程荷載規范》（JTJ215-98）附錄，水流對船舶作用的雷諾數可按下式計算：Re=VLν（式中：V——水流速度，取為1m/sL——船舶吃水線長度（m），取兩倍船長230mν——水的運動粘滯系數（m2/s），根據多年平均溫度查《港口工程荷載規范》（JTJ215-98）附錄表，得計算得，（3）根據《港口工程荷載規范》（JTJ215-98）附錄，船舶吃水線以下的表面積S可按下式確定：LD+CbLB（）式中：L——船長（m），取115mD——船舶吃水（m），取7mB——船寬（m），取Cb——船舶方形系數，散貨船取計算得2綜上，水流力縱向分力系數，水流對船舶作用產生的水流力的縱向分力Fyc7.2.6.1.3船舶系纜力計算根據《港口工程荷載規范》（JTJ215-98），系纜力標準值N及其垂直于碼頭前沿線的橫向分力Nx、平行于碼頭前沿線的縱向分力Ny和垂直于碼頭面的豎向分力Nz可按下列公式計算：N=KnFxsinαcosβ式中：N，Nx，Ny，NFx，FyK——系船柱受力分布不均勻系數，當實際受力的系船柱數目n=2時，K取，n>2時，K取。這里K取n——計算船舶同時受力的系船柱數目，根據規范取n=3α——系船纜的水平投影與碼頭前沿線所成的夾角（°），取為30°β——系船纜與水平面之間的夾角（°），取為15°情況1：風速Vx=20m/s，Vy=0Fx=229.37+39.16+22.38=290.91kN計算得系纜力情況2：風速Vx=0，Vy=20m/sFx=61.54kN計算得系纜力N=16kN根據《港口工程荷載規范》（JTJ215-98），作用于系船柱上的計算系纜力標準值不應小于300kN，故系纜力標準值取為。系纜力的水平投影Nx=147.4kN，N根據《高樁碼頭設計與施工規范》附錄A，碼頭分段跨數為10跨，查得水平力在橫向排架中的分配系數為。則單排架實際受到的水平系纜力為Nx9kN系纜力垂直于碼頭前沿線方向的水平分力的作用點位于系船柱上，它對橫梁中和軸會產生彎矩M，M=45.69×（）=93.66kN·m7.2.6.2船舶擠靠力根據《港口工程荷載規范》（JTJ215-98），當橡膠護舷間斷布置時擠靠力標準值可按下式計算：Fj‘=式中：Fj‘——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（kKjn——與船舶接觸的橡膠護舷的組數或個數，取16個綜上，計算得擠靠力Fj7.2.6.3船舶撞擊力根據《港口工程荷載規范》（JTJ215-98），船舶靠岸時的撞擊力標準應根據船舶有效撞擊能量和橡膠護舷性能曲線及靠船結構的剛度確定。根據《港口工程荷載規范》（JTJ215-98），船舶靠岸時的有效撞擊能量E0可按下式計算：E0=ρ式中：E0——船舶靠岸時的有效撞擊能量（kJ）ρ——有效動能系數，取～，這里取M——船舶質量（t），按滿載排水量計算，取M=5000tVn——船舶靠岸法向速度（m/s）,根據《港口工程荷載規范》（JTJ215-98）表綜上，計算得E0假設有效撞擊能量全部被橡膠護舷所吸收，即E0根據《海港工程設計手冊》，選用DA-A300H1500+1650標準反力型橡膠護舷，在每個排架處放置兩個橡膠護弦。取低水位時的撞擊情況，船舶干舷高度=型深－滿載吃水=11－7=4m，平均每米有效撞擊能量為。查得單位反力210kN，總反力為210×4=840kN。根據《高樁碼頭設計與施工規范》附錄A，碼頭分段跨數為10跨，查得水平撞擊力在橫向排架中的分配系數為。則單排架實際受到的水平撞擊力為840×0.310=kN。撞擊力垂直于碼頭前沿線方向的水平分力的作用點位于干舷高度中點，它對橫梁中和軸會產生彎矩M，0.15(4/2+1.7)+1)×=kN7.2.7樁力估算，樁長確定 樁基布置如下圖所示：7.2.7.1荷載計算7.2.7.1.1永久荷載計算橫梁支承在樁基上，永久荷載包括磨耗層、面板、縱梁和橫梁的自重。其中，磨耗層和面板以縱梁為支撐，連同縱梁的自重一起以集中力的形式作用在橫梁上，橫梁自重為均布荷載，作用在樁基上。(1)磨耗層、面板、縱梁傳遞的集中力海側邊縱梁：P1=（）×1.5×7＋陸側邊縱梁：P2=（）×0.75×7＋中縱梁：P3=（）軌道梁：P4=P5=（）×3.375×7+(2)靠船構件和縱向水平撐的自重靠船構件自重計算得：P靠=41.75kN，P水平撐，x=m（x為(3)橫梁自重橫梁自重為均布荷載，(4)系船柱及護輪坎重量忽略不計7.2.7.1.2可變荷載計算可變荷載作用包括堆貨荷載、流動機械荷載、門機荷載以及船舶荷載。堆貨荷載和流動機械荷載堆貨荷載作用于面板上，由面板傳給縱梁，再以集中力的形式傳遞到橫梁上，陸側邊縱梁的流動機械荷載大于堆貨荷載，所以取流動機械荷載作為控制荷載。海側邊縱梁沒有堆貨荷載和流動機械荷載，軌道梁和中縱梁為堆貨荷載起控制作用。計算得到各縱梁傳遞的集中力：陸側邊縱梁：P1=200kN（流動機械為自卸汽車時最不利）中縱梁：P2=30×5.25軌道梁：P3=P4=30×3.375門機荷載門機荷載作用在軌道梁上，軌道梁簡化為以各橫梁為支座的多跨簡支梁，所以門機荷載通過軌道梁傳遞給橫梁的集中力相當于各支座反力。由于門機可以在軌道上行走，所以要根據最不利情況求得最大支座反力。eq\o\ac(○,1)只有一臺門機作用在一跨上，最大輪壓250kN。計算圖示如下：這種情況下左邊支座反力最大，利用影響線原理可求得最大支座反力為P5=250×（1+0.89+0.75+0.64）=820kNeq\o\ac(○,2)兩臺門機作用在兩跨上，吊臂垂直指向海側，海側輪壓為220kN，陸側輪壓為80kN，計算圖示如下：海側中間支座反力P61=2×220×（）陸側中間支座反力P62=2×80×（）eq\o\ac(○,3)兩臺門機作用在兩跨上，吊臂垂直指向陸側，陸側輪壓為220kN，海側輪壓為80kN，計算圖示同上海側中間支座反力P71=2×80×（）陸側中間支座反力P72=2×220×（）綜合以上幾種門機情況，取門機后兩種工況進行計算，門機荷載傳遞到橫梁上的集中力最大為（3）船舶荷載前面已經計算過，系纜力，橫向投影Nx=kN，縱向投影Ny=kN，豎向投影Nz=79kN。水平分力的分配系數為，那么由Nx=×0.kN，對橫梁中和軸產生的彎矩M=93.66kN·m。計算可知，船舶撞擊力遠遠大于擠靠力，故船舶擠靠力可以忽略。撞擊力為P8，對橫梁中和軸產生的彎矩M=kN·m7.2.7.2樁力計算 樁承受的荷載有上部結構自重、堆貨荷載、裝卸橋荷載、系纜力、撞擊力等。除橫梁自重為均布力外，其余的荷載最后都以集中力的形式作用在橫梁上。初步設計時，將橫向排架簡化為剛性支撐上的多跨簡支梁，系纜力水平分力和撞擊力完全由叉樁承受，豎向力引起的樁力按橫向排架為鉸接計算，用靜力平衡法計算各樁力。高樁碼頭的結構分段是一個空間結構，由于各排架（邊排架除外）的結構布置和受荷條件基本相同，取一個橫向排架作為計算單元。 橫向排架計算圖示見下：(1)永久荷載作用下的各個樁力，計算圖示如下：經計算，可求出各樁力：N1=N2，N3，N4，N5=N6（2）堆貨荷載和流動機械荷載作用下的各個樁力，計算圖示如下：經計算，可求出各樁力：N1=N2，N3，N4，N5=N6(3)第一種工況下門機荷載作用下的各個樁力，計算圖示如下：經計算，可求出各樁力：N1=N2，N3=0kN，N4=0kN，N5=N6同樣可求出第二種工況下，門機荷載作用產生的樁力：N1=N2，N3=0kN，N4=0kN，N5=N6(4)系纜力作用下的各個樁力，計算圖示如下：經計算，可求出各樁力：N1=N2，N3=－kN，N4=0kN，N5kN，N6=－(5)撞擊力作用下的各個樁力，計算圖示如下：經計算，可求出各樁力：N1=N2=kN，N3=－kN，N4=0kN，N5=－，N6=kN根據《高樁碼頭設計與施工規范》（JTJ291-98），持久狀況作用的效應組合應按下列公式確定：Sd式中：γ0——結構重要性系數，港口主要建筑物為二級，取γ0；Gk——永久作用標準值；CG——永久作用效應系數；γG——永久作用分項系數；Q1k——主導可變作用標準值；CQ1——主導可變作用效應系數；γQ1——主導可變作用分項系數；ψ——組合系數，取ψ；Qik——第i個非主導可變作用標準值；CQi——第i個非主導可變作用效應系數；γQi——第i個非主導可變作用分項系數。根據《高樁碼頭設計與施工規范》（JTJ291-98）表，各項作用分項系數取值：永久荷載，堆貨荷載和汽車荷載，門機荷載，運輸機械荷載，船舶系纜力，船舶撞擊力。荷載組合是根據碼頭作業情況考慮的4種最不利情況，1+2+3+4代表船舶進行裝卸作業時的最不利情況，此時門機吊臂位置不同，產生的樁力也不同；1+2+5代表船舶靠近碼頭時的最不利情況，門機荷載與撞擊力不能同時會出現；1+2+max3代表碼頭無裝卸作業時的最不利情況。將荷載組合列入下表進行計算，結果如下：表7-1樁力計算表樁力（kN）樁力計算N1N2N3N4N5N61永久荷載2堆貨荷載和流動機械荷載3門機荷載工況①00工況②00船舶荷載4系纜力05撞擊力0荷載組合1+2+3①+41+2+3②+41+2+51+2+max3最大樁力備注：在荷載組合時考慮各種荷載的分項系數以及可變作用的主導與非主導效應，同時在組合時按最不利情況計算7.2.7.3樁基承載力驗算采用60cm×60cm的預應力空心方樁，根據《港口工程樁基規范》，內壁保護層厚度不宜小于40mm，取空心直徑為D=27cm，混凝土強度等級采用C40。根據《港口工程樁基規范》（JTJ254-98），樁基宜選擇中密或密實砂層、硬粘性土層、碎石類土或風化巖層等良好土層作為樁端持力層。根據1號鉆孔的地質資料，第eq\o\ac(○,5)層土為棕黃色粉砂，土的樁側摩阻力和樁端承載力均較大，工程性質很好，是理想的樁尖持力層，故將這層土作為持力土層。從樁力計算表格可知，最大樁力為雙直樁N1=N2，并且由于地形在高程以下，坡度為（平均為1/3，較陡），所以樁力最大的樁的入土深度也是最小的，故只需驗算1號樁的樁力即可。根據《港口工程樁基規范》（JTJ254-98），按承載力經驗參數法確定單樁垂直極限承載力設計值，應按下式計算：Qd=1式中：Qd——單樁垂直極限承載力設計值（kN）；γR——單樁垂直承載力分項系數，當地質條件復雜或永久作用所占比重較大時，γR；U——樁身截面周長，；qfi——單樁第i層土的極限側摩阻力標準值（kPa）；li——樁身穿過第i層土的長度（m）；qR——單樁極限樁端阻力標準值（kPa）；A——樁身截面面積（m2），2。根據資料，土層的主要物理性質指標見下表：表7-2土層性質表土層名稱固結快剪指標標準貫入擊數N容許承載力建議值（kPa）預制樁鉆孔灌注樁粘結力內摩擦角φ(度)樁側極限阻力標準值樁端樁側極限阻力標準值樁端C(kPa)阻力標準值阻力標準值①填土2920160不計不計②灰褐色淤泥141006064③黃色、砂質、粘土19151805040④棕黃色粘質砂土1430819080340058800⑤棕黃色粉砂10195605000481200⑥粉砂與砂質粘土互層272607485006015001號樁的承載力驗算：表7-3穿過的土層土層eq\o\ac(○,3)⑤深度范圍（m）～-6.49～－25穿過土層的樁長（m）Q由此可見，樁的承載力符合要求。7..4樁長確定根據《港口工程樁基規范》（JTJ254-98），同一樁臺下的樁，宜打至同一土層，且樁端標高不宜相差太大，故將樁端標高一致打至大約-25m，樁基頂高程為m。樁長應由自由長度、入土長度和嵌入橫梁部分的長度構成，如下表所示：表7-4樁長匯總表樁標號123456自由長度（m）入土長度（m）嵌入長度（m）總長（m）7.3第二方案前方樁臺初步設計面板采用疊合板，由預制板和現澆板構成，預制板擱置在預制縱橫梁上，然后進行現澆板及磨耗層的施工。橫向排架間距為7米，縱梁在樁臺兩端設置兩個邊縱梁，門機軌道下各一根軌道梁。海側門機軌道梁下為雙直樁，陸側門機梁下為叉樁，斜度為1:3，兩軌道梁中間設一根中縱梁，雙直樁與叉樁之間等間距設兩根單直樁，間距為。縱橫梁布置如下圖所示：7.3.1面板的計算7.3.1.1面板的尺寸（1）面板采用疊合板：板厚h1=35cm，其中預制層20cm，現澆層15cm（2）面板上要有磨耗層作為保護，厚度擬為h2=15cm（3）預制層、現澆層和磨耗層均采用C307.3.1.2面板取縱梁跨度最大的一段來計算（1）面板擱置在縱橫梁上，屬于四邊支承，擱置長度取e=20cm，此種情況面板按雙向簡支板計算。（2）根據《高樁碼頭設計與施工規范》，短跨方向的計算跨長lx=4.7m，長跨方向的計算跨長ly，那么計算跨度取l0=lx7.3.1.3荷載計算（1）永久作用面板自重q1=γ鋼筋砼h1自重總和q0=（2）可變作用根據方案一的可變荷載計算，相對于流動機械荷載，堆貨荷載產生的跨中彎矩更大。所以這里僅考慮堆貨荷載的作用。q堆 荷載組合得q=q07.3.1.4面板尺寸抗裂驗算根據lx/ly91，查《水工鋼筋混凝土結構學》得雙向板的彎矩系數mx46，my，那么平行于lx方向板跨內的最大彎矩為Mx=mxql02=54.96kN·m，平行于ly面板驗算可通過下式進行計算：Kf=W式中：W——面板的抗彎模量（m3），3（同第一方案）；γm——截面影響系數，取；ftk——砼的軸心抗拉強度（kPa），采用C30砼，取2000kPa；M——荷載組合后的跨中彎矩（kN·m），M=kN·m。所以求得Kf=，故面板滿足抗裂要求。7.3.2縱梁的計算邊縱梁都采用C30鋼筋砼，軌道梁、中縱梁采用C40鋼筋砼，必要時采用預應力結構，預應力值8000~10000kpa。縱梁分為預制和現澆兩部分，其斷面呈花籃形，各尺寸如圖所示。高度為1500mm，其中預制高度1150mm，現澆部分高度為350mm。由于采用四面支承板，縱梁承受的荷載較方案一小，但截面尺寸相同，所以縱梁截面高度在這里不用再驗算。7.3.3橫梁的計算橫梁截面形式為矩形，尺寸如圖所示，混凝土標號為C40。相對于第一方案，這里的橫梁承受荷載較小，故橫梁尺寸滿足承載能力要求，不再驗算。7.3.4樁帽的設計根據《高樁碼頭設計與施工規范》（JTJ291-98），樁帽外包寬度取15cm，打樁允許偏位取15cm，寬度取1m，高度取80cm。混凝土采用C40。長度按其上部結構和下部結構進行計算：雙直樁1號和2號樁的樁帽長度取4m，3和4號樁帽長度取，叉樁5號和6號的樁帽長度取3m，樁帽布置如圖所示：7.3.5樁力的驗算樁的尺寸和布置同第一方案，由于上部結構傳遞的荷載小于第一方案，所以樁力比第一方案小，這里不必計算，樁基承載力自然滿足要求。7.4工程量和工程造價計算為了計算工程造價,需要進行工程量計算，這里只對兩個方案的前方樁臺主體工程進行工程量計算。7.4.1第一方案工程量計算計算結果見下表：7.第二方案工程量計算計算結果見下表：7.5所選方案后方樁臺設計 后方樁臺一般作為臨時前方堆場或行駛小型流動機械的通道，不承受門機荷載和水平力的作用，只受到豎直荷載的影響，可以不設置叉樁。樁臺排架間距為，將15m寬的后方樁臺縱向分成兩個的樁臺，每個樁臺排架下面從前沿1m處開始設置一根直樁，間隔再設置一根直樁。面板采用疊合板，由預制板和現澆板構成，預制板直接擱置在橫梁上，每塊預制板寬，不設置縱梁。橫梁采用倒T型截面，由上下橫梁構成，均為現澆結構。橫梁、面板之間整體連接。7.5.1面板的計算7.5.1.1面板基本尺寸，如圖所示（1）面板采用疊合板：板厚h1=30cm，其中預制層15cm，現澆層15cm（2）面板上要有磨耗層作為保護，厚度擬為h2=10cm（3）預制層、現澆層和磨耗層均采用C307.面板計算跨度面板擱置在下橫梁上，擱置長度e=20cm，按簡支板計算。計算跨度l0=minLn7.荷載計算（1）永久作用面板自重q1=γ鋼筋砼h1=kPa，磨耗層自重q自重總和q0=q1跨中彎矩M0=1(2)可變作用堆貨荷載q堆=60kPa，根據前方樁臺計算結果，流動機械荷載作用效應小于堆貨荷載作用，并且兩者不能同時存在，故這里不再考慮流動機械荷載。那么跨中彎矩M堆=17.面板尺寸抗裂驗算考慮永久荷載+可變荷載這種組合，可變荷載中堆貨荷載起控制作用。M中=M式中：M中——荷載組合后的跨中彎矩（kN·m）；M永久——永久荷載在跨中產生的彎矩（kN·m），M永久=kN·m；M可變——可變荷載在跨中產生的彎矩（kN·m），M可變=kN·m；ψ——荷載組合系數，。綜上，可求得M中=kN·m。面板抗彎摸量可按下式計算：W=16bh式中：W——面板的抗彎模量（m3）；b——垂直于板跨方向的板寬（m），取單位寬度b=1m；h——板的厚度（m），h=0.30m。所以求得15m3。面板