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1、 天津港 2.5 万吨集装箱码头设计 I目录第一章 总论.11.1 概述11.2 设计依据1第二章 设计资料22.1 工程位置.22.2 自然条件.22.2.1 气温.22.2.2 降水.22.2.3 雾.32.2.4 相对湿度.32.2.5 风.32.2.2 水文.42.2.2.1 潮位.42.2.2.2 波浪.62.2.2.3 海流 62.2.3 海冰.72.2.4 作业天数.72.2.4.1 码头作业标准.72.2.4.2 统计结果.82.2.5 泥沙淤积.82.2.6 地质.92.2.6.1 土层分布.92.2.7 地震10第三章 运量与船型113.1 年运量.113.2 设计船型.1
2、1天津港 2.5 万吨集装箱码头设计 II第四章 总平面布置124.1 总平面布置原则.124.2 泊位数的确定.124.3 码头水域布置.144.3.1 码头前沿设计水深 .144.3.2 船舶制动水域.154.3.3 船舶回旋水域.154.3.4 码头前沿停泊水域.154.3.5 港池布置 .164.3.6 锚地布置 .164.3.7 航道尺寸与布置.174.3.7.1 航道水深.174.3.7.2 航道有效宽度.184.4 码头陆域尺度.194.4.1 码头泊位长度 .194.4.2 码头前沿高程.194.4.2.1 码头前沿顶高程 .194.4.2.2 码头前沿底高程 .194.4.3
3、 码头前沿作业地带.204.4.4 库场面积.204.4.4.1 集装箱堆场面积 .204.4.4.2 集装箱码头拆装箱库所需容量 .214.4.5 集装箱码头大门所需车道数 .224.4.6 港区道路布置.234.4.6.1 港区道路布置要求 .234.4.7 辅助生产和辅助生活建筑物 .23第五章 装卸工艺布置245.1 装卸工艺的设计原则及一般要求245.1.1 设计原则.24天津港 2.5 万吨集装箱码头设计 III5.1.2 一般要求.245.2 码头的装卸工艺流程设计 .255.3 装卸工艺机械方案比选.265.4 主要机械规格 .265.4.1 岸边集装箱装卸桥 .265.4.2
4、 轨道式龙门起重机.275.4.3 集装箱牵挂车.275.4.4 集装箱半挂车.275.5 装卸机械数量及司机人数的确定.285.6 装卸工人数确定 .29第六章 结构方案拟定与比选306.1 设计原则.306.2 结构方案的比选.31第七章 码头结构计算347.1 码头结构设计的一般规定.347.2 设计条件.347.2.1 结构安全等级.347.2.2 设计水位.347.2.3 设计船型 .357.2.4 波浪要素.357.3 结构尺寸的确定.357.3.1 施工水位的确定.357.3.2 基础设计.357.3.3 沉箱尺寸.367.3.4 胸墙尺寸.377.3.5 墙后回填.377.4
5、材料重度 .377.5 其他附属设施设计.387.6 码头结构计算.38天津港 2.5 万吨集装箱码头设计 IV7.6.1 设计状况.387.6.2 作用分类.387.6.3 作用效应组合.387.7 作用计算.397.7.1 永久作用.397.7.1.1 结构自重力 .397.7.1.2 填料土压力.447.7.1.3 贮仓压力.477.7.1.4 剩余水压力.497.7.2 可变作用.497.7.2.1 船舶荷载.497.7.2.2 堆货荷载所产生的土压力.527.7.2.3 门机荷载所产生的土压力 .537.7.2.4 波浪力计算.557.7.3 沉箱沉放时面板所受水压力计算.587.8
6、 码头荷载标准值汇总.607.9 码头稳定性验算.617.9.1 作用效应组合 .617.9.2 码头沿基床顶面的抗滑稳定性验算 .617.9.3 码头沿基床顶面的抗倾稳定性验算 .657.9.4 基床承载力验算.687.9.5 沉箱浮游稳定性验算.71第八章 沉箱结构内力计算758.1 一般规定.758.1.1 沉箱结构内力计算的图式规定.758.2 承载能力极限状态下的内力计算.758.2.1 沉箱前壁板.758.2.2 沉箱前底板计算.778.2.3 内力计算.79天津港 2.5 万吨集装箱码头设计 V8.3 正常使用极限状态下的内力计算.798.3.1 沉箱前壁板 .798.3.2 沉
7、箱前底板计算.818.3.3 内力计算 .828.4 构件承载力计算.828.5 构件裂缝宽度验算 .83参考文献.90致谢.91天津港 2.5 万吨集装箱码头设计 第 1 页 共 91 页第一章 总论1.1 概述天津港是世界等级最高、中国最大的人工深水港、吞吐量世界第四的综合性港口，位于滨海新区。服务和辐射京津冀及中西部地区的 14 个省市自治区，总面积近 500 万平方公里，占全国面积的 52%，是蒙古国等内陆国家的主要出海口，航线通达世界 180 多个国家和地区的 500 多个港口。天津在渤海西岸的盐碱滩涂上建成的吞吐量两亿吨的第二港口天津南港于 2011 年 08 月 31 日开港试通
8、航，也称天津港的南港区。本设计在天津南疆港区 26泊位处，拟建 2 个2.5 万吨级集装箱码头。1.2 设计依据本次设计内容为天津港 2.5 万吨级集装箱码头。设计包含工程总平面布置、装卸工艺、结构尺寸等。设计按交通部颁发的有关规范进行，具体如下：（1）港区总平面布置、装卸工艺流程设计参照海港总平面设计规范 、 海港工程设计手册中规定进行确定。（2）码头计算荷载按港口工程荷载规范中规定进行确定。（3）混凝土和钢筋混凝土构件的结构系数和弹性模量等按水工钢筋混泥土结构中规定进行确定。（4）设计图纸按港口工程技术规范、港口工程制图标准绘制。天津港 2.5 万吨集装箱码头设计 第 2 页 共 91 页
9、第二章 设计资料2.1 工程位置本工程位于天津港南疆港区规划的 26#泊位处，东侧为大型石化码头区，天津港主航道里程约 12+000。2.2 自然条件根据天津塘沽海洋站 2000-2006年实测值进行特征值的统计与分析 。2.2.1 气温年平均气温 13.1年平均最高气温 16.4年平均最低气温 10.9极端最高气温 40.9极端最低气温 -13.5（注 1953 年 1 月 17 日曾出现最低气温 -18.3）2.2.2 降水年平均降水量 363.7mm年最大降水量 491.1mm年最小降水量 196.6mm一日最大降水量 157.2mm（注 1975 年 7 月 30 日曾出现一日最大降水
10、量 191.5mm）降水强度小雨平均每年 65.2 个降水日降水强度中雨平均每年 9.7 个降水日降水强度大雨平均每年 3.7 个降水日天津港 2.5 万吨集装箱码头设计 第 3 页 共 91 页降水强度暴雨平均每年 1.0 个降水日本区降水有显著的季节变化，雨量多集中于每年的 7、8月份，该两个月的降水量为全年降水量的 58%，而每年的12月至翌年的3月降水极少，4个月的总降水量仅为全年降水量的 3%左右。2.2.3 雾能见度1km的大雾平均每年为 16.6个雾日，雾多发生在每年的秋冬季，每年12月份大雾日约为全年大雾日的 30%左右，最长的延时可达 24小时以上。按大雾实际出现时间统计，平
11、均每年为 8.7天。2.2.4 相对湿度年平均相对湿度 67%2.2.5 风风是气象要素中不稳定的一个要素，年与年之间观测统计值有一定的差异，为了更真实地反映天津港的风况，我们统计19962005 年（共计 10年）每日 24 次风速、风向观测资料：统计表明港区常风向为S 向，次常风向为 E 向，出现频率分别为 9.89%、9.21%。强风向为 E 向，次强风向为ENE 向，7 级风出现的频率分别为 0.32%、0.11%。详见风玫瑰图和风频率统计表 3-1。造成本海区的大风天气过程，主要是冬、春季的寒潮和夏、秋季的台风（气旋） ，根据塘沽气象站资料统计，寒潮大风较为频繁，台风（气旋）大风出现
12、频率较少。本海区历年平均风速 4.5m/s，最大风速26.5m/s，风向 E，出现在 1971 年 6 月 26 日。天津港 2.5 万吨集装箱码头设计 第 4 页 共 91 页图图 1 1 风风玫玫瑰瑰图图2.2.2 水文2.2.2.1 潮位本区潮汐类型为不规则半日潮型，其（ HO1+HK1）/HM2=0.53。2.2.2.1.1 基准面关系天津港理论最低潮面与大沽零点及当地平均海平面的关系如下图 ：当地平均海面大沽零点2.56m 1.00m天津港理论最低潮面图图 2 2 零零点点及及当当地地平平均均海海平平面面的的关关系系2.2.2.1.2 潮位特征值（以天津港理论最低潮面起算，下同）根据
13、塘沽海洋站 1963 年1999 年资料统计：历年最高高潮位 5.81m（1992 年 9 月 1 日）天津港 2.5 万吨集装箱码头设计 第 5 页 共 91 页历年最低低潮位 -1.03m（1968 年 11 月 10 日）注：1957 年 12 月 18 日出现最低低潮位 -1.08m历年平均高潮位 3.74m历年平均低潮位 1.34m历年平均海平面 2.56m历年最大潮差 4.37m（1980 年 10 月）历年平均潮差 2.40m2.2.2.1.3 设计水位设计高水位 4.30m设计低水位 0.50m极端高水位 5.88m极端低水位 -1.29m2.2.2.1.4 乘潮水位全年乘潮水
14、位见表 2-1。表表 2 2- -1 1 全全年年乘乘潮潮水水位位表表考虑到我国北方海区潮位季节变化，冬三月（ 12 月、1 月、2 月）乘潮水位见表 2-2。频率（%）延时 潮位（m）808590乘潮一小时3.363.263.14乘潮二小时3.263.163.04乘潮三小时3.123.012.89乘潮四小时2.932.822.71天津港 2.5 万吨集装箱码头设计 第 6 页 共 91 页表表 2 2- -2 2 冬冬三三月月（1 12 2 月月、1 1 月月、2 2 月月）乘乘潮潮水水位位表表频率（%）延时 潮位（m）808590乘潮一小时3.193.052.91乘潮二小时3.082.942.81乘潮三小时2.942.822.68乘潮四小时2.762.632.502.2.2.2 波浪2.2.2.2.1 波浪概况用塘沽海洋站波浪实测资料统计，本区常浪向 ENE 和 E，频率分别为9.68%和 9.53%，强浪向 ENE，该向 H4%1.5m 的波高频率为 1.35%， 7.0sT的频率仅为 0.33%，各方向 H4%1.6m 的波高频率为 5.06%，H4%2.0m 的波高频率为 2.24%，详见波玫瑰图。2.2.2.2.2 设计波浪当防波堤口门位于航道里程 16+000 时，拟建码头前 50
