毕业设计说明书.docx

日照-仪征原油管道及配套工程（码头部分）设计说明书

作者：汪洪祥
（河海大学交通学院港口航道与海岸工程专业2001级4班 学号01031431）
指导教师：黄惠（河海大学副教授）
李元青 （中交水运规划设计院高级工程师）

摘要：通过对自然条件（气象、水文、地质等）和腹地经济条件的分析，兼顾港区的总体布局规划，利用多方案比选确定码头总平面布置型式和装卸工艺，并通过比较选择合适的码头型式，计算所选型式下主要荷载，并对其进行各种稳定验算和指定构件的内力及配筋计算，绘制总平面布置图、码头结构形式图和指定构件配筋图并完成本工程的设计工作。
Abstract: According to the analysis of the natural condition ( meteorological state、hydrology、geology etc.) and the economy condition of the city, consider of the overall planning of the harbor area ,choose the best plan from different ones of the total plane arrangment of the harbor , the cargo—handling technology and the suitable models of the port ,then calculate the main loading, the stability, the internal power of the port and arrangements of steel reinforcing bars, finish the drawings of whole plane arrangments、the models of the port and the arrangements of steel reinforcing bars ,finally finish the all design .

1章 总论

1.1 设计依据
1． 日照港（集团）有限公司2004年9月《日照港岚山港区３０万吨级原油码头工程工程可行性工作设计委托书》
2． 中交水运规划设计院2004年９月与日照港（集团）有限公司签订的《日照港岚山港区30万吨级原油码头工程工程可行性研究》设计合同人民交通出版社《重力式码头设计与施工规范》JTJ290-98（1998年）
3． 中交第一航务工程勘察设计院2003年9月《日照港虎山港区设计报告》
4． 中交第一航务工程勘察设计院2005年《日照港岚山港区油码头工程地质勘察报告》
5． 中交水运规划设计院《日照－仪征原油管道及配套工程可行性研究报告》（2005年３月）
6． 交通部颁布的有关港口工程技术规范

1.2 运营任务
本工程是中石化日照－仪征进口原油管道配套工程，设计年吞吐量２０００万吨。拟建30万吨级原油泊位一个。

1.3 设计范围及内容
1.3.1设计范围
本工程位于岚山港北侧，紧邻现有的童海码头，设计范围为童海码头以北、拟建10万吨级油码头以东的水域。
1.3.2设计内容

总平面布置、港池、航道、导助航设施、装卸工艺及设备选型、水工建筑物的结构方案比选、相关计算及施工图设计等

第2 章 自然条件资料

2.1 港口地理位置
日照港位于山东半岛南侧沿海，岚山港区位于黄海海洲湾北岸，地处山东省日照市岚山镇佛手湾。地理坐标35°05′35”N，119°22′17”E。

２.２ 气象资料
因岚山北港区无海洋气象观测站，本报告岚山北港区气象要素采用临近本港区的日照市盐场气象观测资料（1986~1988年）进行统计、分析。
２.２.１气温
　　年平均气温　　　12.8℃
　　年最高气温　 37.8℃（出现在1988年７月）
　 年最低气温　　－12.2℃（出现在1987年１月）
２.２.２降水
日最大降水量：81.1mm（1987年6月1日）；月平均降水量：55.0mm
≥10mm的中雨年平均出现9.5天；≥0.1mm的小雨年平均出现36.2天。
2．2．3风
常风向为SE，出现频率8.06%；强风向为NNE，出现频率6.88%；>6级出现
的频率为0.73%。
2．2．4雾
能见度<1km的大雾年平均出现9.5天。
2．2．5相对湿度
本海域年平均相对湿度为71％。

2．3水文资料
2．3．1潮汐
a) 潮汐性质：规则半日潮
b) 潮位特征值：
年平均海平面2.73m
年最高高潮位5.82m
年最低低潮位-0.33m
年平均高潮位4.43m
年平均低潮位1.06m
年平均潮差3.37m
　　c) 设计水位
设计高水位： 4.93m
设计低水位： 0.45m
极端高水位： 6.02m
极端低水位：－0.74m
d) 乘潮水位

航道乘潮水位详见表2-3-1

表2-3-1 乘潮水位表
乘潮保证率
潮 时

70%

80%

90%

95%

水位（m）
水位（m）
水位（m）
水位（m）
乘潮一小时
4.15
4.01
3.81
3.67
乘潮二小时
4.00
3.86
3.68
3.55
乘潮三小时
3.77
3.64
3.48
3.36
乘潮四小时
3.37
3.33
3.20
3.08

２.３.２波浪
a) 波况：
岚山港区无长期波浪观测资料，位于拟建港区北部约30km的日照海洋站的波浪观测资料能基本代表本海域波况，因此，使用该站资料得出本海域波浪是以风浪为主的混合浪。波高（H4％）超过3.0m的大浪以台风过程引起的居多，气旋过程引起的较少，其波向几乎全部为偏东方向。涌浪主要出现在夏秋季，且以东向涌浪为最多。
使用1981~1987年日照海洋站实测海浪资料统计，本海域的常浪向为E，频率为19.68％；强浪向为E ，实测H4％≥2.0m的频率为0.31％，实测H4％≥2.5m的频率为0.09％；最大实测波高Hmax=4.4m；向E（出现在8114号台风期）
b) 设计波要素：
日照港外海（—15m）设计波要素表
表 2.3.2-1 （设计高水位，五十年一遇）
波向
H1%(m)
H4%(m)
H13%(m)
T(s)
E
6.5
5.5
4.6
8.9
SE
5.3
4.5
3.8
8.0
S
3.5
3.0
2.4
6.0

２.３.3海流：
中交第一航务勘察设计院分别于2003年10月19日至10月26日大、小潮期间、2004年10月28日至11月9日和2005年1月5日至17日期间大、中、小潮期在岚山港区海域做了两次7点和一次9点同步海流观测。
a） 潮流性质
通过海流测点同步全潮连续观测表明，本海域潮流性质属于正规半日潮
b） 潮流运动历时、流向、流速
本海域涨潮流历时在4h15min~11h之间，落潮流历时在4h15min~9h
流向为NNE~NE向；高潮过后1h，潮流转为落潮流方向，经过3h左右落潮流流速达到最大；低潮过后1h，潮流转向落潮流方向，经过3h左右涨潮流流速达到最大；从三次实测海流成果得出：拟建30万吨级原油码头处实测最大涨潮点流速为1.42m/s，流向228°，最大落潮点流速为0.90m/s，流向60°。最大垂线平均流速约1.32m/s，流向224°。
c） 设计流速
建议：本拟建港区设计流速表层取：1.80m/s，流向216°。垂线平均流速取：1.70m/s，
流向220°。

２.４码头作业天数
２.４.１ 码头作业标准
表2-4-1 允许船舶作业标准表
船舶吨级DWT（t）
风
降水
能见度
波浪
横浪（H4%）
顺浪（H4%）
周期
80000
≤6级
≤50mm/d
≥1km
≤1.2m
≤1.5m
≤8s
300000
≤6级
≤50mm/d
≥1km
≤1.5m
≤2.0m

２.４.２ 影响码头作业天数
80000吨级码头：
风：14 d/s；　降水：6.7 d/a；雾：11 d/a；浪9.0d/a。
300000吨级码头：
风：14 d/s；　降水：6.7 d/a；雾：11 d/a；浪2.4d/a。
２.４.３ 码头作业天数
依据上述统计，80000吨级码头作业天数为324d/a，300000吨级码头作业天数为331d/a。

２.５工程地质
工程场区位于鲁南岚山港区岬角的北侧，陆域为低平的砂质平原，沿岸为高程10m（以
岚山港理论最低潮面为起算基准，下同）左右的沿岸砂堤。码头区天然水深11~12m。
２.５.1 土层分布及其力学性质
根据中交一航院2004年11月的钻探资料，码头区土层结构比较简单，其分布及其工程地址性质综述如下：
1 淤泥
分布不连续，层厚仅0.5m左右。层顶高程-12.13m~-12.76m。
深灰色，流塑状，局部夹有碎贝壳及粉细砂。标贯击数小于1击。
2 粉质粘土
分布较广泛，局部缺失。层顶高程-12.13~-13.26m，层厚多为2m左右，局部厚4.8m。
灰黄色，可塑状，中塑性，夹结核、砂斑、碎石，土质不均匀。标贯击数多在10~15击，高者过20击。
3 粗砾砂
普遍分布，层位连续。层顶高程-12.80~-14.86m，层厚8.2~12.5m。
褐黄色，中密~密实状，含碎石和粘性土，有时夹粉质粘土透镜体。标贯击数一般20~30击，下部达40击左右。
4 强风化岩
岩面高程-22.44~-30.84m。火山碎屑岩，褐红色，除石英外大部分矿物已风化变质。块状构造，风化强烈，手掰易碎。标贯击数大于50击。
引桥段自码头往近岸方向基岩面高程渐升至-15m左右，粉质粘土变厚而砾砂层变薄。２.５.2 地基条件分析评价
1.根据土层层次结构及高程分布，工程场区内强风化岩为良好的地基持力层，码头和引桥结构型式可采用重力式。
2.地基土无可液化层次，无滑动因素。
3.整个区内淤泥质土较薄且下部土层为较硬，可以直接接受回填，易于填筑和陆域形成。
4.基岩上覆土层主要为砂，具可挖性。粉质粘土较硬，开挖效率较低，但其厚度不大。

２.５.3地震烈度
岚山港及附近断裂构造不发育，没有发生破坏性地震的构造背景。
根据国家质量技术监督局最新发布的1：400万《中国地震动参数区划图》及说明书（GB18306-2001），岚山港地区地震动峰值加速度为0.10g,地震动反应谱特征周期为0.45s，地震基本烈度为7度。

第3 章 工程建设外部条件资料

３.１　供水
船舶用水及码头上生活、生产用水由陆上供给，沿管线铺设供水管至码头前沿。消防用水有罐区消防泵房统一提供。
３.２　供电
新建变电所的2路10KV电源分别引自库区根部变电所内的10KV侧的二段母线。各平
台上的0.4KV配电所电源引自新建变电所。
３.3　通信
有线通信可以使用当地的中国网通公司在岚山港务局设置的虚拟电话专网。无线通信主要依靠VHF高频海岸电台。

第4 章 货运量及船型资料

4.１ 港口现状评价
日照港地理位置优越，区位优势明显，集疏运条件较好。近几年来日照港货物吞吐量快速增长，港口泊位能力不足、泊位吨级偏小和结构不合理、港口功能不完善等问题进一步显
现，成为日照港大发展的瓶颈。
目前，日照港没有专业的原油进出口泊位，现有液体化工品泊位最大吨级只有5万吨，随着腹地炼油企业原油加工能力的扩大，对外贸进口原油的需求量增大，而外贸进口原油运距较长，采用30万吨级油轮运输较为经济。另外，5.0万吨级以上成品油船的打颤也较快，日照港到港最大船型载重吨已达7.17万吨。因此，日照港迫切需要建设大型深水原油专用接卸泊位。

４.2 吞吐量预测
本工程为30万吨级原油码头，是中石化日照—仪征进口原油管道配套工程，2010年、
2015年原油吞吐量分别为1300万吨、2000万吨。

４.3船型确定
表4-1-1 .本工程到港船型主尺度表
船型
船舶吨级（DWT）
船型主要尺度（m）
备注
总长
型宽
型深
满载吃水
油轮
300000
334
59
31.5
22.2
设计船型
250000
333
59
29.5
19.8

80000
243
42
20.8
14.3
兼顾船型

第5 章 装卸工艺
5.1 输油装卸工艺
５.1.１运量
接卸原油2000万t/a。
５.1.2 油品及性质
油品主要接卸非洲高凝点原油、中东及其他原油。非洲主要油品性质见表5-1-1。

表5-1-1 主要非洲原油性质表
序号
项目
尼罗油
杰诺油
卡宾达油
1
密度(kg/m3,20°C)
843.3
889.4
870.6
2
凝点(°C)
<32
<-10
18
3
粘度(mm2/s,50°C)
17.16
38.56
9.37
4
含硫量(%)
0.04
0.31
0.22

５.1.3 工艺设计范围
工艺设计范围：码头平台上的装卸工艺设备及管线布置，引桥、引堤上管线布置，以引堤根部与库区交界线为设计交接点。

5.2 装卸工艺流程
５.2.1 卸船工艺流程
表5-2-1 装卸工艺流程
序号
名 称
介 质 流 向
备 注
1
卸船作业
船泵"输油臂"阀门"汇油管"原油管线"陆域罐区

2
输油臂排空作业
输油臂"排空线阀门"排空泵"原油主管线
输油臂存液泵抽至原油主管线
3
输油臂排空作业
氮气县阀门"输油臂"船舱
输油臂吹至船舱
4
平台管线排空作业
排空线阀门"排空泵"原油主管线

5
栈桥管线循环作业
栈桥管线"泄空泵"栈桥管线

6
栈桥管线卸空作业
栈桥管线"泄空泵"泄空罐

7
油罐卸空作业
泄空罐"泄空泵"原油主管线

５.2.2 码头设备与工艺布置
码头工作平台上布置4台DN400全液压驱动输油臂（三用一备）。
方案一，4台输油臂与1根直径DN1200的汇油管相连接，汇油管再同两根直径DN900输油主管线相接进行卸油作业；
方案二，4台输油臂每个都与两根DN900输油主管线相连接。
方案一优点为布置紧凑、占地面积小、阀门数量少、操作方便，故推荐采用方案一的工艺流程。
输油臂具有作业安全、操作简单、劳动强度低等特点。在工艺流程上起操作作用的阀门采用电动阀门。电动装置选用性能优良的全智能式电动执行器，可就地操作，也可远传至控
制室远传控制。控制系统对阀门的状态、输油管道的压力、温度进行检测，并设有可燃性气体浓度检测仪，对越限进行报警。堤根及平台管道入口处设切断阀。
为方便人员上下油轮，在码头工作平台上设置专用登船梯一台。

5.3 泊位通过能力计算
泊位通过能力按照国家行业标准《海港总平面设计规范》（JTJ211-99）公式计算：
Pt=T·G·td ·ρ/(tz+tf+tp)
式中：T—年日历天数，取365；
G—设计船型实际载重量；
td—昼夜小时数，取24h；
tz—净卸船时间；
tp—排压舱水时间；
tf—装卸辅助作业时间；
ρ—泊位利用率，为0.5~0.6，取0.5。
目前由中东装载原油的船型大多为20~30万吨级，考虑到不同比例不同吨位的到港船型，本港泊位年设计通过能力为2071万t/a,详情见表5-3-1
表5-3-1 泊位通过能力计算表
油轮吨位（万DWT）
项 目

300000

250000

200000

150000

100000

80000
年日历天数（d）
365
365
365
365
365
365
昼夜小时数（h）
24
24
24
24
24
24
净卸船时间（h）
42
40
37
32
31
30
卸船效率（m3/h）
8000
7500
7000
6000
4000
3400
排压舱水时间（h）
0
0
0
0
0
0
装卸辅助作业时间（h）
10
10
8
8
6
6
泊 位 利 用 率
（%）
0.50
0.23
0.15
0.11
0.04
0.01
0.01
油轮年周转次数（n）
43
22
14
7
3
2
泊 位 年 通 过 能 力
（万t/a）
1225.5
522.5
199.5
79.8
28.5
15.2
2071
注：1、船舶实载率取0.95。
2、30万吨级原油泊位来船吨级为80000~300000DWT，其中主要船型为25、30万吨
级油轮。

第6章 总平面布置

6.1 总平面布置原则
根据港址区域自然条件的状况以及原油码头的作业特点，本工程码头泊位总平面置主要

遵循以下原则：
1.按开敞式码头设计，码头轴线顺流布置，以保证良好的传播靠离泊位和船舶装卸作业条件。
2.拟建码头与周围已建工程的布置应相互协调，力求做到技术上可行，营运方便，投资省。
3.防止油品码头对周围环境的污染，切实做好码头的环境保护。
4.总平面布置符合日照港港区总体布局规划和港区功能定位。
5.平面布置应贯彻科学、经济、合理的原则，并尽量节省投资。

6.2 码头设计的主尺度
根据《海港总平面设计规范》JTJ211－99
6.2.1泊位长度
原油码头按开敞式码头布置，考虑船舶靠离泊的安全和系拉缆需要， 泊位长度：
Ｌb＝（1.4~1.5）Ｌ＝（1.4~1.5）×334＝467~501m
式中：Ｌb—泊位长度；
L—设计船长。
经计算，泊位长度取为500m。 　
6.2.2码头工作平台宽度
根据装卸工艺及消防设施等的要求，原由码头工作平台的尺度为５０m×４０m。
6.2.3码头平面设计高程
开敞式码头面应满足码头面不被波浪淹没的要求。由于波浪上托力较大，所以开敞式码头在满足装卸作业和系缆要求的前提下，在确定码头高程时，常不考虑上部结构（包括连接桥）直接承受波浪力作用，此时码头面高程Ｅ(m)可按下式确定：
Ｅ＝ＨＷＬ+η０+h+Δ=4.93+6.5+0~1.0=11.43~12.43m
式中：ＨＷＬ—设计高水位；
　　　η０—设计高水位时的５０年一遇波列Ｈ１％波峰面高度；
　　　h—码头上部结构高度；
　　　Δ—波峰面以上至上部结构底面富裕高度，一般取０~１.０m。
经计算，码头面高程取Ｅ＝12m。
系缆墩和靠船墩顶高程取10.5m。
6.2.4码头前沿设计底高程
根据《港口规划与布置》（人民交通出版社，洪承礼 主编）第五章
码头前沿设计水深按下式确定：
Ｄ＝Ｔ+Ｚ１+Ｚ２+Ｚ３+Ｚ４=22.2+0.2+（5.5×0.3-0.2）+0.15+0.35＝24.35
式中：Ｔ—设计船型满载吃水；
　　　Ｚ１—龙骨下最小富裕水深；
　　　Ｚ２—波浪富裕深度，Ｚ２＝ＫＨ４％—Ｚ１；
　　　Ｈ４％--码头前沿允许停泊的波高；
　　　Ｚ３—船舶因配载不均匀而增加的船尾吃水值；
　　　Ｚ４—备淤富裕深度。
经计算，码头前沿设计水深Ｄ＝24.35m。
码头前沿设计底高程＝LWL－D=0.45－24.35=－23.9m
式中：LWL—设计低水位（m）

经计算，码头前沿设计底高程为－23.9m，考虑到船舶大型化趋势明显，并结合码头区域的岩面高程，取为－24.70m。
6.2.5码头前沿停泊水域宽度
根据《港口规划与布置》（人民交通出版社，洪承礼 主编）第五章
码头前沿停泊水域宽度按两倍设计船宽计算，经计算，码头前沿停泊水域宽度为118m，取为120m。
a)航道有效宽度
Ｗ＝Ａ＋２Ｃ=202.7+88.5=291.2m
Ａ＝n(Lsinγ+B)=1.45×（334×sin14°+59）=202.7m
式中：Ｗ—航道有效宽度；
　　　Ａ—航迹带宽度；
　　n—船舶漂移倍数，查表5-4得n=1.45
　　　γ—风、流偏压角（°），查表5-4得γ=14°。
　　　Ｃ—船舶与航道底边间的富裕宽度,取C=1.5B=88.5m。
经计算，航道有效宽度为291.2m，取为300m。
b)设计底标高
航道按３０万t油船乘潮进港计算
Ｄ＝Ｔ+Ｚ０+Ｚ１+Ｚ２+Ｚ３+Ｚ４=22.2+0.6+0.2+（5.5×0.3-0.2）+0.15+0.35=24.95m
式中：Ｄ—航道设计水深；
　　　Ｔ—设计船型满载吃水；
　　　Ｚ０—船舶航行时船体下沉值，查表5-3取0.6m；
Ｚ１—船舶航行时龙骨下最小富裕水深；
Ｚ２—波浪富裕深度；
Ｚ３—船舶装载纵倾富裕深度；
Ｚ４—备淤富裕深度。
经计算，航道设计水深为24.95m。
本工程３０万t船舶进港乘潮按２h、保证率７０％时乘潮水位４.０m考虑，确定航道设计底标高为Ｈ＝4.0-24.95＝-20.95m，取为-21m。
c)船舶回旋圆直径和底高程
回旋水域位于开敞水域，水流流速较大且与码头轴线平行，回旋水域按长轴取 ２.５~３.０Ｌ，短轴１.５~２.０Ｌ计算。综合考虑水域的地形特点，回旋水域圆直径长轴取２.５倍船长，为８５０m；短轴取为２.０倍船长，为６７０m。
回旋水域底高程取与航道底高程相同，为-21m。

6.3 总平面布置
6.3.1 方案比选
日照港岚山北港区30万吨级原油码头工程的泊位位于岚山港区拟建10万吨级码头东南侧。根据本工程的建设规模、水陆域的地形、地质、水文、气象等条件，平面布置共考虑了两个方案，各方案简述如下：
方案一
本方案码头为双“蝶”型布置，码头与引桥呈“T”型布置。
本方案架管引桥由在建100000吨级油码头引堤堤头，向东南建945.3米的引桥，引桥西北接引堤东南接架管桥桥墩，引桥和引堤的交角为140°。在引桥东南端沿东北—西南方向不止码头，码头轴线与引桥轴线为“T”字型布置。根据装卸工艺及未来预留要求，架管
桥宽为15m。综合考虑拟建码头处潮流方向、岩面高程和在建10万吨级码头航道走向等因素，将30万吨级原油码头前沿布置在-11.0m水深处，确定码头轴线方位为40°~220°。本工程码头由工作平台、靠船墩、系缆墩、人行桥、架管桥组成，码头长500m，并呈“蝶”型布置，工作平台平面尺寸为50×40m，工作平台上布置码头前方办公楼（其内包括输油臂控制室、泡沫原液罐间、变电室、控制室、办公室、工人休息室、器材工具厂等）。为充分利用水深条件和拟建工程，并为未来发展预留空间，设计考虑在拟建30万吨原油码头东北侧，顺泊位方向远期预留一个30万吨级原油泊位。
船舶回旋水域布置在原油泊位的正前方。
方案二
本方案呈改进“蝶”型布置，码头与引桥呈倒“T”型布置。
本方案和方案一主要区别在于：将方案一的架管桥墩和艉缆墩共同布置，为减少艏艉缆带缆角度，将泊位长度加大到510m。
其他布置方案同方案一。
方案比选：
两方案优缺点比较如表6-3-1
表6-3-1 总平面布置方案比较表
方案
优 点
缺 点

方
案
一
1、沿规划建设的10万吨级泊位向东南布置引桥，节省投资，方便施工。
2、系缆墩和架管桥墩分别布置，方便带缆。
结合预留泊位共同布置，增加了架管引桥的水工结构工程量。

方
案
二
1、同方案一
2、结合架管桥墩布置系缆墩，节省了水工结构工程量。
架管桥墩和系缆墩共同布置，带缆略显不便。

推荐方案：经综合比较分析，推荐方案二。
6.3.2 港作车船
a)港作车辆：本工程需配备轻型卡车一辆、小轿车三辆、50座大客车一辆、垃圾车、环境监测车、洒水车各一辆。
b)港作船舶：
港作拖轮按照30万吨级油轮进出港所需拖轮配备。
BHP=K·Q
式中：BHP—所需港作拖轮总功率（kW）；
K—系数，DWT>50000t，取0.05；
Q—进出港设计船型的载重量（t）
BHP=0.05×300000=15000(kW)
30万吨级原油泊位需要配备拖轮总功率为15000kW，本期工程拟配备5600hp消拖两用拖轮2艘，其余利用日照港已有拖轮。

第7章 水工结构

7.1 设计条件
7.1.1 建设规模
本工程水工建筑物包括30万吨级原油泊位一个，以及引桥工程。
7.1.2 建筑物结构安全等级

本工程水工建筑物的结构安全等级均为一级，结构重要性系数γ0=1.1。
7.1.3 建筑物主要尺度
a) 码头
根据码头装卸工艺要求30万吨级码头工作平台长50m，宽40m，码头前沿底高程-24.70m。
b) 引桥
引桥长945.3m（方案一），962.4m（方案二），宽15m，其上布置架空油管廊带，车行道及人行道。
7.1.4 工艺荷载
码头工作平台除了承受标准值为15 kPa的均载以外，还承受输油臂和登船梯作用荷载，每台输油臂垂直荷载250 kN，水平力80 kN，水平力对基础产生的力矩为930 kN·m；登船梯垂直荷载500 kN，工作状态对基础产生的力矩为1250 kN·m，水平作用力为 300 kN。
油管管架间距6 m，每个管架受垂直荷载730 kN。
码头、引桥承受小型货车作用荷载。

7.2 结构方案
7.2.1 码头结构设计方案
a）结构方案概述
根据当地的自然条件和地质条件和地质钻探资料，码头结构可采用重力墩式结构和桩基结构两种型式。
方案一：重力墩结构
码头长500m，由码头平台、靠船墩、系缆墩组成。
码头平台基墩、靠船墩、系缆墩采用沉箱重力式结构。
码头平台基础安放在抛石基床顶面4个圆沉箱组成，沉箱按2排2列正交方式摆放，圆沉箱直径14.1m，沉箱内抛填10~100kg块石，沉箱顶部现浇和安放预制混凝土块体至10.50m，墩与墩之间由预应力混凝土梁、板搭接成50m×40m的码头操作平台。在平台两端分别设置2个3000KN的系船柱。
靠船墩基础由安放在抛石基床顶面的圆沉箱组成，沉箱直径16m。沉箱顶部为现浇混凝土上部结构。每个靠船墩设置一套两鼓一板3000H鼓型护舷、3000KN系船柱及3钩1000KN快速脱缆钩。
系缆墩水工结构与靠船墩基本相同，沉箱直径为14.1m，每个系缆墩上设置3000KN系船柱和3钩1000KN快速脱缆钩。
方案二：桩基结构
工作平台：现浇钢筋混凝土承台结构，承台尺寸为50m×40m，厚度为3m，顶标高为13.00m，整个平台设45根直径1.5m，壁厚20mm的钢管桩，斜桩斜度为5：1，每根桩均设锚杆。
靠船墩：现浇钢筋混凝土承台结构，承台尺寸为22m×19m，为使船舶安全停靠，承台前部尺寸缩减为10m安装橡胶护舷，承台顶标高为10.5m，下设24根直径为1.5m壁厚为20mm的钢管桩，斜桩斜度为5：1，每根桩均设锚杆。
系缆墩：现浇钢筋混凝土承台结构，承台尺寸为14m×14m，厚度为4m，顶标高为11.50m，承台下设8根直径1.5m，壁厚20mm的钢桩，斜桩斜度为5：1，每根桩均设锚杆。
码头上附属设施同方案一。
b)码头结构方案比较
码头结构优缺点比较如表7-2-1

表7-2-1 码头结构优缺点比较表

优点
缺点
方

案

一
1、 圆沉箱墩式结构属于常规结构，耐久性好，安全可靠。
2、 当地具有较好的施工条件和施工设备，具有比较丰富的施工经验。
3、 施工程序简单，工期短。
沉箱重量大，若在当地船坞预制，需要水上接高。
方
案
二
在波浪大较大的情况，桩基结构比圆沉箱结构受力合理，波浪力小。
1、 钢管桩易锈蚀，需进行防腐处理，耐久性较差。
2、 嵌岩桩施工速度慢，造价较高。

C）方案推荐
经比较，圆沉箱结构具有耐久性好，施工程序简单，工期短等优点，故推荐方案一。

7.2.2 引桥结构方案
a)引桥基础
根据地质条件，引桥及人行桥基础可采用重力式圆沉箱结构和桩基础，若采用桩基础，局部地区桩基础需要嵌岩，因此本阶段推荐重力式圆沉箱结构。
b)上部结构设计
本次设计选择系杆钢管混凝土拱桥和混凝土连续箱型梁桥方案。
系杆钢管混凝土拱桥基墩中心距120m，桥宽15m,桥面中心标高12.00m。拱桥单孔跨径108m，矢高18m，矢跨比为1/6，拱轴线为二次抛物线，两拱肋轴线间距为12.8m，拱肋上下弦管采用ф245×10mm钢管；系杆为高度1.2m钢箱梁，梁端加高加宽。拉索采用37ф7高强钢丝束。该方案桥型轻巧、美观，工期短，但必须有足够的场地来进行制作，本次设计考虑了两种方案。１、现场制作：目前现场无现成的岸线和足够的场地制作钢桥，施工地点可选择在规划的工作船泊位。先建成一段岸线，后面的陆域也一起形成，可以满足制作钢桥的场地。但造价较高且工期紧张。２、从青岛制作运至现场。海上拖运有一定的风险。因此本方案不予推荐。
混凝土连续箱型梁桥基墩中心距80m，桥宽15m，桥面标高13.00m。墩与墩之间由钢筋混凝土连续箱型连接而成。支座处箱梁高度4.5m，跨中2m。该方案投资较省，防腐性能好，维护方便，但工期稍长。由于本工程控制工期的关键因素在于疏浚工程。因此，本次设计推荐混凝土连续箱型梁方案。
C）人行桥结构方案
人行桥顶面高程12.00m，宽3m，采用钢箱梁结构。主梁采用倒梯形断面钢箱简支梁，正交异形桥面板，宽3.2m，钢梁顶板，底板采用U形闭口截面纵向加劲肋。

7.3 荷载计算
7.3.1 船舶荷载
根据《港口工程荷载规范》（JTJ215-98）有关规定计算
作用在固定式系、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、 系泊船舶在波浪作用下产生的撞击力。

船舶尺寸：
船型(t)
总长L(m)
型宽B(m)
型深H(m)
满载吃水T(m)
压载吃水(m)
300000
334
59
31.5
22.2
9.5

a) 作用在船舶上的风荷载
根据《港口工程荷载规范》（JTJ215-98）10.2有关规定计算
Fxw=73.6×10-5AxwV2xζ
Fyw=49.0×10-5AywV2yζ
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的横向和纵向受风面积（m2）；
Vx、Vy—分别为设计风速横向和纵向分量（m/s）；按完全横向的六级风计算，
Vx=22.6m/s, Vy=0m/s;
ζ—风压不均匀折减系数，查表10.2.3得ζ=0.6
油船的受风面积按下列公式计算
满载时
logAxw=0.485+0.574logDW
logAyw=0.116+0.539logDW
半载或压载时
logAxw=0.618+0.620logDW
logAyw=0.164+0.575logD
计算得：
满载时：Axw=4254.687 m2 ，Ayw=1169.953 m2
压载时：Axw=10323.22 m2 ，Ayw=2057.523 m2
满载时：
Fxw=959.652 KN，Fyw=0 KN
压载时：
Fxw=2328.42 KN，Fyw=0 KN
b) 作用在船舶上的水流力
根据《港口工程荷载规范》（JTJ215-98）附录E有关规定计算
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按下式计算（θ=0°）：
Fxsc=CxscρV2B'/2
Fxmc=CxmcρV2B'/2
式中：Fxsc、Fxmc—分别为水流对船首横向分力和船尾横向分力（KN）；
Cxsc、Cxmc—分别为水流力船首横向分力系数和船尾横向分力系数，
查表E.0.3得Cxsc=0.14，Cxmc=0.08；
ρ—海水密度（t/m3）,对海水ρ=1.025t/m3；
V—水流速度（m/s），V=1.7m/s；
B’—船舶吃水线以下的横向投影面积（m2）。
由logB'=0.508+0.612log(DW)得，B'= 7244.33 m2
经计算得，Fxsc=1502.17KN，Fxmc=858.381KN。
水流对船舶作用产生的水流力纵向分力可按下式计算：
Fyc=CycρV2S/2
Cyc=0.046Re-0.134+b
Re=VL1/ν

S=1.7LD+CbLB
式中：Fyc–-水流对船舶作用产生的水流力纵向分力（KN）；
Cyc—水流力纵向分力系数；
ρ—水的密度(t/m3)；
V—水流速度(m/s)；
S—船舶吃水线以下的表面积（m2）；
Re—水流对船舶作用的雷诺数；
b—系数，查表E.0.9得，满载时b=0.008，压载时b=0.006；
L1—船舶吃水线长度，(m)；
ν—水流粘性系数（m2/s）,取水温为0°C，查表E.0.8得ν=1.79×10-4m2/s；
L—船长（m）；
D—船舶吃水；
B—船宽；
Cb—船舶方形系数，查表E.0.9得，Cb =0.825。
经计算得，Re=6.4581×10-2
满载时：Cyc= 0.07440546，S=28862.61m2，Fyc=3180.77KN
压载时：Cyc= 0.07240546，S=21651.55m2，Fyc=2321.95KN。
c) 系缆力
根据《港口工程荷载规范》（JTJ215-98）10.4有关规定计算
系缆力标准值N及其垂直于码头前沿线的横向分力Nx，平行于码头前沿线的纵向分力Ny和垂直于码头面的竖向分力Nz可按下式计算：
N=K[∑Fx/sinαcosβ+∑Fy/cosαcosβ]/n
Nx=Nsinαcosβ
Ny=Ncosαcosβ
Nz=Nsinβ
式中：N，Nx，Ny，Nz—分别为系缆力标准值及其横向、