浮码头设计说明书趸船钢引桥桥台设计.docx
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浮码头设计说明书趸船钢引桥桥台设计
湘江2000吨级航道株洲水上服务区
1#泊位浮码头结构设计
摘要
为了配合湘江2000吨级航道工程建设，拟在株洲枢纽上游建设一个水上服务区，保证湘江上船舶的补给需要的衔接。
服务区采用浮码头结构型式，由活动钢引桥连接钢质建船和岸堤，本设计走船采用3组定位墩固定，钢引桥的主尺寸为45mX4m,该钢引桥采用实腹式结构。
主要设计内容包括：
外文翻译、总平面布置、装卸工艺流程设计、码头结构方案比选、浮码头方案结构内力计算、钻孔灌注桩配筋、码头边坡稳定性计算和绘图等。
通过设计，进一步培养综合应用本专业基础理论知识和基本技能独立分析问题、解决问题的能力，使我们受到工程技术和科学技术的基本训练以及工程技术人员所需的综合训练。
关键字：
浮码头；总平面布置；钢质楚船；活动钢引桥
XIANGJIANGRIVER2000TONNAGEWATERWAYZHUZHOUWATERSERVICE
1#BERTHSFLOATINGWHARVESSTRUCTUREDESIGN
ABSTRACT
Inordertomatchthexiangjiangriverchannelengineeringconstruetionof2000tons,awaterservicewiIIbebuiIdinZhuzhounavigation-powerjunctionupstream,guaranteetheconstruetionofxiangjiangriverontheshipsuppIyneedcoherence・Serviceareaadoptsfloatingwharves,byactivitytypesteeIstruetureoftheapproachDunChuanandconnectsteeI,thisdesignDunChuanriverembankmentbythreegroupspositioningpierfixed,LordofthesizeofthesteeIapproach45mx4m,thissteeIapproachadoptssolid-webstrueture.
MaindesigncontentsincIude:
foreignIanguagetransIation,generaIlayout,loadingandunloadingprocessdesign,wharfinternaIforcecaIcuIation,thecast-in-placepilereinforcement,wharfsIopestabiIitycaIcuIationanddrawing.Throughthedesign,whichfurtherdeveIopthecomprehensiveappIicationthisprofessionaIbasictheoreticaIknow丨edgeandbasicskillsofindependentanalysisprobIem,problem-solvinghavebasictrainingofengineeringtechnoIogyandsciencetechnoIogy,aIsothecomprehensivetrainingofengineeringneedfortechnicaIpersonneI.
keyword:
fIoatingdock；GeneraIIayout;SteeIDunChuan;ActivitiessteeIapproach
第一章概述1
建设原则1
第二章设计资料3
港口地理条件3
水文条件3
气象条件3
设计船型资料4
株洲航电枢纽资料4
地形地貌及工程地质条件4
第三章总平面布置7
总平面设计原则7
港址选择7
平面尺寸设计8
码头竖向尺寸设计8
航道、锚地及导助航设施9
航道9
锚地10
导助航设施10
服务区水工建筑物及陆域布置11
丁靠区布置11
走船及引桥布置11
港口道路布置13
服务区基本建筑布置13
第四章装卸工艺15
主要设计参数15
建设规模15
设计船型15
主要工艺内容15
工艺方案15
设计原则15
人员进出港口工艺流程和作业方式15
船舶加油工艺流程和作业方式15
第五章结构方案比选17
码头结构选型论证17
结构选型基本原则17
结构选型三要素17
设计条件19
水工结构方案19
方案一19
方案二19
水工结构方案初步比选19
方案一优缺点19
方案二优缺点20
方案选择20
第六章结构计算21
设计荷载21
船舶荷载21
风荷载28
水流力29
人群荷载29
加油管道荷载29
定位墩计算29
主要要求29
设计资料及方案拟定30
桩长的确定30
彳殳庁十荷载30
钢管桩计算31
钻孔灌注桩桩基计算40
钢引桥计算49
主要要求49
荷载计算50
桥面板设计计算51
纵梁的设计计算52
横梁的设计与计算55
主梁的设计与计算59
支座设计63
桥台计算64
计算资料64
荷载计算64
地基承载力验算67
抗滑验算69
抗倾验算69
墙身强度验算70
码头边坡稳定性计算71
计算方法71
计算资料72
计算结果73
工程槪况及施工条件74
工程槪况74
施工条件74
施工方法74
施工方法74
施工工艺流程75
参考文献76
致谢77
附图
图1总平面布置图
图2水工结构剖面图
图3钢引桥结构图
图4水工结构平面图图5装卸工艺流程图
图6灌注桩结构图图7现浇桥台结构图
图8手绘图
附件
附件1开题报告附件2外文翻译及原文
第一章概述
湘江纵贯南北，通江达海，具有发展水运的优越自然条件和社会环境,并且湘江衡阳经长沙至城陵矶已具备建成II级航道（2000吨级）的基础。
为适应日益増长的运输需求和船舶大型化的发展，降低运输成本，特别是长株潭城市群作为全国节约型和环境友好型社会建设配套改革试验区，其水运作为最节能环保的运输方式，对完善综合交通运输体系，构建节约型交通具有重要意义。
为了全面体现航道建设以船民为本，更好地服务于船民，结合水上运输特点以及沿线港口布局规划，并参考其他省份经验，本设计拟定在长沙和株洲各设置一个水上服务区。
水上服务区功能定位分为基本功能和拓展功能。
基本功能是服务区必须具备的功能，根据目前的调研分析应当首先考虑的服务区基本功能，拓展功能是根据市场需要配置的功能，随着航道建设的深入和航运的发展，还可根据市场需要进行进一步优化和完善。
基本功能包括航运管理服务、锚泊及应急救助、船舶加油、污染物回收四大功能；拓展功能包括船用物资补给、船舶小型机械维修保养、船民
消费公共设施等三大功能。
建设原则
（1）据港区的地质、地貌、地形、水文等条件，按照航道发展的趋势以及对水上服务区的要求选择合理的结构形式，进行总平面布置，并在些基础上确定本项目的建设规模和建设方案。
（2）合理使用码头岸线并综合考虑上下游航道情况，确定拟建码头轴线的位置。
（3）本设计为水上服务区的设计，主要考虑船员服务、船船停靠与加油服务。
一般不进行货物装卸，在码头前沿主要布置人行通道、船舶加油设施以及船船丁靠设施。
建设的要求
近年来，随着湘江航道条件的改善，在长株潭新建的港口泊位中，如长沙霞凝新港、湘潭河西中心港区和株州铜塘湾港区等，均考虑了2000吨级船舶的靠泊作业需求。
长株潭三市的港口总体规划中，主要港口的码头建设标准也按2000吨级船船予以规划。
株洲至城陵矶2000吨级航道建成后，2000吨级船舶可常年停靠作业，从而为推动湘江水运、沿江经济和沿江产业布局的发展提供运输保障。
湘江2000吨级航道水上服务区工程，其功能包括航运管理、船用物资补给、航运信息交流和货物运输交易、船民消费公共设施、船舶维修保养、污水污物集中处理、航标装卸等七个方面。
水上服务区的建设可谓打造全方位的航道“水上社区”。
这种建设模式对于改善内河航运船民长年在水上漂泊的困境、构建和谐航运、贯彻航道建设为船民服务的理念、同时加强航运船舶的管理，均具有十分重要的意义。
水上服务区是随着我国经济和水运事业的发展，近年来在内河航运建设中引现出来的“新生事物”，对其功能和作用还有待通过建设实施的效果来验证，特别是其建设技术标准，还有待通过运行实施来总结和完善。
和谐社会以人为本，水上服务区是人、船聚集的场所，要满足以上七大功能，其建设标准应该对建筑环境、工程构造物安全、码头泊稳条件、预防地质灾害和洪水灾害等方面有更高要求。
湘江为山丘地带河流，不同于江苏省和浙江省境内平原河流，更不同于一般人工运河，湘江水流的流态流势等水文条件较为复杂。
特别是湖南省属洪水、暴雨引发水灾和地质灾害等较为频发的省份，湘江流域洪水期常年发生超警戒线水位情况。
水上服务区建设需充分考虑这些因素的不利影响。
针对湘江2000吨级航道水上服务区工程建设开展码头新型结构和优化研究、码头泊稳条件研究和预防地质灾害研究工作，显得十分必要。
第二章设计资料
港口地理条件
株洲枢纽水上服务区拟与株洲二线船闸上游锚地并列布置，然而与上游锚地紧邻的是一电排的进出水口，根据现场测量，进出水口断面尺寸为2m宽X高，进出水口后方连接一条越过京广线的水渠，如果将服务区与上游锚地紧邻布置将要对水渠进行改建，并且停靠船舶还可能受到出水口水流的影响，因此，服务区设在距离二线船闸上游锚地450m的上游位置。
该位置水深条件较好，不易淤积，大部分岸线为直线，后方200m位置为京广线铁路，但对服务区布置不造成影响。
紧邻沿岸公路，交通方便。
水文条件
设计水位及高程（56黄海高程系统）
库区正常蓄水位为
设计高水位：
m（20年一遇）
设计低水位：
m（考虑预泄的极端低水位）
流速
平均流速：
m/s,最大流速：
m/so
气象条件
株洲属于中亚热带季风湿润气候区，气候温和，雨量充沛。
全市历年平均降水量在1300-1500mm之间，相对湿度在78-83%之间。
雨量充沛，光热充足，冬寒期短，无霜期年达286天，年平均气温16°C到18°Co日平均气温高于35°C全年有一月之多，基本上集中在8月份。
冬季多西北风，夏季多南风，多年平均风速为m/s。
设计风速为9级，大小为21m/so
设计船型资料
根据《湘江干流航道发展规划》及本项目航道建设预期目标，待湘江2000吨级航道建设工程完工时，湘江航道等级为II（3）级时，航道内运输船舶60%为1000吨级货船、40%为2000吨级货船，以2000吨级货船为设计船型。
设计船型为2000吨级货船,90mXX（总长X型宽X设计吃水）。
株洲航电枢纽资料
株洲航电枢纽一线船闸于2004年12月建成通航以来，过闸船舶数量稳步增长，2008年开闸2738次，过船数量19022艘，过闸总吨位428万吨，2009年1〜6月共开闸1976次，过船数量12941镀，过闸总吨位390万吨，随着运量的增长，一线船闸通过能力即将饱和。
目前，株洲枢纽二
线船闸工程预可行性研究已经开始，并且根据航道等级规划，株洲二线船
闸设计代表船型为1顶2艘2000吨级驳船、2000吨级货船。
地形地貌及工程地质条件
拟建场地位于湘江右岸，地貌为河流I级阶地，大堤顶高程为左右，垸内为水稻田，地面高程为左右。
场地内地形简单，地势平坦。
按照各地层的埋藏条件、形成时代和成因类型，根据钻孔揭露情况，将场地内的地层划分为4个工程地质层，从上至下依次为①粉质粘土、②圆砾、③全风化砾岩、④中风化灰岩，见综合地层汇总表。
株洲水上服务区综合地层汇总表表
地层
编号
时
代
成
因
岩土名
称
层厚
（m）
层顶高
程（in）
层底高
程（m）
层顶深
度（m）
层底深
度（m）
①
Q：
'
粉质粘
土
②
Q4a,
圆砾
③
k2
全风化
砾岩
④
Cid
中风化
灰岩
未揭
穿
未揭穿
未揭穿
各岩石层的特征评述如下:
1粉质粘土：
黄色，硬可塑〜硬塑，土质均匀，粘性好，刀切面光滑，强度高，韧性高，含少量高岭土，见少量铁镒质浸染，表层含植物根系。
该层整个场区均有分布，厚度较大。
2圆砾：
褐黄色，中密，湿〜饱和，卵石约占20-30%,粒径2-4cm,砾石约占40-50%,磨圆度好，呈圆〜次圆状，母岩以中风化砂岩为主，以砂及粘性土充填，粘性土含量稍高，约占10-15%0该层整个场区均有分布但厚度变化大，在ZK4和ZK6处厚度小，但在ZK3、ZK5、ZK7处厚度大且未揭穿。
3全风化砾岩：
褐红色，呈含砾粘性土状，硬塑，砾石含量约10-20%,粘性差，刀切面粗糙，韧性低，干强度低，砾石分布不均，母岩主要为强风化砂岩。
本次勘探中，在ZK4、ZK6处有揭露，厚度较大，ZK4处未揭穿。
4中风化灰岩：
灰色，隐晶质结构，中厚层状，属较软岩，节理裂隙发育，见大量方解石脉，脉宽2-5mm,节理面多见褐红色铁质渲染，岩芯完整，呈柱状，节长4-20cmo本次勘探仅在ZK6处有揭鎔，未揭穿。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）和《建筑抗震设计规范》（GB500门-2001）,拟建场地的地震动峰值加速度为，地震动反应谱特征周期为，地震基本烈度值为VI度，设计抗震分组为第一组，抗震设防烈度为6度，设计抗震设防烈度应提高一度。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第条划分作业区拟建场地为建筑抗震不利地段。
地表地质调查和钻孔揭露情况表明，拟建场地内未发现滑坡、不稳定岸坡等其它不良地质作用，场地稳定性较好，适宜建设。
综合分析上述室内试验成果以及现场原位测试成果，对拟建场区各土层物理力学性质评价如下：
1粉质粘土：
硬可塑〜硬塑，土质均匀。
现场标准贯入试验N二13〜21击，平均N二击；室内土工试验孔隙比e二〜，平均为，液性指数平均值为，压缩系数平均值a1-2=,属中压缩性土。
根据地区经验和本次勘察
成果建议该层容许承载力仁180KPa。
2圆砾：
中密，现场动力触探试验=0〜27击，平均N二击。
该层全场区均有分布，但厚度变化大，部分厚度小，局部未揭穿，力学性质较好，根据地区经验和本次勘察成果建议该层容许承载力仁260KPa。
3全风化砾岩：
硬塑，砾石含量约10-20%o现场标准贯入试验N二13〜16击，平均N二击；室内土工试验孔隙比e二，液性指数为，压缩系数a1-2=,属中压缩性土。
该层局部分布，厚度大，局部未揭穿，力学性质较好，根据地区经验和本次勘察成果建议该层容许承载力仁220KPa。
4中风化灰岩：
属较软岩，岩石完整。
室内岩石试验饱和单轴抗压强度平均值为。
该层仅ZK6处有揭靈，本次勘探未能揭穿，根据地区经验和本次勘察成果建议该层容许承载力仁1200KPa。
根据拟建工程区范围内各土层的物理力学性质试验指标及其组成特征，结合现场标准贯入试验结果，建议承载力及抗剪强度标准值如下表所
o
各土层参数值建议表表
\茬议指标
容许
天然
压缩
抗剪强度标准值
岩土名称\
承载力
重度
模量
Ck（KPa）
輸（°）
f（KPa）
Y（KN/m3）
Esi-2（MPa）
①粉质粘土
180
55
20
②圆砾
260
/
/
/
/
③全风化砾岩
220
60
23
④中风化灰岩
1200
/
/
/
/
第三章总平面布置
总平面设计原则
（1）港口应根据货运量、货种、流向、集疏运方式、自然条件、安全和环境保护等因素，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，对大气环境污染较大的港区宜布置在港口全年常风向的下风侧；对水环境污染较大的港区或危险品港区宜布置在港口的下流，并与其它港区或码头保持一定的安全距离。
顺岸码头的前沿线布置，宜利用自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、岸坡稳定及相邻泊位的影响。
（3）港区总平面设计，应在港口总体规划的基础上，根据港区性质、规模、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，并应满足相应要求。
（4）陆域应按功能分区布置，功能区内部布置应紧凑、合理，功能区之间应相互协调。
港址选择
（1）港址选择应符合国民经济发展和地区经济开发的需要，结合自然、社会、营运和建设等条件进行综合论证、比较确定。
（2）综合考虑拟建码头区水域条件及风、浪、流、地质等自然因素的影响，并结合船船吃水需要，合理确定码头前沿线位置、引桥轴线位置。
（3）港址宜选择在风浪较小、泄洪影响小和水流条件较好的地区，并宜避开由于库区水位变化可能引起岸坡失稳的岸坡。
故服务区设在距离株洲航电枢纽二线船闸上游锚地450m的上游位置。
平面尺寸设计
总平面布置方案
务区进行对比，现拟定：
根据《湘江干流航道发展规划》，现有参运船舶及规划将向国家标准船型尺度逐渐过渡情况，本水上服务区靠船平台设计为2000吨级，设计船型为2000吨级货船，90mXX（总长X型宽X设计吃水）,靠船平台尺度按同时并列停靠2艘2000吨级货船设计。
根据株洲水上服务区的特点,拟布置2个靠船平台。
服务区陆域设置服务综合楼1栋，垃圾站1座，污水池1座，机修车间1间，仓库1间，办公楼1栋，宿舍楼1栋，保卫室1间，储油罐1座,磅房1间。
泊位长度和宽度
根据《河港工程设计规范》（GBJ50192-93）的规定，并且靠船平台长度按同时停靠2艘2000吨级货船设计。
码头的泊位长度为：
Lh=L+2d（）
式中：
L为设计代表船型船长（L=90m）m;
d为富裕长度，按规范可取为18m。
所以可以知道码头的泊位长度取为厶,=9O+2xl8=126m,取为130mo
码头前沿停泊水域宽度按《河港工程设计规范》，取2倍设计船宽，对于并列停靠2000吨级货船，停泊水域宽度为4x16.2=64.8m,取为65m。
回旋水域
根据《河港工程设计规范》，船舶回旋水域沿水流方向的长度不宜小于船长的倍，垂直水流方向的宽度不宜小于船长的倍。
根据本码头设计船型，回旋水域长度为230m,宽度为140m。
码头前方的水域较为宽阔，可满足回旋水域的要求。
码头竖向尺寸设计
设计水位（黄海高程，下同）
设计高水位：
m（20年一遇）
设计低水位：
m（考虑预泄的极端低水位）
高程设计
（1）码头前沿设计河底高程：
根据《河港码头设计规范》（GBJ50192-93）第条，码头前沿设计水深应保证营运期内设计船型在满载吃水情况下能安全停靠和装卸作业。
码头前沿设计水深按下式计算：
Dm二T+Z+△Z
（）
式中：
T—设计船型满载吃水（m）;
Z—龙骨下最小富裕深度（m）,取m;
△Z—其他富裕深度（m）,取m。
按设计代表船型2000吨级货船考虑，
码头前沿设计水深D“,二++二m
码头前沿设计河底高程=设计低水位一码头前沿设计水深
本工程设计低水位为m,因此，码头前沿设计河底高程为ni,取33ni。
（2）码头前沿设计高程
码头前沿设计高程按设计高水位加超高值考虑，超高值取mo
H=+=m,取为45mo
（3）港口陆域高程
通过比较地形图的高程，以便港口整平工程量最优化，拟定港口陆域
高程为。
（4）人行道路高程
因为库区正常蓄水位为m,故可以设计人行道路高程为41mo
航道、锚地及导助航设施
航道
根据株洲二线船闸建设情况，株洲枢纽水上服务区拟与二线船闸上游锚地并列布置，服务区设在距离二线船闸上游锚地450m的上游位置。
该位置水深条件较好，不易淤积，大部分岸线为直线。
码头拟采用顺岸式布置，设计码头前沿停泊水域紧靠主航道，可不设专用的进港航道。
通过地形资料与航道设计底高程可知拟建工程前沿及其与主航道相连水域的水深已满足到港船舶靠泊和航行要求，故无需另行开辟航道。
锚地
根据株洲二线船闸建设情况，株洲枢纽水上服务区拟与二线船闸上游锚地并列布置，服务区设在距离二线船闸上游锚地450m的上游位置。
故可利用二线船闸上游锚地作为服务区的主锚地。
另外在服务区附近设计一个副锚地。
依据《河港工程总体设计规范》JTJ212-2006,条及附录A相关内容确定。
依据规范附录条，抛锚系泊每锚位面积可按下式计算确定：
Am=Sa
（）
式中：
Am——锚位面积（锚位面积n?
）;
S——锚位沿水流方向长度（m）;
a——锚位宽度On）,查附录A表知。
设计船型为2000吨级货船，船型尺度（90XXm）属于大型船泊，S取值为〜，在此取为160m;a取值范围为〜，在此取为70m。
锚
位面积人二Sa=160X70=11200o
导助航设施
港口通信、计算机网络、船舶交通管理、工业电视监视和助航设施的建设应与港口主体工程同步进行，其规模应满足港口生产、管理和航运事业的发展需要，并应能保障船舶进出港口的航行安全。
服务区设在距离二线船闸上游锚地450m的上游位置，沿途导助航设施完善，不另设导助航设施。
工程为水上服务区，故码头前沿应根据有关部门要求，设置相应标识等。
服务区水工建筑物及陆域布置
丁靠区布置
由服务区基本功能可知，为了在航运繁忙时间不影响服务区运行，在
代2#泊位之间设置一个95m长的丁靠区。
楚船及引桥布置
走船尺寸设计。
楚船的尺度应满足船舶系靠安全和工艺使用要求，并应符合现行国家标准《河港工程总体设计规范》（JTJ212—2006）的有关规定。
楚船的主尺度比值应符合表3T的规定。
表3-1楚船尺度
码头
类型
楚船长度
（m）
钢质楚船
钢筋混凝土楚船
Ld/q
Bj/Dd
L/Dd
Bd/Dd
货运
码头
（~）L
<45（35）
57（）
<30
<5
客运
码头
（~）L
①表中L为设计船舶长度（m）,Bj为楚船宽度（m）,Q为走船型
2甲板下装载干货的钢质楚船采用括号中数值。
楚船拟采用钢质更船，对于水上服务区主要职能为船员服务与船舶加油。
故设计楚船分为两种形式，一种主要用于船员进出服务，一种主要用于船舶加油。
用于船舶加油的楚船：
楚船长二（~）L二（0.65~0.80）x90=58
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