码头系泊力计算

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一、计算说明：
拟建XX国际货柜码头由于靠岸壁的水深不足，不能停靠大型的集装箱货船，要求XX国际货柜码头向外延伸4.2米,在原有的码头前沿增加6个浮动箱式护舷，间距为32米设一个，每个浮动箱式护舷长7.5米，宽3.4米，由6个浮箱箱体、护舷橡胶与系泊系统等组成的浮动钢质浮箱，作为码头的延伸部分，通过该设施可以满足停靠10万吨级集装箱船舶。

计算内容:
1.钢质浮箱通过左右两根系缆绳固定，在台风时，按八级风计算，超过八级风时船舶离港，去锚地停泊，此时主要考虑浮箱本身的安全。

而船舶靠离岸的安全主已由专家负责论证。

因此，我们仅对浮箱在台风时无靠泊状态的最大受力进行计算与安全分析。

风与波浪计算要素取13级台风,设计最大风速取47.1m/s,设计最大波高为
1.9m,设计最大周期为4.9秒.
2.在八级风及以下的情况下，箱体的结构应满足停靠10万吨级的集装箱，此时，我们对浮箱在平风时有靠泊状态的最大受力进行计算与安全分析。

风速按极端风速20.7m/s，设计最大波高为1.4m,设计最大周期为4.9秒.
3.在八级风及以下的情况下，箱体的护舷碰垫应满足停靠10万吨级的集装箱船时的挤靠力及对撞击力的吸能量的要求。

4. 由于低潮与高潮的潮位差较大，系缆绳的长度通过计算确定，既要有足够长度又不能碰到原码头护舷。

二、设计依据：
根据XXXX航务工程勘察设计院《XX港货运码头改造工程方案设计》
三、计算规范：
1、2001年“钢质海船入级与建造规范”。

2、TJT 294-98 《斜坡码头及浮码头设计与施工规范》。

3、日本《JSDS造船舾装设计基准》。

4、JTJ 215-98 《港口工程荷载规范》。

四、设计条件：根据《XX港区泊位靠泊能力论证》
1.大型集装箱船舶船型尺度表
船型尺度表
船舶吨级载箱数
DWT(t)总长L 型宽B 型深H 满载吃水T (TEU)
7000030040.324.3144601～6000
100000347
42.8
24.4
14.56001～
8200
20.7m/s 47.1m/s
设计低水位：0.72m 。

集装箱船舶以法向速度0.08m/s 靠泊
30.6t
h= 1.1
m
A =88 m 2
B= 3.4m N=△2/3+2Bh+A/10 =26.1
设计船型尺度(m)常风向为E 向，强风NNE
2. 自然条件平风最大八级风 A—在船长范围内最大吃水线以上的船体部分和上层建筑及各层宽度大 于B/4
的甲板室的侧投影面积的总和，m2。

h—从最大吃水线到最上层甲板室顶部的有效高度，m;100000DWT集装箱船舾装数N=△2/3+2Bh+A/10
式中：△--最大吃水线下的型排水量，t; △=
N=△2/3+2Bh+A/10
钢质浮箱舾装数单组靠泊设施需要满足吸收400KJ 能量的需要；船舶逃跑波高确定为1.2m ，在横浪作用下单组靠泊设施需要满足吸收368KJ 能量的需要
海流的流向与岸线走向一致，涨、落潮流的主流向为WNW ～ESE 向，表层最大流速150cm/s ，
波浪绝大部分出现在SE 向，最大的H4%=1.4m ，波高H1%=1.9m ，T =4.9s 波型为F/U ，波向S/SE 。

设计高水位：6.14m。

　
台风13级 方法 1、按中国船级社“钢质海船入级与建造规范”2001年第2分册第2篇第3章第2节锚泊及系泊设备计算平风状态的舾装数：五、计算：
1E+05t h=31
m
A =4900 m 2
B=40m N=△2/3+2Bh+A/10 =
5536.2
5693
船舶荷载
10.1.1 作用在固定式系船,靠船结构上的船舶荷载包括如下内容:(1) 由风和水流产生的系缆力(2)由风和水流产生的挤靠力(3)船舶靠岸时产生的撞击力
(4)系泊船舶在波浪下产生的撞击力
状况1：台风无靠泊状态
10.2.1 作用在浮箱上的计算风压力的垂直于码头前沿线的横向分力和平行于码头前沿线的纵向分力
Fxw=73.6*10-5AxwV X 2
*ξ=24.844kN
Fyw=49*10-5AywV y 2
*ξ=8.7422kN
Axw=10-0.086+0.742*logDW
=30.43m 2
Ayw=10-0.107+0.621*logDW
=16.085
m 2ξ=1V=47.1m/s
Vx=33.30m/s Vy=
33.30
m/s
式中：△--最大吃水线下的型排水量，t; △=h—从最大吃水线到最上层甲板室顶部的有效高度，m; A—在船长范围内最大吃水线以上的船体部分和上层建筑及各层宽度大 于B/4
的甲板室的侧投影面积的总和，m2。

最小锚链的链径为AM2 φ97。

（AM3 φ87）。

停靠的100000DWT 集装箱船舾装数与浮箱总舾装数为方法 2、按JTJ 215-98 《港口工程荷载规范》进行较核。

DW=
130.32t
10.3.1 作用于浮箱上的水流力
水流对浮箱作用产生的水流力船首横向分力和船尾横向分力
E.0.2Fxsc=Cxsc*ρ/2*V 2*B'=10.13kN
Fxmc=Cxmc*ρ/2*V 2
*B'
= 5.79kN
Cxsc=0.14Cxmc=0.08ρ= 1.025t/m 3V= 1.5m/s
= 2.92kn B'=
10
0.484+0.612log(DW)
=
62.7m 2
E.0.5
水流对浮箱作用产生的水流力纵向分力Fyc=Cyc*ρ/2*V 2
*S
= 4.63kN
Cyc=0.046*Re -0.134+b 0.01661Re=V*L/ν=675000
ν= 1.0*10-4m 2/s
(水温20摄氏度)b=0.009S= 1.7*L*d+Cb*L*B
=
241.7m
2
L=45m B= 3.4m d= 1.2m Cb=
0.98
10.4.1 当码头前沿水流较大时,系缆力应考虑风与水流对浮箱共同作用产生的力
N=K/n*[ΣFx/(sin α*cos β)+ΣFy/(cos α*cos β)]
=60.224016KN
K= 1.2 n=2α=0.5235983弧度30度 β=0.2617992弧度15度
Nx=
Ν∗sin α*cos β29.09KN Ny=Ν∗cos α*cos β50.38KN Nz=Ν∗sin β15.59KN 考虑当台风背面袭击浮箱时是由锚链受力，假设二根锚链受力时。

每根锚链受力为2
R/n=
30.112(kN)
状况2：平风有靠泊状态
10.2.1 作用在货船上的计算风压力的垂直于码头前沿线的横向分力和平行于码头前沿线
系船锚链数量为n=
每根的水平总拉力=
取锚链的受力为
F 锚链X1.25=
37.64
的纵向分力
Fxw=73.6*10-5AxwV X2*ξ
=663.42kN
Fyw=49*10-5AywV y2*ξ
=104.5kN
其中货船满载时
Axw=10-0.086+0.742*logDW
=4207.27m2
Ayw=10-0.107+0.621*logDW
=995.405m2
ξ=1
V=20.7m/s
Vx=14.64m/s
Vy=14.64m/s
DW=100000.00t
作用在浮箱上的计算风压力的垂直于浮码头前沿线的横向分力和平行于码头前沿线的纵向分力
Fxw=73.6*10-5AxwV X2*ξ
= 6.1885kN
Fyw=49*10-5AywV y2*ξ
= 2.0892kN
其中浮箱
Axw=10-0.086+0.742*logDW
=39.25m2
Ayw=10-0.107+0.621*logDW
=19.901m2
ξ=1
V=20.7m/s
Vx=14.64m/s
Vy=14.64m/s
DW=183.6t
作用在船舶上的计算风压力的垂直于码头前沿线的横向分力和平行于码头前沿线的纵向分力总和
ΣFxw=669.61kN
ΣFyw=106.59kN
10.3.1 作用于船舶上的水流力
水流对货船作用产生的水流力船首横向分力和船尾横向分力
E.0.2Fxsc=Cxsc*ρ/2*V2*B'=626.62kN
Fxmc=Cxmc*ρ/2*V2*B'=358.07kN
Cxsc=0.14
Cxmc=0.08
ρ= 1.025t/m3
V= 1.5m/s= 2.92kn
B'=100.484+0.612log(DW)=3881.50m2
E.0.5水流对货船作用产生的水流力纵向分力
Fyc=Cyc*ρ/2*V2*S=322.20kN
Cyc=0.046*Re-0.134+b0.01479
Re=V*L/ν=5205000
ν= 1.0*10-4m2/s(水温20摄氏度)
b=0.009
S= 1.7*L*d+Cb*L*B=18890.7m2
L=347m
B=42.8m
d=14.4m
Cb=0.7
10.3.1 作用于浮箱上的水流力
水流对浮箱作用产生的水流力船首横向分力和船尾横向分力
E.0.2Fxsc=Cxsc*ρ/2*V2*B'=12.53kN
Fxmc=Cxmc*ρ/2*V2*B'=7.16kN
Cxsc=0.14
Cxmc=0.08
ρ= 1.025t/m3
V= 1.5m/s= 2.92kn
B'=100.484+0.612log(DW)=77.60m2
E.0.5水流对浮箱作用产生的水流力纵向分力
Fyc=Cyc*ρ/2*V2*S= 1.09kN
Cyc=0.046*Re-0.134+b0.01868
Re=V*L/ν=112500
ν= 1.0*10-4m2/s(水温20摄氏度)
b=0.009
S= 1.7*L*d+Cb*L*B=50.6m2
L=7.5m
B= 4.8m
d= 1.2m
Cb=0.98
水流对船舶作用产生的水流力船首横向分力和船尾横向分力及纵向分力ΣFxsc=639.15kN
ΣFxmc=365.23kN
ΣFyc=323.29kN
10.4.1 当码头前沿水流较大时,系缆力应考虑风与水流对计算船舶共同作用产生的力
N=K/n*[ΣFx/(sinα*cosβ)+ΣFy/(cosα*cosβ)]
=2387.98KN
K= 1.2
n=2
α=0.5236弧度30度
β=0.2618弧度15度
Nx=Ν∗sinα*cosβ1153.30KN
Ny=Ν∗cosα*cosβ1997.58KN
Nz=Ν∗sinβ618.05KN
10.5 挤靠力(橡胶护舷间断布置)
（按最危险状况斜靠由一个浮箱八个碰垫受力）
Fj'=Kj'*ΣFx/n=105.86KN
Kj'= 1.3不均衡系数
n=8与船舶接触的橡胶护舷的组成个数
10.6 撞击力
10.6.2 船舶靠岸时的有效撞击能量Eo
Eo=ρ/2*M*Vn2=312.00KJ
ρ=0.75
M=130000t
Vn=0.08m/s
（按最危险状况斜撞由一个浮箱四个碰垫受力）
Eoo=k/n*Eo=117.0KJ
n=4
k= 1.5
10.6.3 橡胶护舷吸能量 Es
当橡胶护舷吸能量 Es>=10Ej时,(Ej为靠船结构的吸能量)
Es=Eo
10.6.5 系泊船舶在波浪作用下对系船,靠船结构产生的撞击力
横浪作用力,系泊船舶有效撞击能量Ewo
F.0.1Ewo=α∗Cm*M*g*H*(H/L)*(L/B)2*(d/D)2.5tgh*(2π/L*d)
=698.52KJ
α=0.004
Cm= 1.55
M=130000t
g=9.8m/s2
H= 1.4m波高
L=30m
波长
d= 1.5*D =
21.6m 水深
B=42.8m 型宽D=
14.4m
吃水
F.0.3
本靠船结构为多个靠船墩组成,分配在每个墩上的有效撞击能量Ew （按最危险状况斜撞由一个浮箱四个碰垫受力）Ew=k/n*Ewo =261.9KJ n=4k= 1.5
10.6.6 船舶撞击力沿码头长度方向的分力H=Fx*μ=486KN Fx 法向分力μ=0.4摩擦系数取0.3~0.4
ΣNx=1215.00KN ΣNy=2589.44KN ΣNz=
618.05KN
每个橡胶碰垫护舷须吸能量378.94KJ
选DA 型超高反力ME 型橡胶护舷DA-A800HX1.5M 碰垫
设计压缩变形52.5% 吸能量为435KJ 反力1296.00KN 实际橡胶碰垫护舷吸能量为378.94KJ 反力
1215.00KN
（查橡胶碰垫护舷吸能量与反力性能曲线）
考虑当平风袭击浮箱靠泊时是由锚链受力，假设二根锚链受力时。

每根锚链受力为2
R/n=
1463.2(kN)
方法3、日本 《JSDS 造船舾装设计基准》进行系泊力计算：台风无靠泊状态
考虑极端状态，台风横向袭击浮箱
纵向
横向
0292.62Kn
Ka=0.3735Ka=
0.0429
纵向横向Aa 水线以上风压方向投影面积（m 2)
3.8436Va
47.1
系船锚链数量为n=
每根的水平总拉力=
取锚链的受力为
F 锚链X1.25=
1828.96
相对风速（m/s)(纵向)
Ra=9.81KaAaVa 2x10-3=
1、风阻力计算Ra(Kn)
(横向)
纵向横向Rw=9.81x0.1212Aw[(Vw+Vs)2+0.33(Vw+Vs)]x10-3
=
0.800.80Kn Aw=
244.8纵向横向Vw= 1.5 2.92kn 1.5 1.5Vs=0
00
244.8m 2
V=183.6m 3T= 1.2m L=
45
m
纵向横向
=
87.248287.25KN
As=TmL=
54Tm= 1.2
L=45船长m
纵向横向
Vw 1.5
1.5 1.5Vs
00
纵向
横向00.00KN
D=
纵向
Vw= 1.5
1.5Vs=
平风有靠泊状态
浮箱风阻力
纵向横向
3.014428.26KN
Ka=0.3735Ka=
0.0429
纵向横向Aa 水线以上风压方向投影面积（m 2)
3.8436Va
14.64
14.64
货船风阻力
纵向横向
748.113846.5KN
Ka=
0.3735
(纵向)
相对风速（m/s) 3、形状阻力Rv(kN)
船长
Ra=9.81KaAaVa 2x10-3=
2、潮流阻力Rw(kN)
潮流速度（m/s ）移船速度（m/s ）Rv=9.81x73.2As(Vw+Vs)2x10-3
1、风阻力计算Ra(Kn)
Rp=9.81x26.4D 2(Vw+Vs)2x10-3=
推进器直径（m ）潮流速度（m/s ）移船速度（m/s ）潮流速度（m/s ）移船速度（m/s ）水线下侧投影面积（m 2
) 4、推进器阻力Rp(kN)
(横向)
Ra=9.81KaAaVa 2x10-3=
(横向)
Aw=1.7TL+V/T=排水体积船舶吃水船的浸水面积(m2),按下式计算；
Ka=
0.0429
纵向横向Aa 水线以上风压方向投影面积（m 2)
9534900Va 14.64
14.64
纵向横向
ΣRa=
751.123874.8KN
浮箱潮流阻力
纵向横向Rw=9.81x0.1212Aw[(Vw+Vs)2+0.33(Vw+Vs)]x10-3=0.800.80Kn Aw=244.8积(m2),按下式计算；
纵向横向Vw= 1.5
2.64kn
1.5 1.5Vs=
00
244.8m 2
V=183.6
m 3T= 1.2m L=45m
货船潮流阻力
纵向横向
Rw=9.81x0.1212Aw[(Vw+Vs)2+0.33(Vw+Vs)]x10-3=62.8762.87KN Aw=17522.338纵向横向
Vw= 1.5 1.5 1.5Vs=0.080.080.08
17522.3m 2
V=130000.00
m 3T=14.4m L=347m
纵向横向
ΣRw=
63.6763.67KN
浮箱潮流阻力
纵向横向
=
87.248287.25KN
As=TmL=
54Tm= 1.2
L=45船长m
纵向横向
Vw 1.5 1.5Vs 00
纵向
横向=
22.9642
23.0KN
潮流速度（m/s ）移船速度（m/s ）船的浸水面积(m2),按下式计算；
船舶吃水Aw=1.7TL+V/T=船长
潮流速度（m/s ）移船速度（m/s ）Aw=1.7TL+V/T=排水体积
船舶吃水船长
3、形状阻力Rv(kN)
货船潮流阻力
水线下侧投影面积（m 2
)潮流速度（m/s ）移船速度（m/s ）
Rv=9.81x73.2As(Vw+Vs)2x10-3
相对风速（m/s)Rv=9.81x73.2As(Vw+Vs)2x10
-3
排水体积(纵向)
2、潮流阻力Rw(kN)
P11/13
As=TmL=
4996.80Tm=14.4
L=347船长m
纵向横向Vw 00Vs
0.08
0.08
纵向横向
ΣRv=
110.212110.21KN
纵向横向
52.370.00KN D=9
纵向
Vw= 1.5
1.5Vs=0.08
0.08纵向横向ΣRp=
52.370.00KN
如下表
(kN)平风有靠泊总阻力R=(kN)
(kN)
考虑当平风袭击浮箱靠泊时是由锚链受力，假设二根锚链受力时。

每根锚链受力为
假设二根锚链受力时。

每根锚链受力为2根
R/n=
2082.5KN (kN)
Rp=9.81x26.4D 2(Vw+Vs)2x10-3
=
4、推进器阻力Rp(kN)
潮流速度（m/s ）移船速度（m/s ）
货船潮流阻力
每根的水平总拉力=
取锚链的受力为
4164.95台风无靠泊系泊总阻力R=
390.72 系船锚链数量为n=系泊总拉力（取平风有靠泊状态）=水线下侧投影面积（m 2
)潮流速度（m/s ）移船速度（m/s ）4164.95 5、系泊总阻力R(kN)
推进器直径（m ）F 锚链X1.25=
2603.09
P12/13
kN l = T/ωarch(ωH/T+1) =1067.95
m
=m
式中：
ω=的水下单位长度自重力(kN/m)F=
导缆孔处锚链拉力(kN)T=锚链拉力水平分力(kN)
θ=
锚链轴线与水平夹角(o}
H=导链孔至码头垂直高度m l=
L 的水平投影长度m
2.710L=T/ωsh(ωl/T)
3332.001144.102.019 6、已知水平力再按TJT 294-98 《斜坡码头及浮码头设计与施工规范》计算锚链受
力：
F=T/cos θ=T+ωH=
3337.47
P13/13
L=锚链的曲线长度m
六、按TJT 294-98 《斜坡码头及浮码头设计与施工规范》B.0.5 选取锚链：
1、根据上述计算，在平风有靠泊状态时，锚链及锚的受力最大，经综合考虑，选取两
外侧锚链（引桥与撑杆安全链AM2 φ26）为AM2 φ70，破断力为2580kN；内侧锚链为
AM2 φ50，破断力为1370kN。

P14/13。