沉箱码头计算书

1、任务要求：码头设计高水位12米，低水位7.4米，设计船型20000吨，波高小于1米, 地面堆货20kpa, Mh1630门座式起重机，地基承载力不足，须抛石基床。一.拟定码头结构型式和尺寸拟定沉箱尺寸：船舶吨级为20000吨，查规得相应的船型参数：设计船型总长(m)型宽(m)满载吃水(m)18327.610.5即吃水为10.5米。 其自然资料不足，故此码头的前沿水深近似估算为：D = kT= 1.15x10.5=12.1m ,设计低水位7.4米，则底高程：7.4 -12.1 = -4.7m ,因此定底高程-5.1m处。由于沉箱定 高程即为胸墙的底高程，此处胸墙为现浇钢筋混凝土结构，要求满足施工

2、水位高于设计低水位， 因此沉箱高度要高于码头前沿水深12. 1mo综上，选择沉箱尺寸为：/ xb x h =13m x10.2n? x14m o下图为沉箱的尺寸图：一,*,M = 6.68 x 10.2=68.19( KN in I mqV门机前腿产生附加土压力引起的竖向作用和稳定力矩：G= 1500/13= 115.38KNmM =115.38x2.75=317.30( m) / mG其余两种情况类似，但是1和2情况下，后腿竖向荷载小于3情况，故产生的附加土压力也 小于3情况，考虑最不利情况时，仅需考虑3情况即可。.(3)、船舶系缆力(可变作用)N =N since cos p ；N = N

3、cosa sin p oy因为此处是海港码头，按要求，则a=30，p=15 oN - N since cos p =500 xsin 30 x cos 15 =241.48；系缆力引起的水平作用和倾覆力矩为：241 48P =_= 18.58KNS ；RH 13M =18.58x18.6 = 345.59(KN m)/mQPR(4)、码头荷载标准值汇总码头荷载汇总表作用分类荷载情况垂直力(KN/m)水平力(KN/m)稳定力矩(KN*m/m倾覆力矩(KN*m/m)永久作用自 重 力设计高水位1974. 499072. 37设计低水位2055. 1111120.35填 料 土 压 力设计高水位11

4、0. 02531.291122.203540. 73设计低水位144. 74698. 931476. 354795. 74可变作堆货土压力22. 34107. 88415. 522006. 57前沿堆货140.00938. 00用门机作用122. 0632. 28385. 49164. 64船舶系缆力18. 582、码头稳定性验算作用荷载效应组合持久组合：设计高水位(永久作用)+堆货(主导可变作用)；(波浪力为0) 短暂组合：波浪力为0,故此不予考虑；偶然组合：非正常撞击、火灾、爆炸等未考虑；地震组合：可不进行抗震验算。码头沿基床顶面的抗滑稳定性验算：此处无波浪作用，堆货土压力为主导可变作用时

5、：Y (Y E +y E +()y P)- (Y G+y E +yE +(j)y )/0 E HE qHP BYGE vEa码头沿机床顶面的抗倾稳定性验算： 此处无波浪作用，考虑堆货土压力为主导可变作用时：y (Y M +y M M )- 一 (y M +yM +y M +伽 M )0 E EH E EqH P p. 、 G G E Ev E Eqv u PBu抗滑稳定性验算计算表项目组合情况土压力为主导可变作用：r (r E+rE2EqH+中 r P) 0 c1 Hp B1/r (r G+r E +R Eqv+0 r P )fd gE1 v e2u Bur0r E1EHrE2EqH*r Fp

6、B结果rdrgGEVEqvruPBuf结果结论持久组合高水位1.01.35531.291.25107. 880.71.20852. 091.11.01974. 49110.0222. 341.200.61173.24稳定低水位1.01.35698. 931.25107. 880.71.201078.411.11.02055. 11144. 7422. 341.200.61242.78稳定抗倾稳定性验算计算表项目组合情况土压力为主导可变作用：r (r M +r M + 0 r M ) 0 e1 EH E2 EqHp P81/r (r M+r M +R M +*r M ) d g G E1 Ev

7、c2 Eqvu PBurrMrM*rM结果rrgMMMrM结果.吉论持久组合高水主1.0 1.：I5 35407 1.252006. C0.71.207228. 21.351.09072. 371122. 201739.01.209452. 66稳定低水立1.0 1.：15 47957 1.252006. t0.71.208982. 41.351.011120.31476. 351739.01.2011323.8稳定（4）基床承载力验算：持久组合：设计低水位（永久作用）+堆货（可变作用）；（波浪力为0）短暂组合：波浪力为0,故此不予考虑； 偶然组合：非正常撞击、火灾、爆炸等未考虑;地震组合：未

8、进行抗震验算。持久组合是基床顶面应力计算：V = 2055.11 +144.74 + 22.34 +140 +122.06 = 2484.25 KN / m ； kM =11120.35+1476.35 + 415.52 + 938 + 385.49 = 14335.7KA/ m/m ；RM = 4795.74 + 2006.57 +164.64 = 6966.95KA/ m/ m ；0M -MR 0Nk2484.25= 2.95m ；& 二2. 95mB/3=10. 2/3=3. 4m,此时基床应力采用:2 Vb =k_max 3 gb =0min则：=2匕=2x 2484.25 = 56

9、AikPa 33x2.95b =0min综上，抛石基床承载力满足强度要求。2、地基承载力验算：抛石基床厚度为2m,则验算地基表面应力：lb max +YdB + 2dmaxmax=B*min +丫。minB + 2d cr = 600kPa ；B此建 另故8广3&。B此建 另故8广3&。则： =g：max +yd= +11x2 = 386.65 max *2d2.95x3 + 2x2iB c)= 3 腰 + Y d =0 +11 x 2 = 22.00kPa。min B+2d1那么：b = 386.65kPamax0 故，满足浮游稳定性要求。X-74000130003002.拟定胸墙尺寸:2k

10、pa如图，胸墙的顶宽由构造确定，一般不小于0.8m,对于停靠小型河船舶的码头不小于0.5m。 此处设计胸墙的顶宽为1.0m。设其底宽为5. 5m,检验其滑动和倾覆稳定性要否满足要求：（由于此处现浇胸墙部分钢筋直接由沉箱顶部插入，可认为其抗滑稳定性满足要求，只需验算 其抗倾稳定性）设计高水位时胸墙有效重力小于设计低水位时，对于胸墙的整体抗倾不利，故考虑设计高水位时的抗倾稳定。沉箱为现浇钢筋混凝土，其重度在水上为23.5kN / n?3 ,水下为3.5kN/m3 ,则在设计 高水位时沉箱的自重为：G = lxl.5 + -xl.5xx(5.5-l)x23.5 + (3.1 xl+1.5x212+(

11、5.5-l)x3.1x Lxl3.524.64.62贝寸 G=227.83kN。自重G对0点求矩：M = 77.1 x 0.5 + (33.4967 x 5.5 -10.4792)x (2 / 3x 5.5 +1/ 3)=733.56kN m 0G考虑到有门机在前沿工作平台工作时，胸墙的水平土压力最大，此处门机荷载折算为线性荷载为：.250 x10q = 78.57kPa 。14(此处近似用朗肯土压力进行验算)朗肯主动土压力系数：Ka = tam (45 M = 576.77K/V m ,即说明在高水位时胸墙能保持抗倾稳定。 (；即胸墙的尺寸为：顶宽为1.0m,底宽为5.5m,高为4. 6m。

12、则码头的结构形式及尺寸如图：.5豆没汁耳如虬2说&输.9又时fe柿7.43900 习oIO300IU2UU二、计算高低水位时抗滑、抗倾稳定性及地基应力1、荷载作用分类及计算：（D结构自重力（永久作用）：a、设计高水位情况：18.58T713.5lOkpo，南藉一 7.158lua设计高水位自重作用计算表项目计算式Gi (KN)Xi (m)Gi*Xi(KN*m)沉箱前、后面板、纵隔墙(13. 05*0. 3*+13. 05*2)*13*152035. 805.5011196. 90沉箱侧板、横隔墙(13. 05*4. 25*0. 3*4+13. 05*4.25*0.2*4) *151663.90

13、5.509151.45沉箱底板(9.3*0.25*13) *15816. 105.504488. 55沉箱前趾(0.45+0.85) *0.9*0.5*13*15114. 100.5056. 60沉箱填土4. 25*4*13.05*9.5*612645.455.5069549. 98胸墙(1+2. 5)*1.5*0. 5*23. 5+ (2. 5+5. 5)*3. 1*0.5*13. 5 *132979. 000.401191.60胸墙后填土(4. 8+7. 8) *3. 1 *0. 5*9. 5+ (7. 8+9. 3)*1.5*0. 5*18 *135414. 004. 1222305.

14、68总计25668. 35117940. 76每延米自重作用25668. 35/131974. 499072. 37b、设计低水位情况:18.581 J pQ31.84k66.28k5,8 k pa设计低水位自重作用计算表项目计算式Gi (kN)Xi (m)GiXi (kN*m)沉箱前面板、后面板、纵隔墙2* (0. 3*12.5*13*15+0. 3*1.05*13*25)+0. 2*12. 5*13*15+0. 2*1.05*13*252223.005. 5512337. 65沉箱侧板，横隔板2* (0.3*12.4*12.5*15+0. 3*12.4*1.05*25) +0.2*12.4

15、*12.5*15+0. 2*12.4*1.05*252120.405.5511768.22沉箱底板10. 2*0.45*13*15895. 055. 554967. 53沉箱前距0.85*0. 9*13*15149. 180.4567. 13沉箱填石6* (3.4*3. 65*12.5*9.5+3.4*3. 65*1.05*18)10249.425. 5556884. 28胸墙(1+5.5) *4.6/2*13*23.54567. 232. 7912719. 72胸墙后填土(3.8+8. 3) *4.6/2*13*186512.227. 0445819.98总计26716. 49144564.

16、 50每延米自重作用2055. 1111120.35(2)、土压力标准值计算：码头后填料为粗砂，水上水下的摩擦角(P=35 ,沉箱以下外摩擦角8 = P = 35 =11.7 。主动力系数为:I* Jsin(p +8)sin (p2I Jsin(35 + ll.7)sin 35cos5Lgos11.7ccC0S2(pcos2 35=0.29K -K cosS = 0.29 xcosl 1.7 = 0.28 ；ax anK -K cos8 = 0.29xsinl 1.7 = 0.06 oax a TOC o 1-5 h z 土压力标准值按下式计算：e =(云y h )K cosocni i a/

17、=0e = (2Ly h ) K cosan 2i i ai=0其中 COSa =1 oa、码头后填料土压力(永久作用)：设计高水位情况：e = 0 ；13.5e =yhK = 18xl.5x 0.29 = 7.8/cPq ； TOC o 1-5 h z 12.0ae * =yhK = 18 xl.5x 0.28 = 7.56/cPq (与e相差很小，近似忽略) 12.0a12.0e = S h +Y h ) K =(18xl .5+9.5 x 17.1) x 0.28 = 54.94/cPa o-5.11 12 2 a土压力强度分布图见上图高水位计算作用分布图。土压力为：E =J_x7.8x

18、l.5 + !x(7.8 + 54.94)xl7.l = 542.56K/V/m ；n 22土压力标准值的水平力：E =EcosS = 542.56 x cos 11.7 =531.29 KN/ 血； Hn n土压力标准值的竖向力：cE =E sin8 = 542.56 xsin 11.7 =110.02KN / m ；Vn n土压力引起的倾覆力矩为：M =2x15x7.8x(17.1+)+7.8x17.1x122+Lx(54.94-7.8)x17.1x_EH 23223二3540.73(KN m)/m。土压力引起的稳定力矩为:M=10.2x110.02=1122.20(/V m) / m o

19、EV设计低水位情况： TOC o 1-5 h z e =0 ；13.5e =.hK = 0.29 x18x 6.1 = 31.84/cPq ；7.4ae 1 =. hK = 0.28 x 18 x 6.1 = 30.75/cPa (相差不大，近似和e 相等);7.4a7.4e = (y/i+Y h ) K =(18x6.1 +9.5 x 12.5) x 0.28 = 66.28/cPa o-5.1 I 12 2 a土压力强度分布图见上图低水位计算作用分布图。土压力为：E = lx6.1 x31.84 + (31.842 +66.28)x1x12.5 = 713.76AT/V/m ； 22土压力

20、标准值的水平力：E = Ecosb = 713.76 x cos 11.7 =698.93 KN/ m ； Hn n土压力标准值的竖向力：E = E sin8 = 713.76 xsinll.7 =144.74KN / m ；Vn n土压力引起的倾覆力矩为：16.112.5 112.5M =_x6.1x 31.84x（12.5+一+_x （66.28-31.84） x 12.5 xEH 23223二4795.74（KN m）/m。土压力引起的稳定力矩为：. M = 10.2x 144.74=1476.35（ K/V m）/moEVb、堆货荷载产生的土压力：.各种水位时，堆货荷载产生的土压力强度标准值相同。e =20 x0.29 = 5.80/cPq ；13.5 8.9e =20 x 0.28 = 5.60kPa。（近似相等，均取 5. 80kPa）8.9