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镇江港码头结构设计与施工组织设计

镇江港五万吨级码头结构设计

DesignandConstructionDesign

该论文为镇江港高桩板梁式码头设计JCT746-2007标准下载，地处京杭大运河与长江十字交汇处，是我国长江主枢纽港之一。该地所处的地质条件基本为淤泥，适合使用高桩码头这种结构型式，高桩码头结构自重轻，为透空结构，可以减弱波浪对码头的影响。

本设计主要分镇江港5万吨级板梁式高桩码头，主要分为四大部分：

第一、根据当地实际情况对码头进行了结构选型，总平面做了布置，包括码头前沿水深、码头面高程、泊位长度等，此外，根据相关规范，对码头的各构件尺寸进行了估算。

第二、对所承受的荷载以及各构件进行了计算，这部分是本设计的核心内容，包括对面板、纵梁、横向排架、桩基和靠船构件的详细计算，其中横向排架和桩基采用上海易工软件进行了计算。

第三、进行了简单的施工组织设计，包括工程简介、场地安排和施工进度计划三部分。

第四、对码头各断面，包括各构件进行了CAD绘图。

关键词：高桩；板粱式；结构；内力计算

Third,forthesimpleconstructiondesign,includingprojectprofiles,venuearrangementsandtheconstructionscheduleofthreeparts.

Keywords：highpiledwharf;beamsplate;structure;internalforcecalculation

1.1我国港口的基本情况 1

1.1.1港口的作用 1

1.1.2港口的规模和经济都有了跨越式发展 1

1.1.3港口的管理体制 2

1.2江苏省的港口情况 2

1.3镇江港口情况 3

1.3.1镇江港的地理位置及交通环境 3

1.3.2镇江港的自然条件 3

1.3.3镇江建港的必要镇江建港的必要性和重要性 5

2.1.1地理位置 6

2.1.3.1潮汐、水位 6

2.1.3．2流速流向泥沙 7

2.1.3．3冰凌 8

2.4地质构造及地震 9

第三章总平面布置 10

3.2码头泊位数、泊位长度及其高程 10

3.2.1泊位数 10

3.2.2码头前沿高程 11

3.2.3码头前沿设计水深 11

3.2.4码头前沿底高程 12

3.2.5泊位长度 12

3.2.2码头前水域宽度 12

3.3库场堆场面积 12

第四章码头结构方案设计及荷载计算 14

4.1结构方案的确定 14

4.2.1结构总尺度的确定 14

4.1作用于船舶上的风荷载 15

4.2作用于船舶上的水流力 16

5.1计算原则及其尺寸拟定 19

5.2.1简支板 19

5.2.2连续板 20

5.3.1永久作用 20

5.3.2可变作用 21

5.4作用效应分析 21

5.4.1短暂状况(施工期) 21

5.4.2持久状况(使用期) 22

5.5作用效应组合 25

5.5.1承载能力极限状态的作用效应组合 25

5.5.2正常使用极限状态的作用效应组合 25

6.1纵梁断面尺寸 29

6.2计算跨度选取 30

6.2.1简支梁 30

6.2.2连续梁 30

6.3.1永久作用 30

6.3.2可变作用 31

6.3.3作用效应分析 31

6.4.1施工期 31

6.4.2使用期 32

6.5作用效应组合 60

6.5.1承载能力极限状态的作用效应组合 60

6.5.2正常使用极限状态的作用效应组合 61

6.6纵梁配筋计算 64

第七章横向排架计算 67

7.2.1计算跨度 68

7.2.2结构断面特征 68

7.3横梁荷载计算 69

7.3横梁配筋计算 77

8.2桩轴力计算表格 79

8.2桩轴力计算表格 82

第九章靠船构件计算 84

9.2靠船构件计算 84

9.2.1悬臂板根部断面内力计算 84

9.2.2靠船构件水平向在船舶撞击力作用下的内力 85

9.3靠船构件配筋计算 86

第十章施工组织设计 88

10.1.1工程简介 88

10.1.2工程特点 88

10.1.2.1气象 88

10.1.2.2水文 88

10.2施工布置 89

10.2.1布置原则 89

10.2.2现场布置 89

10.3施工进度计划 90

10.3.1施工总进度计划安排原则 90

10.3.2施工进度计划表 90

1.1我国港口的基本情况

作为港口，无论在任何国家，对于城市经济的发展、区域经济的发展都起着非常重要的作用。据有关资料显示，全球35个国际化的城市，其中有31个是因为有港口而发展起来的国际化的城市。前10名的城市几乎都是港口城市。有资料显示，全球财富的50%集中在沿海港口城市。

从我们国家的情况来看，也是这样，比如说我们的长三角地区，占国家GDP总量的18.6%，长三角地区正是因为有强大的港口群，比如说上海港、宁波港等等。同时，珠三角地区，占国家GDP9.9%，它也有一个港口群，比如说广州港、深圳港做支撑。同样在环渤海地区，占全国GDP总量的25%，也是因为有了大连、秦皇岛、天津、烟台、青岛这样的港口，支持着环渤海经济圈的发展。因此，港口在国家的经济发展中，在区域经济的发展中，在城市经济发展中起着举足轻重的作用。

港口为什么会起这样的作用呢？是从历史演变的过程来看。港口首先是交通的枢纽，是各种交通工具转换的中心，这样大量的货物聚集在这里，拉动经济的发展。同时，港口周边地区又发展加工工业，带动了工业的发展。再后来是第三代港口，又促进了国际贸易的发展，一些代理的行业，物流也发展起来了。现在已经发展到第四代港口，是什么概念呢？是全球资源配置的枢纽，因为当前的一个国际发展的重要趋势是全球化，全球化的趋势就是资源在全球范围内的流动与资源在全球的共享，在这样的情况下，资源在全球范围内流动，就要靠海运来支撑，因为海运的运量最大，效率最高，成本最低。在港口周围就变成了资源配置的枢纽。因此，在区域经济发展中，港口对于整合各种生产要素，发展各种产业集群具有非常重要的意义。

1.1.2港口的规模和经济都有了跨越式发展

建国初期，我国沿海只有6个主要港口，泊位233个，其中万吨级深水泊位61个，年吞吐量1000多万吨。50多年来，依靠科技进步，我国港口的面貌已经发生了根本的改变，港口与航道的建设进入了一个新的时期.，我国沿海港口完成货物吞吐量27亿吨，增长18.8％。其中集装箱超过了5700多万标准箱，比上年4589万标准箱增加了1100多万标准箱。增长24.3％。尤其是上海港货物吞吐量达到5.9亿吨，集装箱吞吐量达到2500万标准箱，分别位居世界第一、第二位。沿海港口对国民经济发展，尤其对于外贸发展提供了有力的支撑，作出了突出的贡献。港口水工建筑物的结构型式也有了很大的发展并取得了一系列重大技术成就和具有国际水平的创新成果。

1.1.3港口的管理体制

港口所在城市政府建立了港口行政管理机构，共有港口企业产权划归地方，为进一步实施国企改革，建立现代企业制度创造了条件。作为国内最大国有独资港口企业集团之一的上海国际港务集团，多元化股份制改造已经在去年年底启动。为港口的发展，发展现代物流，推进港口经济繁荣，提高竞争力注入新的活力。

2)改革不全面，仍有不少遗留问题

我国港口还存在一些长期积累下来的问题，经济发展出现的新问题，改革中遇到的深层次问题和管理问题，主要表现在港口能力不足，大型深水化泊位短缺。2004年经济运行当中出现的煤、电、油运紧张状况仍然表明，我国港口仍然是经济发展中的薄弱环节，瓶颈制约状况没有从根本上改善。港口资源利用存在体制性障碍，综合运输体系效能不高，港口公用基础设施建设滞后。

1.2江苏省的港口情况

江苏省的水运业有着得天独厚的优势，境内水网密布，通江达海。全省通航里程为24793公里(不含长江干流)，占全国近五分之一。长江流入江苏境内425公里，京杭运河南北贯通690公里，海岸线1011公里，目前江苏省港口泊位数、港口吞吐量均居全国第一。根据交通部统计，2005年全国有25个主要港口，我省占有5个。2005年全省港口货物吞吐量7.3亿吨，居全国第一位，集装箱吞吐量305万Τ，与2004年相比，分别增长15％以及39％，其中沿江沿海港口吞吐量达到5亿吨，外贸货物吞吐量达到8200万吨。2005年连云港完成集装箱吞吐量100万Τ，跃居全国沿海集装箱港口吞吐量的前十位，居全球集装箱港口吞吐量的前100位；苏州港、南京港分别完成货物吞吐量1亿吨，跨进亿吨港口之列。“十五”期间，我省港口吞吐量、外贸货物吞吐量以及集装箱吞吐量分别年增加20.5％、18％以及30%。江苏省95％的货物由水运承担，江苏内河水运以其独特的优势不仅形成了灿烂的运河文化，还生成了沿河、沿江产业带，为促进区域经济的发展以及生产力合理布局发挥了重要作用。

1.3.1镇江港的地理位置及交通环境

镇江港位于长江三角洲暨江苏省中部的镇江市，地处京杭大运河与长江十字交汇处。地理坐标为北纬32度13分，东经119度26分30秒。上距南京87公里，下距长江入海口279公里。铁路有京沪干线，公路有312、104国道，沪宁高速公路穿越，沿江有金山、大港、扬中三处汽车轮渡沟通苏南、苏北公路网；航空东距常州机场70公里，西距南京禄口国际机场90公里，均有高等级公路直达，是我国长江主枢纽港之一。

1.3.2镇江港的自然条件

历史极端最高气温：40.9℃

年平均气温：15.4℃

常风向为东风，春夏季多东及东南风，秋冬季多东北及北风，风力为3~4级，强风向为西北风，年大于17米/秒风平均为15.6天。

年平均降水量为1066.2毫米，年平均降雨日119.7天，大都集中在6~9月份。

年平均雾日为25.8天，大都发生在冬季，主要是凌晨起雾，九时左右消散。 

镇江港所辖江段属感潮河段，属半日潮型，规划港区的设计水位根据镇江港老港区内的镇江水文站52年水位资料推得。(黄海基面，下同)详见下表：

历年最高水位：+6.69米(1996年8月1日)

历年最低水位：+ 0.66米(1959年1月22日)

平均高水位：+5.20米

平均低水位：+1.60米

历年最大潮差：+2.32米(1979年1月30日)

历年最小潮差 ： 0.00米 (1969年9月6日)

历年平均潮差 ：+0.96米

据长办南京历年实测瞬时落潮流速资料：

断面平均最大流速：2.0米/秒(洪水)

断面平均最小流速：0.5米/秒(枯水)

平均流速：        1.0米/秒(中水)

各规划港区主流流向以顺流为主，枯水涨潮有负流出现

波浪：波高一般较小(H＜0.7米)，可不考虑。

据长办南实站的实测资料，镇扬河段悬移质泥沙含量：

最大含沙量：              1.00千克/立方米

最小含沙量：            0.05千克/立方米

平均含沙量：            0.30千克/立方米

每日涨落潮两次，涨潮平均历时3小时25分，落潮平均历时9小时，最大潮差2.32米，枯水期涨潮时有明显逆江流，流速0.5~1米/秒。

1.3.3镇江建港的必要镇江建港的必要性和重要性

镇江港地处江苏省中部，位于省内长江沿岸与京杭运河沿岸经济带十字水系交汇中心，水陆交通十分发达，与邻近港口相比，港口对省内市县的幅射面广。地处长江B级航区末端，是长江中上游地区大宗物资江海中转最佳效益区段，有利于长江沿岸各省市B级航区船舶满载直达进行江、海河中转联运。

镇江市具有港口、交通、能源、水源、用地及城市依托的组合优势，在长江岸线经济开放带上中等规模以上城市中有比较优势。随着经济国际化的进程，长江下游地区日益成为跨国资本转移的热土之一，镇江又是其中深水岸线资源最丰富、最具开发潜力优势的地区。

随着镇江港对外开放，新增外贸海运功能，港口从内河型又转向江海型，成为长江下游一类对外开放港口。到90年代末，公用码头中海轮吞吐量比例已超过一半。从公用码头的企业专用码头的发展建设来看，镇江港已形成以建设海轮泊位为主导的发展方向，海港型的特征十分明显。

腹地经济发达，市场繁荣，港口吞吐量不断增长，港口吞吐量构成不断调整，外贸吞吐量比重上升较快，为港口发展提供了强有力的支撑。

镇江港位于长江三角洲暨江苏省中部的镇江市，地处京杭大运河与长江十字交汇处。地理坐标为北纬32度13分，东经119度26分30秒。上距南京87公里，下距长江入海口279公里。铁路有京沪干线，公路有312、104国道，沪宁高速公路穿越，沿江有金山、大港、扬中三处汽车轮渡沟通苏南、苏北公路网；航空东距常州机场70公里，西距南京禄口国际机场90公里，均有高等级公路直达，是我国长江主枢纽港之一。

年平均气温15.4℃。历史最高气温40.9℃，最低气温为零下12℃。

常风向为东风，春夏季多东及东南风，秋冬季多东北及北风，风力为3~4级，强风向为西北风，年大于17米/秒风平均为15.6天。

年平均降水量为1066.2毫米，年平均降雨日119.7天，大都集中在6~9月份。

年平均雾日为25.8天，大都发生在冬季，主要是凌晨起雾，九时左右消散。

2.1.3.1潮汐、水位

港口处于长江感潮河段，每天涨落潮两次，涨潮平均历时3小时25分，落潮平均历时9小时。最高潮位6.48米，最低潮位0.66米，平均潮差0.96米。

有明显逆流，流速为0.5~1米/秒。

日落后不允许进港航行。

镇江港所辖江段属感潮河段，属半日潮型，规划港区的设计水位根据镇江港老港区内的镇江水文站52年水位资料推得。(黄海基面，下同)详见下表：

历年最高水位：+6.99米(1996年8月1日)

历年最低水位：+0.66米(1959年1月22日)

平均高水位：+5.20米

平均低水位：+1.60米

历年最大潮差：2.32米(1979年1月30日)

历年最小潮差：0.00米(1969年9月6日)

历年平均潮差：0.96米

设计高水位采用高潮累积频率10%的潮位；设计低水位采用低潮累积频率90%的潮位。

极端高水位采用重现期50年的年极值高水位，极端低水位采用重现期50的年极值低水位。

2.1.3．2流速流向泥沙

据长办南京历年实测瞬时落潮流速资料：

断面平均最大流速：2.0米/秒(洪水)

断面平均最小流速：0.5米/秒(枯水)

平均流速：1.0米/秒(中水)

各规划港区主流流向以顺流为主，枯水涨潮有负流出现。

波浪：波高一般较小(H<0.7米)可不考虑

据长办南实站的实测资料，镇扬河段悬移质泥沙含量：

最大含沙量：1.00千克/立方米

最小含沙量：0.05千克/立方米

平均含沙量：0.30千克/立方米

港区陆域平坦，已建少量库场，后方土地充裕。地面高程一般在6.00~6.03米左右。港区江面极为开阔，自建港以来，港址处微冲不淤，水下地形状况变化较小。

本区属冲击平原。根据对港区的钻孔勘察，土层变化基本一致，各分层如下：

淤泥质亚粘土：灰黄色~灰褐色，局部夹薄层粉沙、云母和腐殖质等，土质自上而下由流态至极软状态，吴饱和高压缩性状。

粉沙：青灰色~灰色，夹薄层亚粘土和贝壳碎片等，土质呈稍密~中密状。

亚粘土：灰色，夹薄层粉细砂，但以亚粘土为主，土质呈软塑状。

粉细砂：灰色，夹少量零碎状贝壳、云母碎片等，局部夹少量夹薄层亚粘土，土质呈中密~紧密状。

亚粘土夹粉细砂：灰色~灰褐色，夹厚层粉细砂，但以亚粘土为主，水平与垂直向岩相变化较大，土质呈软塑~可塑状。

根据《中国地震动参数区划图》，本区域地震基本烈度为Ⅶ度。

本码头设计的代表船型，为50000吨级散货船。

50000吨散货船：船长：223m

3.2码头泊位数、泊位长度及其高程

目标港口的货运吞吐量为1590t。

泊位数应根据码头年作业量、泊位性质和船型等因素按下式计算：

Qn——根据货物类别确定的年吞吐量(t)；

Pt——泊位的年通过能力(t)。

而泊位的年通过能力应根据泊位性质和设计船型按下式计算：

a——当货物多样而船型单一时，a为各货种年装卸数量占泊位年装卸总量的百分比(%)；当船型、货种都不相同时，a为各鲤船舶年装卸不同货物的数量占泊位年装卸总量百分比(%)；

ps——与a相对应的泊位年通过能力(t)。

与a相对应的泊位年通过能力也可按下式计算：

——昼夜装卸作业小时数(h)，应根据各港实际情况确定。一般制可取6~7h，两班制可取12~13h，三班制可取15~18h；对石油码头可取24h；此处取12h(两班制)

P＇——合理船舶利用率(%)。此处取0.60(0.55~0.70)。

因此，取泊位数为3个。

3.2.2码头前沿高程

式中：
——设计高水位，根据统计的资料，重现期为50年的设计高水位是5.20m；

3.2.3码头前沿设计水深

式中：
——码头前沿设计水深(m)；

——设计船型满载吃水(m)，取12.8m；

——龙骨下最小富余深度(m)，取0.5m；

——其它富余深度(m)，取0.4m。

3.2.4码头前沿底高程

3.2.2码头前水域宽度

码头前水域宽度取为2倍设计船宽，本设计取为64.6m。

式中：
——仓库、堆场容量(t)；

——根据货物类别确定的年吞吐量(t)，本次取1590万t；

——仓库或堆场不平衡系数，本设计取为1.5；

——货物最大入堆场百分比(%)，本设计取为100%；

——仓库或堆场年营运天(d)，本设计取36510d；

——货物在堆场的平均堆存期(d)，本设计取10d(8~13d)；

——堆场的总面积(m2)；

——单位或有效面积的货物堆存量(t/m2)，取4.0(生铁2.5~4，钢材3~6)

——堆场总面积利用率，为有效面积占总面积的百分比，取0.7(0.7~0.8)

取为240000m2。

最大起重量10t；最大幅度30m；

自重200t；轨矩10.5m；

支腿纵距10.5m；荷载250kN。

选用15t汽车，其参数如下：

一般车总重力：150kN；

前轴重力标准值：50kN；

后轮重力标准值：100kN；

前轮着地宽度及长度：0.25×0.20m；

后轮着地宽度及长度：0.50×0.20m；

车辆外形尺寸(长×宽)：7×2.5m。

DL／T 1035.2-2018 循环流化床锅炉检修导则 第2部分：锅炉本体检修第四章码头结构方案设计及荷载计算

重力式、板桩式及高桩式是码头结构的主要型式。重力式一般用于较好的地基，板桩式主要适用于所有可沉入板状的地基，但板桩是薄壁结构，抗弯能力有限，一般适用于万吨级以下的码头，高桩式一般适用于软土地基，根据当地地质资料条件，码头采用高桩式结构，根据当地的水位差，综合考虑采用梁板式结构型式。

高桩式码头根据实际情况，又分为两种，第一种由面板、纵梁、横梁、桩帽，靠船构件组成，其装配程度高，采用了预应力结构，提高了结构的抗裂性能，但梁的高度较大，又有桩帽，所以比较费材料，并且由于梁都是预制的，整体性较差；第二种不采用桩帽，直接在桩上现浇下横梁，并且部分构件也采用了预应力，这样不仅提高了承载力，节约了材料，也增强了整体性，综合考虑，采用第二种型式的高桩码头。因设计船型为5万吨级散货船，系缆力标准值与船舶撞击力标准值均较大,码头受到的水平力大，码头桩基中至少组要设置一对叉桩。

4.2.1结构总尺度的确定

(2)结构沿码头长度方向的分段：为避免结构中产生过大的温度应力和沉降应力，沿码头长度方向隔一定距离应设置变形缝。在平面布置中已确定5万吨级散货船泊位长度为800m。本港所处位置地基土质分布较均匀，因此，结构沿长度方向可以分为15段，每段长为53.33m，每个结构段的两端做成悬臂式上下结构。

4.1作用于船舶上的风荷载

定额[2020]6号--电力工程造价与定额管理总站关于发布应对新型冠状病毒肺炎疫情期间电力工程项目费用计列和调整指导意见的通知作用在船舶上的计算风压力的垂直于码头前沿线的横向分力和平行于码头前沿线的纵向分力宜按下列公式计算：