高桩码头计算说明

第6章水工建筑物

6.1 建设内容

本工程拟建5万t级通用泊位2个。水工建筑物包括码头平台、固定引桥与护岸。结构安全等级均为二级。

6.2 设计条件

6.2.1 设计船型

5万t级散货船：船长×船宽×型深×满载吃水=223×32.3×17.9×12.8m

6.2.2 风况

基本风压 0.70Kpa

按九级风设计，风速为22m/s，超过九级风时，船舶离港去锚地避风。

6.2.3 水文

（1）设计水位（85国家高程）

设计高水位： 2.77m 极端高水位： 4.18m

设计低水位： -2.89m 极端低水位： -3.96m

（2）水流

水流设计流速 V=1.2m/s

流向：与船舶纵轴线平行。

（3）设计波浪：

波浪重现期为50年，设计高水位下H1%=1.81m; H4%=1.52m;H13%=1.22m;

T mean=3.8s，L=22.96m。

6.2.4 地质条件

码头平台与固定引桥区在勘察控制深度范围内地基土层为海陆交互相沉积、陆相冲洪积成因类型和凝灰岩风化岩层，从上而下分别为淤泥、块石、残积粘性土、强风化凝灰岩与中风化凝灰岩。其中淤泥层厚为20.95m ～51.15m ；块石厚度分布不均；残积粘性土厚度3.5～9.69m ；强风化凝灰岩厚度分布不均；中风化凝灰岩最大揭露厚度为5.70m ，未揭穿。其物理力学性质指标见表3-2。

护岸与陆域部分在勘察控制深度范围内地基土层自上而下分别为耕土、淤泥、粘土、角砾混粉质粘土、粘土、含角砾粉质粘土、强风化基岩与中等风化基岩等。其中，淤泥厚15.50～37.00m ；粘土层厚0.7～26.00m ；角砾混粉质粘土厚0.8～16.00m ；含角砾粉质粘土厚4.5～32.80m ；强风化基岩厚0.2～3.70m ；中等风化基岩最大揭露深度为6.90m ，未揭穿。其物理力学性质指标见表3-3。

6.2.5 设计荷载 6.2.5.1 船舶荷载 （1）系缆力

[

]sin cos cos cos y x F F K N n αβαβ

=

+∑∑ 式中：∑x F ，∑y F ——分别为可能同时出现的风和水流对船舶作用产生的横向分力总和及纵向分力总和(kN)；

K ——系船柱受力分布不均匀系数，K 取1.3； n ——计算船舶同时受力的系船柱数目，取n=5； α——系船缆的水平投影与码头前沿线所成的夹角

(°)，取α=30°；

β——系船缆与水平面之间的夹角(°)，取β=15°。

情况一：风向与船舶纵轴线垂直时，22/x V m s =；0y V =。

857.1105.646.91009.6x F kN =++=∑；88.5y F kN =∑ 计算得：N=476KN

情况二：风向与船舶纵轴线平行时，0x V =；22/y V m s =。 105.646.9152.5x F kN =+=∑；184.188.5272.6y F kN =+=∑ 计算得：N=139KN

根据《港口工程荷载规范》（JTS144-1-2010）（本章以下简称“规范”）表10.2.5-1，5万吨级船舶计算系缆力小于650kN 时，按650kN 选用，故系缆力标准值为650kN 。

系缆力标准值N 的横向分力N x ，纵向分力N y ，竖向分力N z ：

sin cos 650sin 30cos15313.93x N N kN αβ==⨯⨯=

cos cos 65030cos15543.74y N N cos kN αβ==⨯⨯=

sin 650sin15168.23z N N kN β==⨯=

（2）撞击力

船舶靠岸时的有效撞击能量：202n E mV ρ

=

式中：ρ——有效动能系数，取0.75；

m ——船舶质量，按满载排水量计算，查“规范”表H.0.1，m=61100t ；

n V ——船舶靠岸时法向速度，查“规范”表10.4.4-1对于有掩护的海港，取0.1m/s 。

2200.75

611000.1229.12

2

n E mV kJ ρ

=

=

⨯⨯= 选用SUC1150H 超级鼓型橡胶护舷，

吸能：E=294kJ 反力R=589kN 。

（3）波浪引起的船舶撞击力

因码头前波浪较小，经验算比较，小于船舶靠岸时的撞击能量。

（4）挤靠力

F’j=(K’j/n)×ΣFx

式中：F’j——橡胶护舷间断布置时，作用于一组或一个橡胶护舷上的挤靠力标准值（KN）；

K’j——挤靠力分布不均匀系数，取1.3；

ΣFx——可能同时出现的风和水流对船舶作用产生的横向分力总和（KN），计1009KN；

n——与船舶接触的橡胶护舷的组数或个数，取5个。

经计算，F’j=1.3×1009/5=262KN

前边梁前沿采用DA-A400H橡胶护舷（L=1.5m），其吸能量67.6KJ，反力达404.7KN。

6.2.5.2 永久作用

码头结构自重力：钢筋混凝土：γ=25KN/m3

素混凝土：γ=24KN/m3

6.2.5.3 可变作用

6.2.5.3.1 方案一

6.2.5.3.1.1 码头平台

（1）桥式抓斗卸船机

轨距：12m,轮数：8×4，基距：18m，其它参数参考“规范”表C.0.4中X1250-30型选取。

（2）40t多用途门座式起重机

轨距：12m，轮数8×4，基距：12m，其它参数参考“规范”表C.0.1中Mh-40-35型选取。

（3）堆货荷载：