码头毕业设计任务书

华 北 水 利 水 电 大 学

毕 业 设 计 任 务 书

设计题目:珠江小虎岛××码头结构设计

专 业: 港口航道及海岸工程 班级学号: 姓 名: 指导教师: 张先起 设计期限:2016年 2 月 29日开始 2016年 5 月 20日结束

2016 年1 月 20 日

一、毕业设计的目的

通过对珠江小虎岛码头平面布置与结构设计,了解码头规划布置与码头结构设计基本程序,掌握重力式码头与高桩码头结构计算方法,熟悉码头细部构造设计内容与处理方法。通过绘制毕业设计图纸,与整理撰写毕业设计说明书,熟练掌握采用CAD绘制工程设计图纸的方法,熟悉工程设计说明书基本内容与撰写方法。

二、主要设计内容及基本要求

(一)主要设计内容

随着珠三角地区经济的快速发展,珠三角地区货物运输量急增。广东小虎岛位于珠三角地区的中心地带,在该地区进行货物中转、仓储有着比较好的区位优势,也是适应珠三角地区发展的大趋势。在该地区建设码头是适应当地集疏运,促进经济发展的需要。但该地还没有规模比较大的专业中转码头。

在该地区的建设码头是广东小虎岛为实现自身发展的需要。为适应不断增加的吞吐量要求,拟建××专用泊位及港口配套的进港铁路、道路、库场、加油站等设施。本次毕业设计包括码头总平面布置、装卸工艺、码头水工建筑物方案和结构等进行设计。具体是:

1、港口平面布置

总平面布置原则、泊位数的计算、总平面布置、港口水域布置及码头、港口陆域布置

2、装卸工艺

工艺设计原则、设计参数、装卸工艺流程设计、码头人员确定、主要技术经济指标 3、码头结构方案设计

码头结构型式的选择原则、设计依据、码头结构选型的论证、荷载的确定、宽桩台高桩码头建筑物结构布置及尺寸拟定、验算宽桩台高桩码头建筑物结构尺寸、沉箱结构设计方案的尺寸拟定与构造设计、投资估算、结构方案比选 4、结构计算、

面板计算、纵梁计算、横向排架计算 5、配筋计算

面板配筋计算、轨道梁配筋计算、深受弯构件的正常使用极限状态

(二) 基本要求

1、提交一份外文文献的中译文 2、码头总平面布置

3、装卸工艺流程设计及主要技术经济指标 4、码头结构形式的选择,方案比选 5、码头作用荷载的确定,断面尺寸的确定 6、结构稳定性验算,构件计算 7、计算机、手工绘图

三、重点研究内容

本次毕业设计的重点研究内容是:码头规划布置与码头结构设计基本程序、重力式码头与高桩码头结构方案设计与结构计算方法、码头细部构造设计内容与地基处理方法等。

四、主要技术路线

了解规划任务、分析原始资料,并在规定时间内写出开题报告。在此基础上,根据设计任务依次进行资料整理与分析、码头布置、结构方案设计、结构计算和绘制图纸,编制设计说明书等项内容。主要技术路线如下: (一) 资料分析

首先熟悉设计资料,分析其特点,了解各项资料的来源、用途和码头设计的关系,在此基础上,确定码头设计的有关数据。具体为:

1、分析水文资料,确定设计水位,校核水位和施工水位,这里的施工水位可在具体结构方案设计后确定。

2、分析地质资料,绘制码头纵向和横向地质剖面图,由此了解个土层的纵横向变化情况,再根据钻探和土工试验分析各土层的性质,包括压缩性、硬度和承载力等,确定拟建码头的硬卧土层。初步确定码头结构方案。

3、分析地形资料,绘制地形断面图,以确定岸坡坡度及码头宽度。 4、分析营运资料,为船舶装卸机械、码头轮廓尺寸和码头设计荷载做准备。 (二) 码头布置

1、根据货钟、货运量等确定码头装卸机械,并确定其工艺流程。

2、根据装卸机械确定船时效率,并计算码头泊位数,验算泊位利用率是否符合要

求。

3、码头平面布置和断面型式确定。

4、绘制码头工艺流程图,码头断面图及平面布置图。 (三) 结构方案设计

1、根据荷载、水文、地质条件等选择合适的结构型式(按规范应选两种以上),并加以论证。

2、根据选定的方案拟定断面方案。 3、对选定的断面方案进行初步计算。

4、对选定的断面除了进行内力计算外,还应验算踢腿稳定、稳定性和整体稳定性计算。 (四)结构计算

对码头结构的计算,在确定码头结构型式的基础上,根据时间和进度指定部分构件施工设计,结构计算包括:

1、根据设计荷载和结构型式确定结构计算图式及有关参数。 2、进行内力计算,并绘制相应的内力包络图。 3、进行配筋计算,并画出构件的配筋图。 4、有关结构细部构件图及构件连接处理大样图。 (五) 绘制图纸

设计图必须按《港口工程制图标准》进行绘制。本设计一般应有: 1、码头平面布置图、装卸流程图; 2、码头结构平面、立面、断面图; 3、绘制主体构件的配筋图; 4、有关构件的细部构造图。 (七) 编制设计说明书、计算书。

五、 毕业设计进度初步安排

1、资料分析、总平面布置 2周 2、装卸工艺设计 2周 3、码头结构方案设计 2周 4、结构计算 2周

5、绘图 2周 6、整理、汇总设计说明书 2周

六、补充说明

由于本次毕业设计内容多,工作量大,同时受毕业设计时间的限制,因此,在保证每位同学设计工作量饱满的前提下,将设计任务进行了相应分配。设计任务经分配后,每位同学的设计任务以副标题的形式反映其侧重部分的内容。

(一)广东小虎岛码头工程概况 1 地理位置

拟建码头工程位于广州市南沙区,码头所在的板沙尾河段宽约800m,两岸筑有堤围。码头所在的番顺联围堤防的防洪标准为50年一遇,堤顶高程4.2~4.5m。工程河段属感潮河段,同时受上游来水和下游出海口潮汐影响,水文情势复杂。地理坐标113°33′43″E,22°50′24″N。

拟建工程地理位置见图2-1。

图2-1 拟建工程地理位置示意图

2 气象资料

采用东莞气象台(东经113︒45', 北纬23︒02', 海拔高度19.3m) 1957年~1997年的气象观测资料统计得: 2.1 气温

多年平均气温:22.0℃

极端最高气温:38.2℃1994年7月2日

极端最低气温:-0.5℃1957年2月11日 历年平均≥35的日数:4.9天 2.2 降水

多年平均降水量:1774.1mm 历年最大降水量:2394.9mm 历年最小降水量:972.2mm 最长连续降水量:481.3mm 日最大降水量:367.8mm

多年日降水≥10mm的天数:46.9天 多年日降水≥25mm的天数:21.0天 多年日降水≥50mm的天数:7.7天 多年日降水≥100mm的天数:1.4天 雨季月份:4~9月

降水日数占全年的百分比:40.8% 2.3 雾

多年平均雾日数(能见度

年分布情况:1~4月多, 6~8月少 日分布情况:早晨多, 午间少 雾日占全年的百分比:1.56% 2.4 湿度

多年平均相对湿度: 79% 最高相对湿度: 100%

湿度年内分布情况: 3~9月大, 其余各月少 2.5 日照

历年平均日照时间1932.1h。 2.6 风况

风向的变化主要受季风环流的影响。由表2-1和图2-2可知,全年以北风为主导风向,南风次之,出现频率分别为13.2%和12.7%,西北偏北风(主要出现在秋冬季节)的出现频率也较高,为11.3%,全年静风频率为8.0%,偏西风出现机率最少,频率在2%

以下。

表2-1 风向风速特征值

图2-2 风玫瑰图

多年年平均风速为2.6m/s,偏北风(NNW-N-NNE)的风速较大,为3.1-3.3m/s,其次为偏南风(SSE-S-SSW),平均风速在2.1-2.5m/s之间。 2.7 台风

台风影响期:4月至次年1月 台风盛行期:7~9月 平均每年次数:2.6次

台风过境情况最大风速:26m/s, 东南东风 瞬时风速:35m/s, 东南东风

3 水文资料

3.1潮汐 (1)潮汐性质

港址所在水域具有河口的潮汐性质,据附近的泗盛围站,(Hk1+Ho1)/Hm2=0.98,属不规则半日混合潮型。在一个太阴日内有两次高潮和两次低潮,但相邻的高潮(低潮)的潮位和潮时不相等,出现潮汐周日不等现象。在一个太阴月中,随着溯望月周期变化,本海区也有一个由大潮到小潮、再由小潮到大潮的月变化规律。

海域属弱潮区,潮差相对较小,一般是春、秋分潮差最大,夏、冬至潮差最小,汛期又普遍小于枯水期。 (2)潮位特征值

水位特征值采用泗盛围站的1964~1978年的数值,泗盛站位于东莞河上,其位置东经113°36′,北纬22°55′,距河口2km。以下所有水位值均换算到当地理论最低潮面起算。

历年最高潮位: 2.26m(1989年) 历年最低潮位: -0.09m(1968年) 平均海平面: 1.88m 平均高潮位: 2.68m 平均低潮位: 1.07m 涨潮最大潮差: 3.02m 落潮最大潮差: 3.35m 平均潮差: 1.64m 平均涨潮历时: 5时45分 平均落潮历时: 6时45分 (3)设计水位

设计水位采用泗盛围站1974完整一年潮位推算。 设计高水位(高潮10%): 3.27m 设计低水位(低潮90%): 0.56m (4)极端水位

极端水位用泗盛围站1964~1992年年极值水位求得。 极端高水位(50年一遇): 4.35m

极端低水位(50年一遇): -0.15m (5)乘潮水位

表2-2 高潮乘潮水位(单位:m)

3.2 潮流

(1)流入拟建工程水域的落潮流,主要有珠江干流和东江四口门(东江干流、麻涌、淡水和东莞水道)及沙湾水道,就落潮量来讲,珠江干流远比东江四口门及沙湾水道大。因此,珠江干流落潮水流仍是该水域落潮流的主要动力因素。

(2)本水域处于珠江干流和东江四口门(潮汐水道)的交汇处,水深流急。流速:本河道水流较急,实测流速,A站涨潮最大流速0.60m/s,落潮最大流速为1.15m/s。B站涨潮最大流速0.75m/s,落潮最大流速为1.00m/s。C站涨潮最大流速1.35m/s,落潮最大流速为0.85m/s。A、B两站落潮流速均大于涨潮流速,而C站却相反,涨潮最大流速大结果。

(3仍可以看出拟建工程水域的水流基本上是顺水道方向的往复流。

A站:涨潮流向295度,WNW向;落潮流向115度,ESE向。 B站:涨潮流向300~315度,NW向;落潮流向155度,SE向。

C站:涨潮表层流向330度,NNW向,中底层30度,NNE向;落潮流向210~250度,SW向。

(4)拟建工程水域的外海潮波,从伶仃洋传入,通过虎门水道进入狮子洋向向黄埔方向逐渐消弱。涨潮时受径流的顶托;落潮时径流和潮流一起下泻。因此,落潮平均流速大于涨潮平均流速;落潮历时相对的大于涨潮历时。 3.3 波浪

港区位于珠江口喇叭顶以内,外海传进来的波浪受沿程众多岛屿(特别是上、下横挡岛,大虎岛)、河床地形及水深等因素影响,传到港区逐渐消能,波浪不大,因而只需考虑小风区的风生波。

表2-3 极端高水位下波浪要素

4泥沙运动

4.1 泥沙来源

本工程位于珠江干流与小虎沥出口相汇处,处于珠江狮子洋河段。其泥沙主要来源于上游下泻的泥沙(珠江干流与沙仔沥)和随潮流挟带的上溯泥沙,还包括少量河道内的局部搬运泥沙。以珠江干流下泄的泥沙及潮流挟带的泥沙为主。主要为悬移质输沙,

影响泥沙运动的主要因素为潮流,风浪、船行波及径流的影响相对较小。 4.2 含沙量变化

据冬、夏两季实测水文资料分析,虎门以上河道水体含沙量的大小与季节性有关。一般认为洪季含沙量大,枯季含沙量小,但新沙港区以下河段则相反,洪季含沙量较低,全河段平均值为0.055kg/m3,枯季较高,全河段平均值为0.14kg/m3,见表2-12。这种变化现象表明,虎门至新沙港区河段的泥沙受潮流输入的影响较明显。而潮流带来的悬移质泥沙主要来源于三个方面:一是来自虎门口外的伶仃浅滩,随涨潮流带入河道;二是从本河道内冲刷起来的泥沙:三是凫州水道下泄的高浓度含沙水体随涨潮流的直接输入。

表2-4 虎门以上河段实测平均含沙量结果 单位:kg/m3

4.3 垂线分布

虎门以上河段含沙量垂线分布,无论洪季还是枯季,均呈上层小下层大规律。其中:在洪季,整个水域含沙量都很小,因此各垂线上层和下层含沙量变化也小,表层平均含沙量均介于0.03~0.05kg/m3,底层均介于0.05~0.12kg/ m3;该结果表明,在洪季,本河段水体中的泥沙主要以径流挟带的悬沙影响为主。在枯季,整个水域含沙量远大于洪季,而且各垂线上层和下层含沙量变化也明显增大,表层均介于0.05~0.06kg/ m3,底层均介于0.12~0.25kg/ m3,底层约为表层的4倍,枯季比洪季高出2倍以上;可见,枯季在潮流控制下,除进入本河段的水体含沙量大于洪季外,底部流速还将掀起河床表面的部分泥沙悬浮而随流运动,这种泥沙的影响也是虎门以上河段含沙量增大的重要原

因之一。

4.4 含沙量沿程分布及变化趋势

在近岸河口的含沙量变化,由于受多种动力因素的影响(如潮汐、潮流、径流、波浪及盐水楔等),其运动特征及变化规律十分复杂。但对虎门以上河段而言,风浪对含沙量增减的影响有限,同时河道内水体含盐量也不大,特别是洪季咸淡水已基本混合,因此盐度对含沙量的影响可以不考虑。而本河道含沙量的变化主要与季节和水流的影响密切相关。根据1991年12月、1992年7月及1999年9月三次全潮测验的平均值看,虎门以上河道沿程含沙量的分布基本呈两头大,中间小趋势,而量值变化除东莞河口附近人为采沙造成局部水域含沙量较高外,自上而下的含沙量均介于0.08~0.12kg/ m3之间,这一结果与以往的研究结果基本一致。

据1992年以前的资料统计,经虎门入海的径流量及输沙量,分别占流域总量的18.5%和9.3%,而近年来按最新实测资料的对比结果分析,两者分别占流域总量的16%和5.6%,尤其是输沙量呈减小趋势较为明显。因此,利用珠江干流水多、沙少的优势,在河道内建设大型港口或开挖深水航道其前景是乐观的。 4.5 泥沙淤积 (1) 悬移质淤积量

初步估算开挖后的水域淤强从内向外呈递减趋势:泊地最大(1.00m/a),其次是调头地水域(0.80m/a),连接水域最小(0.50m/a)。全港年淤积总量约10~30万m3,通过定期的清淤,可以确保码头的正常营运。 (2) 推移质淤积量

河道推移质计算是一个十分复杂的问题。如果说航道开挖后的悬沙淤积量计算尽管亦不尽成熟,但借助于实践经验和有关计算式尚可取得与实际淤强在量级上相近的结果,那么推移质计算迄今尚远达不到这种水平。采用不同的计算式,其结果差距甚远,很难满足工程的要求。所以,在这里只能就推移质对港区淤积的影响进行一些定性判断。根据珠江水利委员会、中山大学以及交通部天津水运工程科学研究所等单位的勘测及研究结果表明,珠江河道推移质输沙量占悬移质输沙量的2%左右。依此计算,珠江干流每年推移质总量仅在10万m3左右。如果按珠江流域上游的马口、山水、博罗及流溪河四个水文站1991年、1992年两年及1999年9月18~22日平均流量统计,并假定推移质输沙量与流量成正相关,则流溪河站、博罗站及山水站和马口站下泄而流经本港河段的流量仅占四个水文站总流量的12%~20%之间。也就是说,每年流经本港河段的推移

质沙量应在2万m3以内。而且这部分推移质主要循深槽区及近侧高流速区的床面运移,近岸带的运移数量十分有限。即使考虑近岸带,每年流经港区的推移质输沙量也仅在0.1万m3以内,因此推移质输沙对本港淤积的影响甚微。这一分析,与粤海石化油码头、建滔码头和珠江电厂煤码头迄今未出现粒径较粗的推移质在港池上沿集中淤积的实际状况相一致。所以,浅滩推移质输沙,无论从宏观还是局部看都不会对港口水深的维护带来困难。 (3) 骤淤

骤淤是特殊天气(如台风过境)或河流强输沙条件下,短期(如1~2天)内在人工开挖港池或航道所发生的泥沙强淤积现象。这种短期内的强淤,通常仅是一个相对概念,即与正常相比淤积较重。显然上述对骤淤的阐述缺少工程概念。近年来随着生产实践和认识的深化,一些科研、设计、疏浚及港口的工程技术人员,对骤淤一词开始赋予新的内涵,并趋于认识上的一致性。一般认为,骤淤是指短期内港口淤积严重,影响船舶正常停靠或航行或者使突击清淤困难的泥沙淤积现象。下面,从这一概念出发来衡量一下本港的“骤淤”。

任何一个港口,其淤积的发生必须具备两个条件,即沙源和沉积环境。骤淤的出现也不例外。对本港区而言,由于某些泊地及调头地水域建在自然水深较小的边滩地带,各区平均相对开挖深度一般在2.8m~7.0m之间,港口建成后流速降低是必然的。也就是说,随着码头的兴建必将为泥沙落淤提供相应的沉降环境。在这样的条件下,港口骤淤的有无及其大小则取决于来沙条件。从泥沙运移途径看,本区悬移质含沙量的大小取决于径流输沙和潮流输沙两种状况。

先看径流输沙及水体含沙量:珠江水系主要由西江、北江、东江和流溪河组成。多年平均径流量3020亿m3,平均含沙量0.284kg/m3。据1999年前的资料统计,经虎门入海的径流量及输沙量分别占流域总量的18.5%和9.3%;近几年的资料对比分析,二者分别占16%和5.6%。低沙丰水的特征明显。

从1992年7月及1999年9月两次汛期的实测含沙量来看,虎门2站的落潮平均含沙量分别为0.14kg/m3和0.06kg/m3。在骤淤计算时,即使采用其中的大值(0.14kg/m3),其量亦甚微。

再看涨潮潮段最大含沙量:1986年3月11日13时至3月12日16时,虎门河段涨、落潮实测瞬时最大垂线平均含沙量分别为0.48kg/m3和0.39kg/m3。1991年12月~1992年1月及1992年4~6月,伶仃水道实测瞬时最大平均含沙量也仅在0.5kg/m3以内,当

大风天气出现时,其含沙量的增加值也很有限。另据“八五”攻关期间在伶仃洋的波浪观测,极值最大波高(H1%)仅为2m;即使台风过境风速达10级以上,但由于风向具有较强的旋转性,加之伶仃洋掩蔽条件良好,所以亦难于形成波高较大、历时较长的稳定波,从而大大削弱了波浪的掀沙能力。据有记载的伶仃水道风季含沙量看,其最大值亦仅为0.75kg/m3,此值虽远高于本区的正常含沙量,但就其绝对量值与我国同类港口相比仍属较低范畴。

出于本港建设泥沙淤积的安全考虑,假设伶仃洋水域(含浅滩)台风期的含沙量为2kg/m3(为最大观测值的2.7倍),并随涨潮流上溯至本港区;按照虎门以上潮量占79%,径流占21%的比例关系计算,在上述含沙量的条件下,本港区涨、落潮平均含沙量约为1.6kg/m3。相应日最大淤积厚度亦在5cm以内,不会影响船舶的正常停靠及航行,即无骤淤之虑。所以,本港泊地及调头地水域设计水深的确定,可以不考虑特殊天气条件下泥沙淤积的影响。

5. 地质条件

5.1

地质构造

珠江三角洲在大地构造单位上属于华南准地台之桂湘赣粤褶皱带与东南沿海断褶带之交接带上,即粤中拗褶断束的南部,根据沉积建造、构造运动、岩浆活动和变质作用等综合特征,可划分为四个构造阶段:

加里东构造阶段:形成了北东及东西方向不甚标准的全形褶皱,同时有广泛的岩浆侵入活动,区域变质和混合岩化作用; ✧

华力西-印支构造阶段:形成比较紧密的北北东方向褶皱,并伴随有花岗岩侵入活动; ✧

燕山构造阶段:在三迭纪末、早侏罗纪末及侏罗纪以后有三次以上构造运动发生,形成北东向、局部为北西向的宽展型褶皱,燕山阶段有广泛的侵入活动,有大规模的断裂活动,从方向上看,主要有北东向和北西向两组断层,北东向断层占绝对优势,北西向断层形成较晚; ✧

喜马拉雅构造阶段:岩层轻微褶皱,并形成上、下第三系之间的微不整合面,晚期有玄武岩喷发和断裂复活。

第四纪期间由于经过一段较长时间的剥蚀作用,本区西、中、南部准平原化,中晚期后,由于地壳下降区内很大面积遭到海水侵入,造成广阔的三角湾,由于地壳间歇性的上升和稳定交替,形成四级阶地沉积,同时三角湾也不断被充填,使三角洲不断增大,三角湾相应缩小。

本工程区基岩为上第三纪中新统含砾砂岩及燕山期花岗岩。

根据钻探所揭露的地层分析,探区未发现有活动性断层通过及断裂破碎带发育的地段,地层相对稳定。 5.2

岩、土层分布特征

根据钻探揭露的地层及区域地质资料,按从上到下予以描述如下:

1 人工填土:紫红色为主,松散,稍湿,主要由黏性土及岩石碎块组成。平均层顶标高为3.2m,平均厚度约2m。

2 淤泥:灰黑色,饱和,流塑,局部含生物贝壳,具有腐臭味,局部夹薄层淤泥质粉质粘土。平均厚度为12m左右。

3 风化含砾砂岩:紫红色,岩心呈半土状。岩面顶高程在-2.5~-15m。 5.3

不良地质现象

探区地形地貌及岩土层相对稳定,地质构造相对简单,从现场的地形地貌及钻探所揭露的地层情况看,未发现有层位错乱、断层角砾岩、断层泥等代表断层特征的迹象,也未发现有采空、滑坡、空洞、冲刷、崩塌等不良地质现象,场地稳定。

2.6 地震

根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),本区地震基本烈度为7度,地震动峰值加速度值为0.10g。码头及陆域建筑物设计时据此设防。

第三章 营运资料

3.1 吞吐量预测

设计基准年为2015年,规划水平年为2020年,本次设计依据2015年为基础,吞吐量以2020年为设计标准,根据预测2020年的本港货物吞吐量见下表:

注:表中所列集装箱单位:万TEU。

3.2 船型

规划设计时按以下设计船型考虑:

表3-2油船设计船型尺度


© 2023 实用范文网 | 联系我们: webmaster# 6400.net.cn