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港口航道與海岸工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)第1章 設(shè)計(jì)資料1.1地理位置擬建重慶港涪陵港區(qū)黃旗集裝箱碼頭一期工程位于長(zhǎng)江左岸黃旗鎮(zhèn),距涪陵城以西約4km,地理坐標(biāo)在x=9192km,y=36.838.6km。港區(qū)距渝-涪高速公路入口約10km,涪-豐北路從港區(qū)后方通過(guò),在入城處與城市道路銜接市區(qū),由水路可通長(zhǎng)江流域各地,交通方便。1.2營(yíng)運(yùn)資料1.2.1貨運(yùn)任務(wù)該碼頭工程為集裝箱專用碼頭,設(shè)計(jì)年吞吐量為36萬(wàn)teu/年,按照“一次規(guī)劃,分期建設(shè)”的原則進(jìn)行建設(shè),一期工程設(shè)計(jì)為20萬(wàn)teu/年。1.2.2船型根據(jù)調(diào)查目前長(zhǎng)江上集裝箱運(yùn)輸船舶,并結(jié)合長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展,設(shè)計(jì)船型采用190teu集裝箱船,其設(shè)計(jì)基本尺度如下表1。表11 設(shè)計(jì)船型基本尺度 船 型設(shè) 計(jì) 主 要 尺 度(m)備 注型長(zhǎng)型寬型深滿載吃水190teu集裝箱船 89.914.64.83.2兼顧200teu集裝箱船1.3.自然資料港區(qū)屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū),四季分明,晝長(zhǎng)夜短。具有冬暖、春早、夏熱、秋雨連綿的特點(diǎn)。1.3.1氣象(1)風(fēng)況歷年最大風(fēng)速 31.5m/s平均風(fēng)速 1m/s常風(fēng)向 ne頻率7次多風(fēng)向 n頻率6年靜風(fēng)率 57(2)降水年平均降雨量 1072.3mm年降雨日數(shù) 219.3天年最大降雨量 1363.4mm1.3.1.3霧況歷年平均霧日數(shù) 37.8日年最多霧日數(shù) 94日年最少霧日數(shù) 17日(3)氣溫歷年平均氣溫 18.1最高氣溫 42.2最低氣溫 2.7根據(jù)上述自然狀況進(jìn)行分析,港口不可作業(yè)天數(shù)見(jiàn)下表2。表12 港口不可作業(yè)天數(shù)分析計(jì)算表 序號(hào)影響作業(yè)天數(shù)不可作業(yè)天數(shù)備注1大風(fēng)1012天2降水(雨、雪、雷暴)20天3霧78合計(jì)35天考慮風(fēng)雨霧出現(xiàn)過(guò)程的重疊由表1-2可知,擬建工程作業(yè)天數(shù)可定為330天。1.3.2水文根據(jù)長(zhǎng)江三峽工程庫(kù)區(qū)涪陵港口總體布局及碼頭設(shè)施復(fù)建規(guī)劃提供涪陵長(zhǎng)江與烏江交匯口的天然河流水文資料統(tǒng)計(jì)資料如下:歷年最高洪水位:173.77m(1870年),歷年最低枯水位:136.13m(1979年),頻率5%高水位為165.50m,98%保證率低水位:137.50m.歷年最大流量:68000m/s,歷年最小流量:3150m/s。作業(yè)區(qū)所處河段天然狀況下每年各月份的平均水位如下表3所示。表13 天然狀況下每年各月份的平均水位表(吳淞高程,m)1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月137.2136.5136.5137.5139141148145147143141138從目前擬定的三峽水庫(kù)運(yùn)行方式來(lái)看,2003年蓄水至壩前135.00m,不久已上升至139.00m,壩上沿程水位則相應(yīng)抬高。2007年開(kāi)始初期蓄水,壩前按156-135-140m方式運(yùn)行;2009年工程建設(shè)完成后,將根據(jù)泥沙觀測(cè)的成果,水位漸進(jìn)抬高方式逐步蓄至壩前175.00m,并按175-145-150m方式運(yùn)行。每年五月末至六月初,水庫(kù)一般維持此低水位運(yùn)行。超過(guò)電站過(guò)流能力的水量,通過(guò)泄洪壩段的底孔排至下游。僅當(dāng)入庫(kù)流量較大時(shí),根據(jù)下游防洪要求,水庫(kù)攔洪蓄水,庫(kù)區(qū)水位提高;洪峰過(guò)后,庫(kù)區(qū)水位仍降至145.00m(吳淞)運(yùn)行。汛末10月份,水庫(kù)開(kāi)始蓄水,庫(kù)區(qū)水位逐漸提高到175.00m(吳淞)運(yùn)行,少數(shù)年份,這一蓄水過(guò)程將延續(xù)到11月份。12月份至次年4月底,水庫(kù)應(yīng)盡量維持在較高水位,水電站按調(diào)峰要求,水庫(kù)水位開(kāi)始降低,但4月末以前水庫(kù)水位最低高程不低于155.00m(吳淞),以保證上游航道的水深要求。水庫(kù)建成后,涪陵區(qū)處于常年回水位,黃旗作業(yè)區(qū)所處河段每年各月份的平均水位如下表4所示。表14 三峽水庫(kù)建成后每年各月份的平均水位表(吳淞高程,m)1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月174171.2166.3163.8160.1144.7144.7144.7144.7165174.6174.8結(jié)合本河段水文條件在三峽水庫(kù)建設(shè)運(yùn)行情況及工程的建設(shè)工期安排,設(shè)計(jì)高水位按水庫(kù)運(yùn)行30年后本河段的水位情況來(lái)考慮,確定為176.40m(吳淞),本工程預(yù)計(jì)2009年投入使用,設(shè)計(jì)低水位應(yīng)按二期蓄水水位(156-135-140m)確定,涪陵處于回水變動(dòng)區(qū),作業(yè)區(qū)既有水庫(kù)特點(diǎn)又有天然河道特征。根據(jù)水位調(diào)度運(yùn)行情況及該河段的水文特點(diǎn),設(shè)計(jì)低水位確定為140.40(吳淞)。經(jīng)高程換算,本作業(yè)區(qū)基本水位確定為:(1)設(shè)計(jì)高水位 174.70m(黃海)(2)設(shè)計(jì)低水位 138.70m(黃海)(3)施工水位 140.00m(黃海)1.3.3河勢(shì)擬建港區(qū)位于涪陵長(zhǎng)江大橋下游,河道微彎,作業(yè)區(qū)位于河道左岸凹岸一側(cè)。工程上下游均有石梁或山體突出,碼頭平臺(tái)左側(cè)為緩流區(qū)。河段枯水河寬600m,枯水期水流平緩。經(jīng)勘察江岸多年來(lái)較穩(wěn)定,深泓線雖有左右擺動(dòng),但無(wú)單向移動(dòng),基本位于河道中間。場(chǎng)區(qū)上游沖溝(犁淵溪)對(duì)局部河勢(shì)及河床形態(tài)的影響也有限。經(jīng)分析,在三峽蓄水初期135m運(yùn)行方式時(shí),水庫(kù)回水影響不到涪陵河段,其泥沙沖淤仍遵循汛期淤積汛后沖刷的規(guī)律,年內(nèi)基本保持沖沖淤平衡。施工三期正常蓄水位156m運(yùn)行時(shí)期,涪陵河段處于變動(dòng)回水區(qū),汛期泥沙淤積部位與天然情況基本一致,受壅水影響,淤積范圍比天然情況廣,淤積量較天然情況大增,且隨水庫(kù)運(yùn)用時(shí)音質(zhì)延長(zhǎng)而逐漸增加。由于汛后水庫(kù)蓄水,水位較天然情況抬高較多,天然情況的汛后走沙過(guò)程不復(fù)存在,使得上年汛期淤積要待次年4-5月才得以形成走沙水流,但此時(shí)沖刷力度要較建庫(kù)前汛后沖刷力度小得多,而沖刷歷時(shí)也短得多。因此該河段泥沙呈累積性淤積。三峽水庫(kù)壩前水位按175m方案運(yùn)用后,本河段處于常年回水區(qū),由于水位較天然抬高很多,流速緩慢,使汛期淤積的泥沙在汛后不能沖走,改變了河道原有的汛淤枯沖的規(guī)律,水流與河床重新自行調(diào)整,局部河勢(shì)發(fā)生變化,泥沙主要在河床較寬的邊灘、彎道凸岸和凹岸的緩流區(qū)淤積,本河段河道向單一、平順?lè)较虬l(fā)展,從工程附近河道看,彎道凸岸和凹岸高灘凹進(jìn)的緩流區(qū)淤積較多,涪陵港區(qū)碼頭前沿淤積有限。1.3.4工程地質(zhì)條件(1)地形、地貌工程場(chǎng)地屬河谷下切形成的丘陵斜坡、河谷地貌,地勢(shì)總體北高南低。場(chǎng)區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)高程約220.00m左右,最低點(diǎn)為長(zhǎng)江河床高程139.0m左右,相對(duì)高差約81.00m左右。由南向北依次為河漫灘、一級(jí)階地、丘陵斜坡。數(shù)條沖溝由北向南切割場(chǎng)地,其中西側(cè)外梨淵溪,中部店子溝切割深,為常年流水沖溝。其余為季節(jié)性小沖溝。近水邊為河漫灘及一級(jí)階地,分布高程150175m。店子溝西側(cè)階地明顯,碼頭西側(cè)梨淵溪溝口至黃旗老鎮(zhèn)一帶,階地沉積厚20m以上,為較均勻的粉土砂土,往支溝方向逐漸含粘土質(zhì),未膠結(jié)。階段以上為丘陵斜坡,斜坡坡度約為1015。(2)地質(zhì)構(gòu)造場(chǎng)地位于茍家場(chǎng)背斜東翼,地層傾向6080,傾角2127,與長(zhǎng)江左岸構(gòu)成切向坡。根據(jù)地表調(diào)查,場(chǎng)地內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)斷層和破碎帶。基巖中所見(jiàn)裂隙兩組主要裂隙:組傾向270310,傾角6585,在砂巖中發(fā)育。組傾向135190,傾角7485,在砂巖中發(fā)育。鉆孔中見(jiàn)層面裂隙較發(fā)育,裂面上見(jiàn)褐色水蝕跡;陡傾裂隙也較發(fā)育,裂隙面也見(jiàn)有褐黃色水蝕跡。(3)地層場(chǎng)地主要為第四系殘坡積粉質(zhì)粘土、人工填土、沖洪積砂土、卵石土、粉質(zhì)粘土、粉土。下伏基巖依次為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組、新田溝組泥巖、砂巖、頁(yè)巖。人工填土(q4ml):主要為雜填土,次為素填土,主要由粘土、砂土、砂、泥巖碎塊石、建筑垃圾及生活垃圾等組成,松散稍密,一般厚度小于3m。沖洪積粉質(zhì)粘土(q4al+pl):可塑硬塑狀,稍有光澤,干強(qiáng)度及韌性中等,分布于場(chǎng)地中前部175m高程以下,從北至南含砂量增大,厚度0.0017.90m。 沖洪積粉土(q4al+pl):軟塑可塑硬塑狀,多分布于場(chǎng)地中前部一級(jí)階地及沖溝兩側(cè),厚度0.0037.60m。 殘坡積粉質(zhì)粘土(q4el+dl):可塑硬塑狀,稍有光澤,干強(qiáng)度及韌性中等,分布于場(chǎng)地北側(cè)175m高程以上,厚度0.00m 18.50m,一般厚度小于3m。沖洪積砂土(q4al+pl+):近水邊多為細(xì)砂。主要成分為長(zhǎng)石及少量云母,顆粒細(xì)而均勻,含泥量1030,局部見(jiàn)透鏡狀粘土。稍濕,淺部松散,中部稍密-中密,下部為密實(shí)。主要分布于場(chǎng)地南部近水邊大部分地段,厚度 0.00-22.30m 。沖洪積卵石土(q4al+pl):灰色,稍密實(shí),由細(xì)砂與卵石組成,卵石成份為花崗巖、石英巖等,呈橢圓、扁圓狀,直徑20-250mm,含量55-75,分布于場(chǎng)地長(zhǎng)江沿岸一帶。厚度0.00-7.60m。侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組(j2s) 泥巖:紫紅色夾灰綠色,泥質(zhì)結(jié)構(gòu),厚層狀構(gòu)造,成份以粘土礦物為主,含不均勻分布的粉砂。見(jiàn)粉砂順層分布構(gòu)成的水平層理。鉆探揭露最厚16.90m。 砂巖:淺黃灰色、灰色、淺灰色,細(xì)粒結(jié)構(gòu),厚層狀構(gòu)造,成份以長(zhǎng)石、石英為主,顯水平及斜層理。泥質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)。鉆探揭露最厚13.75m。1.3.5設(shè)計(jì)荷載(1)系纜力按兼顧220teu集裝箱船考慮。(2)撞擊力按兼顧3000dwt集裝箱船滿載排水量及靠船法向速度vn=0.25m/s進(jìn)行橡膠護(hù)舷的選型和布置,確定船舶撞擊力。(3)水流力按碼頭前最大流速3.5m/s考慮。(4)裝卸工藝荷載集裝箱裝卸橋集裝箱岸邊起重機(jī):32個(gè)輪子,最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值250kn,軌距16m,基距17.8m。 流動(dòng)機(jī)械荷載 40英尺集裝箱半掛車(牽引車+底盤(pán)車)。底盤(pán)車橫向中心軸距8.85m,輪距1.85m,最大軸壓標(biāo)準(zhǔn)值220kn。(5)均布荷載碼頭均布標(biāo)準(zhǔn)值30kn/m2。(6)人行荷載人行荷載標(biāo)準(zhǔn)值按3kn/m2。1.3.6 地震基本烈度本工程按抗設(shè)防烈度度進(jìn)行抗震設(shè)防。1.3.7 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范本工程港工建筑物等級(jí)級(jí)。設(shè)計(jì)依據(jù)規(guī)范港口工程荷載規(guī)范(jtj215-98)高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范(jtj291-98)港口工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(jtj267-98)港口工程地基規(guī)范(jtj250-98)河港工程設(shè)計(jì)規(guī)范(gb50192-93)水運(yùn)工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(jtj225-98)港口工程嵌巖樁設(shè)計(jì)與施工規(guī)范(jtj285-2000)港口工程樁基規(guī)范(jtj254-98)1.4.材料供應(yīng)及施工條件1.4.1材料供應(yīng)當(dāng)?shù)赜胸S富的建筑材料。主要材料價(jià)格如下:水泥:32.5# 340元/噸;42.5# 380元/噸;52.5# 440元/噸;鋼材:螺紋鋼筋:5400元/噸;圓鋼:5000元/噸;型鋼:5850元/噸;砂: 50元/m3 ;碎石:60元/m3 ;板材:1500元/m3 ;圓木:1250元/m3 ;1.4.2施工條件擬建碼頭處施工場(chǎng)地四通(水、電、路及通訊)一平(場(chǎng)地平整),條件良好,施工時(shí)有專業(yè)的施工隊(duì)伍,技術(shù)力量雄厚,施工機(jī)具設(shè)備齊全,性能先進(jìn),尤其對(duì)裝備式整體碼頭結(jié)構(gòu)的施工經(jīng)驗(yàn)豐富。 1.5.設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.5.1設(shè)計(jì)任務(wù)碼頭規(guī)模確定及平面方案布置(兩個(gè)及以上);碼頭結(jié)構(gòu)方案(兩個(gè)及以上)擬定及方案比選;推薦方案結(jié)構(gòu)(橫向排架等內(nèi)力計(jì)算)及構(gòu)件(縱梁等構(gòu)件內(nèi)力計(jì)算)內(nèi)力計(jì)算;主要受力構(gòu)件配筋計(jì)算;繪制推薦方案結(jié)構(gòu)圖及主要構(gòu)件配筋圖;初步編制施工組織流程圖;編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。1.5.2基本要求結(jié)構(gòu)(橫向排架)內(nèi)力計(jì)算須采用手算,并利用計(jì)算機(jī)計(jì)算進(jìn)行校核;提交設(shè)計(jì)圖紙(含方案圖、結(jié)構(gòu)圖、構(gòu)件配筋圖等)不少于7張,且須有2張采用手工繪制;設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)按學(xué)校統(tǒng)一格式進(jìn)行編制,內(nèi)容應(yīng)清楚、簡(jiǎn)潔、完善,編排應(yīng)規(guī)范、合理,文本采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編排。 1.6.日程安排建議本次畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間共計(jì)12周(即第6周第17周),根據(jù)上述內(nèi)容,本次畢業(yè)設(shè)計(jì)工作日程安排建議如下表1-5。表15 工作日程安排建議表項(xiàng)次工作內(nèi)容估計(jì)時(shí)間預(yù)計(jì)繪圖數(shù)量完成期限備注1開(kāi)題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述0.5周4月2日2碼頭規(guī)模確定及總平面布置1.5周23張4月11日3結(jié)構(gòu)方案擬定及比選2周45張4月25日4推薦方案結(jié)構(gòu)及構(gòu)件內(nèi)力計(jì)算2周5月9日5主要受力構(gòu)件配筋算1周5月16日6繪制主要受力構(gòu)件配筋圖2周23張5月30日7編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1.5周90100頁(yè)6月11日8進(jìn)行答辯準(zhǔn)備工作0.5周6月13日9答辯1周6月20日第2章 碼頭規(guī)模確定及總平面布置2.1碼頭的營(yíng)運(yùn)資料2.1.1.運(yùn)量該碼頭工程為集裝箱專用碼頭,設(shè)計(jì)年吞吐量為36萬(wàn)teu/年,按照“一次規(guī)劃,分期建設(shè)”的原則進(jìn)行建設(shè),一期工程設(shè)計(jì)為20萬(wàn)teu/年。2.1.2設(shè)計(jì)船型基本尺度根據(jù)調(diào)查目前長(zhǎng)江上集裝箱運(yùn)輸船舶,并結(jié)合長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展,設(shè)計(jì)船型采用190teu集裝箱船,其設(shè)計(jì)基本尺度如下表1。表11 設(shè)計(jì)船型基本尺度 船 型設(shè) 計(jì) 主 要 尺 度(m)備 注型長(zhǎng)型寬型深滿載吃水190teu集裝箱船 89.914.64.83.2兼顧200teu集裝箱船2.2裝卸工藝設(shè)計(jì)2.2.1裝卸工藝設(shè)計(jì)原則 裝卸工藝設(shè)計(jì)方案應(yīng)技術(shù)先進(jìn)、能耗低、效率高、環(huán)境污染小、安全可靠、綜合效益好; 碼頭、庫(kù)場(chǎng)和船岸作業(yè)機(jī)械銜接配套,生產(chǎn)能力相互平衡,保證裝卸作業(yè)連續(xù)不斷地進(jìn)行; 裝卸工藝應(yīng)盡量簡(jiǎn)化工藝流程、減少作業(yè)環(huán)節(jié),作業(yè)程序盡量合并,以盡快地集疏運(yùn)貨物,降低運(yùn)輸成本; 防止環(huán)境污染,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,保證安全生產(chǎn)作業(yè)。2.2.2主要設(shè)計(jì)參數(shù)(1) 貨種及運(yùn)量:集裝箱,20萬(wàn)teu/年;(2) 設(shè)計(jì)代表船型:詳見(jiàn)本報(bào)告2.1.2章節(jié)。(3) 年?duì)I運(yùn)天數(shù): 碼頭:330天 ,堆場(chǎng):365天。(4) 工作班制: 2班/晝夜。(5) 平均堆存天數(shù):到港集裝箱平均存期為8天。 (6) 碼頭設(shè)計(jì)主要依據(jù):河港工程設(shè)計(jì)規(guī)范gb50192-93.河港裝卸工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)內(nèi)河港口機(jī)械設(shè)備手冊(cè)交通部2004年30號(hào)文件川江及三峽庫(kù)區(qū)船型尺度表以及各類現(xiàn)行的規(guī)范和手冊(cè)等。2.2.3工藝方案完善工程集裝箱泊位裝卸工藝方案主要包括兩個(gè)部分:一為集裝箱從船、岸間垂直提升運(yùn)輸;二為集裝箱在庫(kù)、場(chǎng)間的水平運(yùn)輸。垂直提升運(yùn)輸利用岸邊吊進(jìn)行集裝箱的垂直提升。碼頭前沿采用拖掛車,后方堆場(chǎng)采用龍門吊,空箱堆場(chǎng)采用空箱堆高機(jī)。2.2.4 裝卸機(jī)械設(shè)備的選型集裝箱碼頭采用直立式碼頭型式,設(shè)2個(gè)泊位。岸邊吊配置2臺(tái),起重量40t,軌距為16m進(jìn)行裝卸作業(yè)。堆場(chǎng)作業(yè)均采用4臺(tái)起重量30.5t(吊具下)、軌距40m的軌道集裝箱龍門起重機(jī)。拆裝箱采用叉車作業(yè),陸上場(chǎng)地之間的水平運(yùn)輸采用集裝箱拖掛車??障渥鳂I(yè)采用空箱堆高機(jī)1臺(tái)。2.2.5工藝流程采用岸邊吊進(jìn)行裝卸作業(yè),具體工藝流程如下:船d岸邊吊d牽引拖掛車d堆場(chǎng)堆場(chǎng)d拆裝箱場(chǎng)岸邊吊d牽引拖掛車d叉車d拆裝箱場(chǎng)2.2.6裝卸機(jī)械設(shè)備集裝箱碼頭裝卸機(jī)械設(shè)備詳見(jiàn)表2。表2 裝卸機(jī)械設(shè)備表序號(hào)名稱及規(guī)格單位數(shù)量備注1岸邊吊臺(tái)2q=40t2集裝箱自動(dòng)伸縮吊具臺(tái)5q=30.5t3集裝箱自動(dòng)伸縮吊具臺(tái)5q=40t4集裝箱拖掛車臺(tái)1240/5空箱堆高機(jī)臺(tái)125kb6叉車臺(tái)82.5t7龍門吊臺(tái)4q=30.5t2.3 碼頭主要建設(shè)規(guī)模的確定(根據(jù)河港工程設(shè)計(jì)規(guī)范,以下簡(jiǎn)稱河規(guī))2.3.1碼頭泊位數(shù)的確定 (依據(jù)河港工程設(shè)計(jì)規(guī)范)該碼頭工程是集裝箱專用碼頭,設(shè)計(jì)年吞吐量為36萬(wàn)teu/年,按照“一次規(guī)劃,分期建設(shè)”的原則進(jìn)行建設(shè),一期工程設(shè)計(jì)的年運(yùn)量為20萬(wàn).根據(jù)河規(guī)3.7.1,泊位數(shù)目,應(yīng)根據(jù)年吞吐量、泊位貨種和船型等因素按下式計(jì)算:n=式中:根據(jù)貨物類別確定的年吞吐量(teu),設(shè)計(jì)年吞吐量為20萬(wàn)teu;泊位年通過(guò)能力(teu)泊位數(shù)目。泊位年通過(guò)能力的計(jì)算(根據(jù)內(nèi)河架空直立式集裝箱碼頭結(jié)構(gòu)型式研究)泊位通過(guò)能力計(jì)算:其中: 式中:ty碼頭作業(yè)天數(shù),取330天;泊位利用率(%),取0.70;g集裝箱單船裝卸箱量(teu),取200teu;晝夜裝卸作業(yè)時(shí)間,取2.5小時(shí)晝夜小時(shí)數(shù),取16小時(shí);一艘船裝卸輔助及靠離泊時(shí)間之和,取2.5小時(shí);p設(shè)計(jì)船時(shí)效率(teu/小時(shí));n前方裝卸船設(shè)備臺(tái)數(shù),n=2臺(tái)/泊位;橋吊裝卸橋臺(tái)時(shí)效率(25teu/小時(shí));集裝箱標(biāo)準(zhǔn)箱折算系數(shù),=1.4裝卸船設(shè)備同時(shí)作業(yè)率(%),=0.95則:一個(gè)泊位通過(guò)能力:需要的泊位數(shù): ,取n2個(gè)所以,建設(shè)2個(gè)泊位即可滿足碼頭年吞吐量20萬(wàn)teu的要求。兩個(gè)泊位的年通過(guò)能力為:12.2220.4萬(wàn)(teu)2.3.2堆場(chǎng)容量及面積計(jì)算(1)集裝箱碼頭地面箱位數(shù)計(jì)算: 式中:集裝箱堆場(chǎng)容量;ns集裝箱碼頭堆場(chǎng)所需地面箱位數(shù); q集裝箱碼頭年運(yùn)量(teu),qh=20萬(wàn)teu/年; 到港集裝箱平均堆存期(天),取8天 k堆場(chǎng)集裝箱不平衡系數(shù),k =1.20; t堆場(chǎng)年?duì)I運(yùn)天數(shù),t=350天; n堆場(chǎng)設(shè)備堆箱層數(shù),重箱、空箱均取=5層; 堆場(chǎng)容量利用率(%),取=65%。計(jì)算如下:庫(kù)場(chǎng)計(jì)算:地面箱位數(shù):取ns=1692 所需地面面積:16926.0582.438=24990m2(2)拆裝箱所需的容量:qh=20萬(wàn)teu/年,kc=30,qt=8t/teu,kbw=1.2,tyk=350d,帶入公式得:ew=7062.88t883teu所需面積:a=8832.4386.058=13041 m2依據(jù)陸域條件,在總平面布置中各貨種實(shí)際布置堆場(chǎng)面積如下:集裝箱堆場(chǎng)24990m2(地面箱位數(shù)1692個(gè)),拆裝箱場(chǎng)、拆裝箱庫(kù):13041m2。 2.3.3集裝箱碼頭大門所需車道數(shù)式中:水運(yùn)、鐵路中轉(zhuǎn)及港內(nèi)拆裝箱之和占碼頭年貨運(yùn)量的百分比(%), 取30%進(jìn)行計(jì)算;集裝箱車輛到港不均衡系數(shù),取為3.0; 年?duì)I運(yùn)天數(shù),取為350d;大門日工作時(shí)間,取16h;單車道小時(shí)通過(guò)的車輛數(shù)(輛/h),取為25輛/h;車輛平均載重量(teu/輛),取為1.5teu/輛。計(jì)算: 所以集裝箱大門所需的車道數(shù)為4車道2.4 碼頭總平面布置2.4.1總平面布置原則碼頭應(yīng)充分利用現(xiàn)有地形、地質(zhì)、水文等自然條件,結(jié)合工藝使用要求,合理確定陸域高程;充分研究碼頭區(qū)水文、地質(zhì)條件,工藝使用要求,采用合理的碼頭結(jié)構(gòu)型式,盡可能減小對(duì)水利及航道的影響;碼頭水工結(jié)構(gòu)在安全可靠的前提下,力求經(jīng)濟(jì)合理,節(jié)省投資;合理使用岸線,充分考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要,注意遠(yuǎn)近結(jié)合。平面布置在滿足功能的前提下,減小對(duì)河勢(shì)的影響;遵守國(guó)家有關(guān)環(huán)境保護(hù)的規(guī)范、規(guī)定和要求,盡可能減少對(duì)周圍環(huán)境的影響與污染;滿足年吞吐量為20萬(wàn)teu的要求; 根據(jù)裝卸工藝的要求,合理布置生產(chǎn)區(qū)及生產(chǎn)輔助區(qū),方便生產(chǎn)作業(yè)。2.4.2設(shè)計(jì)代表船型 見(jiàn)第一章設(shè)計(jì)資料2.4.3作業(yè)條件及作業(yè)天數(shù)本港區(qū)作業(yè)天數(shù)為330天,具體確定原則見(jiàn)第一章有關(guān)資料。2.4.4高程設(shè)計(jì)(1) 設(shè)計(jì)水位(黃海高程基面) 設(shè)計(jì)高水位 174.70m 設(shè)計(jì)低水位 138.70m 施工水位 140.00m(2)碼頭前沿設(shè)計(jì)水深碼頭前沿設(shè)計(jì)水深,應(yīng)保證營(yíng)運(yùn)期內(nèi)設(shè)計(jì)船型在滿載吃水情況下安全停靠和裝卸作業(yè),其值可按下式計(jì)算:(根據(jù)河規(guī)4.4.4)=t+z+z 式中:dm碼頭前沿設(shè)計(jì)水深(m); t設(shè)計(jì)代表船型滿載吃水(m),取為3.2m;z龍骨下最小富裕深度(m),取0.5m;z其它富裕深度(m),取0.3m. 3.2+0.5+0.34.0m(3)碼頭前沿設(shè)計(jì)河底高程 碼頭前沿設(shè)計(jì)河底高程=設(shè)計(jì)低水位-碼頭前沿設(shè)計(jì)水深 =138.70-4=134.70m(4)碼頭設(shè)計(jì)前沿高程根據(jù)河港工程設(shè)計(jì)規(guī)范,碼頭面設(shè)計(jì)高程基本標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)高水位加超高。綜合考慮港區(qū)陸域地形、裝卸機(jī)械設(shè)備起升作業(yè)能力等因素,并結(jié)合碼頭布置及結(jié)構(gòu)型式、與進(jìn)港公路的銜接以及工程投資等條件,將本工程設(shè)計(jì)碼頭面高程定為: 174.70+0.5175.20m.(5)陸域高程 考慮港區(qū)陸域地形、碼頭布置與結(jié)構(gòu)型式、與疏港公路的銜接、工程投資以及方便使用的要求,后方堆場(chǎng)到前沿線取0.5的坡度,即后方堆場(chǎng)的高程為174.50m.2.4.5總平面布置(1)水域布置 碼頭前沿線布置碼頭前沿線確定考慮設(shè)計(jì)水深、水流方向、河底沖淤變化及裝卸工藝等因素。等高線附近,與等高線和水流方向平順,港池清理工作量較小,碼頭前沿線均與陸域前沿線平行。具體布置見(jiàn)平面圖。 泊位長(zhǎng)度和碼頭長(zhǎng)度的擬定: 根據(jù)前面所計(jì)算得到的泊位數(shù)為兩個(gè),設(shè)計(jì)船型尺度:89.9m14.6m4.8m;滿載吃水:3.2m;泊位長(zhǎng)度不考慮移駁,按河港工程設(shè)計(jì)規(guī)范(gb5019293)4.3.4條,直立式碼頭的泊位長(zhǎng)度計(jì)算:dl2dl1d單個(gè)泊位長(zhǎng)度(端部): ;碼頭長(zhǎng)度: ; 設(shè)計(jì)船型的型長(zhǎng),本工程取89.9m 富裕長(zhǎng)度;取d12m;計(jì)算: 泊位長(zhǎng)度: 碼頭長(zhǎng)度 : 碼頭前沿停泊水域及回旋水域碼頭前沿停泊水域?qū)挾劝春痈酃こ淘O(shè)計(jì)規(guī)范,取為2倍設(shè)計(jì)船寬;則所需停泊水域?qū)挾葹? 2b=214.6=29.2m其中,設(shè)計(jì)船型寬。根據(jù)據(jù)規(guī)范,回旋水域沿水流方向的長(zhǎng)度不小于設(shè)計(jì)代表船長(zhǎng)的2.5倍,沿垂直水流方向的寬度不小于設(shè)計(jì)代表船長(zhǎng)的1.5倍,即:沿水流方向長(zhǎng)度: 2.589.9225m垂直水流方向?qū)挾龋?1.589.9135m(2)陸域布置集裝箱泊位第一方案工藝采用架空直立式高樁碼頭;集裝箱泊位第二方案工藝采用斜坡纜車方式作業(yè),斜坡道坡度為1:4.93。碼頭前沿采用70m躉船作業(yè)。根據(jù)工藝要求,在坡道頂部設(shè)置有卷?yè)P(yáng)機(jī)房。碼頭前方為集裝箱堆場(chǎng),后方為主要建筑物,因?yàn)檫M(jìn)港道是從碼頭的后方繞進(jìn)來(lái)的,所以拆裝箱庫(kù)設(shè)置在后方。第3章 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)及工程概算對(duì)重慶港涪陵港區(qū)黃旗集裝箱碼頭工程,提出兩種結(jié)構(gòu)方案,下面分別對(duì)這兩種結(jié)構(gòu)方案作簡(jiǎn)要介紹,并作必要的論證(通過(guò)工程概算)。3.1.方案設(shè)計(jì)方案一:引橋式全直樁框架碼頭(靠船構(gòu)件下設(shè)置樁基)該方案碼頭平臺(tái)采用樁基梁板結(jié)構(gòu)。碼頭面頂高程為175.20m。碼頭平臺(tái)長(zhǎng)216m,寬36m,平臺(tái)排架間距為8米,共27跨,28榀排架。碼頭排架前排樁基采用1600鋼筋砼嵌巖鉆孔灌注樁,碼頭排架后四排樁基采用1600的鋼筋砼嵌巖灌注樁,每榀排架設(shè)5根樁,前4根樁間距為8m,后兩根樁間距為6m,這樣就可使得上部結(jié)構(gòu)的兩個(gè)軌道梁都恰好放在兩根樁上,這對(duì)整個(gè)碼頭結(jié)構(gòu)的受力性能大大提高了。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中還有一種構(gòu)件大大提高了整個(gè)碼頭結(jié)構(gòu)的受力性能,那就是靠船樁。因?yàn)樵诖a頭營(yíng)運(yùn)過(guò)程中,船舶撞擊力非常大,如果靠船構(gòu)件下面不設(shè)置裝基,那么前排立柱和前排樁基就會(huì)很容易因偏心受壓而破壞。樁基底部置于中風(fēng)化巖層。樁基和橫梁連接采用1400鋼筋砼立柱,平臺(tái)立柱相隔一定高度設(shè)縱橫撐連接。上部結(jié)構(gòu)由橫梁、靠船構(gòu)件、前邊梁、軌道梁、聯(lián)系梁、面板組成,靠船構(gòu)件與立柱間設(shè)置前撐。碼頭前方平臺(tái)設(shè)有系船柱;碼頭排架前沿豎向布置超拱型sad(低反力型)(變形為55%)型橡膠護(hù)弦,每跨前邊梁和系靠船梁前沿橫向設(shè)置一個(gè)超拱型sad(低反力型)(變形為55%)型防撞橡膠護(hù)弦。為方便船舶在不同水位靠泊,碼頭前沿豎向設(shè)多層系靠船平臺(tái),各層系靠船平臺(tái)設(shè)鋼爬梯上下。該方案引橋共三座,引橋長(zhǎng)均為145.0米,寬16米,設(shè)喇叭口與岸和平臺(tái)連接。引橋?yàn)榕偶苁綐痘喊褰Y(jié)構(gòu),排架間距6m,排架樁基采用1600鋼筋砼嵌巖挖孔灌注樁,每榀排架設(shè)6根樁,樁基和橫梁連接采用1400鋼筋砼立柱。引橋立柱均為直柱,立柱相隔一定高度設(shè)聯(lián)系撐聯(lián)接。引橋上部結(jié)構(gòu)由現(xiàn)澆鋼筋砼橫梁,現(xiàn)澆鋼筋砼t型梁組成。該方案護(hù)岸結(jié)構(gòu)采用直立式擋土墻結(jié)構(gòu),護(hù)岸總長(zhǎng)216m,護(hù)岸結(jié)構(gòu)采用衡重式漿砌條石擋土墻,墻高約10m,墻后碾壓回填塊石,墻前設(shè)塊石壓腳,墻基礎(chǔ)為中風(fēng)化基巖。方案二:斜坡排架式結(jié)構(gòu)碼頭 斜坡道水平投影長(zhǎng)186.2m,架空斜坡道寬25m,斜坡道坡度比為1:4.93,共設(shè)兩條作業(yè)線。斜坡道基礎(chǔ)為1600鉆孔或挖孔嵌巖灌注樁。排架水平間距為17m,共11跨,11個(gè)排架,靠近碼頭面一跨上部結(jié)構(gòu)直接擱置在擋墻上。每個(gè)排架設(shè)3根1600直樁、三根1600立柱。上部結(jié)構(gòu)由現(xiàn)澆鋼筋砼地梁、現(xiàn)澆鋼筋砼橫梁(地梁和橫梁的截面型式為矩形)、預(yù)制鋼筋砼后張法t型軌道梁和踏步梁組成。軌道梁之間每隔4米設(shè)置橫隔板。上游斜坡道采用拋石棱體護(hù)樁。人行道與躉船采用人行跳板連接。坡頂設(shè)砼擋土墻,擋墻后回填形成碼頭陸域。3.2工程概算3.2.1主要編制依據(jù)交通部,交基發(fā)1998112號(hào),內(nèi)河航運(yùn)建設(shè)工程概預(yù)算編制規(guī)定;交通部,交基發(fā)1998112號(hào),內(nèi)河航運(yùn)水工建筑工程定額;國(guó)家計(jì)委價(jià)格【2002】1980號(hào)文國(guó)家計(jì)委關(guān)于印發(fā)招標(biāo)代理服務(wù)收費(fèi)管理暫行辦法的通知。國(guó)家計(jì)委價(jià)格【1999】1283號(hào)文國(guó)家計(jì)委關(guān)于印發(fā)建設(shè)項(xiàng)目前期工作咨詢收費(fèi)暫行規(guī)定的通知。其它有關(guān)文件及規(guī)定。近期市場(chǎng)咨詢的主要設(shè)備價(jià)格。3.2.2編制范圍總圖工程;裝卸工藝設(shè)備購(gòu)置及安裝工程;供電照明工程;通信工程;給排水及消防工程;環(huán)境保護(hù)工程;臨時(shí)工程;其他費(fèi)用、預(yù)留費(fèi)用。3.2.3總圖及水工結(jié)構(gòu)工程概算單價(jià) 人工工資單價(jià):建筑工人工資:45元/工日;船員工資50元/工日;司機(jī)50元/工日。 主要材料單價(jià):水泥:32.5# 340元/噸;42.5# 380元/噸;52.5# 440元/噸;鋼材:螺紋鋼筋:5400元/噸;圓鋼:5000元/噸;型鋼:5850元/噸;砂: 50元/m3 ;碎石:60元/m3 ;板材:1500元/m3 ;圓木:1250元/m3 。3.2.4投資概算具體的單位工程概算表見(jiàn)3-13-223 單 位 工 程 概 算 表工程名稱:重慶港黃旗集裝箱碼頭一期工程(方案一) 表 3-1序號(hào)定額編號(hào)分部分項(xiàng)工程名稱單位工程數(shù)量基價(jià)(元)市場(chǎng)價(jià)(元)單價(jià)合計(jì)單價(jià)合計(jì)14001現(xiàn)澆砼橫梁,c25方3240363.211176800797.48258383524009陸上現(xiàn)澆鋼筋砼軌道梁,c30方429369.27158416860.9436934334009現(xiàn)澆砼縱梁,c25方782369.27288769797.4862362944009現(xiàn)澆砼邊梁,c25方168369.2762037797.4813397754001現(xiàn)澆砼聯(lián)系梁,c25方6984416.492908766797.48557211564007現(xiàn)澆砼t形梁,c25方1800417.29751122797.48143546473109靠船樁,c25方1260543.77685150946.25119227583273水上安裝靠船構(gòu)件,板重10t/塊內(nèi),水上運(yùn)距21km件351289.52451331532.425365394017陸上現(xiàn)澆鋼筋砼面板,c25方5519422.892333929721.883984056104021陸上現(xiàn)澆鋼筋砼立柱,c25方6647556.553699388985.756552280112480陸上灌注樁成孔,工作平臺(tái)平米75618.231378228.5621592122478陸上灌注樁成孔,人工挖孔,土方方563239.8122385263.61358252132478陸上灌注樁成孔,人工挖孔,強(qiáng)風(fēng)化泥巖方271646.4812620076.32207258142478陸上灌注樁成孔,人工挖孔, 中風(fēng)化巖方784249.4938810179.88626419152479陸上灌注樁成孔,砼護(hù)壁,c25方2265243.53551594387.05877688162534樁頭處理,陸上根8445.38381270.755943176099欄桿制作安裝,鋼管式噸54861.66243086640.6932303518l陸上灌注樁成孔,工作平臺(tái)(參011)平米210081.74171654143.4730128719l回旋鉆機(jī)水上鉆孔,樁徑 160cm內(nèi),土米267235.5962903371.179910220l回旋鉆機(jī)水上鉆巖,樁徑 160cm內(nèi),強(qiáng)風(fēng)化泥巖米3851416.065451832432.1293636620l回旋鉆機(jī)水上鉆巖,樁徑 160cm內(nèi),中風(fēng)化泥巖米2452049.775021943599.5488188722l水上灌注樁砼,水下c25(參086)方7085182.331291808344.65244184523l水上鋼護(hù)筒埋設(shè) (參013)噸561702.503941031205.22676128244001現(xiàn)澆地梁,c25方3341363.211213485797.48266438125l鋼筋噸214241008782200540011566800基價(jià)直接費(fèi)合計(jì)26404689市場(chǎng)價(jià)合計(jì)52294785施工取費(fèi)合計(jì):26404689(1+11.2)(1+6.8)(1+7)26404689 7179046單位工程費(fèi)用合計(jì):(52294785+7179046)(1+3.41) 61501888概擴(kuò)大5% 64576983工程名稱:重慶港黃旗集裝箱碼頭一期工程(方案二) 表3-2序號(hào)定額編號(hào)分部分項(xiàng)工程名稱單位工程量基價(jià)市場(chǎng)價(jià)單價(jià)合計(jì)單價(jià)合計(jì)16003軌道梁上鋼軌安裝,硫磺砂漿錨固(70型扣板式)p50延米3040177.60539904369.811124222.423071預(yù)制t型軌道10327312210208943642119093450漿砌條石踏步(nh3119)182202.0336769.46160.5529220.164001陸上現(xiàn)澆砼橫梁(有底模)方3619745.632698434.97972.143518174.66710水上灌注樁工作平臺(tái)(水深5米內(nèi))平米144.00118.6117079.84139.4620082.24865回旋機(jī)鉆水上鉆孔灌注樁(160cm內(nèi),孔深40米內(nèi))米1640404.46663314.4413.03677369.2912水上灌注樁護(hù)筒埋設(shè)(水深5米內(nèi))噸2204906.9510795296957.121530566.41075水上灌注樁砼方1640351.72576820.8376.706177881176水上灌注樁樁頭處理根24133.893213.36145.733497.52122494陸上灌注樁(人工挖孔)土方方925465.96610393.8465.96610393.84132495陸上灌注樁(人工挖孔),砼護(hù)壁,c30,粒徑20mm.方534455.57243274.38464.23247898.82142588陸上灌注樁砼(人工挖孔)方9880297.822942461.6327.923239849.6152592陸上灌注樁頭處理根10860.776563.1666.997234.92164002陸上現(xiàn)澆砼,地梁(無(wú)底模)方1848553.051022036.4734.251356894174001陸上現(xiàn)澆砼,橫隔板方855745.63637513.65972.14831178.7184041陸上現(xiàn)澆砼,立柱(圓形)方1986862.171712269.621198.472379566.62194047陸上現(xiàn)澆砼擋土墻方10278299.753080830.5326.343354122.52201147陸域土方開(kāi)挖方4017165.7523098676.152470553.4211363陸域場(chǎng)地回填方69179322.7715752126.6123.0515945828.65基價(jià)直接費(fèi)合計(jì)35783900市場(chǎng)價(jià)合計(jì)40010651施工取費(fèi)合計(jì):35783900(1+11.2)(1+6.8)(1+7)35783900 9606674單位工程費(fèi)用合計(jì):(40010651+9606674)(1+3.41) 51309275概算擴(kuò)大系數(shù):1.05 513092751.05 538747392008屆港口航道與海岸工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)第4章 推薦方案4.1.碼頭結(jié)構(gòu)案特點(diǎn),如表4-1所示。結(jié)構(gòu)方案特點(diǎn)表4-1 方 案優(yōu) 點(diǎn)缺 點(diǎn)方案一 1.縱梁間距合理,截面簡(jiǎn)單,施工方便; 2碼頭受力性能好;碼頭結(jié)構(gòu)中縱梁以及前排樁基工程量大方案二1 斜坡道采用排架式結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)成熟可靠,整體性好。2 對(duì)天然岸坡地形變動(dòng)少,對(duì)河道泄洪及水流狀態(tài)影響小。3 造價(jià)較低。裝卸效率較低,集裝箱年通過(guò)能力受限制。不能適應(yīng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展4.2方案推薦從以上的計(jì)算來(lái)看,方案二較方案一造價(jià)低,但當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,貨運(yùn)量增長(zhǎng)較快,為了提高集裝箱的吞吐量,適應(yīng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展,宜考慮采用方案一。第5章 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 為解決全直樁框架碼頭結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算問(wèn)題,本設(shè)計(jì)軌道梁采用手工計(jì)算,橫向排架采用有限元結(jié)構(gòu)分析軟件sap2000對(duì)可能的荷載工況進(jìn)行有限元計(jì)算。5.1 岸吊軌道梁計(jì)算 岸吊兩軌道梁受力情況不相同,在此僅計(jì)算陸側(cè)最不利岸吊軌道梁。岸吊軌道梁采用鋼筋混凝土迭合梁,為裝配整體式結(jié)構(gòu)。見(jiàn)圖5-1: 圖5-15.1.1 施工時(shí)期:裝配整體式縱梁,由恒載(面板和梁自重)及施工荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力按簡(jiǎn)支梁計(jì)算。a. 計(jì)算跨度:(按高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范jtj-29198,4.2.1.1)為了與橫梁連成整體,起重機(jī)梁的下部分宜伸入現(xiàn)場(chǎng)灌筑的上橫梁,伸入長(zhǎng)度一般取0.015m,梁的擱置長(zhǎng)度e=0.3+0.015=0.315m。彎距計(jì)算: 但不大于,取剪力計(jì)算:b. 恒載產(chǎn)生的內(nèi)力:岸吊軌道梁的斷面尺寸,見(jiàn)圖5-2:圖5-2計(jì)算混凝土墊層及重量時(shí),其計(jì)算寬度取裝卸橋軌道梁與內(nèi)外邊梁或縱梁中距的一半即:混凝土墊層包括磨耗層重量:假定鋪設(shè)混凝土墊層時(shí),起重機(jī)梁頂部現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土尚未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,因此墊層重量產(chǎn)生的內(nèi)力按簡(jiǎn)支梁計(jì)算。面板重量: 預(yù)制梁重: 施工荷載: 迭加: (1)跨中彎距: (2)剪力: (3)支座反力: 施工時(shí)期承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)值: 施工時(shí)期正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)值: 5.1.2 使用時(shí)期:規(guī)范規(guī)定支承于橫梁上的連續(xù)縱梁,具有彈性支承的性質(zhì),為簡(jiǎn)化計(jì)算,一般可以假定為剛性支承連續(xù)梁計(jì)算,計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖5-3: 圖5-35.1.2.1計(jì)算跨度:(按高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范jtj-29198,4.2.1.2) 彎矩計(jì)算: 當(dāng)縱梁支座b=1.2m取剪力計(jì)算: 5.1.2.2內(nèi)力計(jì)算:岸吊軌道梁在五跨以上時(shí),按五跨計(jì)算,其內(nèi)力系數(shù)查五跨剛性支承連續(xù)梁影響線。a. 永久作用產(chǎn)生的作用效應(yīng):面板(包括墊層)荷載: 簡(jiǎn)化為
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