1、第一章 总论1.1 港口基本情况港口是水陆联运的枢纽。港口水工建筑物是港口的主要组成部分，一般包括码头防波堤、护岸船台滑道和船坞。码头是供船舶停靠、装卸货物和上下旅客 的水工建筑物，它是港口的主要组成部分。建国初期，我国只有 6 个港口，泊位 233 个，其中万吨级泊位 61 个，年吞吐量 1000 多吨级。50 多年来，我国水运工程建设始终得到党和国家的重视和关怀。1973 年周恩来总理发出了“三年改变港口面貌的号召，使我国港口、航道的建设进入了一个新时期。党的十一届三中全会以来，党的改革开放政策极大的促进了港口建设的步伐，使我国沿海主要港口的大型化、机械化和专业化方面进入了世界水平。到 1
2、995 年底，我国拥有深水泊位 400 多个，总吞吐量超过了 7 亿吨。50 多年代来，依靠科技进步，水运交通基础设施的面貌产生了深刻变化。港口水工建筑物的结构型式也有了很大发展，由起初的短桩小跨、实体重型逐渐采用长桩大跨、空心轻型和预制安装结构；并取得了一系列重大科技成就和具有国际水平的创新成果：如大型格形钢板桩结构、大型预应力混凝土管桩结构和大圆筒的应用、爆炸法处理水下软基和夯实水下抛石基床、土工合成材料和粉煤灰在港口工程的应用、大型沉箱的防浪设计和预制出运等。随着我国自然条件较好的海湾和海岸逐步开发，今后建港将更多地处于各种复杂的条件下，或浪大流急，或海湾平缓，或地基土质松软。同时在适应
3、新的装卸工艺、提高装卸效率、综合利用水资源等方面也对港口水工建筑物的建设提出了新的要求。港口水工建筑物主要分为设计和施工两个阶段，其中设计又可分为工程可靠性研究，初步设计和施工图设计三个程序。本设计主要对重力式码头进行设计，其内容包括：作用及其效应组合的的确定、结构选型、结构布置与构造、建筑物的稳定及结构强度计算等。水运系统自 70 年代初开始应用计算至今，已有初期的编制和应用单一功能、单一结构的数值计算程序，发展到能研制建立软件包、计算机辅助设计系统、计算机模拟实验和计算机自动控制系统。目前对港口水工建筑物中采用各种计算假定、各种计算方法、各种结构型式的梁、板、排价差不多都有一些应用程序提供
4、服务。三维问题的计算，程序的集成化、智能化，结构与介质的相互作用等问题的研究和应用正在进一步发展。过去由于计算机条件的限制而不得不采用各种简化，现在可采用较精确的方法。我国的水运工程系统的计算机应用水平总体上还不高，优化设计、工程数据库和规范库的建立还有待进一步开发。要加快步伐赶上国际水平。港口水工建筑物是港口工程的 2一项主体工程。本设计的目的是：掌握港口水工建筑物计算的基本原理和构造知识，为今 后从事港口水工建筑物的设计工作打下牢固的基础。本设计需用其他课程（如土力学、水力学、水文学、建筑材料、材料力学、结构力学、钢筋混凝土结构和工程施工规范等课程）的有关知识；对港口水工建筑物的经济性、安
5、全性、使用要求和施工条件等方面进行综合考虑，并通过实践来对计算整理编写设计书、绘制施工图纸。1.2 主要设计结论本设计的主要内容有资料分析、总平面布置、装卸工艺、码头结构方案拟定、设计概算、结构计算部分。总平面布置包括水域和陆域两部分的布置情况。水域设计部分包括进港航道，港池及码头前沿水深、回旋水域、锚地等的尺度和水深。陆域部分包括码头前沿线确定，泊位长度，断面宽，高（即码头顶面高程-港池底高程） ，码头坡度的尺度计算及泊位的布置顺序。泊位布置顺序应根据泊位性质（如共同使用机械） 、后方布置（如共同使用堆场） 、风向、铁路等因素综合评估设计。装卸工艺部分包括工艺流程设计，机械数量，主要经济技术
6、指标。工艺流程设计根据泊位调整，工艺拟定做出多用途泊位的工艺流程设计。机械数量包括机械和人员数量。主要经济技术指标有设计年通过能力、泊位数目、库场面积、装卸工人及机械司机人数、劳动生产率、装卸一艘船所需时间等。由于从地质资料知地基条件较好，不易选择高桩，易选用重力式码头。方案设计部分对方块和扶壁两部分进行断面设计，抗滑抗倾稳定验算，对地基承载力验算，整体稳定验算。根据使用要求、自然条件、施工条件对两个方案进行比选。结构选型后对推荐方案进行内力计算并配筋。由于方块的整体稳定性不适用于大型码头，本设计推选扶壁为优选方案并进行内力计算和配筋。1.3 项目背景天津港腾运有限公司由于业务发展的需要，为解
7、决原料及产品的运输问题，集团需配套建设专用的运输码头。拟建 5000 吨几件杂货码头泊位及水文航道、港口配套的堆场等设施。由于腾运有限公司主产变压器等，所以件杂货按钢铁计算。天津港码头工程 5000 吨级件杂货码头设计第 3 页 共 85 页第二章 自然条件2.1 气象2.1.1 气温年平均气温 12平均最高气温 16.1平均最低气温 8.70极端最高气温 39.9（1995 年 7 月 24 日）极端最低气温 -18.3（1953 年 1 月 17 日）冬季，12 月平均气温-1.2，1 月平均气温-4.3，2 月平均气温-1.7。2.1.2 风春秋季多偏南风，夏季多偏东风，冬季多北至西北风
8、，最大风力 78 级，一般25 级。常风向 SW，频率 9.9，次常风向 SE，频率 8.44，强风向 NW，该风向 67级风出现频率为 0.29。台风很少进入渤海直接在天津沿海登陆，但亦有之。详见风玫瑰图。42.1.3 降水年平均降水量 602.9 mm年最大降水量 1083.5 mm（出现于 1964 年）年最小降水量 278.4 mm（出现于 1968 年）日最大降水量 191.5 mm（出现于 1975 年）每年降水多集中在 78 月，占全年的 62.8；每年 410 月份为主要降水月份，占全年 95.1。据有关年降水资料统计各种雨量平均累计时间：小雨 24.5d，中雨 3d，大雨 5
9、d，合计 32.5d。 2.1.4 雾雾多出现在冬季，据有关资料统计，能见度小于 1km 的大雾平均为 39 h，多发生在一月。考虑雾后恢复作业，每年取影响作业天数为 2.5d。2.2 水文2.2.1 潮位1、基准面换算关系当地平均海平面2.56m大沽零点1.00m天津港理论最低潮面2、潮型本区潮汐性质为不正规半日潮，每日两潮，滞后 45min，一般涨潮时间为 5.5h，退潮时间为 7h，一般潮差为 23m，最大可达 4m。3、潮位特征值历年最高高潮位 5.81m （1992 年 9 月 1 日）历年最低低潮位 -1.08m （1957 年 12 月 18 日）天津港码头工程 5000 吨级件
10、杂货码头设计第 5 页 共 85 页历年平均高潮位 3.77m历年平均低潮位 1.34m历年最大潮差 4.37m历年平均潮差 2.43m平均涨潮历时 5h27min平均落潮历时 7h05min4、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 -1.295、乘潮水位根据塘沽海洋站 1990、1992、1995 和 1997 年观测资料，全年乘潮水位和冬季乘潮水位分别见表 2-1 和表 2-2：表 2-1 全年乘潮水位 单位：m 乘潮延时 70% 75% 80% 85% 90%1h 3.49 3.43 3.36 3.26 3.142h 3.39 3.32 3
11、.26 3.16 3.043h 3.24 3.18 3.12 3.01 2.894h 3.05 3.00 2.93 2.82 2.71表 2-2 冬季（12 月、1 月、2 月）乘潮水位表 单位：m乘潮延时 70% 75% 80% 85% 90%1h 3.32 3.26 3.19 3.05 2.912h 3.23 3.15 3.08 2.94 2.813h 3.09 3.01 2.94 2.82 2.684h 2.91 2.84 2.76 2.63 2.5062.2.2 波浪表 2-3 50 年一遇波浪要素水位(m)泥面标高(m)重现期(a)浪向 H1%(m) H4%(m) H5%(m) H1
12、3%(m) H(m) (s)TL(m)5.88 50 ENE 3.92 3.43 3.34 2.90 1.96 8.10 65.424.30 50 ENE 3.24 2.83 2.76 2.40 1.63 8.10 59.535.88 50 E 4.01 3.51 3.43 2.98 2.02 7.60 60.644.30 50 E 3.47 3.05 2.98 2.61 1.79 7.60 55.325.88 50 ESE 4.12 3.61 3.52 3.06 2.09 7.60 60.644.30 50 ESE (3.78) 3.36 3.29 2.89 2.02 7.60 55.325
13、.88 50 SE 3.30 2.86 2.78 2.39 1.58 5.80 42.954.30 50 SE 3.05 2.66 2.60 2.25 1.52 5.80 39.835.88 50 SSE 3.31 2.86 2.79 2.40 1.59 5.80 42.954.30 50 SSE 3.07 2.68 2.62 2.27 1.53 5.80 39.835.88 50 S 3.59 3.12 3.04 2.63 1.76 5.57 40.624.30 50 S 3.26 2.86 2.79 2.43 1.65 5.57 37.795.88 50 SSW 2.93 2.52 2.4
14、5 2.10 1.37 5.24 37.234.30 50 SSW 2.57 2.22 2.17 1.86 1.23 5.24 34.835.88 50 SW 3.22 2.78 2.71 2.32 1.54 6.13 46.274.30 50 SW 2.70 2.34 2.28 1.96 1.31 6.13 42.725.88 50 WSW 1.89 1.60 1.56 1.31 0.84 4.37 28.084.3-250 WSW 1.63 1.39 1.35 1.14 0.73 4.37 26.83水位(m)泥面标高(m)重现期(a)浪向 H1%(m) H4%(m) H5%(m) H13
15、%(m) H(m) (s)TL(m)5.88 50 ENE 3.65 3.20 3.13 2.72 1.86 8.10 61.814.30 50 ENE 2.94 2.59 2.53 2.21 1.52 8.10 55.205.88 50 E 3.72 3.27 3.19 2.78 1.90 7.60 57.394.30-150 E 3.15 2.78 2.72 2.39 1.66 7.60 51.38天津港码头工程 5000 吨级件杂货码头设计第 7 页 共 85 页5.88 50 ESE 3.92 3.45 3.37 2.95 2.04 7.60 57.394.30 50 ESE (3.1
16、8) (3.18) 3.15 2.80 1.99 7.60 51.385.88 50 SE 3.15 2.73 2.66 2.30 1.54 5.80 41.074.30 50 SE 2.89 2.54 2.48 2.17 1.48 5.80 37.365.88 50 SSE 3.16 2.75 2.68 2.31 1.55 5.80 41.074.30 50 SSE 2.92 2.57 2.51 2.19 1.50 5.80 37.365.88 50 S 3.53 3.09 3.01 2.62 1.78 5.57 38.924.30 50 S (3.18) 2.82 2.76 2.43 1.
17、69 5.57 35.525.88 50 SSW 2.84 2.46 2.39 2.05 1.36 5.24 35.804.30 50 SSW 2.48 2.15 2.10 1.81 1.22 5.24 32.865.88 50 SW 3.05 2.65 2.58 2.23 1.48 6.13 44.134.30 50 SW 2.53 2.20 2.15 1.86 1.25 6.13 39.985.88 50 WSW 1.80 1.53 1.48 1.25 0.80 4.37 27.364.3 50 WSW 1.52 1.30 1.26 1.07 0.69 4.37 25.65水位(m)泥面标
18、高(m)重现期(a)浪向 H1%(m) H4%(m) H5%(m) H13%(m) H(m) (s)TL(m)5.88 50 ENE 3.35 2.95 2.88 2.52 1.74 8.10 57.774.30 50 ENE (2.58) 2.31 2.26 1.99 1.39 8.10 50.265.88 50 E 3.43 3.02 2.96 2.59 1.79 7.60 53.734.30 50 E (2.58) (2.58) (2.58) 2.31 1.65 7.60 46.865.88 50 ESE (3.53) 3.30 3.23 2.85 2.00 7.60 53.734.30
19、 50 ESE (2.58) (2.58) (2.58) (2.58) 2.00 7.60 46.865.88 50 SE 2.99 2.61 2.55 2.21 1.50 5.80 38.844.30 50 SE (2.58) 2.42 2.37 2.09 1.47 5.80 34.415.88 50 SSE 3.01 2.63 2.57 2.23 1.52 5.80 38.844.30 50 SSE (2.58) 2.45 2.40 2.12 1.49 5.80 34.415.88 50 S 3.35 2.95 2.88 2.52 1.74 5.57 36.894.30 50 S (2.5
20、8) (2.58) (2.58) 2.33 1.67 5.57 32.785.88 50 SSW 2.62 2.28 2.22 1.91 1.28 5.24 34.054.30050 SSW 2.23 1.96 1.91 1.66 1.13 5.24 30.4285.88 50 SW 2.71 2.36 2.30 1.99 1.33 6.13 41.624.30 50 SW 2.16 1.89 1.85 1.60 1.09 6.13 36.725.88 50 WSW 1.59 1.36 1.32 1.12 0.72 4.37 26.384.3 50 WSW 1.30 1.11 1.08 0.9
21、2 0.59 4.37 24.082.2.3 海流本区基本为往复流型，涨潮主流向 NW，落潮主流向 SE，涨潮流速大于落潮流速，流速小于 0.4m/s 的累积频率为 96.4%。2.2.4 冰凌本区每年冰期一般在 90110d 左右（12 月至翌年 3 月初） ，固定冰范围一般为0.10.5km，冰厚 0.10.25m；流冰一般距岸 1020km，流冰厚 0.10.3m，流速0.3m/s 左右。2.3 地形、地貌及工程泥沙2.3.1 地形现有海岸为人工堤岸，大神堂至蛏头沽堤岸为石质，局部外加木桩。大神堂至涧河堤岸为土质。2.3.2 海岸地貌汉沽区地处渤海湾沿岸滨海平原区，地势低平，坡度一般在
22、0.31.6之间。海岸线长度约 32km。区内仅有一条河流蓟运河，在区内的长度约 26km，一般宽度为190300m，蓄水能力为 0.5316 亿 m3，年均入海水量为 5.9 亿 m3。汉沽海域位于渤海湾中部，东起涧河西侧至大神堂段为缓慢淤积段，滩面以粉沙、粘土质粉沙为主。滩面宽阔，达 35005000m，坡度平缓，为 0.581.13，年淤积厚度约为 11.5cm。大神堂至蛏头沽段为冲刷型海岸，坡度为 1.311.41，海岸年蚀退约 1656m。天津市海岸带海岸类型为堆积型平原海岸，即典型的粉砂、淤泥质海岸。其特点是岸线平直，地貌类型比较简单，浅滩宽度平坦，岸滩变化动态十分活跃。一级海岸类
23、型。汉沽区大神堂至南堡海岸属缓慢淤积型海岸。岸滩特征是，浅滩宽（35007000m） ，平缓（坡降 0.411.41） ，分带现象不明显，龟裂发育；沉积物主要为粘土质粉砂、粉砂；滩面普遍淤积，岸滩大部向海延伸，滩面淤积速度 211.5cm/年。在蛏头沽至大神堂岸段，海岸滩面宽度小（34003500m） ，坡度大（坡降 1.131.41） ，冲刷带直抵岸堤，岸堤有冲刷淘蚀现象；沉积物以粘土质粉砂为主，在该岸段的水下岸天津港码头工程 5000 吨级件杂货码头设计第 9 页 共 85 页坡冲淤变化是零未线普遍冲刷，零未等深线冲淤速度为 1256cm/年，-2.0m 线则淤积较快，-5.0m 以外则淤
24、积缓慢。2.4 地质条件2.4.1 土层描述及分布特征本工程勘察区主要分布有五层，按力学性质可进一步划分为 9 个亚层，自上而下依次为：1、第四系全新统中组海相沉积层（Q 42m）厚度 16.0019.20m，底板标高-15.44-19.95m。该层从上而下可分为 5 个亚层。第一亚层，淤泥为主（力学分层号 1）：位于场地顶面，厚度一般为0.401.00m。呈灰色，流塑状态为主，无层理，含贝壳、有机质、腐殖物，属高压缩性土。局部为流泥。第二亚层，粉质粘土为主（力学分层号 2）：厚度一般为 1.803.00m，1、2、3号孔附近厚度较大，达 6.107.50m 左右，呈灰色，流塑软塑状态，有层理
25、，含蚌壳，属高压缩性土。局部顶部夹淤泥质土。第三亚层，粉土为主（力学分层号 3）：厚度变化较大，一般为 1.005.50m，呈灰色，稍密中密状态，局部呈密实状态，无层理，含蚌壳，属中压缩性土。夹粉质粘土透镜体。第四亚层，淤泥质粉质粘土为主（力学分层号 4）：厚度变化较大，一般在 6.00m左右，呈灰色，流塑状态，有层理，含蚌壳，属高压缩性土。该层土以粘性大淤泥质粉质粘土为主，局部为淤泥质粘土。第五亚层，粉质粘土为主（力学分层号 5）：厚度一般为 4.50m 左右，呈灰色，流塑软塑状态，有层理，含蚌壳，属中等压缩性土。总体以粉质粘土为主，局部为粘土，夹中密密实状态粉土透镜体。2、第四系全新统下组
26、沼泽相沉积层（Q 41h）厚度一般为 0.903.00m，顶板标高-15.44-19.95m。主要由粉质粘土（力学分层号）组成，局部为粘土，呈灰黑色浅灰色，可塑状态为主，无层理，一般顶部含较多腐殖物、有机质、属中压缩性土。局部夹粉土透镜体。3、第四系全新统下组陆相冲积层（Q 41al）厚度一般为 6.50m 左右，顶板标高一般为-17.94-20.87m。主要由粉质粘土（力学10分层号）组成，局部为粘土，呈灰黄色褐黄色，可塑状态，无层理，含铁质，局部含蚌壳及礓石，属中压缩性土。夹粉土及粉砂透镜体。4、第四系上更新统第五组陆相冲积层（Q 3eal）厚度 4.50m 左右，顶板标高一般为-24.8
27、7-27.04m，主要由粉质粘土（力学分层号）组成，呈褐黄色，可塑状态，无层理，含铁质，属中压缩性土。局部分布粉土透镜体。5、第四系上更新统第四组海相沉积层（Q 3dmc）本次勘察 35.00m 未穿透该层，揭示厚度 5.00m 左右，顶板标高一般为-29.71-30.96m，主要由粘土（力学分层号）组成，以灰色为主，局部呈黄灰色，软塑可塑状态，无层理，含少量贝壳，属中压缩性土，局部夹粉质粘土透镜体。2.4.2 各土层的物理力学指标见表 2-42.5 地震抗震设防烈度为 8 度，设计基本地震加速度值为 0.2g。2.6 地理位置天津港是首都北京及天津市的海上门户，踞海河下游及入海口处，地处渤海
28、西部海岸中心位置，距天津市区 66 公里，距北京市 170 余公里，同世界上 160 多个国家和地区的300 多个港口有航运业务往来。天津港码头工程 5000 吨级件杂货码头设计第 13 页 共 82 页12表 2-4压缩系数压缩模量固结系数直剪快剪 直剪固结 快剪CV（10 -3cm2/s） CH（10-3cm2/s）岩土编号岩土名称天然含水量（%）质量密度g/cm3天然孔隙比 e液限 L(%)塑限 p(%)塑性指数IP液性指数IL0.1-0.2（1/MPa）ES0.1-0.2(MPa)度CKPa度CKPaP=50P=100P=200P=400P=50P=100P=200P=400承载力容许
29、值f（KPa） 1 淤泥 57.5 1.64 1.639 42.2 22.7 18.6 1.93 1.127 2.35 7.7 4.5 12.1 5.5 0.54 0.78 0.96 1.21 0.40 0.47 0.65 0.81 55 2 粉质粘土 31.0 1.90 0.868 28.7 16.7 12.0 1.20 0.356 5.30 22.8 10.8 24.7 13.3 3.32 3.53 3.77 4.53 3.09 4.55 3.96 4.65 100 3 粉土 27.1 1.94 0.758 27.7 17.7 8.9 0.96 0.138 12.94 29.0 8.0 3
30、1.3 10.5 3.88 3.98 4.79 6.36 6.61 6.46 5.84 6.58 100 4 淤泥质粉质 粘土 41.4 1.80 1.152 37.2 20.2 16.9 1.20 0.749 2.95 10.9 9.5 17.1 12.7 1.54 1.27 1.32 1.71 2.18 2.00 2.10 2.47 85 5 粉质粘土 29.5 1.91 0.789 33.1 18.8 13.8 0.76 0.283 5.81 20.8 10.3 22.2 13.8 3.26 3.00 3.38 4.06 3.46 2.82 3.18 3.62 130 粉质粘土 31.4
31、 1.90 0.864 38.4 21.4 15.9 0.65 0.322 5.12 25.5 13.0 20.7 23.0 0.54 0.49 0.58 0.56 0.40 1.14 1.97 1.38 140 粉质粘土 25.3 2.00 0.694 29.8 17.3 12.3 0.61 0.285 5.98 19.9 13.2 25.8 17.4 5.74 5.43 6.17 6.16 5.05 5.02 4.94 5.22 150 粉质粘土 28.2 1.94 0.791 32.0 18.0 14.0 0.77 0.294 6.45 27.8 16.0 3.21 2.48 2.24
32、2.22 2.15 2.95 2.61 2.07 180 粘土 37.5 1.85 1.046 43.6 23.5 20.6 0.69 0.315 5.49 160天津港码头工程 5000 吨级件杂货码头设计第 13 页 共 85 页第三章 货运量及船型3.1 货运量设计年吞吐量 200 万吨。3.2 设计船型表 3-1 设计船型尺度表船型 长（米） 宽（米） 型深（米） 满载吃水（米）5000 吨级件杂货船112 17 9.2 7.0第四章 港区主要建设规模的确定4.1 泊位数目的确定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：(4-1)ntQNP式中 N泊位数；Q码头年作业量
33、（t） ，指通过码头装卸的货物数量，包括船舶外挡作业的货物数量，根据设计吞吐量和操作过程而定；一个泊位的年通过能力。tP件杂货码头泊位年通过能力计算 ：(4-2)t fzdTGPt(4-3)ztp式中 码头年日历天数，取 365 天；T设计船型的实际载货量（t） ，取 4500t；G装卸一艘设计船型所需的时间（h） ， ；z 45012.36zth14p设计船时效率（t/h） ，按年运量、货舱、船舶性能、设备能力、作业线数和管理等因素综合考虑，取 180 t/h（2 台 360t/h） 。昼夜小时数，取 24h；dt昼夜非生产时间之和（h） ，包括工间休息、吃饭及交接班时间，应根据各港实际情况
34、，故取 4h；泊位利用率，取 0.65；船舶的装卸辅助作业、技术作业时间以及船舶靠离泊时间之和（t） ，船f舶的装卸辅助作业、技术作业时间指在泊位上不能同装卸作业同时进行的各项作业时间，取 5h。36540.651283.12.tPt.8.3N取 2 个泊位。码头线长度计算：2L+3dbL式中 码头泊位长度（m） ；bLL设计船长（ m） ，112m ；d富裕宽度（m） ，根据表 41 取 14m。表 41 富裕长度 dLL(m)230dD(m) 50810212158182052225330码头线总长度： 。123426bLm4.2 仓库、堆场面积 4.2.1 件杂货仓库所需容量：(4-4)
35、hBKrydcykQEtT天津港码头工程 5000 吨级件杂货码头设计第 15 页 共 85 页式中 仓库所需容量（t） ；yE年货运量， ；hQ20ht仓库不平衡系数，取 1.20；BkK货物最大入仓库百分比（%） ，取 80%；r仓库或堆场年营运天数，取 360 天；ykT货物在仓库或堆场的平均堆存天期（d） ；取 10 天；ct堆场容积利用系数，对件杂货取 1.0。K201.085336Et4.2.2 堆场总面积 件杂货堆场总面积可按下式计算(4-5)KEAq式中 A堆场的总面积( )；2mq单位或有效面积的货物堆存量( )，取 5.0 ；2/t2/tm堆场总面积利用率，为有效面积占总面
36、积的百分比(%)，取 80%。K 253140.8A设置四个 100 米长，宽 35 米的堆场。16第五章 港区总平面设计5.1 总平面布置原则1.平面布置应以港口发展规划为基础，合理利用自然条件、远近结合和合理分区，并应留有综合开发的余地。各类码头的布置既应避免相互干扰，也应相对集中，以便于综合利用港口设施和集疏运系统。2.新建港区的布置应与原有港区相协调，并有利于原有港区的改造，同时应减少建设过程中对原有港区生产的干扰。3.港口平面布置，应力求各组成部分之间的协调配合，有利于安全生产和方便船舶及物流运转。4.平面设计应考虑方便施工，并根据建设条件，注意施工场地的安排。5.港口建设应考虑港口
37、水域交通管理的必要设施，并应留有口岸检查和检验设施布置的适当位置。5.2 作业条件及标准风6 级雨中雨以下，既25mm雾能见度1km5.2.1 船舶装卸作业标准根据海港总平面设计规范 （JTJ211-99）4. 3. 12 对不同载重吨的船舶、不同货种的码头，船舶装卸作业的允许波高和风力，不宜超过表 4. 3.12 中的数值。根据本设计情况：顺浪 H4%0.8m横浪 H4%0.6m5.2.2 码头年作业天数经风、雨、雾、浪及重复天数的综合考虑，年码头作业天数为 330 天。天津港码头工程 5000 吨级件杂货码头设计第 17 页 共 85 页5.3 码头前沿高程和设计水深5.3.1 设计水位设
38、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 -1.29m5.3.2 码头前沿高程按有掩护港口码头前沿高程为设计高水位与超高值之和，应按下表的基本标准和复核标准分别计算，并取大值。表 51 码头前沿高程基本标准 复核标准计计算水位超超高值（m）计计算水位超超高值（m）设计高水位（高潮累积频率 10%的潮位）1.05:1.01.5极端高水位（重现期为 50 年的年极限高水位）0.5:00.5基本标准：超高值取 1.2m，4.30+1.2=5.5m；复核标准：超高值取 0.12m，5.88+0.12=6.00m；故码头前沿高程为 6.00m。5.3.3 码头前沿设计水
39、深码头前沿设计水深，是指在设计低水位以下的保证设计船型在满载吃水情况下安全停靠的水深。其水深可按下式确定：DT+ + + + (5-1)1Z234= (5-2)24%KH式中 D码头前沿设计水深(m)；18T设计船型满载吃水(m)，T=7.0m ；龙骨下最小富裕深度(m)， =0.40m；1Z1Z波浪富裕深度(m) 当计算结果为负值时，取 0m ；2 2Z系数，顺岸取 0.3，横岸取 0.5， 0.3；KK码头前允许停泊的波高(m)，波列累计频率为 4%的波高，根据当地波4%H浪和港口条件确定， ；4%0.68Hm船舶因配载不均匀而增加的船尾吃水值(m)，杂货船可不计；3Z备淤富裕深度(m),
40、 根据回淤强度，维护控泥间隔期，及控泥设备的性能4确定，不小于 0.4m，取 0.6m。，取 ；20.368.40Z 2ZD=7.0+0.4+0+0.6=8.0m；码头前沿最低高程设计低水位D 。.5807.m5.4 码头前水域及港池的宽度及长度5.4.1 码头前水域制动水域取 34 倍的设计船长：（34）L=（34）L 112m=400m回旋水域直径取两倍设计船长：2L=2 112=224m码头前停泊水域取两倍设计船宽：2B=2 17=34m5.4.2 港池的宽度及长度宽度：2L=2 112=224m长度：266 m连接水域取 3 倍设计船长：3L=3 112=336m锚地：可分为港外和港内
41、锚地,采用单锚系泊时,每个锚地所占水域为一圆面积，其半径可按下式计算：风力7 级: R=L+4h+145 (5-4)式中 R单锚水域系泊半径(m)；L设计船长(m) ；h锚地水深，取 h=8.0m。因为风力7 级，所以 R=112+38.0+90=236m.5.5 航道尺度与航道水深5.5.1 主要尺度进港航道：航道的宽度由航迹带宽度，船舶间富裕宽度和船舶与航道底边间的富裕宽度组成。双向航道：W=2A+b+2c (5-5)A=n(LSin +B) (5-6)式中 W 航道的有效宽度 (m) ；A航迹带宽度(m)；n船舶漂移倍数，取 1.69 倍；风流压偏角，取 ；07b船舶间富裕宽度(m)，取
42、设计船宽 B=17m；c船舶与航道底边间的富裕宽度，取 0.75B。A=1.69（112Sin7+17）=51.80mW=251.80+17+212.75=146.1m航道水深分通航水深和设计水深：D0=T+Z0+Z1+Z2+Z3 (5-7)D= D0+Z4 (5-8)式中 D0航道通航水深； T0设计船型满载吃水(m)，T 0 =7.0m；Z0船舶通航时船体的下沉值(m)，Z 0=0.4m；Z1航行时龙骨下最小富裕深度(m)，Z 1=0.3m；20Z2波浪富裕深度(m) ，Z 2=0.3 =0.30.68=0.204m；4%HZ3船舶装载纵倾富裕深度(m)，杂货船和集装箱船可不计；D航道设计
43、水深 (m)； Z4备淤富裕深度(m) ，根据两次挖泥间的间隔期的淤积量确定，不宜小于0.4m，取 0.6m。D0=7.0+0.4+0.3+0.204+0=7.904 mD= D0+0.6=7.904+0.6=8.504m5.5.2 助航设施 海港助航设施是帮助船舶进出港口安全航行的设施，是港口水域建设的主要组成部分。按其作用和功能，可利用灯光、形状、颜色、音响和无线电波等手段标示港口口门、进港航道、锚地、转头地、浅滩、岩礁和危险物的位置，使驾驶人员明确掌握船舶的现时方位，起到引导航路、保证航行安全和充分发挥其通航效能的必不可少的重要设施。本设计港口的助航设施包括：（1）灯塔，识别重要港口的位
44、置，确认船舶航行方向和船位而设置的固定和浮动标志。(2)标示航道、锚地和其他港口水域可航部分外廓线的灯浮和浮标。(3)设置在防波堤头、突堤码头端部、系船墩桩和其他任何突出于可航水域中建筑物上的灯桩和立标。（4）建在岸上或浅水处的导向标，用于引导船舶通过航道进出港服务。（5）设在港口附近岛礁、危险物或危险区水域周围，为船舶避航服务的灯浮和浮标。（6）灯船，灯船一般设在难于建立灯塔和设置浮标的重要水域附近，以指示船舶进出港口、避险、转向、标示航道人口和锚地等。5.6 锚地 锚地位置应选在靠近港口、天然水深适宜、海底平坦、锚抓力好、水域开阔、风、浪和水流较小，便于船舶进出航道，并远离礁石、浅滩以及具
45、有良好定位条件的水域。必要时应进行扫海测量及底质取样等工作。本设计采用单锚系泊位。由资料可按 7 级风计算根据海港总平面设计规范JTJ-99 天津港码头工程 5000 吨级件杂货码头设计第 21 页 共 85 页4.7.4，采用单锚系泊时，每个锚位所占水域为一圆面积，其半径可按下式计算：风力7 级时 R=L 十 3h+90式中 R单锚水域系泊半径（m） ；L设计船长（m） ；H锚地水深（m） ，港外锚地水深不应小于设计船型满载吃水的 1.2 倍，取 8.4m。港内锚地水深应与码头前沿设计水深相同为 8.0m。外锚地半径 R=L+3h+90=112+38.4+90=237.2m，取 240m内锚
46、地半径 R=L+3h+90=112+38.0+90=237m，取 240m5.7 码头前沿与堆场道路布置5.7.1 件杂货码头（1） 码头前沿的布置原则及分类件杂货码头的作业地带一般划分为三个部分： 前方作业地带。其范围是自码头前沿至一线库场，包括前沿通道及门机、货物接卸操作场（有时还包括临时堆场）以及库场前道路。其宽度按规范取出 40-50m。 一线库场区。包括库场及铁路或公路装卸作业带。原则上一线库场的容量应能接卸相应泊位设计船型的载货量。库场长度一般取泊位长度 20-30m(道路及引路占去的范围)在布置上应尽量与泊位相对应。一线库场的宽度通常为方便用户取 40-60m。库场后铁路作业站台
47、（或平台）的宽度，规范 建议取 7m-9m。再加上铁路（公路）装卸线占用的宽度。即构成一线库场的总宽度。（2） 码头前沿各部分尺寸的选取 门机轨道距取 10.5m。门机外侧轨中心线距码头前沿距离取 3m。内侧轨 中心线到前沿堆场边缘取 3m.。 前方作业地带宽度（即码头前沿线到码头一线堆场边缘的距离）取 50m。 前沿堆场，取 23.5m。 码头前方道路宽度取 10m。5.7.2 堆场的布置堆场的宽度应根据堆场所选取的装卸机械确定。根据所选机械确定堆场的宽度为35 m。根据规范长度取 100m。225.7.3 堆场道路主干道设计宽度为 16m。在一线和二线库场之间设计一条主干道，顺岸方向布置，
48、各堆场之间设计垂直于码头岸线的主干道，于顺岸方向的主干道形成十字路，供进出库场的装卸运输机械使用。具体布置见“总平面布置图”。 港 口 规 模 一 览 表单 位堆 场 2m名 称 1200*354规 模 数 量 总 面 积变 电 所 9办 公 楼宿 舍 16022m预 留 堆 场 *3修 理 厂 2加 油 站卫 生 所 428代 号 绿 化 带保 卫 室食 堂天津港码头工程 5000 吨级件杂货码头设计第 23 页 共 85 页第六章 装卸工艺6.1 设计原则装卸工艺是进行装卸生产的基本工艺,是港口生产活动的基础.为了提高经济效益和社会效益的目标,设计出先进的技术,经济合理,安全可靠的装卸工艺流程,来完成一定的货物运量.因此装卸工艺设计必须遵守基本的原则和要求。6.1.1 装卸工艺的先进性港口装卸工艺的先进性，主要表现在坚持港口装卸机械方向，年货物的吞吐量多，机械化程度高，并实现大宗货物装卸专业化，件杂货成组化，集装化，形成完善而成熟的港口装卸工艺系统。因此，在装卸工艺设计时要结合港口的实际，选择先进的装卸工艺。6.
