沉箱重力式码头课程设计计算书

1、实用标准文案第一章设计资料第二章码头标准断面设计第三章沉箱设计11精彩文档第四章作用标准值分类及计算15第五章码头标准断面各项稳定性验算44第一章设计资料（一）自然条件1.潮位:极端高水位：+6.5m ;设计高水位：+5.3m ;极端低水位：-1.1m ； 设计低水位：+1.2m ;施工水位：+2.5m 。2.波浪:拟建码头所在水域有掩护，码头前波高小于1米（不考虑波浪力作用）。7级以上大风）主要为北-北北西3. 气象条件:码头所在地区常风主要为北向，其次为东南向；强风向（ 向，其次为南南东 -东南向。4. 地震资料:本地的地震设计烈度为 7度。5. 地形地质条件:码头位置处海底地势平缓，底坡

2、平均为1/200，海底标高为-4.0-5.0m 。根据勘探资料, 码头所在地的地址资料见图图一地质资料标高土质柱状图指标海底至-7.9m淤泥Ym=15.3kN/m 3固=12.8 oC固=0-7.9m以下亚粘土Ym=19.4kN/m 3固=25 oC 固=25kpa（二）码头前沿设计高程:对于有掩护码头的顶标高，按照两种标准计算: 基本标准：码头顶标高=设计高水位+超高值（1.01.5m ）=5.30+ （ 1.01.5 ） =6.306.80m复核标准：码头顶标高 =极端高水位+超高值（00.5m ）=6.50+ （ 00.5 ） =6.507.00m（三）码头结构安全等级及用途:码头结构安

3、全等级为二级，件杂货码头。1选用。（四）材料指标:材料名称重度 丫（kN/m 3）内摩擦角 （度）水上水下水上水下混凝土23241314/拟建码头所需部分材料及其重度、内摩擦角的标准值可按表钢筋混凝土24251415/块石17104545渣石18102929（五）使用荷载:1. 堆货荷载:前沿q1=20kpa ;前方堆场q2=30kpa 。2. 门机荷载:按港口工程荷载规范附录 C荷载代号Mh-10 -25 设计。7.0.3-2中的铁路竖向线荷载标3. 铁路荷载:港口通过机车类型为干线机车，按港口工程荷载规范表 准值设计。4. 船舶系缆力:按普通系缆力计算，设计风速22m/s 。（六）设计船型

4、：万吨级杂货船总长LX型宽B X型深H X满载吃水T: 146 X22 X13.1 X8.7m第二章码头标准断面设计第一节码头各部分标高（一）码头（胸墙）顶标咼对于有掩护码头的顶标高，按照两种标准计算: 基本标准：码头顶标高=设计高水位+超高值（1.01.5m ） =5.30+ （ 1.01.5 ） =6.306.80m复核标准：码头顶标高=极端高水位+ 超高值（00.5m ） =6.50+（00.5 ） =6.507.00m码头顶标高取6.60m。（二）沉箱顶标高沉箱顶标高=施工水位+ （ 0.30.5m=2.50+（ 0.30.5）=2.803.00m根据大连地区施工水位，沉箱顶标高取2.

5、90m 。（三）胸墙底标高胸墙底标咼=沉箱顶标咼一（0.30.5m）=2.90 （ 0.30.5m ） =2.402.60m胸墙底标咼取2.50m。（四）码头（沉箱）底标高码头前沿设计水深 D=T+Z 1+Z2+Z3+Z其中：T设计船型满载吃水（ m ）,T=8.7m ;Zi龙骨下最小富余水深（ m ）,与海底质有关，对重力式码头应按岩石土考虑，取Zi=0.6m ;Z2 波浪富余深度（ m ）, Z2=KH 4% Z1=0.5 X1.0 0.6= - 0.1 0,取 Z2=0 ；Z3船舶因配载不均匀而增加的尾吃水（m ）,对杂货船取Z3=0 ;乙一一备淤深度（m ），取Z4=0.4m。则：码头

6、前沿设计水深D=T+Z 1+Z 2+Z 3+Z 4=8.7+0.6+0+0+0.4=9.7m码头底标高=设计低水位码头前沿设计水深=1.20 9.7= - 8.5m码头底标咼取-8.50m。（五）抛石基床底标高取抛石基床厚度为 1.5m，则基床底标高=-8.50 1.50= - 10.0m（六）抛石棱体顶标高抛石棱体顶标高=沉箱顶标高+ (0.5m ) =2.90+(0.5 ) = (0.2m。无实测资料，钢筋混凝土重度标准值为25.0KN/m3,海水重度标准值为10.25KN/m 3，木材重度标准值为 8KN/m 3。因该沉箱前后对称，故沉箱的重心在沉箱宽度的中心线上，不需预加平衡压载水。（

7、二）沉箱的浮游稳定计算1.沉箱材料体积和体积矩计算沉箱材料体积和体积矩计算表编构件名称体积计算式体积形心位置（m）体积矩（m 4）号Vi (m3)yiVi yi1前壁0.3 X16.0 X11.4054.725.70311.902后壁0.3 X16.0 X11.4054.725.70311.903侧壁0.3 X8.4 X11.40 X257.465.70327.524底板0.4 X8.4 X15.451.740.2010.355纵隔墙0.2 X15.4 X11.0033.885.90199.896横隔墙0.2 X4.1 X11.00 X654.125.90319.317端内加强角0.5 X0.

8、22 X11.00 X40.885.905.198内加强角0.5 X0.22X11.00 X286.165.9036.349底加强角0.5 X0.22X(4.1+3.7 ) X162.500.471.1810前趾0.5 X0.3 X0.75 X16.01.800.500.900.40 X0.75 X16.04.800.200.9611后趾0.5 X0.3 X0.75 X16.01.800.500.900.40 X0.75 X16.04.800.200.96总和329.381527.3注：前趾0点为x、y坐标原点Vi沉箱的重心位置：xC- X10.50 5.25m yc2吨 4.64m329.3

9、82.全部舱加水深2.5m时的浮游稳定计算(1)沉箱的重力和重心高度计算沉箱重力和重心高度计算表计算项目计算式重力g (KN)重心高度y (m)重力矩g y (KN m)沉箱本身329.38 X25.08234.54.6438208.08平台木材8.44 X867.5211.60783.23全部舱加水深2.5m4.1 X3.7 X2.5 X8 2.50 0.5 X0.22 X2.5 X32 X10.253067.831.655061.9111369.8544053.22重心高度ycg2 4405竺 3.87m g11369.85(2)沉箱排水体积及浮心高度总排水体积:V 9- 1109.25m

10、 310.25前后趾悬臂的排水体积v=2 x(1.8+4.8 ) =13.20m 3皿U空7.61m16 9沉箱吃水:浮心高度:ywT/2 v yv110925 13.20 沏/2 2 0.9 O.963.76m1109.25(3 )定倾高度重心距浮心的距离 aycyw3.87 3.76 0.11m定倾半径16 933.7 4.138 /120.72m1109.25实用标准文案定倾高度ma 0.73 0.110.62m 0.2m故满足沉箱浮游稳定。第二节沉箱吃水验算（一）滑道末端吃水验算沉箱加压载水后吃水为 T=7.61m ,考虑富裕深度为0.5m，则T V滑道末端水深富裕深度 =9.5 0.

11、5=9.0m，所以滑道末端吃水满足要求。（二）航道中吃水验算沉箱加压载水后吃水为T=7.61m，考虑富裕深度为 0.5m，航道水深（假设船舶航速6kn ,船、D=T+Z 0+Z1 +Z 2+Z 3+Z 4=8.7+0.18+0.3+0.45+0+0.4=10.03m浪夹角45 ） D取10.10m，则TV航道水深富裕深度 =10.10 0.5=9.6m，所以航道中吃水满足要求。（三）沉放地点吃水验算沉箱加压载水后吃水为 T=7.61m，考虑富裕深度为 0.5m，基床顶面水深为 9.7m，则TV基床顶面水深一富裕深度 =8.5 0.5=8m，所以沉放地点吃水满足要求。第三节沉箱干舷高度验算沉箱的

12、干舷高度 F=H T=11.47.61=3.79m ，考虑沉箱干舷富裕高度 S=1.0m，波高h=1.0m，沉箱的倾斜角度0 =8，沉箱顶宽B0=8.00m，则Ftan8 - 1.0 1.02.23m，所以沉箱干舷高度满足要3求。第四章作用标准值分类及计算本次设计仅考虑极端高水位、设计高水位和极端低水位情况，按承载能力极限状态，采用作用效应的持久组合进行计算和验算。第一节 结构自重力(永久作用)设计高水位计算图式如下:其中：混凝土重度：水上 24KN/m 3水下14KN/m 3钢筋混凝土重度：水上25KN/m 3水下15KN/m 3设计高水位自重作用计算表项目计算式G/KN )距前沿X(m)G

13、iX(KN m)胸墙13.0 X1.3 X24 X161497.62.253369.6胸墙22.8 X3.0 X14 X1613442.253024胸墙32.0 X2.8 X14 X161254.44.755958.4胸墙上填料2.0 X1.3 X18 X16748.84.753556.8沉箱329.38 X154940.75.2525938.68沉箱上填料(4.0 X2.4 X18+4.0 X1.3X10)X163596.87.7527875.2沉箱内填石4.1 X3.7 X11.0 X8 0.5 X0.22 X11.0 X32 0.5 X0.22 X(4.1+3.7 ) X16 X1013

14、254.245.2569452.2沉箱后趾填石10.75 X(1.3 X18+13.0 X10 )X161840.810.12518638.1沉箱后趾填石20.75 X0.5 X0.3 X10 X161810.25184.528495.34157997.48每延米自重作用1780.969874.84极端高水位计算图式如下:其中:混凝土重度：水上24KN/m 3水下14KN/m 3实用标准文案钢筋混凝土重度：水上25KN/m 3水下15KN/m 3极端低水位极端咼水位自重作用计算表项目计算式G/KN )距前沿X(m)GiX(KN m)胸墙13.0 X0.1 X24 X16115.22.25259

15、.2胸墙23.0 X3.0 X14 X1620162.254536胸墙32.0 X2.8 X14 X161254.44.755958.4胸墙上填料2.0 X(0.1 X18+1.2 X10)X16441.64.752097.6沉箱329.38 X154940.75.2525938.68沉箱上填料(4.0 X0.1 X18+4.0 X2.6X10) X161779.27.7513788.8沉箱内填石4.1 X3.7 X11.0 X8 0.5 X0.22 X11.0 X32 0.5 X0.22 X(4.1+3.7 )X16 X1013254.245.2569452.2沉箱后趾填石10.75 X(0

16、.1 X18+14.2 X10 )X161725.610.12517471.7沉箱后趾填石20.75 X0.5 X0.3 X10 X161810.25184.525544.94139687.08精彩乂档每延米自重作用1596.568730.44计算图式如下: 其中：混凝土重度：水上 24KN/m 3水下14KN/m 3钢筋混凝土重度：水上25KN/m 3水下15KN/m 3极端低水位自重作用计算表项目计算式Gj(KN)距前沿Xi（m）GiX(KN m)胸墙13.0 X1.3 X24 X161612.82.253628.8胸墙25.0 X2.8 X24 X1638403.2512480胸墙上填料

17、2.0 X1.3 X18 X16748.84.753556.8沉箱93.12 X25+ (329.38 93.12 )X155871.95.2530827.48沉箱上填料3.0 X(1.9 X18+1.8 X17)X163110.47.7524105.6沉箱内填石(4.1 X3.7 X4.0 X8 0.5 X0.22 X4.0 X32) X17+4.1X3.7 X7.0 X8 0.5 X0.22X7.0 X32 0.5 X0.22 X(4.1+3.7 ) X16 X1016634.45.2587330.6沉箱后趾填石10.75 X(1.9 X18+5.8 X17+6.6 X10 )X16238

18、5.610.12524154.2沉箱后趾填石20.75 X0.5 X0.3 X10 X161810.25184.534221.9186267.98精彩乂档每延米自重作用2138.8711641.75实用标准文案四、抛石基床自重基床厚1.5m，抛石基床每延米自重Gj= （10.5+1.5+0.5+2 ）X1.5 X 10=217.5KN/m第二节 土压力（永久作用、可变作用）码头后填料土压力（永久作用）查重力式码头设计与施工规范附录 C得第n层土的主动土压力系数标准值如下:渣石：内摩擦角n=29 n=0 ,Kan=0.347 （假设 a、P 均为 0 ）；块石：内摩擦角n=45 , n=0 ，K

19、an=0.172内摩擦角1n=45 ，n=3n=15 ,Kan=0.160 （假设 a、P 均为 0 ）。精彩文档土压力强度计算公式按下式计算:第n层填料顶层：永久作用eniihiKan可变作用 eqn1qKan第n层填料底层：永久作用en2ihiKan可变作用eqn2qn实用标准文案1.设计高水位时设计高水位时码头后填料土压力强度计算计算土土层厚回主动土压力强度标准值计算土层高填材料重度Y n外摩擦土压永久作用层面层度h n程（m ）材(KN/m 3)角弘（）力系eni (kPa)编号n（m）料数Kan计算式数值1116.601.30180.00125.30渣00.34718 X1.3 X0

20、.347=23.4 X0.3478.122125.300.60石1023.4 X0.3478.12224.70(23.4+10 X0.6) X0.347=29.4 X0.34710.203134.701.80块1000.17229.4 X0.1725.06322.90石(29.4+10 X1.8) X0.172=47.4 X0.1728.15精彩文档414242.90-8.5011.401547.4 X0.1607.58(47.4+11.4 X10 )X0.160=161.4 X0.16025.820.160设计高水位时码头后填料自重力产生的土压力合力（永久作用）标准值及其力矩的计算计算土 层

21、n土层高程（m）土层顶土压力强度en1（kPa）土层底土压力强度en2（kPa）土层厚度hn（m）土压力合力标准值En（KN）水平分力标准值及其产生的倾覆力矩竖向分力标准值及其产生的稳定力矩顶底计算式数值水平分力EHn（KN ）力臂LHn(m )倾覆力矩M EHn(KN m)竖向分力EVn（KN ）力臂LVn(m)稳定力矩M EVn(KN m)16.605.300.008.121.30(0+8.12 )X1.3/25.285.2814.2375.130025.304.708.1210.200.60(8.12+10.20 )X0.6/25.505.5013.4974.200034.702.905

22、.068.151.80(5.06+8.15 )X1.8/211.8911.8912.23145.410042.9-8.57.5825.8211.40(7.58+25.82 )190.3183.894.66856.9349.2710.50517.34设计高水位时胸墙后填料土压力强度计算计算层面编号土层土层厚度h n（m）回主动土压力系数Kan土压力强度标准值计算土层高填材料重度Y n外摩擦永久作用程（m ）材(KN/m 3)角弘（）eni (kPa)n料计算式数值1116.601.30180.00125.30渣00.34718 X1.3 X0.347=23.4 X0.3478.122125.30

23、2.80石1023.4 X0.3478.12222.50(23.4+10 X2.8) X0.347=51.4 X17.84yn3enien 200X11.4/28206.561151.6749.27517.34其中:hn 2eni en2Ll一- ll亠EiHnEnCOS n EvnEnSinn0.347设计高水位时胸墙后填料自重力产生的土压力合力（永久作用）标准值及其力矩的计算计土层高程土层顶土层底土层土压力合力标准值En水平分力标准值及其产生的倾竖向分力标准值及其产生的稳算（m）土压力土压力厚度（KN）覆力矩定力矩土层n顶底强度en1(kPa)强度en2(kPa)hn(m)计算式数值水平分

24、力EHn(KN )力臂LHn(m)倾覆力矩M EHn(KN m)竖向分力EVn(KN )力臂Lvn(m)稳定力矩M EVn(KN m )16.605.300.008.121.30(0+8.12 )X1.3/25.285.283.3317.580025.302.508.1217.842.80(8.12+17.84 )X2.8/236.3436.341.2344.700041.6262.2800E n sin nhn 2en1en2EHn En COS n Evn其中：yn3 en1 en22.极端高水位时极端高水位时码头后填料土压力强度计算回填材料主动土压力强度标准值计算计算土土层高程(m )土

25、层厚材料重度丫 n(KN/m 3)外摩擦角 Sn ()土压永久作用层面层度h n力系eni (kPa)编号n(m)数Kan计算式数值1116.600.10180.00126.50渣00.3418 X0.1 X0.347=1.8 X0.3470.622126.501.80石1071.8 X0.3470.62224.70(1.8+10 X1.8) X0.347=19.8 X0.3476.873134.701.80块1000.1719.8 X0.1723.41322.90石2(19.8+10 X1.8 )X0.172=37.8 X0.1726.50412.900.16037.8 X0.1606.05

26、424-8.5011.4015(37.8+11.4 X10 )X0.160=151.8 X0.16024.29极端高水位时码头后填料自重力产生的土压力合力（永久作用）标准值及其力矩的计算计土层高程土层顶土层底土层算(m)土压力土压力厚度土强度en1强度en2h n层顶底(kPa)(kPa)(m)n土压力合力标准值En水平分力标准值及其产生的倾竖向分力标准值及其产生的稳(KN)计算式数值水平分力臂倾覆力矩竖向分力臂稳定力矩力EHnLHnM EHn力EvnLvnM EVn(KN )(m)(KN m)(KN )(m)(KN m )覆力矩定力矩16.606.500.000.620.10(0+0.62

27、)X0.1/20.030.0315.030.450026.504.700.626.871.80(0.62+6.87 )X1.8/26.746.7413.8593.350034.702.903.416.501.80(3.41+6.50 )X1.8/28.928.9212.21108.910042.90-8.506.0524.2911.40(6.05+24.29 )X 11.4/2172.94167.054.56761.7544.7610.50469.98182.74964.4644.76469.98其中：ynh 2en1 編2 EHnEn COS n EvnE. Sin n3enien2极端高水

28、位时胸墙后填料土压力强度计算计算层面编号土层土层厚度h n（m）回主动土压力强度标准值计算土层高填材料重度Y n外摩擦土压永久作用程（m ）材(KN/m 3)角弘（）力系eni (kPa)n料数Kan计算式数值1116.600.10180.00126.50渣00.34718 X0.1 X0.347=1.8 X0.3470.622126.504.00石101.8 X0.3470.62222.50(1.8+10 X4.0 )X0.347=41.8 X0.34714.50极端高水位时胸墙后填料自重力产生的土压力合力(永久作用)标准值及其力矩的计算计算土 层n土层高程(m)土层顶土压力强度en1(kP

29、a)土层底土压力强度en2(kPa)土层 厚度hn(m)土压力合力标准值En(KN)水平分力标准值及其产生的倾覆力矩竖向分力标准值及其产生的稳定力矩顶底计算式数值水平分力EHn(KN )力臂LHn(m)倾覆力矩M EHn(KN m)竖向分力Evn(KN )力臂Lvn(m)稳定力矩M EVn(KN m )16.606.500.000.620.10(0+0.62 )X0.1/20.030.033.630.110026.502.500.6214.504.00(0.62+14.50 )X4.0/230.2430.241.3942.030030.2742.1600廿hn 2en1 en2其中：yn亍忑e

30、n2 EHn En C0S n EVnEn Sin n3.极端低水位时极端低水位时填料土压力强度计算土土层高土层厚回填层度h n程（m ）材n（m）料计算层面编号主动土压力强度标准值计算材料重度丫 n外摩擦土压永久作用(KN/m 3)角 Sn ()力系eni (kPa)数Kan计算式数值1116.601.90渣石1800.3470.00124.7018 X1.9 X0.347=34.2 X0.34711.872124.701.8000.17234.2 X0.1725.88222.9017(34.2+17 X1.80) X0.172=64.8 X0.17211.143132.904.00块64.

31、8 X0.16010.3732-1.10石150.160(64.8+17 X4.00 )X0.160=132.8 X0.16021.25414-1.107.4010132.8 X0.16021.2542-8.50(132.8+7.40 X10) X0.160=206.8 X0.16033.09极端低水位时填料自重力产生的土压力合力（永久作用）标准值及其力矩的计算计土层高程土层顶土层底土层土压力合力标准值En水平分力标准值及其产生的倾竖向分力标准值及其产生的稳算(m)土压力土压力厚度(KN )覆力矩定力矩土层n顶底强度en1(kPa)强度en2(kPa)hn(m)计算式数值水平分力EHn(KN)

32、力臂LHn(m)倾覆力矩M EHn(KN m)竖向分力EVn(KN)力臂LVn(m)稳定力矩M EVn(KN m)16.604.700.0011.871.90(0+11.87 )X1.9/211.2811.2813.83156.000024.702.905.8811.141.80(5.88+11.14 )X1.8/215.3215.3212.61193.190032.90-1.1010.3721.254.00(10.37+21.25)X4.0/263.2461.099.17560.2016.3710.50171.894-1.10-8.5021.2533.097.40(21.25+33.09)X

33、7.4/2201.06194.213.43666.1452.0410.50546.42281.901575.5366.54718.31.hn 2en1 en2其中：yn寸EHnEn COS n EvnE. Sin n3 en1 en2码头后堆货荷载产生的土压力强度计算土压力强度标准值计算计算土土层高程（m）土层厚回填材料外摩擦角Sn （）主动土压力系数Kan可变作用（堆货何载）层面层度h neqni(kP a)编号n（m）满布的均布荷载计算式数值1116.601.90渣石00.34720 X0.3476.94124.706.942124.700.99块石00.17220 X0.1723.44堆货荷载产生的土压力（可变作用）223.713.443133.710.813.44322.903.444142.904.96150.16020 X0.1603.2042-2.063.20515-2.066.443.2051-8.503.20的土压力计算图