扬州港码头设计

论文总字数：120392字

摘 要

扬州港位于江苏省扬州市，江苏省重要沿海港口，对扬州以及江苏的经济有着重大的影响。

本次设计主要内容为扬州港4号码头设计，该码头为件杂货码头，设计船型为30000DWT船型。设计主要内容包括码头结构形式选择，码头平面布置，码头荷载取值，码头断面设计，码头结构计算，以及施工图的绘制。本码头通过设计资料计算得到只需一个泊位，采用梁板式高桩码头。设计两种结构方案，通过对比经济性以及工程合理性确定一种最优方案。绘制相应图纸，以及进行指定构件的受力和配筋计算。面板为整块预制板，面板由于吊运，整体分为两块，同时确定按照单向板进行计算，考虑汽车等多种荷载进行受力计算。本设计将纵梁按刚性支承连续梁考虑，利用影响线进行计算，多种荷载在最不利情况下进行配筋。横梁的计算按弹性支承梁进行计算，利用五弯矩方程进行求解，在多种荷载组合在最不利情况下进行配筋计算。在桩的计算中，对桩基的极限承载力、桩长进行了验算，计算结果满足安全性要求。从各个细节对设计进行优化，按照制图标准完成平面图、断面图、立面图、配筋图。

关键词：梁板式高桩码头；方案比选；施工图设计；结构计算。

Design of 1#General Cargo berths inYangzhou

Abstract

Yangzhou Port is located in Yangzhou City, Jiangsu Province. It is an important coastal port which has a major impact on the economy of Yangzhou and Jiangsu.

The the main contents of design is Yangzhou Port Pier 4 design, which is a grocery dock and the ship is 30000DWT. The main contents of the design include the choice of the form of the wharf structure, the layout of the wharf, the load value of the wharf, the design of the wharf section, the calculation of the wharf structure, and the drawing of the construction drawing. Through the design of the wharf, a berth is obtained, and a pier with high piled wharf is adopted. Two kinds of structural schemes are designed, and the optimum scheme is determined by comparison of economy and engineering rationality. Draw the drawing and calculate the force and the reinforcement of the assigned member. The panel is a monolithic precast slab, and the panel is divided into two pieces, and the whole system is divided into pieces, and the calculation of the load is carried out by the calculation of the load. This design will carling as rigid support continuous beam considering, using the calculation method of influence line, multiple load under the most unfavorable conditions for reinforcement. The beam is calculated by the elastic supported beam, and the five moment equation is used to solve the problem, and the reinforcement calculation is carried out under the most unfavorable circumstances.. In the calculation of piles, the ultimate bearing capacity and the length of piles are checked, the results meet the safety requirements.. From the details of the design optimization, in accordance with the drawing standards to complete the plan, section, elevation, reinforcement drawing.

Keywords:  plate girder pile pier; Scheme comparison; construction documents design; structural calculation.

第一章 绪 论

1.1工程概述

工程名称：扬州港4号码头设计

工程地址：扬州港

工程规模：本工程建设规模为：年设计吞吐量为75万吨，为件杂货码头，基于目前我国长江流域的贸易量的日趋增长，满足内需分担长江航运的压力，此工程的修建及选址都是可行、合理的。

1.2设计原则

（一）总体设计符合国家、地方经济发展规划和总体部署，遵循国家和行业有关工程建设法规、政策和规定。

（二）结合国情，采用成熟的技术、设备和材料，使工程设计安全可靠、使用方便、工程量少、总造价低、施工进度快，获得较好的经济效益和社会效益。

（三）注重工程区域生态环境保护，不占用土地，方便管理，节省投资。

1.3设计依据

（1）甲方的设计任务委托书；

（2）前期工程可行性研究报告；

（3）提供的工程地质勘察报告；

（4）主要技术规范、标准：

交通部《港口工程建设项目可行性研究报告编制办法》；

《海港总平面设计规范》（JTS165-2013）；

《河港工程总体设计规范》（JTJ212-2006）；

《高桩码头设计与施工规范》（JTS167-1-2010）；

《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)；

《港口工程桩基规范》（JTS 167-4-2012）；

《水运工程混凝土结构设计规范》（JTS151-2011）；

《水运工程抗震设计规范》（JTS146-2012）；

《建筑结构静力计算手册(第二版)》。

1.4研究内容及原则

1、根据码头所在区域的基础资料和总平面设计规范，计算码头工程的泊位数，泊位长度进行计算，码头前沿水域的水深、船舶回旋水域，确定码头前沿高程，并进行码头平面布置。

2、拟定两个码头结构断面图。初步确定码头排架间距、横梁尺寸、纵梁尺寸、面板尺寸、桩的类型；比较两个方案的优、缺点，提出推荐方案。

3、码头结构初步设计。根据港口工程荷载规范，通过计算作用于船舶上的风荷载和水流力，计算船舶的系缆力、挤靠力、和撞击力。根据码头设计规范和港口工程混凝土结构设计规范，确定使用荷载的最不利组合情况。计算典型的码头面板、纵梁、横梁的受力和内力，再对指定结构进行配筋计算。并根据地质资料确定不同桩的桩长和桩的承载力。

4、绘制码头平面图，码头结构断面图，面板、纵、横梁配筋图。

第二章 自然条件

本部分分析项目的工程环境和条件对工程设计、建设、运行的可能影响。

本工程项目拟建扬州港4#泊位工程位于长江下游镇扬河段，六圩弯道中段北岸\6#丁坝和7#丁坝之间,距上游6#丁坝约340m，距下游7#丁坝约54m，距下游京杭运河入口约1km 。

2.1气象条件

根据扬州气象局站(119°25′E，32°25′N，海拔高度9．9m)1993—2002年的实测资料统计分析，扬州近十年主要气候特征值如下(部分极值取自2003年)：

2.1.1气温

年平均气温 16.1 ℃

年最高气温 39.9 ℃ （2003年月8月2日）

年最低气温 28.1 ℃ （1993年月1月17日）

最高月平均气温 30.7 ℃ （7月）

多年平均气温 1 ℃ （1月）

2.2.2降水

年平均降水量 971mm

年最大降水量 1211．5mm (2002年)

月最大降水量 536．6mm (2003年7月)

日最大降水量 249．0mm (2003年7月5日)

2.2.3雾

多年平均雾日 40天

年平均相对湿度 76%

三级雾以上天数 6天

2.2.4台风

台风一般出现在6一11月份，平均每年有1～2个台风影响该市，伴有较大降水，并伴有北到东北大风。近十年扬州气象观测资料表明，台风影响时最大瞬时风速为20m／s，总降水量可达150mm。

2.2.5风况

本区年平均风速为2.5m/s，最大风速17m/s，强风向WSW，常风向E，次常风向NE。

表 2-1 各向风速、风频率特征表

2.3 水文条件

2.3.1潮位

2.3.1.1潮位基准面

本工程采用．1985国家高程基准。

2.3.1.2潮汐性质

工程河段属长江下游感潮河段，潮型为非正规半日潮。

2.3.1.3潮位特征值

历年最高水位 4.67m。

历年最低水位 0.69m

多年平均水位 2.65m

多年平均潮差 0.96m

平均涨潮历时 3：22

平均落潮历时 9：02

2.3.1.4设计水位

极端高水位 4.8m

极端低水位 -0.15m

设计高水位 4.42m

设计低水位 0.29m

2.3.2水流

长江每年的5—10月份为洪水季节，迳流量占全年的71．6％，11月至翌年4月为枯水季节，迳流量占全年的28．4％。全年流量以7月份最大，二月份最小。据上游大通站资料统计(1950～1996年)，多年平均流量为2．83万m³／s，历年最大洪峰流量9．26万m³／s(1954年8月1日)，最小枯季流量0．462万m’／s(1959年1月31日)。

拟建港区洪季处在潮区界内，枯季处在潮流界边缘。长江主流的流向全年基本都指向下游上。属单向水流。根据2003年8月在拟建码头附近流速测量资料，当流量约为38000m³／s时，在六、七号丁坝间窝塘内，有回流存在，测得最大回流流速0.41m/s，在小南圩断面中测得最大流速为1．49m／s，位于主槽中。由于本次测量时落急流量仅为多年平均洪峰流量67％，实测流速相对偏小，参考上、下游码头工程和工程点处实际流况，设计流速取2．0m／s。

经二维水流数模计算：工程后流速的变化主要位于码头平台前沿和其上、下游局部区域内，上游侧由于壅水影响流速减小，下游侧由于桩基阻水绕流，水流扩散，流速亦减小。码头前沿，水流受挤压，局部范围内流速会有所增大，前沿l00m处，当上游流量56000m³／s(多年平均洪峰流量)时，流速仅增加o．06m／s，流向变化1左右，对船舶正常停靠不会产生影响。

2.3.3河势

2.3.3.1河段概况

拟建扬州港4#泊位工程位于长江镇扬河段六圩弯道京杭大运河西侧。该段河槽宽窄相间，分汉与弯道兼备，整个河势呈大“S”形。水流经三江口凸嘴进入仪征水道，主流偏北，至世业洲分为左右两汊，主流经右汊在龙门口以下与左汊水流汇合进入六圩弯道，主流贴六圩凹岸，至沙头河口进入和畅洲左右两汊。

2.3.3.2镇扬河段河势控制工程概况

镇扬河段河势控制工程始于七十年代初，先后在六圩弯道建成了七条丁坝；1983年开始实施镇扬河段一期整治工程，经十年的整治，六圩弯道强烈崩岸显著减缓，和畅洲左汊急剧扩展的势头受到抑制。水利部门为了长江的防洪安全和岸线的稳定，巩固一期工程的整治成果，进一步控制和稳定河势，在总结镇扬河段一期整治工程经验的基础上，开始实施长江镇扬河段二期整治工程，2000年元月其初步设计在长江委审查通过，六圩弯道(丁坝群)加固工程包含其中，对枯水位以上的河岸进行了砌石护坡，目前工程已初步完成，河岸基本稳定。

2.3.3.3河床演变

（1）世业洲汊道

世业洲汊道自泗源沟至瓜州渡口，长24．7km，左汊为支汊，长13．5km，河道倾直。右汊为高资弯道是主汊，河道弯曲。1975年前世业洲汊道河势变化不大，整个汊道在平面形态上变化幅度较小，左、右汊的分流比维持在l：4，4左右，汊道处于相对稳定阶段。1976年以后，左汉分流比开始缓慢增加，至二十世纪九十年代初，左汊分流比年平均增率约0．3％，比值约为1：3．5左右。1996年以后的几次特大洪水年，左汊发展右汊相对萎缩的速度明显加快，1999年左汊分流比超过了30％，。在2003年6月更是达到34．2％。左汊分流比的变化与世业洲分流段的演变密切相关，分流点虽有年际间上提下挫，但总体呈现下挫的态势，反映在左汊上，表现为进口段以及下段两过渡段顶冲点下移，汊道有所发展；反映在右汊上，表现为进口段深泓的摆动及右汉下段深泓右移。由于左汊发展，右汊汊尾不断延伸和深泓持续地右摆下移，导致世业洲左右汊汇流点相应下延右摆，河床变化主要表现为龙门口至引航道口门下1000m江岸崩坍严重，全长约9．9km，其崩坍强度自上而下增大，据统计1976～1992年平均崩退170m，最大崩退达300m，经过1984～1994年及1998年抛石护岸后基本抑制了江岸的崩退，1999～2002年绝大部分江段基本稳定。

（2）六圩弯道

六圩弯道自瓜洲渡口到沙头河口，长约13．5km，进出口河宽分别为1480m和1300m，弯顶附近宽达2350m，整个弯道向北凹进，弯曲半径约为7．5km。进口段主流紧贴龙门口到引航道口岸段，北岸即为瓜洲边滩；中、下段主流紧贴北侧凹岸。

六圩弯道多年平面变化具有较明显的弯道水流河床演变特征，从十九世纪八十年代六圩弯道进入形成期以来，一直表现为凹岸冲刷、凸岸淤积。由于长江主流在龙门口至引航道口附近右偏，过渡到北岸的主流顶冲点也逐年下移，1998年渐移至卞港以下约100m处，2000—2002年该弯道顶冲位置变化不大。1998年前，位于顶冲点上游的瓜洲边滩不断淤长及边滩尾部不断下延，而近年来幅度明显减小，—10m线基本稳定在罗港附近。罗港以下至六圩河口是丁坝段，在二十世纪经过多次加固，江岸和河道平面相对变化较小，1993年一1998年弯道丁坝群附近0m岸线略向北移5—15m，但局部的不稳定情况仍存在，特别是五号丁坝至六圩河口，坝间深水处局部冲刷明显，主要发生在—20m以下，深泓向岸边逼近；1993年在原5#一6#丁坝间发生窝崩。2000—2002年除了罗港附近深槽有所冲深，六圩河口上游1．5km处左侧-30m～-40m岸线冲刷北移，2002年8#丁坝根部发生垮塌外，总体岸线基本稳定。六圩河口至沙头河段从上个世纪八十年代基本稳定下来至今，近岸水深最深多在-40～-45m，2000～2002年冲淤变幅约2—4m，无明显冲淤趋势。

近几年来六圩弯道瓜洲渡口附近一30m以下的深槽在逐年下移扩大，并有向右发展的趋势，1992—2002年，深槽下移约1．5km，它与下游扬州港前沿一30m深槽的交错间距约700m；并在交错位置上形成—30m冲刷坑，且有贯通之势。扬州港前深槽槽尾至2000年则不断下延，2000—2002年位置却相对较为稳定。

2.3.3.4发展趋势

镇扬河段在经历了较长时期的历史演变过程后，随着整治护岸工程的不断实施，总体河势渐趋稳定。世业洲右汊与上游仪征水道平顺衔接，决定右汊仍为主汉，但左汊进流条件已得到改善，分流比年增率上升到0.6％，发展速度较快。近期左汊内受顶冲的沙洲发生明显冲刷，而左汊护岸工程及世业洲头护岸工程范围甚少，若不及时守护，左汊发展速度还将明显加快。

六圩弯道随着二期整治工程的完工，河道平面形态已基本稳定，但仍受进口段龙门口到引航道口一带岸线变化的影响，该段岸线如能得到有效控制，再加上沙头河口附近加固工程能发挥良好的作用，则六圩弯道将维持缓慢调整的态势。

2.3.3.5拟建码头局部河床演变分析

拟建码头所在6#、7#丁坝间0m线多年来变化不大，仅在6#丁坝下游侧附近1987年至1994年崩退了85m。一5m多年来变化不大，年际间摆动幅度约l0m；一10m线的变化幅度较小，2000年到2002年还略有淤积。一20m线在6#丁坝下游窝塘内冲刷内移，最大幅度达50m：从断面形态上来看，1982年至1994年，左岸江岸有所崩退，幅度一般在30m左右，而1994年后江岸保持稳定。1987年后丁坝间深槽冲深明显，到1999年1月冲深达到最深，6#和7#丁坝外深潭至2003年8月已形成一个一50m深，近3600m²的冲刷坑。1999年8月份6#、7#丁坝间护岸工程完工，对0m线至-20m线和近7#丁坝侧0m线至-30m线附近实施了平抛块石护坡，对比2003年8月测图，护岸工程的实施有效抑制了一30m线向岸侧的逼近，仅在丁坝间中间位置附近的局部，向岸测移动了近l0m；0m、一l0m、—20m线的形状基本没变，局部以前冲深较明显处还略有淤积，一40m线、一45m线在同样位置处向岸侧内移了10—20m。6#丁坝外侧等深线变化不太明显，7#丁坝外侧等深线都有不同程度的内移，其安全将受到考验。

从2003年10月地形测量图来观察码头断面形态，最陡坡度位于拟建码头位置上游侧，水下一20m~—40m岸坡坡比为1：1．9，一l0rn线外岸坡坡比约为1：2．5，一10m线内坡比在l：1．5左右。码头下游侧一10m线外岸坡坡度最陡为1：2．5。由上可知，该处水下岸坡坡度较陡，其稳定性应引起足够的重视，相应采取必要的工程措施。

6#和7#丁坝间，经过1999年护坡后，受护范围内水下地形比较稳定，年际间冲淤较小；未受护处虽仍有冲深，但趋势渐微。码头位置前水深条件较好，停靠作业水域宽阔，满足建设码头的要求。

2.3.3.6结论与建议

根据长江水利委员会长江科学院2003年所作的该工程《河势分析报告》和《防洪影响评价报告》，以及对工程点附近河床特征和冲淤情况的详细分析，提出如下结论及建议：

(1)六圩弯道通过前期护岸整治后，平面形态稳定，若龙门口至引航道口一带、沙头河口等顶冲部位得到有效防护，六圩弯道将维持缓慢调整态势，总体河势处于相对稳定阶段。

(2)拟建码头附近河床，长江主流靠岸，6#、7#丁坝加固工程、0m线以下水下抛石护坡，0m线以上干砌块石护岸工程，使近岸冲淤变化较小，江岸比较稳定，岸坡适中，具备良好的开发条件，附近河道一l0m线河宽约1000m，一15m线河宽约700m，具有良好的建港水域条件。但拟建码头工程前沿线的上端位于一30m线附近，水深流急，水下岸坡较陡，较易受到冲刷，影响码头的安全，因此需对码头工程形成的底坡进行抛石护底处理，既可阻止新形成的底坡受冲毁损，又能防止码头煎沿深槽继续冲深，避免发生水下滑坡的险情。

(3)水流模型计算成果表明：码头工程不会对河道行洪水位和流速带来明显不利影响。结合河道演变分析成果表明：码头工程不会对长江的主江堤带来影响，基本不会影响京杭河口的河床冲淤变化。

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