《港口工程学》课程设计计算说明书学生姓名：学号：指导教师：交通学院港航系二○一○年九月目录1设计目的和要求 (3)2设计资料 (3)3设计内容 (5)3.1集装箱堆场面积计算 (5)3.2总平面布置 (6)3.2.1船型尺度 (6)3.2.2高程设计 (6)3.2.3总平面布置方案 (7)3.3水工建筑物设计 (8)3.3.1码头前沿堆货荷载标准值 (8)3.3.2码头堆场荷载标准值 (8)3.3.3装卸机械设备荷载标准值 (8)3.3.4作用效应组合 (9)4结构计算 (9)4.1设计条件 (10)4.2作用的分类及计算 (10)4.3码头稳定性验算 (14)4.4强度计算 (19)1设计目的和要求本课程具有较强的工程实践性。
本课程的目的是为学生将来从事港口工程设计、施工及管理等工作打下坚实的专业基础。
课程设计是理论联系实际、培养学生解决实际问题能力的重要环节之一。
通过设计，要求达到：巩固已学过的有关《港口工程》的基本理论知识，培养正确的设计思想，初步掌握正确的设计方法和设计程序，提高学生计算、编写说明书和制图的技能，培养学生独立分析问题和解决问题的能力。
本次《港口工程》课程设计任为凤阳县鸿运港总平面布置方案与结构方案设计研究。
2设计资料凤阳县鸿运港通过建设多用途码头，可以满足凤阳及其园区企业对港口集装箱水运的需求；同时作为招商引资平台，可以提高工业园区对企业入住的吸引力，更好地促进工业园区和风阳县地方经济的可持续发展。
拟建工程位于凤阳县板桥镇霸王城，淮河右岸。
水路上距蚌埠市35km，下距五河县42km；公路距凤阳县城约10km，铁路距此约2km有临淮关站。
水路、公路、铁路交通便利。
多用途码头位于凤阳板桥霸王城港区，主要服务凤阳工业园区。
多用途泊位以装卸集装箱为主，兼顾部分件杂货的接卸。
本次工程可行性研究的对象是多用途（件杂货与内河集装箱）码头，设计吞吐量：内河集装箱13.935万TEU /年，其中出口量13.935万TEU /年；件杂货吞吐量为70万吨（其中出口20万吨，进口50万吨）；参见表1-1。
拟建码头按3个500吨级（兼顾1000吨级）泊位和4个500吨级泊位设计。
多用途码头预测吞吐量一览表表1-1(1)设计代表船型选用：300t驳船： 35.0×9.2×1.3m (长×宽×吃水)500t驳船： 45.0×10.8×1.6 m (长×宽×吃水)1000t集装箱船（60TEU）： 65.0×10.6×2.5 m（长×宽×吃水）(2)设计水位设计高水位： 19.76m（洪水频率10％）设计低水位： 11.20m（综合历时保证率90％）(3) 土层物理力学性质指标拟建码头泊位的重力式挡墙基础约在标高8.0m以下，在北部以第③工程地质层粉质粘土为主，南部以第⑤工程地质层强风化花岗斑岩为主，均可作为天然地基持力层及下卧层。
但在ZK3、ZK4孔一带应做好沉降缝。
以上各土层物理力学性质指标，见表1-2、表1-3。
各工程地质层承载力特征值fak及压缩模量平均值E s̅̅̅一览表表1-2根据当地地质条件、施工条件和施工经验，在进行码头结构选型采用折线墙背砼半重力式结构和空箱悬臂重力式结构两个方案。
方案一：采用折线墙背砼半重力式。
采用现浇挡墙墙身和钢筋砼底板，底板下设砼及片石基床垫层。
优点为施工方便，结构基础经济；缺点为混凝土方量大。
方案二：采用空箱悬臂重力式。
优点是混凝土量少、地基应力低。
缺点是用钢量大、模板用量大。
港区陆域分为前方作业区、后方堆箱区和后方综合服务区。
D1、D2号泊位采用起重能力为20t ，轨距为18m 的行车进行装卸船作业；D3、D4、D5号泊位码头前沿采用起重能力为40t ，轨距为40m 的轨道式岸边龙门吊进行装卸船作业；D6、D7号泊位采用16t 固定吊进行装卸船作业。
3 设计内容3.1 集装箱堆场面积计算堆场所需平面箱位数和面积大小决定于运量、堆存时间、堆箱层数和装卸系统等因素。
集装箱堆场面积F 4可按下列公式计算：F 4＝M ×E (m 2)式中：M ——平面箱位数，个； E ——每一平面箱位面积，m 2；D ——年堆放集装箱量，个；K t ——不均衡系数； T ——集装箱平均堆存期； T m ——年工作天数，d；H ——堆码层数，集装箱平均堆码层数一般不超过4层；gm t K H T T K D M ⋅⋅⋅⋅=K g——高度利用系数。
M=139350×1.3×10365×4×1=1240.8个一个标箱的面积是15m2,堆场利用率0.7 所以E=15/0.7=21.4m2F4=M×E=1240.8×21.4=26588.6m2拆装箱库所需容量：据河港工程总体规范4.11.8E w=Q h K c q t K BWT ykt dcQ h=13.935×104TEU K c=25% q t=8t K BW=1.3 T yk=365d t dc=5dE w=13.935×104×25%×8×1.3365×5=4963.15 t拆装箱库面积4963.158×15=9306m2临时堆场的面积：三艘集装箱船（60TEU）每个TEU的面积15m23×60×15=2700m23.2总平面布置3.2.1船型尺度300t驳船： 35.0×9.2×1.3m (长×宽×吃水)500t驳船： 45.0×10.8×1.6 m (长×宽×吃水)1000t集装箱船（60TEU）： 65.0×10.6×2.5 m（长×宽×吃水）3.2.2高程设计设计水位设计高水位： 19.76m（洪水频率10％）设计低水位： 11.20m（综合历时保证率90％）码头前沿设计高程:据河港工程总体规范3.4.2码头前沿设计高程应为码头设计高水位加超高，超高值宜取0.1～0.5m 19.76+0.1~0.5=19.86~20.26m 取20m码头前沿设计水深据河港工程总体规范3.4.4 D=T+Z+∆Z500t: D=1.6+0.3+0.4=2.3m 1000t: D=2.5+0.3+0.4=3.2m码头前沿泥面高程500t: 设计低水位-设计水深=11.20-2.3=8.9m1000t:设计低水位-设计水深=11.20-3.2=8.0m3.2.3总平面布置方案航道尺度据规范《内河通航标准》附录A航道水深：500t驳船H=T+∆h=1.6+0.3=1.8m1000t集装箱H=T+∆h=2.5+0.3=2.8m双线航道宽度：500t驳船B=2×(10.8+45×sin3°)+0.67(10.8+45×sin3°)=35.1m1000t集装箱B=2×(10.6+45×sin3°)+0.67(10.6+45×sin3°)=34.6m码头前沿停泊水域据规范3.2.1.1 500t驳船B=2×45=90m1000t集装箱船B=2×65=130m回旋水域：驳船: 长度L=2.5×45=112.5m 宽度B=1.5×45=67.5m集装箱船：长度L=2.5×65=162.5m 宽度B=1.5×65=97.5m码头尺寸据规范3.3.2泊位长度：D1、D2 L b=L+2d=45+2×8~10=61~65m取61mD3、D5 L b=L+1.5d=65+1.5×8~10=77~80m取77mD4 L b=L+d=65+8~10=73~75m取73mD6、D7 L b=L+1.5d=45+1.5×8~10=57~60m取57m 据规范3.3.6码头长度：D1、D2 L m=L+2d=45+2×8~10=61~65m取61mD3 L b=L+1.5d=65+1.5×8~10=77~80m考虑富裕取77+7=84m D4 L b=L+d=65+8~10=73~75m取73mD5 L b=L+1.5d=65+1.5×8~10=77~80m考虑D6、D7码头前沿作业宽度取77+15=92mD6 L b=45+4+16=65mD7 L b=45+8+4=57m陆域布置根据规范3.7.5布置集装箱的陆域，道路布置根据规范5.3具体布置见总平面布置图。
3.3水工建筑物设计码头结构均按1000t级集装箱船控制，船舶系缆力100kN，撞击力250kN。
3.3.1码头前沿堆货荷载标准值集装箱：码头前沿30kN/m2机械荷载：龙门起重机前轨以后为作业带，流动机械荷载最大轮压0.8Mpa。
D1泊位、D2泊位采用起重能力20t，轨距18m的行车；D3、D4、D5号泊位码头前沿采用起重能力为40t，轨距为40m的轨道式岸边龙门吊进行装卸船作业；最大轮压320KN；D6、D7号泊位码头前沿采用16t固定吊机，吊重16t，起重机自重约45t。
3.3.2码头堆场荷载标准值码头前方堆场60kN/m2。
箱角荷载按213.5 kN考虑（堆高4层）。
3.3.3装卸机械设备荷载标准值起重机、固定吊（见上）汽-20、挂-100（汽车不能超过20(t),挂车100(t).）3.3.4作用效应组合持久组合一：设计高水位（不考虑码头顶面均载竖向作用及岸边龙门吊前腿荷载）永久作用＋均布荷载（主导可变作用）＋系缆力（非主导可变作用）+剩余水压力持久组合二：设计高水位（考虑码头顶面均载竖向作用及岸边龙门吊前腿荷载）永久作用＋岸边龙门吊前腿荷载（主导可变作用）＋码头面均布荷载（非主导可变作用）+系缆力（非主导可变作用）+剩余水压力持久组合三：设计低水位（不考虑码头顶面均载竖向作用及岸边龙门吊荷载）永久作用＋均布荷载（主导可变作用）＋系缆力（非主导可变作用+）+剩余水压力持久组合四：设计低水位（考虑码头顶面均载竖向作用及岸边龙门吊荷载）永久作用＋岸边龙门吊前腿荷载（主导可变作用）＋码头面均布荷载（非主导可变作用）+系缆力（非主导可变作用）+剩余水压力4结构计算结构选型：方案二采用空箱悬臂重力式泊位编号：11.设计采用的技术规范a．《重力式码头设计与施工规范》（JTS167-2-2009）b．《港口工程荷载规范》(JTJ215-98)c．《港口工程混凝土结构设计规范》(JTJ291-98)d．《水运工程抗震设计规范》(JTJ225-98)2.结构安全等级采用二级4.1设计条件材料指标：公式计算得出。