港口高桩码头毕业设计

本次设计的港址位于黄骅港港池的西南侧。根据港口地质条件、通货能力要求等，综合分析采用高桩码头结构形式。本次设计主要包括港口的平面布置和高桩码头结构的内力计算，以及进行必要的稳定性验算，并对其桩基施工工艺要点进行简要的说明。  

码头总长871米，宽23米，顶面标高6.11米。该码头由两个5万吨泊位和一个3.5万吨泊位组成，仓库和堆场面积及分布根据货物量决定。码头的平面布置在充分考虑使用和管理要求的前提下进行了最优化的布置。码头面板采用预制板，搭接在纵梁上；纵梁使用期按刚性支撑连续梁计算；横梁使用期断面为钢筋混凝土叠合梁，横向排架计算采用桩两端为铰接的柔性桩台的计算方法；对面板、纵梁和横梁进行内力、配筋计算和抗裂验算。结构内力计算中对实际作用中可能同时作用在建筑物上的多种荷载，按照最不利的情况进行组合。桩采用的是预制预应力混凝土方桩，对桩基承载力进行计算及必要的验算。

关键字： 高桩码头，平面布置，横向排架，荷载组合，结构设计，内力计算，

配筋计算，验算

Abstract

The design of port address is in the southwest side of the oil drilling basin. According to the port of geological conditions, currency capacity requirements, etc., comprehensive analysis of the piled wharf structures. This design mainly includes the port layout and internal force calculation of piled wharf structure, and make the necessary stability checking, and the main points in pile foundation construction technology briefly. 

Terminal total length of 871 meters, 23 meters wide, top surface elevation 6.11 meters. The pier by the two 50000 tons berth and a 35000 - ton berths, warehouse and yard area is determined according to the quantity of goods and distribution. Terminal layout on the premise of fully considering the use and management requirements for the optimization of the layout. Dock panel USES the precast slab, lap on the longitudinal beam; Longitudinal beam system are calculated by rigid support continuous beam; Beam cross section of reinforced concrete composite beams and transverse bent calculated with pile as hinges on both ends of the calculation method of flexible pile platform; On panel, longitudinal beam and beam internal force and reinforcement calculation and crack resistance calculation. Structural internal force calculation of actual effect in May at the same time role in a variety of load on the building, according to the most unfavorable situation. Pile is precast prestressed concrete pile, the pile foundation bearing capacity calculation and the necessary checking calculation.

Key words: Wharf, Layout, Laterally bent, Load combinations, Structure design,

Internal force calculation, Reinforcement calculation, Checking

前言    1

1 设计背景    3

1.1 工程概述    3

1.2 设计原则    3

1.3 设计依据    3

2 设计资料    4

2.1 地形条件    4

2.2 气象条件    4

2.3 水文条件    7

2.5 地质条件    11

2.6 地震条件    13

3 平面布置    14

3.1总平面布置原则    14

3.2 设计船型    14

3.3 作业条件    14

3.4 总体尺寸    15

3.4.1码头泊位长度    15

3.4.2 航道设计尺度    15

3.4.3码头前沿高程    16

3.4.4 陆域设计高程    17

3.4.5码头前沿停泊水域尺度    17

3.4.6码头前船舶回旋水域尺度    17

3.4.7锚地    17

3.4.8制动水域    18

3.4.9 防波堤和口门的布置    18

3.5 陆域布置    19

3.5.1 码头前沿及堆场布置    19

3.5.2 装卸工艺布置    21

4  结构选型    23

4.1 结构选型基本原则    23

4.2 结构形式    23

4.3 结构布置    24

4.4  结构构造尺度    26

5 结构计算    28

5.1 作用分析    28

5.2 面板设计    34

5.2.1 计算原则    34

5.2.2 计算参数    34

5.2.3 作用分析    35

5.2.4 作用效应计算    36

5.2.5 作用效应组合    41

5.2.6 板的配筋    42

5.2.7板的验算    45

5.3 纵梁设计    47

5.3.1 计算原则    49

5.3.2 计算参数    50

5.3.3 作用分析    50

5.3.4 作用效应计算    51

5.3.5作用效应组合    57

5.3.6 纵梁的配筋计算    62

5.4 横向排架设计    71

5.4.1计算原则    71

5.4.2计算参数    71

5.4.3作用分析    72

5.4.4 作用效应计算    73

5.4.5 作用效应组合    85

5.4.6 横梁的配筋    88

5.4.7 抗裂验算    91

5.5 靠船构件设计    92

5.5.1概述    92

5.5.2靠船构件计算    93

5.5.3悬臂版根部断面内力计算    93

5.5.4 靠船构件内力计算    93

5.5.5 靠船构件配筋计算    94

5.6 挡土墙设计    96

6 桩基设计    98

6.1 计算原则    90

6.2 计算参数    98

6.3 作用效应计算    98

6.4 作用效应组合    99

6.5 桩身强度验算    100

6.6 桩基横向位移计算    100

6.7 单直桩的配筋计算    101

6.8 桩基施工    102

结 论    105

致 谢    106

参考文献    107

前 言

本次毕业设计题目为《黄骅港一期5万吨级高桩码头设计》，设计主要内容为：①进行码头结构的总平面布置；②进行结构的形式选择；③结构中重要组成构件的力学计算及其配筋和必要的验算；④桩基的施工工艺。高桩码头是应用最广泛的主要码头结构形式，其结构轻，减弱波浪的效果好，砂石料用量省，对于挖泥超深的适应性强，高桩码头的众多优点使其在港口水工建筑物中占有越来越重要的地位。随着经济的快速发展，物流的快速化，高桩码头的结构形式也必将随之发生改变，但只有在深刻认清现状的基础上才能有更好的发展，本设计对一般的高桩码头进行了详细的计算及其分析，为高桩码头结构中板梁式的一个典型的工程和设计案例。

高桩码头的发展概况。高桩码头经历了承台式、桁架式、无梁板式和梁板式四个阶段，　承台式结构是一种较古老的高桩结构型式，码头桩台为现浇混凝土或钢筋馄凝土结构，这种结构具有良好的整体性和耐久性，但现浇混凝土工作量大，要求的施工水位低。桩多而密，桩基施工较为麻烦，造价较高，并只在岸坡地质条件好、水位差较大、地面荷载较集中的情况下才考虑这种结构型式。桁架式高桩码头整体性好；刚度大。但由于上部结构高度过大，当水位较大时需要多层系缆，目前主要适用于水位差较大的需多层系缆的内河港口。无梁板式高桩码头上部结构简单，施工迅速，造价也低。但由于面板为双向受力构件位置要求高，给靠船构件的设计增加了困难，仅适用于水位差不大，集中荷载较小的中小型码头。梁板式结构主要由面板、纵梁、横梁、桩帽和靠船构件组成。比较节省材料;装配程度高，结构高度比桁架式小，施工速度快;横梁位置低，靠船构件的悬臂长度比无梁板式短.正因为梁板式结构的这种优越性，使其得到了迅速发展。但由于上部结构一般采用预制安装，构件种类和数量多，施工比较复杂，上部结构底部轮廓形状复杂，死角多，水气不易排出，构件中钢筋易锈蚀。

高桩码头的研究现状及发展方向在港口码头建设中，高桩码头结构是采用的最多的一种结构型式。在大量的工程实践中不断进行改革探索，己有的成果及得出的经验可归纳为以下五个方面:（1）、自重减小，节省材料（2）、简化上部，加快施工（3）、简化桩基（4）、改进沉桩工艺，减小下沉应力，以节约钢筋（5）、提高单桩的轴向承载力。

发展方向:粗桩、长桩、大跨度，采用预制和预应力钢筋混凝土;提高混凝土质量，增强耐久性。

毕业设计是毕业前阶段的综合学习、深化、拓宽，也是综合教和学的重要过程，对大学期间所学专业知识进行全面总结。本此毕业设计题目为《黄骅港一期5万吨级高桩码头设计》，毕业设计前期我温习了《港口水工建筑物》、《港口规划与布置》、《水工钢筋混凝土结构》、《水运工程施工》、《工程水文》等专业知识并查阅了《海港总平面布置规范》、《高桩码头设计与施工规范》、《港口工程荷载规范》、《港口工程混凝土结构设计规范》等规范。毕业设计中我通过所学基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。毕业设计后期主要进行设计手稿电子排版整理，并得到老师的审批和指正使我地完成了设计任务，在此我表示衷心感谢。毕业设计两月里指导老师帮助下经过资料查阅、设计计算、论文撰写及外文翻译使我加深了对新规范、规程、手册等相关内容理解巩固了专业知识提高了综合分析、解决问题能力绘图时熟练掌握了各种建筑制图软件及多种结构设计软件上所有些从同方面达了毕业设计目与要求。

1 设计背景

1.1 工程概述

本建设工程黄骅港位于河北省沧州市以东约90km的渤海之滨，恰置河北、山东两省交界处，环渤海经济圈的中部，由煤炭港区、综合港区和河口港区3个港区组成。现有各类生产性泊位25个，其中万吨级以上泊位19个，码头岸线总长度为5570米，最大泊位吨级为5万吨。工程内容包括码头主体、航道、港池、装卸工艺、码头修建等。

本次设计仅对本港口的一期码头进行设计，该码头由两个5万吨泊位和一个3.5万吨泊位组成，设计内容主要对码头进行总平面布置、码头及水工建筑物结构形式选取、码头结构的有关计算、航道港池及有关配套设备等布置，并进行必要的稳定性验算。

1.2 设计原则

（1）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、和规定；

（2）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；

（3）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）《高桩码头设计与施工规范》（JTJ 298-98）.人民交通出版社,1998；

（2）《海港总平面设计规范》（JTJ 211-99）.人民交通出版社,1999；

（3）《海港水文规范》（JTJ 213-98）.人民交通出版社,1998；

（4）《港口工程结构设计算例》.人民交通出版社,1998；

（5）《港口工程荷载规范》（JTS 144-1-2010）.人民交通出版社,2010；

（6）《港口工程桩基规范》（JTJ 251-98）.人民交通出版社,1998；

（7）《建筑结构静力计算手册》.中国建筑工业出版社,1999；

（8）《港口工程混凝土结构设计规范》（JTJ 267-98）.人民交通出版社,1998。

2 设计资料

2.1 地形条件

黄骅港位于河北省渤海湾西南岸，大口河河口外北侧海区；距黄骅市约 45km，距沧州市约 90km。本工程位于黄骅港一港池的西南侧。

2.2 气象条件

(1) 气温 

年平均气温：12.2；  

年平均最高气温：17.3；  

年平均最低气温：7.8 ；  

历年极端最高气温：37.7℃（1981 年 6 月 7 日）；  

历年极端最低气温：-19.5℃（1983 年 12 月 30 日）；  

年日平均气温低于-5℃的天数为 71 天，低于-10℃的天数为 23.8 天。

(2) 降水

年平均降水量：501mm；  

历年最大年降水量：719.4mm（1984 年）；  

历年最小年降水量：336.8mm（1982 年）；  

历年最大一日降水量：136.8mm（1981 年 7 月 4 日）；  

降水量主要集中在 6、7、8 三个月，占全年降水量的 70%以上；日降水量大于25.0mm 的年均日数为 5 天，最多 7 天。 

（3）风况

黄骅新村气象站位于大口河河口三千吨级码头，北纬 38°16′，东经 117°51′。风速风向观测采用 EL 电接自记仪，24 小时连续观测，风速感应器离地高度 9m。 根据黄骅新村气象站风的实测资料统计分析得出，该区常风向为 E 向，次常风向为 SW，其出现频率分别为 10.54%和 9.83%；强风向为 E 向和 ENE 向，该向≥6 级风的频率分别为 1.19%和 1.18%。详见风频率统计表（表 3.2-1）和风玫瑰图（图 3.2-1）。 

影响本区大风的天气系统主要为寒潮和台风、龙卷风。多年资料统计，寒潮大风居多。1991 年～2002 年大风出现次数月变化表（表 3.2-2）。应特别说明的是：2003年 10 月 10 日～13 日黄骅港海域出现一次偏 NE 向的大风过程，据气象台报告，这次偏 NE 向大风为历史罕见，自有记录以来，46 年内首次出现如此大风。黄骅港区气象站观测资料，10 月 10 ～13 日≥7 级风连续出现 40 小时，≥8 级风连续出现27 小时，≥9 级风连续出现 8 小时，瞬时最大风速达 31.9m/s，风向为 ENE。 

表2.1  黄骅港 2002 年风频率统计表

Table 2.1 Huanghua wind frequency tables 2002

风向

频率

（% ）

表2.2  1991年～2002年大风出现次数月变化表

Table 2.2 1991 to 2002 the number of monthly change table gale

雾多出现在秋、冬两季。年平均雾日数为 12.2 天，最多 20 天。

(5) 相对湿度

年平均相对湿度：% 。

2.3 水文条件

(1) 潮汐及水位

黄骅港验潮站位于黄骅港煤炭港区杂货码头处，工程海域的潮汐性质属于不规则半日潮型。

①基准面及其换算关系

②潮汐性质及潮型 

按照目前我国采用的潮汐类型划分标准，工程海域的潮汐性质属于不规则半日潮型。 

③潮位特征值（以黄骅港理论最低潮面为基准，下同） 

最高高潮位：4.66m（2003 年 4 月 17 日）；  

最低低潮位：-0.30m（2003 年 1 月 28 日）；  

平均高潮位：3.48m；  

平均低潮位：1.44m ； 

平均海面：  2.40m ；

最大潮差：  3.87m（2002 年 12 月 6 日）；  

平均潮差：  2.04m 。 

④设计水位 

设计高水位：4.05m；  

设计低水位：0.62m ； 

极端高水位：5.61m ； 

极端低水位：-1.22m。

⑤乘潮水位 

全年乘潮水位见表2.3，冬三月（12 月、次年 1、2 月）乘潮水位见表 2.4

表2.3  全年乘潮水位表

Table 2.3 Multiplied by the annual tide table position

Table 2.4 Winter tide bit multiplication tables

①工程区波浪概况 

本区无长期波浪观测资料，根据离黄骅港区西北约 25km 的7号平台 1972～1984年13年实测资料统计分析，该区以风浪为主，涌浪为辅。详见波高频率统计表（表2.5）和波高玫瑰图（图 2.3-4）。

表2.5  黄骅港波高（H1/10）频率统计表

Table 2.5 Huanghua wave height (H1/10) frequency tables

波向向

频率

（% ）