毕业设计（论文）任务书
10万吨级件杂货码头工程设计系 名 建筑工程系 专 业 港口航道与海岸工程 学 号 学生姓名 指导教师
职 称 讲师
2015年12月10日
一、原始依据（包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作
目的等。）
北海市铁山港区位于广西壮族自治区南端、北海市东部，东邻广东省湛江市，南邻北部湾，西部为北海市，北部为灵山县、浦北县和博白县。其地处我国大西南出海的陆上咽喉要道，是资源丰富的西南地区发展外向型经济，参与国际大循环的一个重要口岸。港口地理位置优越，经济腹地辽阔，辐射范围广泛。在此背景下，拟新建北海港铁山港作业区，充分发挥北海港作为地区性重要港口的作用。 二、参考文献
1．韩理安.港口水工建筑物（Ⅰ）.人民交通出版社，2000. 2．陈万佳.港口水工建筑物.人民交通出版社，1989. 3．邱驹.港工建筑物.天津大学出版社， 2002. 4．郭子坚.港口规划与布置. 人民交通出版社，2011.
5．交通部第一航务工程设计院. 《海港工程设计手册》（上、中、下册）.人民交通出版社，2003.
6．交通部第一航务工程设计院.《港口工程结构设计算例》. 人民交通出版社， 2000.
7．交通部第三航务工程设计院.《码头新型结构》. 人民交通出版社，2000. 8．宗蓓华.《港口装卸工艺学》. 人民交通出版社，2004. 9．《码头附属设施技术规范》(JTJ 297—2001). 10．相关规范： 《海港总平面设计规范》 《海港水文规范》
《河港工程总体设计规范》(JTJ 212—2006) 《疏浚与吹填工程设计规范》(JTS 181—5—2012) 《港口工程荷载规范》（JTS 144—1—2010） 《港口工程地基规范》（JTS 147—1—2010） 《高桩码头设计与施工规范》(JTS 167—1—2010) 《重力式码头设计与施工规范》(JTS 167—2—2009) 《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151—2011) 《水运工程钢结构设计规范》（JTS 152—2012） 11.1～2篇外文文献。
三、设计（研究）内容和要求（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求。）
1. 研究和设计内容
（1）熟悉设计任务，认真研究设计任务书，分析设计要点，对设计中的关键问题拟定初步处理方法。准备设计参考资料，如相关规范、参考书和手册，为毕业设计做好准备。
（2）设计资料的整理与分析。对工程要求、地形地质资料、气象水文资料分析整理，从中抽取确定有关的设计数据。同时完成开题报告及文献综述。
（3）总平面设计。确定码头规模、库场面积及其布置、港口水域面积及其布置，完成总平面布置图。
（4）装卸工艺设计。确定装卸机械类型、数量、以及装卸工艺流程，完成装卸工艺流程图。
（5）结构选型及方案比选。拟定2个可行的结构型式方案，通过进行技术经济比较，推选一推荐方案。同时需要对结构进行各种验算。
（6）施工图设计。针对某一典型构件进行施工图设计。即构件的内力计算和强度计算与配筋。
（7）完成工程外文文献翻译一篇。 2.要求
（1）设计过程中应态度认真，遵守纪律。既要求团结互助，又要求独立思考、独立分析问题和解决问题。
（2）要求提交设计计算说明书。设计计算书要求计算理论、方法和结果正确，数据可靠。说明书要求符合格式撰写要求，文理通顺，条理清楚。
（3）图纸要求采用CAD绘图，能正确表达设计意图，符合国家标准和相关设计规范，线条和尺寸标注规范，图画要求排列整齐、布置合理。
（4）外文翻译要求翻译正确通顺，条理清楚，专业词汇表述符合规范要求。
指导教师（签字）
年 月 日
审题小组组长（签字）
年 月 日
天津大学仁爱学院本科生毕业设计（论文）开题报告
课题名称 广西北海铁山港区10万吨级件杂货码头工程设计 专业名称 港口航道与海岸工程 系名称 建筑工程系 学生姓名 指导教师 一、课题来源及意义 北海市铁山港区位于广西壮族自治区南端、北海市东部，东邻广东省湛江市，南邻北部湾，西部为北海市，北部为灵山县、浦北县和博白县。其地处我国大西南出海的陆上咽喉要道，是资源丰富的西南地区发展外向型经济，参与国际大循环的一个重要口岸。港口地理位置优越，经济腹地辽阔，辐射范围广泛。在此背景下，拟新建北海港铁山港作业区，充分发挥北海港作为地区性重要港口的作用。 一、国内外发展现状分析 件杂货是指有包装或者无包装的成件运输货物，如钢材、卷铁、盘条、木材、设备等。件杂货货物种类繁多，装卸作业涉及多种不同的装卸机械、工具以及装卸工艺等，加之港口装卸作业的随机性核动态性，使得件杂货码头装卸具有多样多样性、复杂性、不确定性和动态性的特征。 件杂货码头对现有堆场的利用方法主要是依靠货物到港的顺序以及船舶可能停靠的位置进行货物的装卸作业，而没有对货物进行适当的、有效的功能划分，由于件杂货货类的重量和体积不成固定比例，所以采取这样的装放方式很可能造成不同种类的货物放在同一货场内，降低了货物利用率。件杂货码头装卸效率较低的主要问题有两方面：一是相关的辅助作业的时间较长，集中的体现在通用工具上的效率不高，专用工具的更换过程一般要经过归垛、倒运等过程，这就增加了机械的使用频率，加之货场位置与交通等问题，不仅效率不能提高，而且还会造成很大的人力、机力和能源的浪费。 现有的件杂货码头，信息化建设还都不很完善，基本的操作还是依靠人力来对人、机、车、货、场以及船舶进行管理和监督，这就造成了整个码头作业
过程中效率低，质量差并且安全性低的特点，给管理上带来了很多问题。 三、研究目标 毕业设计是我们系统地复习和运用已学过的基础理论和专业知识对实际工程问题进行分析、设计和研究的手段；通过设计实践，提高我们设计的实际技能和掌握一般的工程设计方法；培养独立分析问题和解决问题的能力,包括调查研究、检索中外文献资料、方案制定、设计与计算、实验研究、选择测试手段、数据处理、技术文件撰写、口头表达等方面；培养创新能力、实践能力；培养实事求是、谦虚谨慎的科学态度和刻苦钻研、勇于进取的科学精神。本项设计为一实际工程的设计，设计的目的在于能使拟建的件杂货专用泊位及相关的配套设施能付诸于工程实践，且应具有较高的适用性、可靠性和经济性，使拟建的港区能适应港口不断增加的吞吐量要求，进而使港口满足地区区域经济发展的需要。 四、研究内容 （1）熟悉设计任务，认真研究设计任务书，分析设计要点，对设计中的关键问题拟定初步处理方法。准备设计参考资料，如相关规范、参考书和手册，为毕业设计做好准备。 （2）设计资料的整理与分析。对工程要求、地形地质资料、气象水文资料分析整理，从中抽取确定有关的设计数据。同时完成开题报告及文献综述。 （3）总平面设计。确定码头规模、库场面积及其布置、港口水域面积及其布置，完成总平面布置图。 （4）装卸工艺设计。确定装卸机械类型、数量、以及装卸工艺流程，完成装卸工艺流程图。 （5）结构选型及方案比选。拟定2个可行的结构型式方案，通过进行技术经济比较，推选一推荐方案。同时需要对结构进行各种验算。 （6）施工图设计。针对某一典型构件进行施工图设计。即构件的内力计算和强度计算与配筋。 （7）完成工程外文文献翻译一篇。 五、研究方法与手段 1、码头总体平面布置设计及方案比选
1)确定装卸船机械； 2)确定码头泊位数，通过能力； 3）确定码头平面和断面型式 4）确定码头平面水域、码头岸线、路域尺寸和位置； 5）设计多个方案，选取平面布置最优的方案； 6)绘制总平面布置图。 2、码头的装卸工艺流程设计； 1）确定装卸货物种类及其装卸机械； 2）确定装卸工艺流程； 3）确定设备和机械数量； 4）确定人员数； 5）确定指标； 6）绘制装卸工艺流程图。 3、码头结构方案 1)拟定结构断面； 2)参照已建码头初步确定码头断面的部分尺寸，并进行估算； 3)拟定码头结构方案； 4)对拟定方案进行整体稳定性验算； 5)绘制码头结构断面图，绘制拟定方案结构平、立面图。 六、进度安排 1.2015.12.10～2016.3.3：查阅整理相关资料、外文资料翻译、完成开题报告 2.2016.3.4～2016.3.19： 总平面布置 3.2016.3.20～2016.4.10：装卸工艺 、码头结构方案
4.2016.4.11～2016.5.1： 结构计算 5.2016.5.2～2016.5.22： 绘图、编制、整理设计计算说明书 6.2016.5.23～2016.6.4：评阅、修改 7.2016.6.5～2016.6.10：答辩、成绩评定 主要参考文献 [1] JTJ211-99，海港总平面设计规范[S]． 北京：人民交通出版社，2007． [2] JTJ214-2000，内河航道与港口水文规范． 北京：人民交通出版社，2000． [3] JTJ212-2006，海港工程总体设计规范. 北京：人民交通出版社，2006． [4] JTJ144-1-2010，港口工程荷载规范[S]. 北京：人民交通出版社，2010． [5] JTJ206-96，港口工程制图标准[S]. 北京：人民交通出版社，1996． [6] JTJ151-2011，港口工程混凝土结构设计规范[S]. 北京：人民交通出版社，2011． [7] GB18306-2001，中国地震动参数区划图[S]. 国家地震局，2001． [8] JTS167-2-2009，重力式码头设计与施工规范. 北京：人民交通出版社，2009． [9] JTJ147-1-2010，港口工程地基规范[S]. 北京：人民交通出版社，2010． [10] JTJ203-2001，水运工程测量规范. 北京：人民交通出版社，2001． [11] JTS202-1-2010，水运工程大体积混凝土温度裂缝控制技术规程. 北京：人民交通出版社，2010． [12] JTJ146-2010，水运工程抗震设计规范. 北京：人民交通出版社，2010．
[13] JTJ240-97，港口工程地质勘查规范. 北京：人民交通出版社，1997． [14] JTJ280-2002，港口设备安装工程技术规范. 北京：人民交通出版社，2002． [15] JTS147-1-2010，港口工程地基规范[S]. 北京：人民交通出版社，2010． [16] 邱驹，港工建筑物，天津：天津大学出版社，2002． [17] Ann Breen, Dick Rigby.The New Waterfront: A Worldwide Urban Success Story[M]. New York: McGraw-Hill,2001． [18] Cariou P, Ferrari C, Parola F. Addressing special challenges in maritime and port logistics [J].Maritime Policy & Management, 2014, 41(5):425-429． 选题是否合适： 是□ 否□ 课题能否实现： 能□ 不能□ 审题小组组长（签字） 年 月 日 选题是否合适： 是□ 否□ 课题能否实现： 能□ 不能□ 审题小组组长（签字） 年 月 日
题目：广西北海铁山港区
毕业设计（论文）说明书
10万吨级件杂货码头工程设计 系 名 建筑工程系 专 业 港口航道与海岸工程 学 号 学生姓名 指导教师
职 称 讲师
2016年5月27日
摘 要
本设计是根据设计任务书的要求和《港口与航道工程规范汇编》的规定，对
广西北海铁山港件杂货码头进行方案比选和设计，并对沉箱部分进行了结构内力计算。通过对本码头相关地质情况进行分析并结合各种码头形式的优缺点，确定本件杂货码头采用重力式沉箱结构。
在设计中，首先进行总平面布置，分为陆域和水域两部分。陆域部分主要是根据重力式码头总平面布置原则确定堆场的面积和库场的面积；水域部分则是确定航道设计尺度、码头前沿停泊水域尺度和回旋水域尺度。然后在此基础上绘出总平面布置图。
在结构设计中，先初步确定沉箱的外形尺寸和沉箱内填石高度，然后进行作用分析，按永久作用、可变作用、偶然作用列出码头荷载的标准值，在此基础上进行稳定性验算，根据验算结果对沉箱外形尺寸和沉箱内填石高度进行修改。最后进行作用效应组合和沉箱的浮游稳定性验算，并对沉箱前面板和底板进行了配筋计算和抗裂验算。 本设计的全部图纸采用AUTOCAD绘制。
关键词：重力式码头；沉箱；波浪力；沉箱的浮游稳定
ABSTRACT
This port is a place where the port is being developed，now has a considerable scale of operation. The hinterland transport，benefit significantly，traffic has increased steadily. To meet the transport requirements of the development，promotion of port development is conducive to the rational distribution of ports for port operations and create greater social and economic benefits，the new berth is very important. Of the terminals plan selection and design，and part of the caisson structure calculation of internal forces. Related to the terminal through the analysis of geological conditions and combined with the advantages and disadvantages of various terminal forms to
determine the gravity of the General Cargo Terminal Engineeringby caisson structure.
In design，the first for general layout，divided into two parts，land and water. Land part of the main terminal in accordance with the general layout of gravity
principle to determine the size and General Cargo Terminal Engineering area；water channel in part is to determine the size，scale and water berthing pier Foreword water scale swing. On this basis，then draw the general layout plan.
In the structural design, first determine the initial size and shape caisson caisson height within the filling，then the role of analysis，by the permanent effect，variable effect，accidental effect of the standard load out terminal value based on the stability of this checking ，according to the results，the size and shape of the caisson caisson height within the filling to be modified. Finally，the role of effect combinations and checking the stability of floating caissons，and the caissons were front and bottom reinforcement calculation and crack checking.All of the design pictures are drawed using AUTO CAD.
Key words：terminal gravity；caisson；wave force；stability
目 录
第一章 设计背景 ............................................................................................... 1 1.1 工程概况 ............................................................................................................ 1 1.2 设计原则 ............................................................................................................ 1 1.3 设计依据 ............................................................................................................ 1 1.4 设计任务 ............................................................................................................ 1 第二章 设计资料 ............................................................................................... 2 2.1 气象 ....................................................................................................................... 2 2.1.1 气温 ................................................................................................................. 2 2.1.2 降雨 ................................................................................................................. 2 2.1.3 雾 ....................................................................................................................... 2 2.1.4 风况 ................................................................................................................. 2 2.1.5 湿度 ................................................................................................................. 4 2.2 水文 ....................................................................................................................... 4 2.2.1 潮汐 ................................................................................................................. 4 2.2.2 波浪 ................................................................................................................. 6 2.2.3 潮流 ................................................................................................................. 6 2.2.4 泥沙 ................................................................................................................. 7 2.3 工程地质 ............................................................................................................ 7 2.3.1 地质特征概述 ............................................................................................ 7 2.3.2 岩土物理力学指标.................................................................................. 8
1
2.3.3 基础适宜性 ................................................................................................. 9 2.4 地震 ....................................................................................................................... 9 第三章 平面布置 ............................................................................................. 10 3.1 工程规模 .......................................................................................................... 10 3.2 总平面布置原则 .......................................................................................... 10 3.3 设计船型 .......................................................................................................... 10 3.4 工程作业条件 ............................................................................................... 11 3.5 总体尺度 .......................................................................................................... 11 3.5.1 单个泊位的年通过能力 ..................................................................... 11 3.5.2 码头泊位长度 .......................................................................................... 12 3.5.3 码头前沿高程 .......................................................................................... 13 3.5.4 码头前沿停泊水域宽度 ..................................................................... 13 3.5.5 码头前沿船舶回旋水域 ..................................................................... 13 3.5.6 码头前沿水深 .......................................................................................... 13 3.5.7 陆域设计高程 .......................................................................................... 14 3.5.8 航道尺度 ..................................................................................................... 14 3.6 锚地 ..................................................................................................................... 15 3.7 陆域布置 .......................................................................................................... 16 第四章 装卸工艺 ............................................................................................. 19 4.1 设计原则 .......................................................................................................... 19 4.2 一般要求 .......................................................................................................... 19 4.3 主要技术参数 ............................................................................................... 19
2
4.4 装卸工艺确定 ............................................................................................... 20 4.5 装卸工艺流程图 .......................................................................................... 20 4.6 主要机械型号、数量................................................................................ 21 4.7 装卸工人人数 ............................................................................................... 22 4.8 机械司机人数 ............................................................................................... 23 4.9 劳动生产率 ..................................................................................................... 24 4.10 装卸工艺比选 ............................................................................................. 25 第五章 结构选型 ............................................................................................. 26 5.1 结构形式 .......................................................................................................... 26 5.2 构造设计 .......................................................................................................... 27 5.2.1 沉箱外形尺寸 .......................................................................................... 27 5.2.2 箱内隔墙设置 .......................................................................................... 28 5.2.3 胸墙尺寸 ..................................................................................................... 28 5.2.4 基床尺寸 ..................................................................................................... 29 5.2.5 沉箱构件尺寸 .......................................................................................... 29 5.2.6 沉箱的接头形式 ..................................................................................... 29 5.2.6 变形缝设置 ............................................................................................... 30 5.2.7 管沟尺寸 ..................................................................................................... 30 5.2.8 护轮槛尺寸 ............................................................................................... 30 5.3 相关设置 .......................................................................................................... 30 5.3.1 墙后回填 ..................................................................................................... 30 5.3.2 沉箱内填料 ............................................................................................... 31
3
5.3.3 系船柱 .......................................................................................................... 31 5.3.4 橡胶护舷的选择 ..................................................................................... 37 5.4 作用力分析 ..................................................................................................... 38 5.4.1 材料重度标准 .......................................................................................... 39 5.4.2 结构自重力计算 ..................................................................................... 39 5.4.3 土压力 .......................................................................................................... 44 5.4.4 船舶作用力（可变作用） ................................................................ 53 5.4.5 波浪力（可变作用） .......................................................................... 59 5.4.6 贮仓压力（永久作用） ..................................................................... 70 5.4.7 施工期沉箱沉放时面板所受水压力计算 ................................ 71 5.4.8 码头荷载汇总 .......................................................................................... 73 第六章 结构计算 ............................................................................................. 74 6.1 稳定性验算 ..................................................................................................... 74 6.1.1 作用效应组合 .......................................................................................... 74 6.1.2 码头沿基床顶面的抗滑稳定性计算 .......................................... 74 6.1.3 码头沿基床顶面的抗倾稳定性计算 .......................................... 76 6.2 基床承载力计算 .......................................................................................... 80 6.3 构件计算 .......................................................................................................... 83 6.3.1 浮游稳定性验算 ..................................................................................... 83 6.3.2 内力计算 ..................................................................................................... 86 6.4 构件承载力计算 .......................................................................................... 94 6.5 构件裂缝宽度验算 ..................................................................................... 97
4
6.5.1 矩形截面受弯构件最大裂缝宽度计算公式 .......................... 97 6.5.2 对沉箱前面板进行裂缝宽度验算 ................................................ 98 参考文献 ........................................................................................................................ 103 外文资料 中文译文 致谢
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天津大学仁爱学院2016届本科生毕业设计（论文）
第一章 设计背景
1.1 工程概况
北海市铁山港区位于广西壮族自治区南端、北海市东部，东邻广东省湛江市，南邻北部湾，西部为北海市，北部为灵山县、浦北县和博白县。其地处我国大西南出海的陆上咽喉要道，是资源丰富的西南地区发展外向型经济，参与国际大循 环的一个重要口岸。港口地理位置优越，经济腹地辽阔，辐射范围广泛。在此背景下，拟新建北海港铁山港作业区，充分发挥北海港作为地区性重要港口的作用。
1.2 设计原则
（1）严格执行国家现行的设计规范和国家批准的建设标准。
（2）尽量采用标准化设计，积极推广应用“可靠性设计方法”、“结构优化设计方法”等现代设计方法。
（3）注意因地制宜，就地取材，节省建设资金。在切实满足建筑物功能要求的同时，千方百计地节约投资、节约各种资源，缩短建设工期。 （4）积极采用技术上更加先进、经济上更加合理的新结构、新材料。
1.3 设计依据
主要遵循交通部《海港工程总体设计规范》（JTS165-2013）设计规范。
1.4 设计任务
（1）总平面设计。确定码头规模、库场面积及其布置、港口水域面积及其布置，完成总平面布置图。
（2）装卸工艺设计。确定装卸机械类型、数量、以及装卸工艺流程，完成装卸工艺流程图。
（3）结构选型及方案比选。拟定2个可行的结构型式方案，通过进行技术经济比较，推选一推荐方案。同时需要对结构进行各种验算。
（4）施工图设计。针对某一典型构件进行施工图设计。即构件的内力计算和强度计算与配筋。
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天津大学仁爱学院2016届本科生毕业设计（论文）
第二章 设计资料
铁山港区地处广西南部，位于南海北部湾畔、北海市东部、铁山港岸边，东经109°15’～109°45’，北纬21°26’～ 21°40’，总面积394平方公里。东与广西合浦县白沙镇、沙田镇隔海相望，南临北部湾，西与北海市银海区福成镇接壤，北与合浦县闸口镇、石康镇相连，铁山港地处广西沿海“金三角”。
铁山港区距北海市近40公里，距合浦县城廉州镇40多公里，距自治区首府南宁市250公里，距广东省湛江市约150公里，距海南省首府海口市124海里。
2.1 气象 2.1.1 气温
根据1954～1983年观测资料统计： 多年平均气温：22.6℃
历年极端高温：37.1℃（1963年9月6日） 历年极端低温：-0.8℃（1975年12月19日） 7月份平均气温：28.7℃ 1月份平均气温：14.3℃
2.1.2 降雨
根据1954年～1983年观测资料统计： 多年平均降雨量：1682.7mm
历年最大降雨量：2211.2mm（1971年） 历年最小降雨量：849.1mm（1962年） 日降雨量≥25mm，平均每年出现19d。
2.1.3 雾
北海地区雾主要出现在春季，尤以三月份雾日最多，出现时间一般从02h开始，09h结束，水平能见度100～800m，根据1954年～1983年观测资料统计：
多年平均雾日数：13.2d
历年年最多雾日数：24d（1966年、1969年） 历年年最少雾日数：4d（1977年）
2.1.4 风况
1、风况
根据北海市气象站统计资料（见表4.1－1），北海地区风向季节性变化显著，
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天津大学仁爱学院2016届本科生毕业设计（论文）
冬季盛行偏北风，夏季盛行东南风。全年常风向为正北，次常风向为东南偏东，频率分别为22.1％和10.8％；频率加权年平均风速为3.0米/秒。强风向为东南，最大风速29米/秒，次强风向为东南偏东，最大风速为21米/秒，根据资料统计，每年风力≥6级的出现天数：平均11.8天，最多25天，最少3天。本区风向季节性变化显著，冬季多为偏北风，夏季多为东南风。
表2－1 北海站累年各方向频率、平均风速及最大风速统计表(1970～1982年)
方向
项目
N
NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW
W WNW 1.1 1.4
NW NNW 1.5 3.1
C 11.8
频 率
22.1 8.7 3.5 3.7 5.3 10.8 9.6 4.5 4.3 4.7 2.6 1.3
（％） 平均 风速 4.6 3.2 2.2 2.3 2.4 3.2 3.2 3.8 2.8 3.2 2.8 2.6 （m/s） 最大 风速 15 14 12 12 20 21 29 15 18 10 20 8 （m/s）
2.5 2.8 2.3 3.0
8 10 13 13
另据涠洲站1956－1975年实测资料统计（表4.1－2），常风向为NNE向，频率为14％，次常风向为ESE向和N向，频率分别为13％和12％。频率加权年平均风速为5.1米/秒。强风向为东南向，最大风速40米/秒。
表2－2 涠洲岛站累年各方向频率、平均风速及最大风速统计表(1956－1975年)
方向
项目
N
NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW
W WNW 1 1
NW NNW 1
2
C 1
频率
12 14 6 6 8 13 9 7 6 5 2 1
（％） 平均 风速 7.3 5.5 4.0 4.6 4.4 5.3 4.5 4.4 4.1 3.9 3.1 2.8 （m/s） 最大 风速 28 23 16 20 20 18 40 36 20 24 20 9 （m/s）
2.0 3.2 3.4 4.4
24 28 14 25
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天津大学仁爱学院2016届本科生毕业设计（论文） 北海港风玫瑰图如下： N 2、台风 北海夏、秋两季受台风影响，每年发生2～４次，台风由南海进入北部湾时，因受到海南岛与雷州半岛的阻挡，风力减弱，一般为5～6级，10级以上少见，其延时24小时左右。
2.1.5 湿度
据1954年～1983年资料统计： 累年年平均相对湿度：81％ 累年年最小相对湿度：5％ 累年年最低平均相对湿度：75％ 累年年最高平均相对湿度：84％
2.2 水文 2.2.1 潮汐
1、各基准面之间的关系
铁山港区验潮站设在铁山港湾中部西岸石头埠，各水准点之间的关系如下图所示，
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天津大学仁爱学院2016届本科生毕业设计（论文）
2、潮型及潮位特征值
铁山港内的长期验潮站有石头埠站，地理坐标21°36′N，109°06′E，由广西水文总站设立。铁山港湾口西侧的营盘和东侧的草潭及沙田有短期潮位观测资料。此外，距铁山湾口门外约60km的涠洲岛海洋站也有长期验潮资料。
北部湾是世界上典型的全日潮海区之一，铁山港位于北部湾的东北部，从其潮汐特征数来看，K=（HK1+HO1）/HM2=3.29，表明本港区的潮汐类型与北部湾其它海区略有不同，属不正规日潮。本区的潮汐作用较强，是华南沿海潮差最大的海区之一。
潮波自湾外向铁山港内传播时，由于受地形影响，潮波发生变形，潮差沿程递增，而潮汐类型由湾外海区的正规日潮（每天一涨一落）向湾内的不正规日潮过渡（大潮汛时每天一涨一落，小潮汛时每天两涨两落）。根据中国科学院南海海洋研究所1992年12月26～31日同步验潮资料分析，营盘K=4.53，草潭K=4.11，石头埠K=3.67。实测资料表明，最大流速发生在高潮位前后2～3小时，说明本港区的潮波属于以驻波为主，略具前进波性质的合成潮波。
铁山港区为非正规全日潮，其从理论深度基准面起算的潮位特征值为： 历年最高潮位： 历年最低潮位：
6.31米 －0.09米
4.28米 1.80米 3.00米 2.45米
6.25米（1986年7月21日）
多年平均高潮位： 多年平均低潮位： 多年潮位：
多年平均潮差： 历年最大潮差：
日潮平均涨潮历时： 8小时5分钟
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日潮平均落潮历时： 6小时25分钟
设计高水位： 5.41m （潮峰累积频率10％） 设计低水位： 1.13m （潮谷累积频率90％） 极端高水位： 6.86m （重现期为50年一遇） 极端低水位： －0.46m （重现期为50年一遇）
表2－3 铁山港区乘潮水位
保证率（％）
1小时
水位
2小时 3小时 4小时
10 5.41 5.26 5.07 4.83
20 5.16 5.06 4.85 4.63
30 4.98 4.87 4.69 4.48
40 4.74 4.63 4.48 4.29
50 4.49 4.39 4.22 4.02
60 4.12 4.01 3.85 3.65
70 3.68 3.56 3.44 3.29
80 3.28 3.21 3.09 2.97
90 2.91 2.85 2.78 2.67
2.2.2 波浪
铁山港区没有进行过波浪观测。本海区由于受雷州半岛掩护，波浪强度不大，对港区有影响的主要是SSW、SSE和S向的波浪。根据涠洲岛的长期海浪观测资料，港区波浪以风浪为主，较大的波浪都是由台风或强季风造成的。据涠洲岛的波浪推算表明，港区水域泊稳条件良好，湾口西侧大牛石区域H1/10≥2.0米的天数平均每年2天，H1/10≥1.5米的天数平均每年5天。
表2－4 铁山港区50年一遇波浪要素
波浪要素 位置 湾口东侧 湾口西侧 湾中部 湾顶
H1％（m） 3.5 4.0 2.9 2.6
H4％（m） 3.1 3.5 2.5 2.2
H13％（m） 2.6 3.0 2.0 1.8
H
（m） 1.8 2.1 1.3 1.2
T
（m） 7.8 7.8 7.9 5.3
L
（m） 56 60 70 44
波向 SSW SSW S SSE
2.2.3 潮流
铁山港区受地形限制，形成往复型潮流，涨潮流向北，落潮流向南，港湾内的天然航槽有两条，即东航槽和西航槽，东槽实测最大落潮流速0.82m/s。湾内实测余流很小，为1.7～9.4cm/s。最大流速出现在高潮平潮前后2～3h，东槽平均落潮流速略大于西槽，而西槽平均涨潮流速略大于东槽，这说明东槽落潮流稍占优势。
根据天津大学1978年8月13～23日在石头埠南1250m处断面观测结果，其
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平均纳潮量1.9亿立方米，最大纳潮量为3.76亿立方米。
2.2.4 泥沙
铁山湾内没有大河注入，因而径流影响甚小，据1983～1985年广西海岸带调查资料，其含沙量，洪季湾内为0.01kg/m3。湾口为0.05kg/m3，涨落潮表底层相差甚微，枯季湾内为0.007～0.017kg/m3，湾口为0.001～0.005kg/m3，涨潮表底层相差甚小，落潮期湾底表底层相差较大。
铁山湾为台地溺谷海湾，其周围有一些小溪注入，其中较大者流入丹兜港的白沙河，流域面积644.25km2，河长83.227km，其径流深长1150mm，据此算得年平均径流量7.4×1亿m3；根据邻区（南流江）侵蚀模数，估计白沙河年输沙16～18万t。此外还有公馆河、闸利河、白坭江，其流域面积分别为10km2、57.7km2和74.7km2，也能为海湾提供少量泥沙。估计整个海湾陆域集水范围每年能提供的泥沙约30万t。
根据天津大学水港教研室利用北海南漫1977年1月～l2月波浪观测资料计算出北海南漫渔业基地（或铁山湾口）自西向东的沿岸输沙率为5.72～8.59万m3/a。
由于铁山港陆域供沙及波浪沿岸输沙量甚少，因此，潮汐通道的地形历来比较稳定，根据1966～1982年平面图水深资料对比，通道平面形态没有大的变化。
根据中科院南海所的估算，铁山港区航道、港池开挖后的年回淤强度在0.2m/a以下，外航道需开挖部分的年回淤强度小于0.1m/a。
2.3 工程地质 2.3.1 地质特征概述
据区域地质资料、地质调查及钻探揭示，勘察场地未见区域性断裂构造及破碎带存在，环境历史沿革无重大地质构造运动，区域地质稳定。项目建设地内发现的地层可分为两大地层，分别为第四系海相沉积层和上第三系泻湖相沉积层。区域地质资料显示，下伏地层为石炭系灰岩。
1、第四系海相沉积层（Qm）
该层主要的岩性有砂、砂混淤泥等，灰白、灰黄色，以砾砂、粗砂、中砂为主，一般混有贝壳碎屑，局部混淤泥，松散状，抽取进尺快。分布于海底浅表，厚度一般3～6m。地层编号为①。
2、上第三系泻湖相沉积层（N）
该层主要的岩性有粘土、粘土混砂、砂、砂混粘土、粉土等，以粘土为主，
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各层以互层、夹层或透镜体的形式分布。在本次勘察的钻探深度内未钻穿该层，厚度大于80m。按土的工程性质划分为5个单元土体，编号为②、③、④、⑤、⑥，分别描述如下：
1）粘土②：灰～灰白色，局部桔黄色，一般呈硬塑～坚硬状，成分以高岭石、石英、绢云母为主，粘性强，韧性、干强度高，属含粉砂、含砂固结粘土，未完成岩化，部分坚硬状粘土略具半成岩特征，不透水。该层夹有砂层及粉土，砂层和粉土多为含水层，故夹层接触面附近的粘土因受水的软化作用影响多呈可塑状。该层厚度较大，分布较广。
2）粘土混砂③：其特征与粘土相似，硬塑～坚硬状，因砂含量不同，粘性有所减弱，韧性有不同程度下降，属不透水～弱透水层。该层亦夹有砂层及粉土，砂层和粉土多为含水层，故夹层接触面附近的粘土因受水的软化作用影响多呈可塑状。
3）砂类土④：按颗粒组成不同，分为粉砂、细砂、中砂、粗砂和砾砂，以灰黄色为主，部分为浅黄、浅灰色等，成分以石英为主，分选性好，无胶结，透水～强透水。受沉积历史环境差异影响，各砂层的密实程度差异大，呈稍密～密实状。该层多以夹层的形式分布于粘土层之中，厚度一般0.5～5m，局部厚达十余米，局部为透镜体。
4）砂混粘土⑤：其特征与砂层相似，因粘土含量不同，具有一定粘结力，透水性较砂层差，透水～弱透水，同样受孔隙水压力差异影响，密实度为松散～中密状。
5）粉土⑥：灰色，可塑状，粉粒、粘粒成分分布不均匀，粘性差、无胶结，透水，分布不连续。
2.3.2 岩土物理力学指标
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表2-5 各岩土层力学参数推荐值
地层
编号 松散砂、砂混淤泥①
硬塑～坚硬粘土②
硬塑～坚硬粘土混砂③ 稍密砂④1 中～密实砂④2
中～密实砂混粘土⑤ 可塑状粉土⑥
容许承载力 [0](kPa) 120 420 420 250 420 400 200
抗剪强度 c (kPa) 0 50 35 0 0 5 5
（°）
20 10 15 35 40 30 25
基床摩擦
系 数k
桩侧极限 摩 阻 力 qf(kPa) 40 95 95 45 60 50 40
桩端极 限阻力qR(kPa) －－ 6000 6000 5000 6500 6000 2500
水下 休止角（°） 31 －－ 32 32 －－ －－
－－ 0.40 0.40 0.45 0.55 0.50 0.30
注：
1、推荐的岩土力学参数系根据室内岩土试验成果及经验数据并结合钻探情况综合确定。
2、桩侧极限摩阻力及桩端极限阻力适用于预制混凝土挤土桩。
2.3.3 基础适宜性
1、第四系海相沉积层为松散软弱层，不能作为基础持力层。
2、上第三系粘土、粘土混砂层具有较高的承载力，层厚足够大时，可以作为重力式基础的持力层。
3、上第三系砂、砂混粘土层因密实程度差异大，相应的承载力及变形特性存在较大差异，需视具体层位区别对待。密实砂层具有较高承载力，沉降变形小，可作为重力式基础的持力层；稍密～中密状砂层承载力较低，受到基础附加压力作用将产生较大固结沉降，因此不应未经处理就直接作为重力式基础的持力层。
2.4 地震
根据中华人民共和国国家标准《中国地震动参数区划图》（GB18306－2001）划分，本区地震基本烈度为Ⅵ度。
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第三章 平面布置
3.1 工程规模
本工程将在广西北海铁山港区拟建一个十万吨级的件杂货码头。
3.2 总平面布置原则
根据《海港工程总体设计规范》（JTS165-2013），港口总平面布置应符合以下原则：
（1）港口应按客运量、吞吐量、货种、流向、集疏运方式、自然条件、安全和环保等因素，合理地划分港区。
（2）在布置港区时，应考虑风向及水流流向的影响。对大气环境有较大污染的港区宜布置在港口全年强风向的下风侧；对水环境有严重污染的港区或危险品港区宜布置在港口的下游，并与其它码头或港区保持一定的安全距离。
（3）港区总平面布置，应根据港口总体布局规划，结合装卸工艺要求，充分利用自然条件，远近结合、合理布置港区的水域、陆域，并应符合下列要求：
①装卸作业对大气环境产生较大污染的货种的泊位，应布置在港区常风向的下风侧；装卸作业对水环境产生严重污染的货种的泊位，应布置在港区的下游岸段，并应注意水流流向的影响。
②顺岸式码头的前沿线位置，宜利用天然水深沿水流方向及自然地形等高线布置。并应考虑码头建成后对防洪、水流改变、河床冲淤变化及岸坡稳定的影响。码头前应有可供船舶运转的水域。
③港区陆域平面布置和竖向设计，应根据装卸工艺方案，港区自然条件，安全、卫生、环保、防洪、拆迁、土石方工程量和节约用地等因素合理确定，并应与城市规划和建港的外部条件相协调。
（4）港口水域包括码头前停泊水域、回旋水域、进港航道和锚地等，可根据具体情况组合设置或单独设置。
（5）改建、扩建港区的总平面布置，应与原有港区相协调，充分、合理地利用原有设施，并应考虑减少建设过程中对原有港区生产的影响。
3.3 设计船型
根据世界杂货船队的发展趋势、参考周边港口杂货船到港现状，铁山港区到港的主流船型为10000～30000载重吨级。参考《海港工程总体设计规范》（JTS165-2013）附录A选取十万吨级的杂货船的设计船型尺度，总长250m，型
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宽43m，满载吃水14.5m。
表3-1 杂货船设计船型尺度
船舶吨级DWT
（t）
10万
总长L（m）
250
型宽B（m）
43
型深H（m）
20.3
满载吃水T（m）
14.5
3.4 工程作业条件
按照码头前沿船舶作业的标准，并根据当地自然条件和实测风、雨、雾、雷、波浪等影响因素等资料统计，并扣除各种因素相互作用扣除的影响天数后，船舶作业天数确定为320天。
3.5 总体尺度
3.5.1 单个泊位的年通过能力
参考《海港工程总体设计规范》（JTS165-2013），单个泊位的年通过能力（t）和泊位数的的计算公式为：
PtTGTfTzTdtTd 式（3-1）
TzG 式（3-2） pNQ 式（3-3） Pt式中：
Pt：泊位年通过能力（t）； T：年日历天数，取 365 天；
G：设计船型的实际载货量（t），取 10*80%=8万吨；
Tz：装卸一艘设计船型所需的时间（h）；
p：设计船时效率（t/h），取100；
Td：昼夜小时数，取 24h；
，包括工作休息、吃饭及交接班时间，应根据各t：昼夜非生产时间之和（h）
港实际情况确定，可取 2~4h，一般取 3h； ：泊位利用率，取70%。
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Tf：船舶的装卸辅助作业、技术作业以及船舶靠离泊时间之和（h） 。船舶的装
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。当无统计资料时，部分单项作业时间可采用表 7.10.2 中的数值。对煤炭和矿石装船码头，应考虑船舶排放压舱水的时间。故可取7h； N:泊位数；
Q:码头年作业量（t），指通过码头装卸的货物吨数，根据设计吞吐量和操作过程确定。件杂货部分为出口成品纸100万t、其它50万t，故Q=150万吨。
计算得到泊位年通过能力53.24万吨，泊位数为2.87个，则可设计泊位数为3个。
3.5.2 码头泊位长度
根据设计任务书的要求，本工程将在港区建设一个十万吨级件杂货码头，因此本报告将10万吨级杂货船作为设计船型。
参考《海港工程总体设计规范》（JTS165-2013）第5.4.18条。如有掩护水域的顺岸式码头，在连续布置多个泊位时，其码头总长度宜根据到港船型尺度、码头掩护情况等，按下列公式确定，
端部泊位LbL1.5d 式（3-4）
中间泊位LbLd 式（3-5）
式中：
Lb：泊位长度（m）； L：设计船型总长（m）；
d：富裕长度（m）。对掩护良好码头，d 值可按表《海港工程总体设计规范》（JTS165-2013） 5.4.17 确定；对部分掩护和开敞式码头，d值应适当加大，可取船宽 B。
参考《海港工程总体设计规范》（JTS165-2013）第5.4.17选取设计船型尺度。根据表3-1，则取L=250m，然后再查下表3-2，取得d=27m.
表3-2 泊位间富余长度取值表
L（m） d（m）
<40 5
41~85 8~10
86~
150 12~15
151~ 200 18~20
231~ 230 22~25
231~ 280 26~28
281~ 320 30~33
>320 35~40
所以，得到码头的泊位长度为： 1#泊位的泊位长度为290.5米；
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2#泊位的泊位长度为277米； 3#泊位的泊位长度为290.5米； 则此工程码头总长度为858米。
3.5.3 码头前沿高程
码头前沿设计高程应考虑码头的重要性、淹没影响、河流特性、地形、地质、装卸工艺等因素，并结合码头布置及型式、前后方高程的衔接、工程投资及防洪措施等条件，综合分析确定。码头前沿设计高程应为设计高水位加超高。
在有掩护的港口的码头前沿高程，规范规定按下表两种标准中取高值。 基本标准：码头前沿高程=设计高水位+超高值（取1.0~1.5m），即 5.41m+（1.0~1.5m）=（5.51~6.91m）
复核标准：码头前沿高程=极端高水位+超高值（取0~1.5m），即 6.86m+（0~0.5m）=（6.86~7.36m） 故码头前沿高程取6.90m。
3.5.4 码头前沿停泊水域宽度
根据《海港工程总体设计规范》（JTS165-2013）5.3.4，码头前沿停泊水域宜取码头前2倍设计船宽 B 的水域范围，对淤积严重的港口，根据维护挖泥的需要，此宽度可适当增加。
即2B24386m
故取码头前沿停泊水域宽度为90米。
3.5.5 码头前沿船舶回旋水域
船舶回旋水域应设置在进出港或方便船舶靠离码头的位置，其尺度应考虑当地风浪流等条件、船舶自身性能和港作拖轮配备等因素。回旋水域的设计水深，尺度与船舶的回转性能有关，即与船舶回转运动的轨迹及其特征有关。根据《海港工程总体设计规范》（JTS165-2013）第5.3.3条，掩护条件较好，水流不大，有港作拖轮协助，选取船舶回旋圆直径为2L2250500m。
3.5.6 码头前沿水深
码头前沿设计水深，即泊位水深，通常是指在设计低水位以下的深度，可以用下式进行计算；
DTZ1Z2Z3Z4 式（3-4） Z2KH4%Z1 式（3-5）
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式中：
D：码头前沿设计水深（m）；
T：设计船型满载吃水（m），取14.5m；
Z1：龙骨下最小富余水深（m），对于重力式码头，应按岩石土考虑，所以可取
0.6m；
Z2：波浪富余深度（m）；
K：系数，顺浪取0.3，横浪取0.5，本设计取顺浪0.3；
H4%：码头前允许停泊的波高（m），取3.5m；
Z3：船舶因配载不均匀而增加的尾吃水（m），杂货船可不记，取0； Z4：备淤深度（m），备淤富裕深度（m），根据回淤强度、维护挖泥间隔期的淤
积量计算确定，对于不淤港口，可不计备淤深度；有淤积的港口，备淤深度不宜小于 0.4m。 则取0.5m。
计算得到D=16.05m，则码头底标高为-14.97m。
3.5.7 陆域设计高程
根据《海港工程总体设计规范》（JTS165-2013）第5.10.2条。港区陆域高程一般不宜低于极端高水位以上 0.3~0.5m，并满足港区自流排水要求。当港区难以满足上述要求或涉及较大土石方工程量时，可通过设置泵站或提高护岸阻水能力等工程措施，并通过专题论证，以降低港区陆域高程并节省工程造价。极端高水位为6.86m，则港区陆域设计高程可取7.26m。
3.5.8 航道尺度
1.航道通航宽度
根据《海港工程总体设计规范》（JTS165-2013），航道通航宽度由航迹带宽度、船舶间富裕宽度和离岸距离组成。根据到港船型尺度可确定为双线航道，双线航道通航宽度可按公式（3-6）计算。当航道较长、自然条件较复杂或船舶定位较困难时，可适当加宽；当自然条件和通航条件较有利时，经论证可适当缩窄。 W=2A+b+2c 式（3-6） A=n(Lsinγ+B ) 式（3-7） 式中:
W：航道通航宽度（m） ； A：航迹带宽度（m） ；
n：船舶漂移倍数， 根据《海港工程总体设计规范》（JTS165-2013）表6.4.2-1取1.45；
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γ：风、流压偏角（°），根据《海港工程总体设计规范》（JTS165-2013）表6.4.2-1取14；
b：船舶间富裕宽度（m），取设计船宽 B=43m；
c：船舶与航道底边间的富裕宽度（m）（再有掩护区内，航速为6kn），根据《海港工程总体设计规范》（JTS165-2013）表6.4.2-2取0.5B=0.5*43=21.5m。
则：
A1.45(250sin1443)150mW215043221.5386m
故计算得到航道宽度为386m。 2.航道深度
航道深度可按下列公式计算：
D0TZ0Z1Z2Z3 式（3-8）
DD0Z4 式（3-9） 式中:
D0：航道通航水深(m）；
T：设计船型满载吃水(m)，对杂货船可根据实际情况考虑实载率对设计船型吃水的影响，取14.5m；
Z0：船舶航行下沉量(m)，对于非限制性航道按根据《海港工程总体设计规范》
（JTS165-2013）图 6.4.6-1 采用，取0.35m；
Z1：航行时龙骨下最小富裕深度(m)，采用表 6.4.6-1 中的数值，取0.8m； Z2：波浪富裕深度(m)，采用表 6.4.6-2 中的数值，取0.84m；
Z3：船舶装载纵倾富裕深度(m)， 杂货船和集装箱船可不计， 油船和散货船 取
0.15m，则取0；
D：航道设计水深(m)，即疏浚底面对于设计通航水位的水深；
Z4：备淤深度(m)， 应根据两次挖泥间隔期的淤积量计算确定， 对于不淤港口，
可不计备淤深度；有淤积的港口，备淤深度不宜小于 0.4m，则取0.5m。
则计算得到航道设计水深16.15m，则航道底标高为-15.02m。
3.6 锚地
锚地位置宜选择在天然水深适宜，海底平坦，抓地力好的，水域开阔的区域，风、浪、水流较小，便于船舶进出航道，本工程采用单锚系泊位。由资料可得风力小于7级，根据《海港总平面设计规范》（JTJ211-13），船舶采用单
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锚系泊时，每个锚位所占水域为一圆形面积，其半径可按下式计算：
R=L+3h+90 式（3-10）
式中,
R：单锚水域系泊半径(m)； L：设计船型的船长(m),取250米；
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18m，港内锚地水深可与码头前沿设计水深一致，取16.05m。
外锚地半径R=L+3h+90=250+3×18+90=394m
内锚地半径R=L+3h+90=250+3×16.05+90=388.15m，取390m。
3.7 陆域布置
1.仓库、堆场所需容量
仓库或堆场面积参考《海港总平面设计规范》第 5.8.9.1 条确定。泊位件杂货堆场的容量按下式计算：
EQhKBKKrtdc 式（3-10）
Tykk KBKHmaxH 式（3-11）
式中:
E：仓库或堆场所需容量（t）；
Qh：年货运量（t），取150万吨； KBK：仓库或堆场不平衡系数； Hmax：月最大货物堆存吨天；
H：月平均货物堆存吨天；
tdc：货物平均堆存期，可取 7-15 天，取8天；
Kr：货物最大入仓库或堆场百分比（%），取100%；
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Tyk：仓库或堆场年运营天（d），取350-365天，取365天；
k：堆场容积利用系数，对件杂货取1.0。
则由此可得出，
堆场容量：
9000001.40.95E826236t3651
仓库容量：
E6000001.40.95817490t
36512.堆场所需面积
参考《海港总平面设计规范》第 5.8.10 条确定件杂货库场总面积，通常按下式估算：
AE 式（3-12） qKk式中：
A:库场总面积（m）；
q：单位有效面积的货物堆存量（t/m2），堆场取1.5，仓库取1.5；
Kk：库场总面积利用率，为有效面积占总面积的百分比（%），取75%。
2则可以得出 堆场面积：
A26236233211.50.75；
仓库面积： 17490A155471.50.75
所以求得的总面积为26786m2。件杂货（场）布置：两个堆场（矩形布置）：长124m，宽37m，面积为9176m2；三个仓库（矩形布置）：长124m，宽37m，面积为18352m2，件杂货库（场）总面积为27528m2。
2.前沿作业地带的宽度
考虑 Mh-40-45 型号门机轨距为12m，门机的最大幅度为45m，再考虑行车道宽度，码头前沿作业地带宽度取 40 米。
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3.货物堆存、运输
件杂货堆场（仓库）前方和后方库（场），前方库（场）的容量按一艘设计船型的装卸量考虑，矩形布置，后方库（场）宽度取 150m，并进行相适应的库（场）布置。
4.道路的尺寸
（1）港内道路设计应符合下列规定。 ①应满足港口疏运高峰时的车辆运输要求；
② 应结合地形条件做到平面顺适、纵坡均衡、横面合理、路面平整、排水畅通；
③道路设计应满足装卸工艺要求，并与港区陆域竖向设计、港区铁路、管道 及其他建筑物设计相协调；
④港区宜设置两个或两个以上的出入口，当条件受限制或汽车运输量不大 时，可只设一个出入口；
⑤港内道路应按环形系统布置，尽头式道路应具备回车条件；主干道应避免与运输繁忙的铁路平面交叉；
⑥港口客运站通向码头的客、货流通道宜分开设置；
⑦码头前方作业地带和库场区的道路，不宜设置高出路面的路缘石； （2）根据《海港总平面设计规范》中有关港内道路的规定，港内道路分为以下三种：
①主干道：港区内交通繁忙的主要道路，一般为港内连接主要出入口的全港 性道路；本设计取20m；
②次干道：港区内码头、库场、流动机械库等之间相互连接的交通运输道路， 或连接港区次要出入口的道路，交通运输较繁忙一般港区选取 10m； ③支道：消防道路及港区内车辆、行人均较少的道路，取 4m。 5.码头附属设施
根据《海港总平面设计规范》中有关港内附属设施建设的规定，本设计采用的设施有综合办公室、前方办公室、材料供应站、加油站、派出所、污水处理站、闸口房、供水站、职工宿舍、食堂、综合服务部、医务室、变电所、机修车库等。
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第四章 装卸工艺
装卸工艺是港口码头的基本生产工艺，是港口的基础。合理的装卸工艺是港口码头增大通过能力，提高装卸效率，降低装卸成本，加速车船周转，缩短货运期限，提高货运质量，减轻劳动强度和改善劳动条件的重要物质基础和技术条件。因此设计出技术先进、经济合理、安全可靠的装卸工艺流程，来完成港口一定的货物吞吐任务，是提高港口经济效益和社会效益的重要途径。
4.1 设计原则
（1）装卸工艺设计方案应根据年货物吞吐量、货种、流向、车型、船型、集疏运方式、装卸要求和自然条件等因素综合确定。
（2）装卸工艺设计应简化工艺流程和减少操作环节，应合理选择机型和工具，优先选择国内定型产品，减少机型类型和规格，应结合国情确定机械化、自动化水平。
（3）装卸工艺设计应保证作业安全，减少环境污染，减轻劳动强度，改善劳动条件，保护人体健康。
（4）货物单一、流向稳定且云量较大时应选择专业化码头。
（5）货运码头设计水位差在8m以下宜采用直立式。8-17m件杂货出口和
散货码头宜采用斜坡式或浮码头。 4.2 一般要求
（1）装卸系统各环节的能力应基本平衡，并以保证船舶装卸为主；
（2）装卸机械的类型应在可能的条件下统一，规格简化，以便于维修管理； （3）优先选用技术可靠的国产装卸机械；
（4）工艺流程设计应减少环节。各流程之间可灵活转换，以提高系统作业的可靠度。
4.3 主要技术参数
（1）吞吐量
预测吞吐量为150万吨； （2） 船型 设计船型见表3-1； （3） 泊位年营运天数
综合考虑港口自然条件、现状、运量、船型及设备维修等因素，泊位的年营运天数取320天；
（4） 台时效率
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根据规范和市场的要求，在选择具体的装卸类型后再确定各自的台时效率； （5） 作业班次
各专用码头的作业班次均拟取3班
4.4 装卸工艺确定
方案一
垂直起重机械选用12米轨矩的门座式起重机Mh-40-45，最大起重量40t,吊臂伸出的最大幅度为45m，工作效率60t/台时。水平运输机械选用牵引车、叉车，它们的工作效率分别为58t/台时、50t/台时。
方案二
垂直起重机械选用轮胎式起重机，工作效率47t/台时。水平运输机械选用牵引车、货车，它们的工作效率分别为58t/台时、45t/台时。
4.5 装卸工艺流程图
船 门座式起重机 码头牵引车 前沿堆场 牵引车叉车 仓库 牵引车叉车图4-1 装卸工艺流程图（方案一）
港外
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图5-2 装卸工艺流程图（方案二）
4.6 主要机械型号、数量
根据经验公式可得出码头装卸机械数量按下式确定：
Nj式中，
Qj8760KjLPj 式（4-1）
Nj：某种装卸机械数量（台）；
Qj：某种装卸机械分货种的年起重运输吨（t）；
KjL：机械利用率，三班制取0.5；
Pj：各类装卸机械按不同操作过程装卸或搬运不同货种的台时效率（吨/台
时）；
方案一：
15000005.7，取6台。
87600.56015000005.9，取6台。 牵引车数量：N87600.55815000006.8，取7台。 叉车数量：N87600.550门机数量：N
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方案二：
15000007.3，取8台。
87600.5471500000N5.9，取6台。 牵引车数量：
87600.55815000007.6，取8台。 货车数量：N87600.545轮胎式起重机数量：N4.7 装卸工人人数
根据经验公式，码头装卸工人总数包括装卸工人和辅助工人数，装卸工作数，应根据泊位作业线数、班次和每条作业的配工人数等确定。辅助工人数可按装卸工人数的5%～10%计算确定，装卸工人数可按下式计算：
Nznznbnr 式（4-2）
(1KzL)Kzz式中，
； Nz：装卸工人数（人）
nz：作业线数，取1条作业线；
nb：昼夜作业班次数，取3；
nr：每条作业线的配工人数，取15；
KzL：装卸工人轮休率，取2/7；
Kzz：装卸工人出勤率，可取90%～95%，取94%；
方案一：
131567.02，取68人。 装卸工人数：Nz（12/7）0.94辅助工人数：68*0.08=5.44，取6人。
方案二：
131567.02，取68人。 装卸工人数：Nz（12/7）0.94辅助工人数：68*0.08=5.44，取6人。
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4.8 机械司机人数
两个方案所得装卸机械司机人数见以下两表；
表4-1 司机人数计算表（方案一）
机械类型
机械数量
三班制定员
计算司机人数
考虑出勤率增加
司机人数
（台） （人/台） （人） 人数（人） （人）
门机 6 7 42 2 44
牵引车 6
13 213 2-
21 2 23
叉车 7
124 25 30
总和 -
8712
9 98
总人数为98+68+6=172人
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表4-2 司机人数计算表（方案二）
机械类型 机械数量三班制定员计算司机人考虑出勤率司机人数
（台） （人/台） 数（人） 增加人数（人）
（人）
轮胎吊 8 7 56 2 58
牵引车 6
13 213 2-
21 2 23
货车 8 28 5 33
总和 - 105 9 114
总人数N=114+68+6=188人
4.9 劳动生产率
劳动生产率按下式计算：
PgzQn 式（4-3）
NzNs式中，
Pgz：劳动生产率（操作吨/人·年）；
Qn：操作吨（t/年）； Nz：装卸工人数（人）；
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Ns：装卸机械人数（人）。
则计算得出，
1500000P8720.93吨/人·年； 方案一：gz17215000007978.72吨/人·年。 方案二：Pgz1884.10 装卸工艺比选
表4-3 装卸工艺比选
方案
总人数
劳动生产率（吨/人·年）
方案一 172 8720.93
方案二 188 7879.72
综合以上所述，方案一具有一定的灵活性，可以横移，能由一个堆场区转移到其他各个堆场区，在作业过程中，操作简单，动作简捷，劳动生产率较高，所用人数较少。方案二作业率较低，所用人数多，轮胎吊本身价格昂贵，经济不适用。所以最终选择方案一。
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第五章 结构选型
5.1 结构形式
按建筑物结构型式主要有重力式、高桩式、板桩式等。
（1）重力式码头：重力式码头特点是依靠自重来保持自身的特性。具有耐久好、结构简单、可承受较大的码头地面荷载、对码头地面超载和装卸工艺变化适应性强、施工工艺简单、后续维护少等优点，在地基条件适合情况下，常为首先考虑的码头结构型式。本工程地基经过处理，可以有较大的承载能力，能适应于重力式结构。在使用上，码头荷载较大，采用重力式结构比较合适。
重力式码头建筑物的结构形式主要决定于墙身的结构及其施工方法。 按照施工方法，可分为两大类，即干地现场砌筑或浇筑的结构和水下安装的预制结构。
按照墙身结构分类，有方块结构、沉箱结构、扶壁结构、大圆筒结构、格型钢板桩结构、现浇混凝土结构和浆砌石结构、混合式结构等。
（2）高桩码头：是用系列长桩打入地基形成桩基础，以承受上面传来的荷载，而地面以上的桩身是主体结构的组成部分。其优点是结构简单，能承受较大的荷载，砂石用量少，对挖泥超深的适应性强，适用于软土层较易打桩的地基。但耐久性比重力式和板桩差，码头构件易损坏，损坏后修理较麻烦，抗震性能较差。
（3）板桩码头：主要是由连续的打入地基一定深度的板形桩形成直立墙体，墙体上部一般用锚碇结构加以锚碇，板桩码头建筑物的优点是结构简单，用料省，工程造价低，施工方便，而且可以先打桩后挖港池，能大量减少挖填量，对复杂的地质条件适应性强。但耐久性差，由于板桩式薄壁结构，抗弯能力有限，所以只用于小型码头。
重力式码头，其优点是结构坚固耐久，能承受较大的地面荷载和船舶荷载，对较大的集中荷载以及码头地面超载和装卸工艺变化适应性较强。
根据拟建港区的地基条件，综合各方面的因素，结构方案初步拟定为沉箱码头和空心方块码头两种方案。
对上述两种方案进行技术经济比较,选择一个较好的方案作为推荐方案。两个方案的优缺点比较见表5-1。
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表5-1 结构比选
沉箱码头
优点
(1)水下工作量小，结构整体
性好。
(2)抗震能力强，施工速度快。 (3)制作简单，浮游稳性好，施工经验成熟
(4)便于预制浮运和安装
（1）节省钢筋用量 （2）结构整体性较好
缺点
（1）所需要的钢材较多 （2）需要专门的施工设备与施工条件
空心方块码头
（1）抗倾能力差
（2）在施工和使用中容易产生断裂
目前广西沿海港口码头常用的基础类型为大圆筒重力式基础，该类型的码头地基承载力要求较高，而本场地的上第三系泻湖相沉积层属于土岩过度底层，其承载力较于岩层较低，且不均匀，较难满足大圆筒重力式基础承载力的要求。
通过对上述两种设计方案优缺点的比较,从经济、技术各方面综合考虑，采用沉箱码头更适合，因此，把沉箱结构码头作为推荐方案。
5.2 构造设计 5.2.1 沉箱外形尺寸
沉箱长度由施工设备能力，施工要求和码头变形缝间距确定，该码头施工条件较好，没有特殊的要求与限制，重力式码头变形缝间距一般采用10到30米，取沉箱长度22米，码头总长858米，共39个沉箱。沉箱高度取决于基床顶面高程与沉箱顶面高程，箱顶高程要高于胸墙混凝土浇筑的施工水位，而施工水位为设计低水位以上1~1.5m，取3.3米，基床顶高程取港池底高程-14.97米，沉箱高度17.92米。沉箱宽度主要由码头的水平滑动及倾覆的稳定性和基床及地基的承载力确定，根据工程经验一般为沉箱墙高的0.6倍，初步取11米，包括前后踵各1米的悬臂。
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图5-1 沉箱外形尺寸图
5.2.2 箱内隔墙设置
沉箱内的纵横隔墙对称布置，沉箱纵隔墙到前后壁的距离取 4.02m， 横隔墙间距取 4.0m，有 2 个横向腔隔，10个纵向腔隔。
5.2.3 胸墙尺寸
本设计采用现浇混凝土胸墙，为阶梯式布置，分两阶，分别为胸墙 1 和胸墙2,胸墙底高程取码头施工水位3.3米，顶标高取码头前沿高程6.90m,镶入沉箱 0.35m。则胸墙的长度为9m，宽度为顶标高-底标高=3.6m。
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图5-2 胸墙尺寸图
5.2.4 基床尺寸
采用暗基床，基床厚度取2米，宽度不宜小于码头墙底宽度加2倍基床厚度， 取17米，前肩宽3米，后肩宽3米。
图5-3 基床尺寸图
5.2.5 沉箱构件尺寸
根据规范对沉箱构件要求与本码头受荷载情况及工程经验，初步拟定沉箱各构件尺寸为：箱壁厚度35厘米，底板厚度50厘米，隔墙厚度30厘米，各构件连接处设置20×20厘米的加强角，以减少应力集中。
5.2.6 沉箱的接头形式
当墙后设置抛石棱体或全部用块石回填时，沉箱之间采用平接；当墙后不设置抛石棱体而全部采用沙石回填时，应该采用空腔对接，空腔内设置倒滤层，空腔宽度一般取30-80cm,本设计取空腔宽度40cm,沉箱间垂直缝的宽度一般采用5cm。
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5.2.6 变形缝设置
根据《重力式码头设计与施工规范》（JTS167-2-2009）第 2.3.16 条。胸墙和墙身沿码头长度方向隔一定距离应设置沉降缝和温度缝，以减小不均匀沉降和温度变化在结构内产生的附加应力，在重力式码头建筑物中一般是两缝合一以沉降缝为主，总称变形缝。变形缝的间距应根据地基条件、基床厚度、温度高低和墙身结构形式来定，一般采用 10~30m，则取沉箱长度 22m。变形缝应做成上下垂直的通缝，即胸墙与墙身的变形缝设在一个垂面内，缝宽一般采用 20~50mm，本设计取 50mm。现场浇筑部分的变形缝一般采用沥青砂板等弹性材料填充。
5.2.7 管沟尺寸
由于不考虑人工在管沟内铺设和修理工作，管沟的尺寸可小一些，其宽度一 般取 0.6m，深度取1.2m。设置的管沟为现浇的。管沟的底面高程，一般应高于平均高潮位+4.28m，其底面高程取+5.5m。管沟盖板尺寸的选择应与管沟尺寸以及其承受的荷载相适应，同时还应考虑维修方便，故盖板厚取0.2m，宽度取1m。
5.2.8 护轮槛尺寸
护轮槛的高度一般为15cm-30cm，底宽30cm-40cm，则可取高度为20cm,底宽30cm。
5.3 相关设置 5.3.1 墙后回填
根据《重力式码头设计与施工规范》（JST 167-2-2009）第 2.3.28~2.3.33 条沉箱墙后设有抛石棱体，采用平接型式。抛石棱体的材料可选用块石或当地产量大、价廉、坚固、质轻和内摩擦角大的其他材料，一般选用 10～100kg 的块石。主要是为了防止回填土流失而设置的抛石棱体，多采用三角形断面。棱体的坡度一般采用 1:1。
为了防止墙后回填土流失，在抛石棱体的顶面和坡面，胸墙变形缝和卸荷板顶面接缝处应设置倒滤层。
抛石棱体顶面与坡面的表层应抛设一层0.35m 的二片石（坡度为 1：1.25），并加以整平；然后再在其上设置倒滤层。倒滤层采用不分层铺设（即混合石料倒滤层），采用厚度为 0.35m 的料径5~100mm 的碎石。倒滤层的坡度按材料的水下自然坡角确定，碎石层坡度可采用 1：1.5。
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5.3.2 沉箱内填料
根据当地具有的材料，应选用量大、易密实和易填充的材料，一般采用当地的砂、卵石或块石，也可填充细颗粒含量不大的山皮土和开山石。当采用填料冲刷流失，可在细颗粒填料的表面充填一层块石或碎石，本设计选用10~100kg 的块石，沉箱内前仓填料高度为9米，前仓填料高度为17.32米。
5.3.3 系船柱
根据《港口工程荷载规范》 （JTS144-1-2010）第 10.2 条可计算出船舶系缆力。
在计算船舶系缆力中，查 《港口工程荷载规范》 （JTS144-1-2010） 附录 E0.5可按9级风即风速20.8m/s-24.4m/s考虑，本设计风速取为21m/s。
1.作用在船舶上的计算风压力：
Fxw73.6105AxwVx12 式（5-1） Fyw49.0105AywVy12 式（5-2） 式中，
Fxw、Fyw：分别为作用在船舶上的计算风压力的横向和纵向分力（kN）； Axw、Ayw：分别为船体水面以上横向和纵向受风面积（m2）；
Vx、Vy：分别为设计速的横向分量和纵向分量船舶在超过九级风时离码头到
锚地避风，所以控制风速VxVy21m/s；
1：风压不均匀系数，按附录E.0.3选用，因为10万吨的件杂货船水面以
横向、纵向的最大水平尺寸分别为：B=43m,L=250m；
2:风压高度变化修正系数，取1。
船舶水面以受风面积A可根据设计船型和船舶的装载情况确定，杂货船的受风面积按下列公式计算：
满载时：
logAxw0.0360.742logDW 式（5-3）
logAyw0.1070.621logDW 式（5-4）
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半载或压载时：
logAxw0.2830.727logDW 式（5-5） logAyw0.0190.628logDW 式（5-6） 式中：
Axw、Ayw：分别为船体水面以上横向和纵向受风面积（m2）；
DW:船舶载重吨（t)，为100000t； 综上可得： 满载时：
logAxw0.0360.742log100000logAyw0.1070.621log100000； ；
22则计算得到Axw4721m,Ayw996m；
Fxw73.610547212120.6919kNFyw49.01059962121215kN；
；
半载或压载时：
logAxw0.2830.727log100000logAyw0.0190.628log1000002； ；
2则计算得到Axw8280m，Ayw1442m；
Fxw73.610582802120.61612kN；
Fyw49.010514422121312kN；
由以上计算可以得出，船舶半载或压载时的Fxw、Fyw值分别大于满载时的
Fxw、Fyw值，所以采用半载或压载时的Fxw、Fyw值作为风荷载的标准值，即；Fxw1612kN,Fyw312kN。
2.作用在船舶上的水流力
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（1）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 根据《港口工程荷载规范》（JTS144-1-2010）第 F.0.1.1 条可知，水流方
向与船舶纵轴平行或流向角15和165时，水流对船舶作用产生产生的水
流力船首横向力和船尾横向分力按下列公式计算：
FxscCxsc2V2B' 式（5-7）
FxmcCxmc式中，
Fxsc、FxmcCxsc、Cxmc2V2B' 式（5-8）
：分别为水流对船首横向分力和船尾横向力（kN）；
：分别为及水流对船首横向分力系数和船尾横向分力系数；
L2505.8B43
31.025t/m：水的密度（t/m3），对海水；
V：水流速度（m/s）；
。 B'：船舶吃水线以下的横向投影面积（m）
水流力船首横向分力系数Cxsc和船尾横向分力系数Cxmc按附录F表F0.1-1确定。系靠船结构前沿水深d=16.05m，与船舶计算装载度相应的平均吃水
d16.051.10；10万吨级件杂货设计船型的船长与船宽之比为，D=14.5m，则
D14.5则查表F0.1-1可得
Cxsc0.14,Cxmc0.082；
船舶吃水线以下的横向投影面积B'按下式计算：
logB’0.4840.612log(DW) 式（5-9）
式中符号意义均与前面相同；
0.4840.612log100000 即logB’3499m 则可计算得到船舶吃水线以下的横向投影面积B’2（2）水流对船舶作用产生的水流力纵向分力
根据《港口工程荷载规范》（JTS144-1-2010）第 F.0.1.4 条可知水流对船
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舶作用产生的水流力纵向分力可按下式计算：
FycCyc2V2S 式（5-10）
Cyc0.046Re0.134b 式（5-11）
Re式中，
VL 式（5-12）
Fyc：水流对船舶作用产生的水流力纵向分力（kN）；
Cyc:水流力；
：水的密度（t/m3）,对海水1.025t/m3；
V：水流速度（m/s），取1.0m/s； S：船舶吃水线以下的表面积（m）； Re：水流对船舶作用的雷诺数；
b：系数，B/D=43/14.5=2.96，则采用直线内差法得b=0.002； L：船舶吃水线长度（m），近似取为船长，即L=250m；
：水的运动粘性系数（m/s）按表F0.1-24选用。设计水温拟取15℃，
42故查表可得1.1410m/s
22船舶吃水线以下的表面积S可按下式计算确定：
S1.7LDCbLB 式（5-13）
式中：
L：船长（m），为250m； D：船舶吃水（m），为14.3m； B：船宽（m），为43m；
Cb：船舶方形系数，杂货船取0.625。
综上所得：
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1.025062.2101.14104Cyc0.046(2.2106)0.1340.0020.0085ReS1.725014.30.06252504312796m21.025213499251kN21.0252Fxmc0.0813499144kN21.0252Fyc0.008511279656kN2Fxsc0.14
故水流对船舶作用产生的水流力的船首横向分力Fxsc251kN，船尾横向分力Fxmc144kN，纵向分力Fyc56kN。
3.系缆力
根据《港口工程荷载规范》（JTS144-1-2010）第 10.2 条可知，当码头前沿水流较大时，系缆力应考虑风和水流对计算船舶共同作用产生的横向分力总和
FxFy和纵向分力总和
。
系缆力标准值N及垂直于码头前沿的横向分力Nx，平行于码头前沿的纵向分力Ny和垂直于码头面的竖向分力Nz可按下式公式计算：
NKFxFy) 式（5-14） (nsincoscoscos式中：
N：系缆力标准值（kN）；
F、Fxy：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
和与纵向分力总和（kN）；
K：系船柱受力分布不均匀系数,当实际受力的系船柱数目>2时,取1.3； n：计算船舶同时受力的系船柱数目，根据实际取得n=6；
：系船缆的水平投影与码头前沿线所成的夹角（°），根据 （JTS144-1-2010）表 10.2.3 取30；
：系船缆与水平面之间的夹角（°），根据 （JTS144-1-2010）表 10.2.3 中可取15。
35
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综上所得，则可计算得到： 情况一：
Vx21m/s,Vy0m/s
FFxFxwFxscFxmc16122511442007kNFyc56kN
1.3200756N()854kN6sin30cos15cos30cos15
y
情况二：
Vx0m/s,Vy21m/s
FNxFxscFxmc251144395kN1.3395368()254kN6sin30cos15cos30cos15FyFywFyc31256368kN
计算得到系榄力 854 kN，根据《港口工程荷载规范》 （JTS144-1-2010）表10.2.5-1 可知，计算所得系缆力标准值小于船舶作用在系船柱上的系缆力标准值1000kN，故系缆力标准值取为 1000 kN。
系船柱选型
参考《码头附属设施技术规范》（JTJ297-2001）第2部分，系船柱的选择应符合以下几点。
（1）布置原则
①系船设备应根据泊位功能、码头结构型式、设计船型、水位变幅和风浪流等情况进行设计。
②系船设备应满足船舶靠离码头、停泊、移泊和调头等作业安全可靠和使用方便的要求。
③系船设备布置应避免对码头作业产生干扰。 （2）系船柱尺寸
系船柱布置间距应满足船舶系泊作业的需要，可参考下表确定。
表5-1 普通系船柱间距
船舶总长 系船柱间距
<100 20
36
100-150 25
>150 30
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本设计为10万吨级件杂货码头，其设计船型船长为250m，故可取系船柱间距为30m。
系船柱中心至码头前沿线距离为 1m。采用系缆力标准值为 1000kN 的单挡檐铸铁系船柱， 底盘形状采用直径1200mm的圆形,檐宽898mm,檐长220mm， 脖高500mm，帽高 248 mm,柱径 550 mm,8 个直径 56mm 的锚杆。
其中，锚杆采用锚板形式，埋深 728 mm。锚板为方形，边长 224mm，板厚45mm。
图5-4 系船柱
5.3.4 橡胶护舷的选择
1.挤靠力
参考《港口工程荷载规范》 （JTS 144-1-2010）第 10.3 条，本次设计橡胶护舷采用间断布置的型式。船舶挤靠力应考虑风和水流对计算船舶作用产生的横向分力总和Fx。当橡胶护舷间断布置时，挤靠力标准值可按下式计算：
'j F式中：
K'jFxn 式（5-15）
Fj'：橡胶护舷间断布置时，作用于一组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；
F
x：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），
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本码头属有掩护码头，不考虑水流的影响；
n：与船舶接触的橡胶护舷的组数或个数。
护舷一般按照经验取船长的三分之二范围内设置，间距取 5～20m,所以间距 取10m。
2n（250）1016.73
故取n=17
'所以计算得到Fj1.32007153kN 172.撞击力
参考《港口工程荷载规范》 （JTS 144-1-2010）第 10.4 条,船舶靠离岸时的撞击力标准值应根据船舶有效撞击能量、橡胶护舷性能曲线和靠船结构的刚度确定。船舶靠岸时的有效撞击能量可按下式计算：
E0式中：
E0：船舶靠岸时的有效撞击能量（kJ）；
2mVn2 式 （5-16）
：有效动能系数，取 0.7～0.8，取 0.7；
m：船舶质量（t），按船型满载排水量计算，十万吨级杂货船满载排水量为 100000t；
Vn:船舶靠岸法向速度（m/s），查（JTS 144-1-2010） 表 10.4.4-1，取
0.1m/s。
E00.71000000.12350kN2
故计算得到船舶靠岸时的有效撞击能量为350kN。
根据《橡胶护舷》 （HG-T2866-2003）表 5，采用 SC 1250 超级鼓型橡胶护舷，等间距悬挂。设计压缩52.5%，反力R=696kJ，吸能E=382.0kJ。
5.4 作用力分析
参考重力式码头设计与施工规范（JTS-167-2-2009）可知重力式码头上的作用包括：永久作用、可变作用和地震作用三类。永久作用有：建筑物自重力、固定机械设备自重力、墙后填料产生的土压力和剩余水压力等，对于墙后设置抛石棱体或回填料粗于中砂时，可不考虑剩余水头。可变作用有：堆货荷载、流动机械荷载、码头面可变作用产生的土压力、船舶荷载、施工荷载、冰荷载和波浪力
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等；地震荷载。
5.4.1 材料重度标准
根据《重力式码头设计与施工规范》 （JST 167+2-2009）第 2.1.5 条，得到下表。
表5-2 材料重度和内摩擦角标准值表
材料名称
水上
混凝土胸墙C25 钢筋混凝土沉箱
C30 中砂 块石
18.0 18.0
9.5 11.0
32 45
24 25
重度
水下 14 15
- - 内摩擦角
5.4.2 结构自重力计算
码头建筑物自重力包括构件的自重力及其上的填料自重力，均按体积乘以重 度计算；水下部分为体积乘以浮重度。结构自重力受水位影响，在不同的水位情
况下结构自重力计算所得不同，为方便计算，进行列表。 设计高水位：5.41m （潮峰累积频率10％） 设计低水位：1.13m （潮谷累积频率90％） 极端高水位：6.86m （重现期为50年一遇） 极端低水位：－0.46m （重现期为50年一遇） 施工水位 ：3.3m
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1.极端高水位情况极端高水位：6.86m，计算结果在表 5-3 中。
表5-3 极端高水位自重作用计算表
计算选项
V(m)
3
Gi（kN） Xi（m）
GiXi（kN•m） 2432.25
21786.75 9182.25 7028.1 5643 5643 115.83 2243.67 96.525 94.5 378 222.75
沉箱前臂 沉箱后壁 沉箱纵隔墙 沉箱侧壁 沉箱横隔墙 沉箱底板 沉箱前趾 沉箱后趾 端外加强角 端内加强角 内加强角 底加强角
0.3517.9222138 0.3517.9222138
2070 2070 1669.5 1561.8 1254 1254 214.5 214.5 21.45 21 84 49.5
1.175 10.525 4.5 4.5 4.5 4.5 0.54 10.46 4.5 4.5 4.5 4.5
0.321.317.42111.3 0.358.317.922104.12
0.3417.42383.6 0.58.321.388.40
1(0.50.8)12214.3 21(0.50.8)12214.3 210.2217.9241.43 210.2217.4241.40 210.2217.42165.6 20.5×0.2×0.2×（4.02+4）
×2×10=3.3
[4*4.02*10-0.5*0.2*0.2*10*4-0.5*0.2*0.2*(3.8+ 3.82)*2]*5
沉箱后仓填石 [4*4.02*17.32-0.5*0.2*0.2*17.
32*4-0.5*0.2*0.2*(3.8+3.82)*2
]*5
胸墙2 水位以上 50.04224.4
水位以下 52.4922273.9 胸墙1 （9×1.42-2×0.35×0.35）
×22=275.8
2.53422222.6 沉箱上填水位以上
石
沉箱后趾填石 1*1/2/(17.32+17.02)*22 合计 每延米自重作用
沉箱前仓填石 8783.24 3.35 29423.85
15224.84 7.65 116470.03
105.6
3834.6 3861.2 4006.8 4155.14 50455.67 2293.44
3.85 3.85 5.85 5.85 10.46
406.56 14763.21 22588.02 23439.78 43462.76 305420.84 13882.77
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2、设计高水位情况
设计高水位：5.41m，计算结果在表 5-4中。
表5-4 设计高水位自重作用计算表
计算选项
V(m)
3
Gi（kN） X（ im）GiXi（kN•m）
沉箱前臂
沉箱后壁 沉箱纵隔墙 沉箱侧壁 沉箱横隔墙 沉箱底板 沉箱前趾 沉箱后趾 端外加强角 端内加强角 内加强角 底加强角
0.3517.9222138 0.3517.9222138
2070 2070 1.175 10.525 4.5 4.5 4.5 4.5 0.54 10.46 4.5 4.5 4.5 4.5
2432.25 21786.75 9182.25 7028.1 5643 5643 115.83 2243.67 96.525 94.5 378 222.75
1669.5 0.321.317.42111.3
0.358.317.922104.121561.8
0.3417.32483.6 0.58.321.388.40 1(0.50.8)12214.3 21(0.50.8)12214.3 210.2217.9241.43 210.2217.4241.40 210.2217.42165.6 20.5×0.2×0.2×（4.02+4）
×2×9=2.9
1254
1254 214.5 214.5 21.45 21 84 49.5
[4*4.02*10-0.5*0.2*0.2*10*4-0.5*0.2*0.2*(3.8+ 3.82)*2]*5
沉箱后仓填石 [4*4.02*17.32-0.5*0.2*0.2*17.
32*4-0.5*0.2*0.2*(3.8+3.82)*2
]*5
胸墙2 水位以上 51.4922163.9
51.0422114.4 水位以下
胸墙1 （9×1.42-2×0.35×0.35）
×22=275.8
2.53422222.6 沉箱上填石 水位以
上
沉箱后趾填石 1*1/2/(17.32+17.02)*22 合计 每延米自重作用
沉箱前仓填石 8783.24 3.35 29723.85
15224.84 7.65 116470.03
3933.6
1601.6 3861.2 4006.8 4155.14 52050.67 2365.94
3.85 3.85 5.85 3.85 10.46
15144.36 6166.16 22588.02 15426.18 43462.76 303812.99 13809.68
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3、设计低水位情况
设计低水位：1.13m，计算结果在表 5-5 。
表5-5 设计低水位自重作用计算表
计算选项
V(m)
3
Gi（kN） X（ im）GiXi（kN•m）
沉箱前臂
沉箱后壁 沉箱纵隔墙 沉箱侧壁 沉箱横隔墙 沉箱底板 沉箱前趾 沉箱后趾 端外加强角 端内加强角 内加强角 底加强角
0.3517.9222138 0.3517.9222138
2070 2070 1.175 10.525 4.5 4.5 4.5 4.5 0.54 10.46 4.5 4.5 4.5 4.5
2432.25 21786.75 9182.25 7028.1 5643 5643 115.83 2243.67 96.525 94.5 378 222.75
1669.5 0.321.317.42111.3
0.358.317.922104.121561.8
0.3417.42483.6 0.58.321.388.40 1(0.50.8)12214.3 21(0.50.8)12214.3 210.2217.9241.43 210.2217.4241.40 210.2217.42165.6 20.5×0.2×0.2×（4.02+4）
×2×9=2.9 [4*4.02*10-0.5*0.2*0.2*10*4-0.5*0.2*0.2*(3.8+ 3.82)*2]*5
[4*4.02*17.32-0.5*0.2*0.2*17.32*4-0.5*0.2*0.2*(3.8+3.82)*2
]*51
52.5322278.3 （9×1.42-2×0.35×0.35）
×22=275.8
2.53422222.6
1*1/2/(17.32+17.02)*22
1254 1254 214.5 214.5 21.45 21 84 49.5
沉箱前仓填石 8783.24 3.35 29423.85
沉箱后仓填石 15224.84 7.65 116470.03
胸墙2 胸墙1
沉箱上填石 水位以
上
沉箱后趾填石 合计 每延米自重作用
6679.2 6619.2 3784.9 4155.14 55730.77 2533.22
3.85 5.85 3.85 10.46
25714.92 38722.32 14571.865 43462.76 323232.37 14692.38
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4.施工期情况
施工期结构自重力由沉箱和沉箱内填石组成，由于沉箱后未填土，波浪力对沉箱有一定的作用，使得沉箱有象陆侧倾倒的趋势，故计算施工期时的力矩应以后址为作用点，按照设计低水位情况计算。计算结果在表 5-6 中。
表5-6 施工水位自重作用计算表
计算选项
V(m)
3
Gi（kN） XiGiXi（m） （kN•m）
沉箱前臂
沉箱后壁 沉箱纵隔墙 沉箱侧壁 沉箱横隔墙 沉箱底板 沉箱前趾 沉箱后趾 端外加强角 端内加强角 内加强角 底加强角
0.3517.9222138 0.3517.9222138
2070 2070 1.175 10.525 4.5 4.5 4.5 4.5 0.54 10.46 4.5 4.5 4.5 4.5
2432.25 21786.75 9182.25 7028.1 5643 5643 115.83 2243.67 96.525 94.5 378 222.75
1669.5 0.321.317.42111.3
0.358.317.922104.121561.8
0.3417.42483.6 0.58.321.388.40 1(0.50.8)12214.3 21(0.50.8)12214.3 210.2217.9241.43 210.2217.4241.40 210.2217.42165.6 20.5×0.2×0.2×（4.02+4）
×2×9=2.9 [4*4.02*10-0.5*0.2*0.2*10*4-0.5*0.2*0.2*(3.8+ 3.82)*2]*5
[4*4.02*17.32-0.5*0.2*0.2*17.32*4-0.5*0.2*0.2*(3.8+3.82)*2
]*51
1254 1254 214.5 214.5 21.45 21 84 49.5
沉箱前仓填石 8783.24 3.35 29723.85
沉箱后仓填石 15224.84 7.65 116470.03
合计
每延米自重作用 34492.33 1567.83 201060.51 3713.91
施工期自重力由沉箱和沉箱内填石（根据施工期的稳定期的稳定情况，可按设计填石高度填石，也可采取部分填石，本例按设计要求填石）组成，按设计高水位的情况计算。
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根据表5-6中沉箱自重和沉箱内填石自重的计算结果的：
Gi34492.33kNMi54870.6258783.247.6515224.843.35
173065.625kNmG34492.33/201567.83kNM173065.625/227866.62kNm/m5.4.3 土压力
作用于码头墙背的土压力按《重力式码头设计与施工规范》（JTS167+2-2009）的有关规定计算，本设计的计算项目包括码头的土压力（永久作用）、堆货荷载产生的土压力（可变作用）和门机荷载产生的土压力（可变作用），堆货与门机荷载产生的土压力计算比较简单，而且不受水位变化的影响，码头墙后填料产生的土压力受水位变化的影响，应对不同的水位分别进行计算。
1、码头后填料为块石，45，根据《重力式码头设计与施工规范》 （JTS 167+2-2009）第 2.4.1.2 条规定。土压力的主动土压力系数的计算可按下式计算：
2 Kantan（45n2 式（5-17） ）式中：
Kan：第 n 层填料的主动土压力系数；
。 n：第 n 层填料的内摩擦角标准值（°）则计算得到
Kan0.172。
沉箱顶面以下考虑墙背外摩擦角表 C.0.3-1 查得
Kan0.16。
34515，根据（JTS 167-2-2009）3则可知，水平土压力系数：KaxKancos0.16cos150.155 竖向土压力系数：KayKaysin0.16sin150.041
根据《重力式码头设计与施工规范》 （JTS 167-2-2009）第 2.4.1 条规定，土压力标准值（永久作用）可按下式计算：
en1(ihi)Kancos 式（5-18）
i0n1 44
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n en2(ihi)Kancos 式（5-19）
i1h1 En(en1en2)n 式（5-20）
2cos式中：
en1、en2：分别为墙背上第层填料顶层与底层由墙后回填料自重力产生的永久
作用土压力强度（kPa）；
i：第 i 层填料的重度标准值（kN/m）；
hi：第 i 层填料的重度标准值（m）；
：墙背与铅垂线的夹角（°），由于沉箱墙背垂直，即得1；
En：第层填料的永久作用土压力合力标准值（kN/m）； hn：第层填料的厚度（m）。
45
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（1）极端高水位情况
图5-5 极端高水位土压力作用图
e6.90e6.86170.040.1720.12kPae2.95(170.043.9110)0.1726.84kPa'e2.95(170.043.9110)0.1556.17kPa
e14.97(170.043.911017.9210)0.15533.94kPa土压力合力水平分力：
111EH0.040.12(0.126.84)3.91(6.733.94)17.922220.002413.61364.13 377.74kN/m土压力合力竖向分力：
Ev364.13tan1597.57kN/m
土压力引起的倾覆力矩：
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1(20.126.84)3.91MEH0.0024(0.0421.83)13.61[17.92]33(0.126.84)(26.733.94)17.92 364.133(6.733.94)0.052261.942533.662795.65kNm/m土压力引起的稳定力矩:
MEV97.5710975.7kNm/m
（2）设计高水位情况
图5-6 设计高水位土压力作用图
e6.90e5.41171.490.1724.4kPae2.95(171.492.4610)0.1728.59kPa'e2.95(171.492.4610)0.1557.74kPa
e14.97(171.492.461017.9210)0.15535.52kPa土压力合力水平分力：
47
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111EH1.494.4(4.48.59)2.46(7.7435.52)17.922223.2815.98387.61 406.87kN/m土压力合力竖向分力：
Ev387.61tan15103.86kN/m
土压力引起的倾覆力矩：
1(24.48.59)2.46MEH3.28(1.4920.38)15.98[17.92]33(4.48.59)(27.7435.52)17.92 387.613(7.7435.52)68.48287.462729.583085.52kNm/m土压力引起的稳定力矩：
MEv103.86101038.6kNm/m
（3）设计低水位情况
图5-7 设计低水位土压力作用图
e6.90e2.95173.950.17211.55e'2.95173.950.15515.20
e14.97(175.7716.110)0.15544.68土压力合力水平分力：
48
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111EH11.553.95(10.4115.20)1.82(15.2044.68)16.122222.8123.31482.03 528.15kN/m土压力合力竖向分力：
Ev(23.31482.03)tan15135.41kN/m
土压力引起的倾覆力矩：
1(211.5515.20)1.82MEH22.81(3.9517.92)23.31[16.1]33(11.5510.41)16.1(215.244.68) 482.033(15.2044.68)448.79381.363243.554063.7kNm/m土压力引起的稳定力矩：
MEv135.41101354.1kNm/m
2、堆货荷载产生的土压力（可变作用）
根据《重力式码头设计与施工规范》 （JTS 167-2-2009）第 2.4.1 条规定，土压力标准值（可变作用）可按下式计算：
eqn1qKqKancos 式（5-21）
eqn2qKaKancos 式（5-22） Kqcos 式（5-23）
cos() EqnqKqKanhn 式（5-24） 式中：
eqn1、eqn2：分别为墙背上第 n 层填料顶层与底层由码头面均布荷载产生的
可变作用土压力强度（kPa）；
q：地面上的均布荷载标准值，根据《港口工程荷载规范》 （JTS144-1-2010）表 5.1.1-2，得到 q=20kPa；
β：地面与水平面的夹角（°），由于地面水平，故β=0；
α：墙背与铅垂线的夹角（°），由于沉箱墙背垂直，即 α=0，则得 cos1；
49
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Kq：地面荷载系数，由于 β=0、α=0，通过公式（5-15）计算得到Kq1； Eqn：第 n 层填料的可变作用土压力合力标准值（kN/m）。
各种水位时， 堆货荷载产生的土压力标准值均相同。则可计算得到堆货产生的土压力强度：
e6.9~e2.95200.1723.44kPae2.95~e(14.97)200.1553.10kPa堆货荷载引起的水平作用力：
EqH3.443.953.1017.9213.5955.5569.14kN/m
堆货荷载引起的竖向作用力：
EqV55.55tan1514.89kN/m
堆货荷载引起的倾覆力矩：
11MEqH13.59(3.9517.92)55.5517.92768.10kNm/m
22堆货荷载引起的稳定力矩：
MEqH14.8910148.9kNm/m 堆货荷载产生的土压力示意图见图 5-8，
图5-8 堆货荷载产生的土压力示意图
50
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3、码头前沿堆货引起的竖向作用力（可变作用）
前轨至码头前沿这段距离内不堆货，故码头前沿堆货范围按7m计算:
G720140kN/m
码头前堆货荷载产生的稳定力矩：
MG140(4.06+3.5)1058.4kNm/m
4.门机荷载产生的土压力计算（可变作用）
根据《港口工程荷载规范》 （JTS144-1-2010）附录C表C.0.1，按照一台Mh-40-45门机的轨距为 12m，与两门机间的最小距离为1.5m，在长度22m的沉箱上，相当于两台门机同时作用，每段沉箱上工作用32个轮子。
根据 《港口工程荷载规范》 （JTS144-1-2010） 附录C表C.0.3，得到Mh-40-45门机支腿竖向荷载。
本设计考虑门机的三种情况，各种情况下不论何种水位，门机产生的土压力分布范围相同。
门机后轮产生的附加土压力强度： 2Pep'Kax 式（5-25）
h式中：
Kax0.155;h'10m;
（1）第一种情况：前轮125（kN/轮），后轮437.5（kN/轮） 门机后轮产生的附加土压力强度为：
32P437.5636.36kN/m
222636.36ep0.15519.73kPa
10门机后轮产生的附加土压力引起的水平作用和倾覆力矩分别为：
EqHMqH119.731098.65kN/m 298.655493.25kNm/m门机后轮产生的附加土压力引起的竖向作用和稳定力矩分别为：
EqV98.65tan1526.43kN/mMqV26.4311290.77kNm/m
门机前轮产生的竖向作用和稳定力矩分别为：
51
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G12532181.82kN/m 22MG181.823.5636.37kNm/m（2）第二种情况：前轮（500kN/轮），后轮（250kN/轮） 门机后轮产生的附加土压力强度为：
32363.64kN/m22
2363.64ep0.15511.27kPa10P250门机后轮产生的附加土压力引起的水平作用和倾覆力矩分别为：
EqHMqH111.271056.36kN/m 256.365281.82kNm/m门机后轮产生的附加土压力引起的竖向作用和稳定力矩分别为：
EqV56.36tan1515.10kN/mMqV15.1011166.12kNm/m
门机前轮产生的竖向作用和稳定力矩分别为：
G50032727.27kN/m 22MG727.273.52545.45kNm/m（3）第二种情况：前轮（125kN/轮），后轮（125kN/轮） 门机后轮产生的附加土压力强度为：
32181.82kN/m22
2181.82ep0.1555.64kPa10P125门机后轮产生的附加土压力引起的水平作用和倾覆力矩分别为：
EqHMqH15.641028.2kN/m2 28.25141kNm/m门机后轮产生的附加土压力引起的竖向作用和稳定力矩分别为：
EqV28.2tan157.56kN/mMqV7.561188.12kNm/m
52
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门机前轮产生的竖向作用和稳定力矩分别为：
G12532181.82kN/m 22MG181.823.5636.36kNm/m5.4.4 船舶作用力（可变作用）
根据《港口工程荷载规范》 （JTS144-1-2010）第 10.2 条可计算出船舶系缆力。
在计算船舶系缆力中，查 《港口工程荷载规范》 （JTS144-1-2010） 附录 E0.5可按9级风即风速20.8m/s-24.4m/s考虑，本设计风速取为21m/s。
1.船舶水面以受风面积A可根据设计船型和船舶的装载情况确定，杂货船的受风面积按下列公式计算：
满载时：
logAxw0.0360.742logDW 式（5-26）
半载或压载时：
logAxw0.2830.727logDW 式（5-28）
式中：
Axw：分别为船体水面以上横向和纵向受风面积（m）； DW:船舶载重吨（t)，为100000t； 综上可得： 满载时：
logAxw0.0360.742log1000002；
则计算得到Axw4721m2； 半载或压载时：
logAxw0.2830.727log100000；
则计算得到Axw8280m2；
2.作用于船舶上计算风压力的垂直于码头前沿线的横向分力计算： 按（JTS144-1-2010）附录 E 中的公式 E.0.1-1 计算。
Fxw73.610582802120.61612kN
53
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3.系缆力标准值
根据《港口工程荷载规范》（JTS144-1-2010）第 10.2 条可知，当码头前沿水流较大时，系缆力应考虑风和水流对计算船舶共同作用产生的横向分力总和
FxFy和纵向分力总和
。
系缆力标准值N及垂直于码头前沿的横向分力分力
NyNx，平行于码头前沿的纵向
和垂直于码头面的竖向分力Nz可按下式公式计算：
NFyFxK() 式（5-29）
nsincoscoscos NxNsincos 式（5-30） NyNcoscos 式（5-31） NzNsin 式（5-32）
式中：
Nx、Ny、Nz：系缆力标准值及其横向、纵向和竖向分力（kN）；
F、Fxy：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
和与纵向分力总和（kN）；
K：系船柱受力分布不均匀系数,当实际受力的系船柱数目>2时,取1.3； n：计算船舶同时受力的系船柱数目，根据实际取得n=6；
：系船缆的水平投影与码头前沿线所成的夹角（°），根据 （JTS144-1-2010）表 10.2.3 取30；
：系船缆与水平面之间的夹角（°），根据 （JTS144-1-2010）表 10.2.3 中可取15。
N1.3200756()854kN6sin30cos15cos30cos15
Nx854sin30cos15412.45kNNy854cos30cos15714.38kN Nz854sin15221.03kN4.系缆力引起的垂直、水平作用力和倾覆力矩分别为：
54
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PRVPRH221.0310.05kN/m22
412.4518.75kN/m22MPR10.052.018.7522.094434.36kNm/m
55
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表5-7 极端高水位时土压力强度计算
土压力强度 标准值
土层n
回
土层 土层 填 高度（m) 厚度（m) 材
料
材料 重度
主动土压力系数
水平分力标准值及 其产生的倾覆力矩
倾覆力矩
力臂LH
竖向分力标准值 及其产生的稳定力矩 竖向 分力
力臂
稳定力矩
水平分力
永久作用（kPa)
EH
MEH
EV LV
MEV
6.9
1
6.86
0.04
17
e6.9
0
0.0024
21.84
0.0524
0
0
0
0.12 0.12
13.61
19.24
261.94
0
0
0
6.17
e6.86
Kan
0.172
6.86
2
2.95
3.91
块石
10
17.92
-14.97
e6.86 e2.95
KaxKan
0.16
0.155 e2.95
'2.95'
3
6.17
364.13
6.96
2533.66
97.57
10
975.7
Kay
0.041 e14.97
33.94
总和
377.74 2795.65 97.57 975.7
56
天津大学仁爱学院2016届本科生毕业设计（论文）
表5-8 设计高水位时土压力强度计算
土层n 回土层 土层 填 高度（m) 厚度（m) 材料 土压力强度 标准值 材料 重度 主动土压力系数 水平分力标准值及 其产生的倾覆力矩 水平分力 倾覆力矩力臂LH (m) 竖向分力标准值 及其产生的稳定力矩 竖向 分力稳定力矩力臂永久作用（kPa) EH(kN/m) MEH (kNm/m) EV LV MEV (kNm/m) 6.9
1
5.41
1.49
17
e6.9
0
3.28
20.88
68.48
0
0
0
4.4 4.4
15.92
19.02
287.46
0
0
0
8.59
e5.41
Kan
0.172
块石
10
17.92
5.41
2
2.95
2.46
e5.41 e2.95
Kan 总和
0.16
3
2.95'
Kax
0.155 e2.95
'7.74 387.61 11.18 2729.58 103.86 10 1038.6
406.87 3085.52 103.86 1038.6
57
天津大学仁爱学院2016届本科生毕业设计（论文）
表5-9 设计低水位时土压力强度计算
土压力强度 标准值
材料 重度
主动土压力系数
水平分力标准值及 其产生的倾覆力矩
水平分力
永久作用（kPa)
倾覆力矩
力臂LH
竖向分力标准值 及其产生的稳定力矩 竖向
力臂
稳定力矩
土层n
回
土层 土层 填 高度（m) 厚度（m) 材
料
EH
MEH
分力EV LV
MEV
6.9
1
2.95
3.95
17
e6.9
0
22.81
19.24
438.79
0
0
0
11.55 11.55
23.31
17.1
381.36
0
0
0
10.41
e2.95
Kan
0.172
2.95
2
3.95
e2.95
块石
10
17.92
'e2.95
2.95'
1.13
3
-14.97
KaxKan
0.16
0.155 e1.13
15.20
482.03
6.73
3243.55
135.41
10
1354.1
Kay
0.041 e14.97
44.68
总和
528.15 4063.7 135.41 1354.1
58
天津大学仁爱学院2016届本科生毕业设计（论文）
5.4.5 波浪力（可变作用）
波浪力标准值按《海港水文规范》(JTJ213-98)有关规定进行计算。 1.极端高水位
已知：H1%4m，T7.2s，g9.8m/s，d6.86(14.97)21.83m。 （1）波长计算
根据《海港水文规范》 （JTJ216-98）第 4.1.3 条计算，
gT2d 式（5-33） Ltanh2L式中：
L：波长（m）； ； T：平均周期（s）g：重力加速度（m/s）； d：水深（m）。
2dtanh1.0;LL0L2gT9.87.22L080.86m
22d21.830.2700L080.86查《海港水文规范》 （JTJ216-98）附录 G，得到
2d0.2854 L故L
21.8376.49m
0.2854（2）波压力强度计算
根据（JTJ213—98）第 8.1.1 条判断波态， 因为Tg9.87.24.8248且d=21.83>2H1%248m d21.83所以墙前产生立波。
59
天津大学仁爱学院2016届本科生毕业设计（论文）
H1%41L76.490.052300.2d21.83
L76.490.28540.5①波峰作用时：
静水面以上高度H=4米处的波浪压力p=0； 静水面处波压力强度：psH10.25441kPa
静水面以下Z处的波压力强度：
cosh2(dZ)PZHLcosh2d L式中：
pZ：静水面以下Z处的波浪压力强度（kPa）； Z：静水面以下的深度（m）；
分别计算Z=5、10、15、21.83米时的波压力强度：
cosh
2(21.835)p5.010.254cosh
276.2149.8328.11kPa76.49
cosh
2(21.8310)p76.4910.010.254cosh
221.8320.07kPa76.49cosh
2(21.8315)p15.010.25476.4915. cosh
221.8343kPa76.49
cosh
2(21.8321.83)p21.8310.25476.4913.28cosh
221.83kPa76.49墙底浮托力：
Pbpbu2 式中：
Pu：墙地面上的波浪浮托力（kN/m）；
60
式（5-34）式（5-36） 天津大学仁爱学院2016届本科生毕业设计（论文）
b：直墙的底宽（m）；
Pb：墙底处的波浪压力强度（kPa）。 故由此计算得到PbPbu21113.28273.04kN/m ②波谷作用
按（JTJ213-98）第8.1.3条计算 静水面处波压力强度p=0；
波浪中线超出超出静水面的高度按下式计算：
hH22dsLcthL 计算得到：h42221.83s76.49cth76.490.695m；
静水面以下Hhs40.6953.305m处的波压力强度为：P's10.253.30533.88kPa
水底处波浪压力强度按下式计算：
P'Hd2d chL则可计算得到P'10.254d13.cosh221.8328kPa
76.49墙底浮托力为：
P'bP'd11u213.28273.04kPa
波谷压力分布图见图5-4
③波谷压力引起的水平作用和倾覆力矩：
P123.30533.881B2(33.8813.28)18.52555.9867436.8195 492.8062kN/m61
式（5-37）式（5-38）
天津大学仁爱学院2016届本科生毕业设计（论文）
118.525(233.8813.28)MPB55.9867(3.30518.525)436.819533(33.8813.28) 1095.834635.165733.99kNm/m1MPBU73.0411267.81kNm/m
3
图5-9 极端高水位波峰与波谷压力强度分布
2.设计高水位
已知：H1%3.5m，T7.2s，g9.8m/s，d5.41(14.97)20.38m。
（1）波长计算
tanh2d1.0;LL0L
2gT9.87.22L080.86m22
62
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d20.380.2520 L080.86查《海港水文规范》 （JTJ216-98）附录 G，得到
d0.2696 L故L
20.3875.59m
0.2696（2）波压力强度计算
根据（JTJ213—98）第 8.1.1 条判断波态， 因为Tg9.87.24.998且d=20.38>2H1%23.57m d20.38所以墙前产生立波。
H1%310.0396L75.5930
d20.380.20.2690.5L75.59①波峰作用时：
静水面以上高度H=4米处的波浪压力p=0；
静水面处波压力强度：psH10.253.535.875kPa 静水面以下Z处的波压力强度：
分别计算Z=5、10、15、20.38米时的波压力强度：
2(20.385)cosh75.59p5.010.253.524.67kPa220.38cosh75.592(20.3810)cosh75.59p10.010.253.517.81kPa220.38cosh75.59 2(20.3815)cosh75.59p15.010.253.514.05kPa220.38cosh75.59
63
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coshp16.110.253.52(20.3820.38)75.5912.76kPa220.38 cosh75.59墙底浮托力：
bP1112.76Pub70.18kN/m
22②波谷作用
按（JTJ213-98）第8.1.3条计算 静水面处波压力强度p=0；
波浪中线超出超出静水面的高度为：
hs4275.59cth220.380.711m；
75.59静水面以下Hhs3.50.7112.789m处的波压力强度为：
Ps'10.252.78928.59kPa
水底处波浪压力强度为：
10.253.5Pd'12.76kPa
220.38cosh75.59bPd'1121.76119.68kPa 墙底浮托力为：P22'u波谷压力分布图见图5-4
③波谷压力引起的水平作用和倾覆力矩：
11PB2.78928.59(28.5912.76)17.5912239.87363.69 403.56kN/m117.591(228.5912.76)MPB39.87(2.78917.591)363.6933(28.5912.76) 738.423607.044345.46kNm/m1MPBU119.6811438.83kNm/m
3
64
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图5-10 设计高水位波峰与波谷压力强度分布
3.设计低水位
已知：H1%2.4m，T7.2s，g9.8m/s，d1.13(14.97)16.1m。 （1）波长计算
根据《海港水文规范》 （JTJ216-98）第 4.1.3 条计算，
2dtanh1.0;LL0LgT9.87.22L080.86m
22d16.10.1991L080.86查《海港水文规范》 （JTJ216-98）附录 G，得到
2d0.2243 L故L
16.171.78m
0.224365
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（2）波压力强度计算
根据（JTJ213—98）第 8.1.1 条判断波态， 因为Tg9.87.25.628且d=16.1>2H1%22.44.8m d16.1所以墙前产生立波。
H1%2.410.0334L71.7830
d16.10.20.2240.5L71.78①波峰作用时：
静水面以上高度H=4米处的波浪压力p=0； 静水面处波压力强度：psH10.252.424.6kPa 静水面以下Z处的波压力强度：
分别计算Z=5、10、15、21.83米时的波压力强度：
2(16.15)cosh71.78p5.010.252.428.54kPa216.1cosh71.782(16.110)cosh71.78p10.010.252.421.66kPa216.1cosh71.782(16.115)cosh71.78p15.010.252.418.96kPa 216.1cosh71.782(16.116.1)cosh71.78p16.110.252.411.35kPa216.1cosh71.78墙底浮托力：
bP1118.9Pub103.95kN/m
22②波谷作用
按（JTJ213-98）第8.1.3条计算 静水面处波压力强度p=0；
66
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波浪中线超出超出静水面的高度按下式计算：
hs4271.78cth216.10.789m；
71.78静水面以下Hhs2.40.7891.611m处的波压力强度为：
Ps'10.251.61116.51kPa
水底处波浪压力强度按下式计算：
10.252.4则可计算得到Pd'11.35kPa
216.1cosh71.78墙底浮托力为：
bPd'1111.346P62.403kPa
22'u③波谷压力引起的水平作用和倾覆力矩：
11PB1.61111.35(16.5111.35)14.489229.14201.83 210.97kN/m114.489(216.5111.35)MPB9.14(1.61114.489)201.833(16.5111.35) 137.341552.191689.53kNm/m1MPBU62.40311228.811kNm/m
3 67
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图5-11 设计低水位波峰与波谷压力强度分布
4.施工期水位
已知：H1%2.6m，T8.5s，g9.8m/s，d5.41(14.97)20.38m。 （1）波长计算
施工期波浪力只考虑设计高水位波峰作用时的情况。
2dtanh1.0;LL0LgT9.88.52L0112.69m
22d20.380.1809L0112.69查《海港水文规范》 （JTJ216-98）附录 G，得到
2d0.2092 L故L
20.3897.51m
0.2092（2）波压力强度计算
68
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H1%2.60.026L97.51 d20.380.21L97.51hs2.6297.51cth220.380.25m；
97.51静水面以上Hhs40.254.25m处的波压力强度为p=0； 水底处波浪压力强度按下式计算：
10.252.6则可计算得到Pd'13.37kPa
220.38cosh97.51静水面处波压力强度：
ps(pdd)(Hhs)dHhs4.25)
20.384.25(13.3710.2520.38)(29.09kPa墙底浮托力为：
bPd'1113.37P73.54kPa
22'u（3）波峰压力引起的水平作用和倾覆力矩： 按沉箱顶面高程2.95m计算：
1(29.0913.37)17.92380.45kN/m217.92(229.0913.37)MPU1380.453(29.0913.37)
3829.55kNm/m2MPU273.5411539.29kNm/m3p 69
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图5-12 施工水位波峰压力强度分布
5.4.6 贮仓压力（永久作用）
只计算前仓格的贮仓压力，后仓格与前仓格相同。 贮仓尺寸：H=9m
仓格规格：LB4m4.02m
根据《重力式码头设计与施工规范》 （JST167-2-2009）附录 E 规定，当为矩形仓时，对填料高度与仓的横截面内缘的最大边长之比大于等于 1.5 时为深仓，小于 1.5 时为浅仓。
H92.251.5,因此按深仓计算： L4ZA[1eAZ] 式（5-39）
xZK 式（5-40）
A式中：
70
KUtan 式（5-41） S 天津大学仁爱学院2016届本科生毕业设计（论文）
； Z：垂直压力标准值（kPa）
：仓内填料重度标准值（kN/m3）； A：系数；
Z:计算点距填料顶面的深度（m），计算仓底板上的垂直压力时，取仓内填料高度；
x：侧压力标准值（kPa）；
K：仓内填料侧压力系数，取K1sin；
：填料内摩擦角（°）； U：仓的横截面内周长（m）；
2：填料与仓壁之间外摩擦角标准值（°），可取；
3S：空腔横截面面积（m2）。
2箱内填石：45;30;11kN/m3
3K1sin1sin450.293 U2(4.024)16.04m S4.02416.08m2 A0.29316.04tan300.169/m 16.08计算结果见下表
表5-10 贮仓压力计算表
Z
0 0 0
4 31.85 9.33
7.6 47.07 13.79
9 50.87 14.9
Z x
5.4.7 施工期沉箱沉放时面板所受水压力计算
经计算分析，沉箱面板所受水压力最大时，是在沉箱内灌水1.5L深度时，
71
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故只计算沉箱下沉中，箱内灌水 1.5L(L=4m)深度时的水压力。 1.沉箱总重
由表5-3可知沉箱总重：
Gi10484.25kN
Gi10484.252517473.75kN 15加入1.5L深的水后的沉箱总重为：
11G7473.75[644.020.222(3.803.82)0.2264]10.25102226998.33kN
2.沉箱体积计算
VG26998.332633.98m3
10.25水减去沉箱前、后趾的体积：
(0.80.5)V'2633.9821222605.38m3
23.沉箱吃水计算
V'2605.38T13.16m
A2294.沉箱面板所受水压力
p(13.160.5)10.25610.2568.265kPa
72
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5.4.8 码头荷载汇总
表5-11 码头荷载汇总
作用分
类
荷载情况
极端高水位
自重力
永久 作用
填料 土压力
设计高水位 设计低水位 施工期 极端高水位 设计高水位 设计低水位 极端高水位
波谷压力 设计高水位
设计低水位
波压力
可变 作用
施工期
垂直力 （kN/m)
水平力 （kN/m)
稳定力矩 倾覆力矩 （kNm/m) （kNm/m) 13882.77 13809.68 14692.38 7866.62
377.74 406.87 528.15 492.81 403.56 210.97 497.28 69.14 18.75 19.73 11.27 5.64
290.77 166.12 88.12 228.81
148.9 1058.4
434.36 493.25 281.82 141
975.7 1038.6 1354.1
2795.65 3085.52 4063.7 5738.99 4345.46 1689.53 3829.55 539.29 768.10
2293.44 2356.94 2533.22
97.57 103.86 135.41
103.95 -113.025 14.89 140.0 -10.05 172.45 306.65 9.58
1567.83
堆货土压力 前沿堆货 船舶系缆力 门机作用（一) 门机作用（二） 门机作用（三）
73
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第六章 结构计算
6.1 稳定性验算 6.1.1 作用效应组合
根据《重力式码头设计与施工规范》 （JTS 167-2-2009）的规定，作用效应组合应考虑持久组合、短暂组合和偶然组合，结合本工程实际情况，在码头稳定性验算时考虑了以下作用效应组合：
持久组合一： 极端高水位 （永久作用） +堆货 （主导可变作用） +波谷压力 （非主导可变作用）
持久组合二： 设计高水位 （永久作用） +堆货 （主导可变作用） +波谷压力 （非主导可变作用）
持久组合三： 设计高水位 （永久作用） +波谷压力 （主导可变作用） +堆货 （非主导可变作用）
持久组合四： 极端高水位 （永久作用） +波谷压力 （主导可变作用） +堆货 （非主导可变作用）
短暂组合：设计高水位（永久作用）+波峰压力（主导可变作用） 偶然组合：因该地区地震烈度为 6 度，根据《水运工程抗震设计规范（JTJ225-98）第 1.0.2 条的规定可不进行抗震计算。
6.1.2 码头沿基床顶面的抗滑稳定性计算
根据《重力式码头设计与施工规范》 （JTS 167-2-2009）第 2.5.1.1 条的
规定
考虑波浪作用，堆货土压力为主导可变作用时：按（JTS 167-2-2009）中公 式（2.5.1-4）计算：
0(EEHPWPWEEqHpPB)fd(GGEEVEEqVUPBU) 式（6-1）
考虑波浪作用，波浪力为主导可变作用时：按（JTS 167-2-2009）中公式 （2.5.1-3）计算：
0(EEHPWPWPPBEEqH)fd(GGEEVUPBUEEqV) 式（6-2）
1、各分项系数，根据作用效应的不同按（JTS 167-2-2009）第 2.5.1 条的规 定取值， 式中
74
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0：结构重要性系数，码头结构安全等级为Ⅱ级，结构重要性系数01.0；
E：土压力的分项系数；
EH、EV：分别为计算面以上永久作用所产生总主动土压力的水平分力和竖 向分力的标准值（kN） ；
PW：剩余水压力分项系数；
PW：作用在计算面以上的剩余水压力的标准值（kN） ；
EqH、EqV：分别为计算面以上可变作用总主动土压力的水平分力标准值和竖 向分力的标准值（kN） ；
：作用效应组合系数，持久组合取为 0.7，短暂组合取为1.0；
d：结构系数，无波浪作用取 1.0，有波浪作用取 1.1；
G：自重力分项系数,取 1.0；
； G：作用在计算面上的结构自重力的标准值（kN）
f：沿计算面的摩擦系数设计值，按《重力式码头设计与施工规范》 （JTS 167-2-2009）第 2.1.9 条规范，墙底与抛石基床间取 0.6，抛石基床底面与地
基土顶面取 0.55；
p：波浪水平力分项系数；
； PB：波谷作用时计算面以上水平波浪力的标准值（kN）
U：波浪浮托力分项系数；
。 PBU：波谷作用时作用在计算底面以上波浪浮托力的标准值（kN）作用分项系数采用表 6-1 中的数据。
表6-1 稳定验算时作用分项系数
组合永久作用
情况
E PW 持久1.35 组合 短暂组合
1.35
1.05 1.05
可变作用
E
1.35(1.25)
1.25
PW p U PZ
1.40（1.30） 1.30（1.20）
1.30
1.20
1.30（1.20） 1.5（1.40）
1.20
-
75
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2、各作用的标准值按码头荷载汇总表 5-11 中对应的数值取值。
3、短暂组合情况，按《防波堤设计与施工规范》 （JTS 154-1-2011）第 5.2.8 条计算:
0pPB(GUPBU)f 式（6-3）
式中:
G：作用在计算面上的堤身自重力标准值（kN） ； P：计算面以上的水平波浪力标准值（kN） ；
Pu：作用在计算面上的波浪浮托力标准值（kN） ；
f：沿计算面的摩擦系数设计值；
G：自重力分项系数，取 1.0；
结构重要性系数，按《防波堤设计与施工规范》 （JTS 154-1-2011）表4.2.3-1 0：确定；
P：水平波浪力的分项系数，按表 6-2 确定； U：浮托力的分项系数，按表 6-2 确定。
表6-2 抗倾稳定计算的分项系数
组合情况 持久组合
短暂组合
P
1.3 1.3
U
1.3 1.3
计算所得的抗滑验算见表 6-3。
6.1.3 码头沿基床顶面的抗倾稳定性计算
根据 《重力式码头设计与施工规范》 （JTS 167-2-2009） 第 2.5.1.3 条的规定。
考虑波浪作用，堆货土压力为主导可变作用时：按（JTS 167-2-2009）中公 式（2.5.1-10）计算：
0(EMEPWMPWEMEHPMPB)Hq1d(GMGEMEVEMEqVUMPBu) 式（6-4）
考虑波浪作用，波浪力为主导可变作用时：按（JTS 167-2-2009）中公式 （2.5.1-9）计算：
76
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0(EMEPWMPWPMPBEME)HqH1d(GMGEMEVUMPBUEMEqV) 式（6-5）
1、各分项系数，根据作用效应的不同按（JTS 167-2-2009）第 2.5.1 条的规 定取值：
0：结构重要性系数，码头结构安全等级为Ⅱ级，结构重要性系数01.0；
E：土压力的分项系数；
MEH、MEV：码头墙体后回填料所产生的土压力水平分力和竖向分力标准值对计算面前趾的倾覆力矩和稳定力矩（kN·m）；
PW：剩余水压力分项系数；
MEqH、MEqV：码头面上可变作用所产生的土压力的水平分力和竖向分力标
准值对计算面前趾的倾覆力矩和稳定力矩（kN·m） ；
：作用效应组合系数，持久组合取为 0.7，短暂组合取为 1.0； d：结构系数，无波浪作用取 1.25，有波浪作用取 1.35；
G：自重力分项系数，取 1.0；
m）； MG：结构自重力标准值对计算面前的稳定力矩（kN·
P：波浪水平力分项系数；
MPB：波谷作用时水平波压力标准值对计算面前趾的倾覆力矩（kN·m）；
U：波浪浮托力分项系数；
MPBU：波谷作用时波浪浮托力标准值对计算面前趾的稳定力矩（kN·m）。
2、各作用的标准值按码头荷载汇总表 5-11 中对应的数值取值。
3、短暂组合情况，按《防波堤设计与施工规范》 （JTS 154-1-2011）第 5.2.6 条计算:
0(PMPBUMPBU)具体计算结果见下列两表。
77
1dGMG 式（6-6）
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表6-3 抗滑稳定性验算计算表
项目 组合 情况 持久组合一 持久组合二 项目 组合 情况 土压力为主导可变作用：0(E1EHE2EqHPPB) (GGE1EVE2EqVUPBU)f/d 结果 结论 稳定 稳定
0 1.0 1.0
E1 EH E2 1.25 1.35
EqH P PB 1.2 1.3
结果 d 0 G EV EqV U PBUf 1.2 0 1.3 0
0.6 0.6
1.35 377.52 1.35 406.81
69.14 0.7 69.14 0.7
492.81 1306.96 1.1 1.0 403.56 1009.85 1.1 1.0
2293.44 97.57 14.89 2365.94 103.8
6
14.89
1334.44 1327.96
波浪力为主导可变作用：
持久组合：0(E1EHpPBE2EqH)
短暂组合：0ppB
(GGE1EVUPBU)E2EqV)f/d（GGUPBU）f
0
持久组合三 持久组合四 短暂组合
1.0 1.0 1.0
E1 EH P
1.3 1.2 1.2
PB
403.56 492.81 497.28
0.7 0.7 -
E2
1.35 1.25 1.25
EqH
69.14 69.14 0
结果
d 0
G
EV U PBU
0 0
EqV
f
结果
结论
1.35 377.74 1.35 377.52 1.35 0
1099.91 1.1 1.0 1161.52 1.1 1.0 596.74
-
1.0
2365.94 103.86 1.3 2293.44 97.57 1567.83 0
1.2 1.2
14.86 0.6 14.86 0.6
0.6
113.03 0
1374.65 稳
定
1463.52 稳
定
859.32 稳
定
78
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表6-4 抗倾稳定性验算计算表 项目 组合 情况 持久组合一 持久组合二 项目 组合 情况 土压力为主导可变作用：0(E1MEHE2MEqHPMPB) (GMGE1MEVE2MEqVUMPBU)/d 结论 稳定 稳定
0 1.0 1.0
E1 1.35 1.35
MEH E2 MEqH P MPB 5738.99 4345.46
结果 d G 1.0 1.0
MG ME VMEqV U 148.9 148.9
1.2 1.3
MPBU 0 0
结果
2795.65 1.25 768.0.7 1.2
1
3085.52 1.35 768.0.7 1.3
1
波浪力为主导可变作用：
9555 1.35 9156.76
1.35 13882.77 13809.68 975.7 1038.6 15386.09 15397.92
(GMGE1MEVUMPBUE2MEqV)/d持久组合：0(E1MEHpMPBE2MEqH)
短暂组合：0(pMPBUMPBU)
1dGMG
0
持久组合三 持久组合四 短暂组合
1.0 1.0 1.0
E1 MEHPMPB U
MPBUE2 - - 539.29
1.35 1.25 1.25
MEqH 768.1 768.1 0
结果
d
1.35 1.35 1.25
G
MEV U1038.6 975.7 0
MPBU
MEqV
结果
1.35 2533.
66 1.35 3085.
52 1.35 0
1.3 768.0.7 -
1
1.2 768.0.7 -
1
1.2 382- 1.2
9.55
5144.83 4891.31 5242.61
MG
1.0 1380
9.68 1.0 1388
2.77 1.0 7866.
62
结论 稳定 稳定 稳定
1.3 0 1.2 0 1.2 -
0.7 148.
9 0.7 148.
9 0.7 0 11372022 15340.68 6293.3
79
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6.2 基床承载力计算
根据《重力式码头设计与施工规范》 （JTS 167-2-2009）第 2.5.2 条的规定,基床承载力按下式计算：
0maxR 式（6-7）
式中：
0：结构重要性系数；
：基床顶面最大应力分项系数，取 1.0；
max：基床顶面最大应力标准值（kPa）；
，取600kPa；墩式码头或地基承载力较高时，可适R：基床承载力设计值 （kPa）
当提高，但不大于 800kPa，本设计取700kPa。
1、基床顶面应力计算作用组合
持久组合一：极端高水位（永久作用）+波谷压力（主导可变作用）+堆货 （非主导可变作用）
持久组合二：设计低水位（永久作用）+波谷压力（主导可变作用）+（堆货 +前沿堆货）（非主导可变作用）
短暂组合：设计高水位（永久作用）+施工期波峰压力（主导可变作用）
偶然组合：因该地区地震烈度为 6 度，根据《水运工程抗震设计规范（JTJ225-98）第 1.0.2 条的规定可不进行抗震计算。
根据《重力式码头设计与施工规范》 （JTS 167-2-2009）第 2.5.3 条,墙地面为矩形时，单宽基床顶面应力标准值可按下列公式计算：
B（1）当时
3maxVK6e(1)BB 式（6-8）
mineVK6e(1)BB 式（6-9）
B 式（6-10） 2 80
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（2）当MRM0 式（6-11） VKB时 3max2VK 式（6-12） 3min0 式（6-13）
式中：
max、min：分别为抛石基床顶面的最大和最小应力标准值（kPa）； VK：作用在基床顶面的竖向合力标准值（kN/m）； B：墙底宽度（m）；
e：墙底面合力标准值作用点的偏心距（m）； ：合力作用点与墙前趾的距离（m）
； MR：竖向合力标准值对墙底面前趾的稳定力矩（kN·m/m）；
M0：倾覆力标准值对墙底面前趾的倾覆力矩（kN·m/m）。 持久组合一：
VK2293.4497.5714.892405.9kN/mMR13822.77975.7148.914897.37kNm/mM02295.655738.99768.18802.74kNm/m
14897.378802.742405.92.531133.672VK22405.9max332.53633.97kPa700kPa
min0持久组合二：
81
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VK2533.2214.8914069.58135.41103.952996.05kN/mMR14692.381354.1228.82148.91058.488.1217570.72kNm/mM04063.71628.75768.11416601.55kNm/m17571.726601.55113.672996.05311e3.671.8322996.0561.83544.24max(1)0.5kPa700kPamin1111
短暂组合：
VK2378.5214.8914069.58135.41103.952842.35kN/mMR14692.381354.1228.821058.488.1217421.82kNm/mM04063.71428.75768.11416001.55kNm/m17421.826001.55114.012842.35311e4.011.4922842.3561.49468.4max(1)48.39kPa700kPamin1111
具体见表6-5。
表6-5 码头沿基床顶面的承载力计算
VK(kN/m)
MR M0
(m)
B 3(m)
(kNm/m)(kNm/m)
8802.74
max minr e (m) （kPa） （kPa） （kPa） 结论
持久
组合一 持久 组合二 短暂 组合
2405.9 14897.37 2.53 < 3.67 - 633.97 0 < 700 满足
2996.05 17570.72 6601.55 3.67 > 3.67 1.83 544.24 0.5 < 700 满足
2842.35 17421.82 6001.55 4.01 > 3.67 1.49 468.4 48.39 < 700 满足
82
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6.3 构件计算 6.3.1 浮游稳定性验算
1.平衡压仓时的浮游稳定性计算
根据《重力式码头设计与施工规范》(JTJ290-98中)规定，近程浮运沉箱时，定倾高度m0.2m，沉箱的干舷高度由下式计算：
FHT式中：
； F：沉箱的干舷高度（m）H：沉箱的高度(m)，17.92m； T：沉箱的吃水(m)； ； h:波高（m）
Bo2htgS 式（6-14） 23Bo:沉箱在水面的宽度（m）,本设计为11m；
:沉箱的倾斜角度，溜放时，采用滑道末端的坡角，浮运时采用60~80，本设计取7；
S:沉箱干舷富裕高度，一般取0.5~1.0m，这里取0.7m。
1124则计算得到：FHT17.926.911.02tan70.74.04
232.空箱浮运性稳定验算
83
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表6-6 沉箱材料体积计算
计算选项
V(m)
3
形心位置（m） 体积距
Xi（m）
沉箱前臂
沉箱后壁 沉箱纵隔墙 沉箱侧壁 沉箱横隔墙 沉箱底板 沉箱前趾
Yi（m）ViXi
162.15
1452.45 612.15 468 376.2 397.8 7.56
ViYi
1236.48 1236.48 997.25 931.84 749.06 22.1 3.5
0.3517.9222138 0.3517.9222138 1.175 10.525 5.5
8.96 8.96 8.96 8.96 8.96 0.25 0.25
0.321.317.42111.3
0.358.317.922104.124.5
4.5 0.3417.42483.6
0.58.321.388.40 4.5 10.54 (0.50.8)12214.32
沉箱后趾
端内加强角
110.46 (0.50.8)12214.3210.2217.4241.402
0.5×0.2×0.2×（4.02+4）
×2×10=3.3
696
4.5
0.25 146.44 3.5
9.21 6.3 12.89
底加强角 4.5 0.675 14.85 2.2
合计 3643.9 5195.3
（1）先求得沉箱各部分的重量及其形心高度计算对底板底面的重力矩，进而求得沉箱的重心高度。
经计算沉箱的体积：错误!未找到引用源。V696m3 沉箱总重:G=25V=25×696=17400 (kN)
重力矩：M=ViY ig5195.3×25=129882.5(kN/m) 重心高度：
M129882.5yc7.46m
G17400（2）沉箱吃水及浮心高度
沉箱排水体积：错误!未找到引用源。
84
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1沉箱悬臂部分排水体积：v(0.50.8)22228.6m3
2Vv1697.5628.6沉箱吃水高度:T6.9m3
A112210.3[0.50.250.3(0.5)]23悬臂形心高度 ；yv0.33m 1(0.50.8)2T6.9(Vv)vyv(1697.5628.6)28.60.3322沉箱浮心高度：yw3.40m
V1697.56a=yc-yw7.46-3.40=4.06m
I221131.44m （3）定倾半径:V121697.56D定倾高度：ma1.444.062.62m
所以不满足浮游稳定性，需采取下述加水措施给予改善。 3.改善措施
在所有的仓隔中加水6m后，其重力矩见表6-7 （1）沉箱的重心和重心高度的计算
表6-7 沉箱的重心与重心高度
沉箱本身 前后仓加水6m
重力 g（kN） 17400 9889.2 27289.3
重心高度 y(m)
7.46 3.5 -
重力矩 gy(kNm)
129804 34612.2 164416.2
重心高度：ycM164416.26.18 G27289.3G27289.32662.37m3 沉箱排水体积： V10.251沉箱悬臂部分排水体积：v(0.50.8)22228.6m3
2Vv2662.3728.610.88m3 沉箱吃水高度:TA112210.3[0.50.250.3(0.5)]23悬臂形心高度 ；yv0.33m 1(0.50.8)2 85
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T10.88(Vv)vyv(2662.3728.6)28.60.33沉箱浮心高度：yw225.39m
V2662.37a=yc-yw6.18-5.39=0.79m
I221131.44m （3）定倾半径:V121697.56D定倾高度：ma1.440.790.65m0.2m
6.3.2 内力计算
根据码头稳定性验算的计算结果， 沉箱构件的内力分别按承载力极限状态和正常使用极限状态下不同作用效应组合的情况进行计算。 1.承载能力极限状态下的内力计算 （1）沉箱前面板：
①前面板受由外向里的荷载作用（短暂状况）：
经计算比较，沉箱施工期下沉中，当箱内灌水1.5L（L=4m）沉箱吃水为10.88m时，所受的荷载最大。
根据《重力式码头设计与施工规范》 （JTS 167-2-2009）第 2.6.1 条中表 2.6.1规定，面板所受水压力的分项系数取永久作用中静水压力的分项系数，取 1.2，根据图 5-14，计算得前面板的受力情况：
p68.2651.281.92kPa
根据（JTS 167-2-2009）第 5.2.7 条规定，底板以上 1.5 倍内隔墙间距区段，按三边固定一边简支板；1.5 倍内隔墙间距以上区段，多于两跨时按两端固定连续板。查询《实用建筑结构静力计算手册》得到弯矩系数，计算弯矩。前面板前面板受由外向里的荷载作用时的简图见图6-1、图6-2，计算见表6-8、表6-9、表6-10。 ②前面板受由里向外的荷载作用（持久状况）：
根据图 5-6， 使用期前面板在设计低水位受波谷压力和贮仓压力作用时计算 前面板受力情况：
贮仓压力的分项系数取 1.35； 波谷压力的分项系数取 1.5。
p19.331.3514.951.535.02kPap214.91.3513.351.540.14kPa
86
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图6-1 1.5L以下面板计算简图
图6-2 1.5L以下面板计算简图
前面板受由里向外的荷载作用时的简图见图6-3、图6-4，计算见表 5-11、表 5-12、表 5-13。
87
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图6-3 1.5L以下面板计算简图
图6-4 1.5L以下面板计算简图
（2）沉箱沉箱前底板计算
设计高水位、短暂状况，在永久作用与波峰压力、地基反力等共同作用时，底板所受作用效应最大。
根据《重力式码头设计与施工规范》（JTS 167-2-2009）第6.2.8条和第6.2.9条
88
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的规定，底板按四边固定板计算。底板的受力图示见图6-5.
根据《重力式码头设计与施工规范》（JTS 167-2-2009）第3.7.1条规定，底板计算的分项系数分别取：
贮仓压力取1.35；动水浮托力取1.5； 底板自重取1.3；基床反力取1.35； 底板受力情况：
p150.871.355.61.310.791.562.24kPap250.871.355.61.319.571.549.07kPa其底板的计算简图见图6-6。
图6-6 底板计算简图
（3）内力汇总
沉箱前面板、底板的内力计算，采用电算程序进行，其计算结果列于表6-8。
前面板内侧弯矩M（kNm） 前面板外侧弯矩M（kNm）
89
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支座
X向
1.5L以下
Y向
1.5L以上
X向
底板
X向 Y向
74.97 6.55
43.01 74.71
32.05 50.93
4.71 40.01
底板下层 支座
跨中
74.97 119.14
11.01 93.59
44.1
跨中 20.23
支座 103.15
跨中 47.32
底板上层 支座
跨中
2.正常使用极限状态下的内力计算
表6-8 内力汇总表
根据以上计算得出的沉箱构件（前面板，前底板）内力的控制情况，进行正常使用极限状态计算。作用组合情况同前。
（1）沉箱前面板：
①前面板受由外向里的荷载作用（短暂状况）： 根据《重力式码头设计与施工规范》（JTS 167-2-2009）第3.3.11条规定，短暂状况的永久作用与可变作用的代表值取值的分项系数均取1.0，持久状况的可变作用的准永久值系数取0.6。
②前面板受由里向外的荷载作用（短暂状况）：
根据沉箱下沉水压力分布图（图 6-8）图示计算得前面板的受力情况：
P=68.165（kPa）
根据《重力式码头设计与施工规范》（JTS 167-2-2009）第3.2.7条规定，底板以上1.5L区段按三边固定一边简支板计算。其计算简图见图6-7和图6-8。
90
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图6-7 1.5L以下面板计算简图
图6-8 1.5L以上面板计算简图
③前面板受由里向外的荷载作用时（持久状况） 根据图5-6计算得到其受力情况。
p19.3314.950.618.3kPap214.913.350.622.91kPa其计算简图见图6-8和图6-9。
91
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图6-9 1.5L以下面板计算简图
图6-9 1.5L以上面板计算简图
（2）沉箱底板（短暂情况） 根据图6-10底板的受力情况。
p150.875.6438.93347.58kPap250.875.64317.71338.8kPa
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图6-10 底板计算简图
3.内力汇总
沉箱前面板、底板的内力计算，采用电算程序进行，其计算结果列于表6-8。
93
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表6-8 内力汇总表
项目
支座
X向
1.5L以下
Y向
1.5L以上
X向
底板
X向 Y向
57.4 7.77
36.59 62.26
16.75 26.62
2.46 20.91
底板下层 支座
跨中
62.48 99.28
9.17 77.99
底板上层 支座
跨中
23.04
10.57
85.96
39.43
跨中
支座
跨中
前面板内侧弯矩M（kNm） 前面板外侧弯矩M（kNm）
6.4 构件承载力计算
对沉箱前面板与底板进行正截面受弯承载力计算，极限状态设计表达式为：
SdRd 式（6-15）
式中：
Sd：作用效应组合值，即表7-1中有关弯矩值； Rd：结构构件承载力设计值，即受弯承载力设计值Mu。
沉箱方块前面板和底板均为矩形截面，受弯承载力设计值按下式计算：
M1dMu1dxfcbx(h0) 式（6-16）
2fcbxfyAs 式（6-17）
xxb1h0fy 式（6-18）
cuES钢筋混凝土强度等级C30，fc14.3MPa，选用Ⅱ级钢筋fy300MPa，
ES2105MPa,a=45mm。前面板：h0ha35045305mm，底板：
94
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h0ha50045455mm。取单宽计算，b=1000mm。用下式计算：
asdMfcbh02 式（6-19）
112as 式（6-20） As计算结果见表7-3 前面板:
fcbh0 式（6-20） fyAsminminbh00.15%1000305457.5mm2
底板:
Asminminbh00.15%1000455682.5mm2
配筋小于最小配筋率按最小配筋率配筋。前面板、底板配筋见附图。
95
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表6-9 沉箱前壁配筋计算表
前面板内侧
1.5L以下X向 支座
M（kNm）
44.1 0.0348
跨中 20.23 0.0159
1.5L以下Y向 支座 32.05 0.0253
跨中 4.71 0.0037
1.5L以上X向 支座 50.93 0.0401
跨中 40.01 0.0315
1.5L以下X向 支座 103.15 0.0813
跨中 47.32 0.0373
前面板外侧 1.5L以下Y向 支座 74.97 0.0591
跨中 11.01 0.0087
1.5L以上X向 支座 119.14 0.0939
跨中 93.59 0.0737
asdMfcbh20
112as
0.0354 0.0160 0.0256 0.0037 0.0409 0.0320 0.0849 0.038 0.0609 0.0087 0.0987 0.0766
Asfcbh0 fy522.44 236.13 373.2 53.94 596.24 466.5 1252.96 533.97 887.8 126.83 1456.62 1130.47
As100%bh00.17%
0.077%
0.12%
0.018%
0.195% 0.153% 0.41% 0.175% 0.291% 0.042% 0.477% 0.37%
选配钢筋
8@95 10@170 10@170 10@170 10@130
12@24014@110
1399
10@12510@8010@170 982
462
18@17014@120 1497
1283
628
实配钢筋As
529 462 462 462 604 471
96
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表6-10 沉箱底板配筋计算表
底板
支座
M（kNm）
43.01 0.034
X向
跨中 74.97 0.059
支座 74.41 0.0586
Y向
跨中 6.65 0.0052
asdMfcbh20
112as
Asfcbh0 fy0.0346 0.0608 0.0604 0.0052
510.63 897.29 891.39 76.74
As100%bh0
0.167% 0.294% 0.292% 0.025%
选配钢筋 实配钢筋As
8@95
529
12@125
905
12@125
905
12@160
707
6.5 构件裂缝宽度验算
6.5.1 矩形截面受弯构件最大裂缝宽度计算公式
Wmax123siEs(3c0.1dt) 式（6-21）
si式中：
M 式（6-22）
0.87Ash01：构件受力特征系数，受弯构件11.0； 2：钢筋表面形状系数，变形钢筋21.0；
3：荷载长期作用影响系数，对荷载效应的长期组合31.6；
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Atec：最外排纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离(mm)，casd：受拉钢筋直径；
d； 2te：纵向受拉钢筋的有效配筋率teAS：受拉区纵向钢筋界面面积；
As，当te0.03时,取te0.03； Atesl：荷载效应长期组合计算的构件纵向受拉钢筋应力。
6.5.2 对沉箱前面板进行裂缝宽度验算
计算结果见表6-11，表6-12。
98
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表6-11 前面支座裂缝宽度验算表
1.5l以下前面板
项 目
X向
M（kNm）
23.04 529 305 164.14 1.0 1.0 1.6
内侧
Y向 16.75 462 305 136.63 1.0 1.0 1.6
X向 85.96 1399 305 231.56 1.0 1.0 1.6
外侧
Y向 62.48 982 305 239.78 1.0 1.0 1.6
1.5l以上前面板 内侧 X向 26.62 604 305 166.09 1.0 1.0 1.6
外侧 X向 99.28 1497 305 217.44 1.0 1.0 1.6
AS(mm2)
h0(mm)
sl(MPa)
1 2
3
Es(MPa) c(mm)
2105
41 8 0.03 0.197
2105
40 10 0.03 0.168
2105
38 14 0.03 0.298
2105
40 10 0.03 0.294
2105
40 10 0.03 0.204
2105
36 18 0.03 0.292
d(mm)
te
Wmax(mm)
因此，沉箱前面板支座截面错误!未找到引用源。，满足要求。
99
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表6-12 前面板跨中裂缝宽度验算表
1.5l以下前面板
项目
X向
M（kNm）
10.57 462 305 86.33 1.0 1.0 1.6
内侧
Y向 2.46 462 305 20.07 1.0 1.0 1.6
X向 39.43 628 305 236.62
1.0 1.0 1.6
外侧
Y向 9.17 462 305 74.8 1.0 1.0 1.6
1.5l以上前面板 内侧 X向 20.91 471 305 167.31 1.0 1.0 1.6
外侧 X向 77.99 1283 305 229.08 1.0 1.0 1.6
AS(mm2)
h0(mm)
sl(MPa)
1 2
3
Es(MPa) c(mm)
2105
40
10 0.03 0.106
2105
40 10 0.03 0.025
2105
40 10 0.03 0.29
2105
40 10 0.03 0.092
2105
39 12 0.03 0.161
2105
38 14 0.03 0.294
d(mm)
te
Wmax(mm)
因此，沉箱前面板跨中截面错误!未找到引用源。，
Wmax0.294mm[W]0.30mm满足要求。
100
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6.4.3 对沉箱底板截面进行裂缝宽度验算
计算结果见表6-13，6-14。
表6-13 底板支座裂缝宽度验算表
底板上层
项 目
X向
M（kNm）
36.59 529 455
176.64
1 1 1.6
Y向 62.26 905 455
173.79
1 1 1.6
AS(mm2)
h0(mm)
sl(MPa)
1 2
3
Es(MPa) c(mm)
2105
41 8 0.03 0.211
2105
39 12 0.03 0.218
d(mm)
te
Wmax(mm)
因此：沉箱底板支座截面错误!未找到引用源。，
Wmax0.218mm[W]0.30mm满足要求。
101
天津大学仁爱学院2016届本科生毕业设计（论文）
表6-14 底板跨中裂缝宽度验算表
底板下层
项目
X向
M（kNm）
57.4 905 455
160.23
1 1 1.6
Y向 7.77 707 455
27.76
1 1 1.6
AS(mm2)
h0(mm)
sl(MPa)
1 2
3
Es(MPa) c(mm)
2105
39 12 0.03 0.201
2105
39 12 0.03 0.035
d(mm)
te
Wmax(mm)
因此：沉箱底板跨中截面错误!未找到引用源。
Wmax0.201mm[W]0.30mm，满足要求。
102
天津大学仁爱学院2016届本科生毕业设计（论文）
参考文献
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外文资料
Advance Bases and Remote Areas.
NAVFAC’s Contingency Engineering Group is responsible for providing support in delivering engineer services to forward environments.This support enables engineer response to the full range of expeditionary(non-permanent)services,i.e.piers,wharves, and causeways at advance bases and remote areas.NAVFAC’s Contingenc Engineering Group is supported by the Naval Facilities Engineering Logistics Center,the Naval Facilities Engineering Service Center’s Amphibious Operations And NAVFAC’s Sealift Support Program Office.These groups,working together,develop and manage sealift support non-powered causeways;roll-on/roll-off floating platforms;and fabrication of specialcraft and bulk liquid transfer systems.Some examples are noted below.
a.Steel Pontoon Wharf.Modular steel pontoon structures may be used for temporary facilities to berth ships up to loaded drafts of 30 ft(9.1 m.) This structure type may be provided where it is not advisable to construct a fixed facility and at advanced bases where versatility and ease of deployment are required.The allowable uniform loading is limited,as is the capacity for mobile cranes.
b.Navy Lightered(NL)P-Series Pontoon Structures.Navy lighterage structures,when joined together,form a roadway to permit movement of vehicles,personnel and supplies from ship to shore during amphibious operations.In addition to bridging the gap between ships and the beach, floating causeways may be used as lighterage barges to transport
vehicles and supplies to a wharf or to a beach,or may serve as piers for unloading small craft.NL pontoons are reinforced,welded steel cubes,5 ft(1.5 m)long,7 ft(2.1 m)wide,and 5 ft(1.5 m)high,capable of
accommodating HS-20 truck loading as specified by AASHTO.Pontoons are assembled into strings which are joined to form pontoon barges and pontoon bridge units.Thus,a 3 x 15 pontoon consists of 3 strings of 15 pontoons each.The primary NL lighterage structures are 3 x 15 causeway sections of both powered and non-powered variety.Two
powered configurations include the Side Loadable Warping Tug(SLWT) and the Causeway Section Powered(CSP).Three non-powered
configurations include:the Causeway Section Non-powered Intermediate (CSNP-IN),the Causeway Section Non-powered Beach(CSNP-BE),and the Causeway Section Non-powered Offshore(CSNP-OS).These powered and non-powered causeway sections can work together in
various configurations to form barge ferries,floating piers,elevated piers, and Roll-On/Roll-Off Discharge Facilities(RRDF)used to assist
downloading RO/RO ships while moored in stream.Construction, operation and maintenance of these NL P-Series Pontoon Structures is described and illustrated in UFC 4-159-05N.
c.Improved Navy Lighterage System(INLS).NAVFAC’s Sealift Support Program Office is currently working on a more efficient method of moving equipment from ships to shore in locations where conventional port facilities may be unavailable,damaged,inadequate,or nonexistent.The primary purpose of INLS is to support ship offload but can be used to construct piers and wharves when needed.This new system will replace the existing Navy Lighter(NL)system,which has been in use since World War II.INLS is comprised of powered and non-powered floating platforms assembled from interchangeable modular components.Where NL sections are assembled from smaller pontoons,each INLS module is fabricated using a traditional tug or barge monohull.Each non-powered platform is 80 ft(24.4 m)long by 24 ft(7.3 m)wide by 8 ft(2.4 m)high and each powered craft hull is 87(26.5 m)ft long by 24 ft(7.3 m)by 8 ft(2.4 m)with additional height for the pilot house and mast.This provides INLS with much greater seakeeping capability when compared with NL.In addition,INLS will be faster than NL,with a 10 knot(5.1 m/s)speed.The basic platforms of INLS are a Warping Tug,a Causeway Ferry,a Floating Causeway and a Roll-on/Roll-off Discharge Facility.The Floating Causeway serves as a pier to support both the offload of the lighterage and to tie up small vessels.The pier is dug into the beach at the shore end and moored in place using standard drag anchors.
d.Jack-up Barge.This type consists of a structural steel seaworthy
barge provided with openings for steel caissons,which are lowered to the harbor bottom when the barge has been floated into final position.The barge may be completely outfitted during construction with ship fenders, deck fittings,and utilities including power,lighting,communications,water supply,sanitary facilities,etc.,so that once it is jacked into position and utility tie-ins are made,it is ready to receive ships.Circular pneumatic gripping jacks,mounted on the deck above the caisson openings,permit the barge to be elevated in steps.The barge is loaded with steel
caissons,a crane for pile erection,and other tools and materials required for the fieldwork,and is towed to the site.At the site,the barge is moved into approximate position and the caissons are dropped through the jacks and hull by the crane.The caissons,suspended above the harbor bottom and supported by engaging the jacks,are seated into the harbor bottom by dead weight.The barge-like deck is jacked to the required elevation and locked.Each caisson is then released from its jack and driven to refusal or required penetration.When all caissons are driven,the hull of the barge is welded to the caisson,the jacks are removed,and the
caissons are cut off flush with the deck and capped with steel plates.In some situations,the caissons are filled with sand to avoid buoyancy
problems.Jack-up barge type structures are also constructed using
hydraulic jacks and open-trussed towers instead of pneumatic jacks and circular caissons.
e.Template.This type involves the fabrication of the various structural components of the pier,transportation of the prefabricated units to the construction site by barge,and erection of the prefabricated units to form the completed facility.As noted under jack-up barge,the template type pier may be outfitted,beforehand,with the utilities,deck fittings,and
services that are needed to produce a fully working berthing facility.The prefabricated structural steel units consist of templates,deck assemblies made up of cap beams or trusses and stringers,tubular piles,fender units, decking(timber or concrete),fittings,and miscellaneous hardware.The template is an assembly consisting of four or more tubular columns
connected with tubular bracing and welded together to form a structure of height approximately equal to the depth of water in which it is to be installed.A floating crane is used to transfer the template from the transporting barge and position it on the harbor bottom.Steel piles are placed through the template tubular columns and driven to refusal or the required penetration.If the harbor bottom is very soft,the template is held in a suspended condition while the steel tubular piles are placed and driven through the template columns.After pile driving,the space between the piles and the template columns is filled with grout.As succeeding templates are erected,deck units,decking,fender units,and fittings are placed to form the completed marine facility.Based on past experiences,it is estimated that a prefabricated template type structure, 90 ft(27.4 m)wide x 600 ft(182.9 m)long,could be erected in about 21 days and a structure of the jack-up type could be erected in about 3 days. An advantage of the jack-up barge structure is that it can be moved and reused at other sites.For permanent facilities in remote areas,the floating type has advantages as the onsite construction is minimized.
中文译文
先进基地和偏远地区
海军军港的应急工程集团负责提供支持在交付工程师服务环境。这种支持使工程师全面的应对远征(非永久性)服务,即防波堤，码头和在先进基地和偏远地区的堤道。海军军港应急工程集团是获得海军设施工程物流中心支持的，海军设施工程服务中心是两栖作战和海军军港海上补给支持项目办公室。这些团体一起工作,开发和管理海上补给支持产品包括模块化、浮动和高架桥墩,码头,船坞;动力和非动力的堤道;滚上或滚下的浮动平台;和制造的特殊工艺和散装液体传输系统。下面有一些示例
a.钢趸船码头。模块化钢浮筒结构可以使用临时设施区停泊装载达到草拟30英尺(9.1米)的船只。这种结构类型可能提供一种不明智的方法去构造一个固定设施和先进的基地，而它们的多功能性和方便部署是必需的。容许均匀加载是有限的,就像移动起重机的能力。
b.海军轻(NL)P系列浮筒结构。海军驳运结构连接在一起,形成一个道路，允许运动的车辆,人员和物资在两栖操作之间从船上到岸边。除了桥接船和海滩之间的差距,浮堤道可能用作驳运驳船运输车辆和供应一个码头或者海滩,或作为卸货小工艺品的码头。NL浮筒是加固，焊接钢方块5英尺(1.5米)长,7英尺(2.1米)宽,和5英尺(1.5米)高的钢方块,能够适应HS-20装车，是由美国国家公路与运输协会标准来指定的。
驳船是组装成链状的，它们联合起来形成了浮筒驳船和浮筒桥梁。因此一个3 x 15 的浮筒组成了3串15个浮码头。主要的NL驳运结构是3 x 15堤道，部分是动力的和非动力类型的。两个动力配置包括可加载的翘曲拖船(SLWT)和堤道部分动力(CSP)。三个非动力的配置包括：堤道部分非动力的中间（CSNP-IN)，堤道部分非动力的海滩(CSNP-BE)，和堤道部分非动力的离岸(CSNP-OS)。这些动力和非动力的堤道部分可以在一起工作，各种配置形成驳船渡轮,浮动码头,高架防波堤,和滚上滚下车辆卸货设施(RRDF)用来帮助下装在水中的滚装船舶停泊。建设,操作和维护这些P系列浮筒结构 按照UFC 4-159-05N进行描述和演示。
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C.改进的海军驳运系统(INLS)。海军军港的海上补给的支持项目办公室目前正致力于一个更有效的方法去移动船舶设备到海岸的指定位置，传统港口设施可能不可用,损坏,不足,或者不存在。INLS的主要目的是支持船卸载，但可以用于在需要的时候建造防波堤和码头。这个新系统将取代现有的海军轻(NL)系统,这个在第二次世界大战时就已经用过了。INLS是由动力和非动力的浮动平台从可互换的模块化组件中组装出来的。NL部分是由较小的浮筒组装的,每个INLS模块是用传统的拖船或驳船单体船组装成功的。每个非动力的平台是80英尺（24.4米）长，24英尺（7.3米）宽，8英尺（2.4米）高，并且每个动力飞船船体有87英尺（26.5米）长，24英尺（7.3米）宽，8英尺（2.4米）高的额外高度用于飞行员的房子和桅杆。这提供了INLS与NL相比具有更大的耐波性能力。此外,INLS将快于NL,10结(5.1 m / s)的速度。INLS的基本平台是扭曲拖船,堤道渡口,一个浮动的堤道和滚上滚下的卸货设备。浮动的堤道作为一个码头支持驳船的卸载和停泊小型的船只。这个码头是在海滩的尾部挖掘的，并且是按标准的停泊锚停泊的。
d.自升式驳船。这种类型是由钢结构，适合海运装备有开口的铁容器的驳船组成的，这种结构降低了港底的高度，当驳船已经提出到最终位置。驳船可能完全在施工期间配备了船挡泥板,甲板设备和公用事业,包括电力、照明、通信、水供应、卫生设施等，所以一旦顶压到位和制作的接头生效，,它已准备好接收船舶。循环充气的紧握的千斤顶，在沉箱开口处安装甲板，允许驳船按步骤的向上升起。驳船上装满了钢铁容器，用作安装桩的起重机，和其他的工具以及要求用做实地考察的材料，正被拖到站点上。在现场，驳船移动到近似的位置，沉箱通过千斤顶慢慢下降，起重机吊着船体慢慢移动。沉箱，悬浮在港底之上，通过千斤顶支撑着，按重量的安装到港底。像驳船样的甲板在按要求的向上升起和固定。每一个沉箱都是通过千斤顶释放出来，并且移动到退却或者按需求的渗透。千斤顶被移走了沉箱被切断了，用水冲洗甲板和带有钢板的海岬。在某些情况下,为了避免浮力问题，沉箱里面充满了沙子。
自升式驳船这类型结构建设时也使用液压千斤顶和用开口桁架塔代替气动千斤顶和圆沉箱。
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e.模板。这种类型涉及到码头的各种结构组建的制作，通过驳船将预制材料运输到建筑工地，并且安装预制材料并将其形成一个完整的设备。如前所述的自升式驳船，模板类的码头可能安装了，预制的，实用的甲板设备和服务，它们被要求去形成一个完全用于停泊的设施。预制钢结构包括模板，帽梁或桁架制成的甲板组件和纵梁，管桩，挡板，装饰(木板或混凝土)，配件和其它硬件。模板是一个由装配组成的四个或更多管列与管状支撑和焊接在一起形成身高约等于水的深度的结构,它将要被安装。一个浮动的起重机用于传输来自运输驳船的模板和将其移动到港底。钢桩通过模板列管式和拒绝或驱动进行必需的渗透。如果港底很软，当钢管桩安装了和通过模板列移动着，模板将悬浮在空中。桩打好后,桩和模板列之间充满了灌浆。当成功建设好模板了,甲板单,装饰,挡板,配件安装好了,就形成完整的海军设施。基于过去经验,据估计,一个预制模板类型结构,90英尺(27.4米)宽x 600英尺(182.9米)长,可以在大约21天内建设好,自升式的结构类型可以在3天左右制成。自升式驳结构的一个优势是,它可以移动和在其他地方重复使用。对于在偏远地区的永久设施，活动式类型的结构拥有现场施工最简单化的优势。
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码头前沿轮胎吊牵引车港外堆场货车船
致 谢
经过三个多月的艰苦努力，我的毕业设计任务已经顺利完成。在本次毕业设计中，我对本科阶段的专业知识进行系统的回顾和应用；对以前所学的知识有了深刻的理解，学会了工程中实际问题的处理方法、处理原则等知识；并系统地掌握重力式码头的设计过程，特别是沉箱码头的设计。在设计过程中培养实事求是、谦虚谨慎的科学态度和刻苦钻研、勇于创新的科学精神。通过本次毕业设计，我也深深感到所学知识的欠缺，这也就要求我在以后的工作学习中进一步完善自己的知识体系，让自己的水平得到提高。
在本次毕业设计过程中，导师吴明老师给予了大量的鼓励和帮助，同组同学和本班同学给予了大力的配合，这里表示感谢！
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