港航沉箱码头论文

1、-. z.目录摘要.II Abstract.III引言设计概述.-1-1自然条件.-2-1.1地理位置.-2-1.2气象.-2-1.2.1气温.-2-1.2.2降水.-2-1.2.3风况.-3-1.2.4台风.-4-1.2.5雾.-4-1.2.6相对湿度.-4-1.3水文.-5-1.3.1潮汐.-5-1.3.2波浪.-5-1.4冰况.-9-1.5码头作业天数.-9-1.6工程地质.-10-1.6.1地形地貌.-10-1.6.2地层分布.-10-1.6.3地质构造.-11-1.6.4地基土承载力标准值.-11-1.6.5工程地质评价.-11-1.6.6地震.-12-2设计资料.-13-3总平面设

2、计.-14-3.1港口陆域.-14-3.1.1码头泊位长度.-14-3.1.2码头前沿高程.-14-3.2港口水域.-14-. z3.2.1码头前沿设计水深.-14-3.2.2码头前沿停泊水域宽度.-15-3.2.3盘旋水域.-15-4码头竖向设计.-16-4.1沉箱顶标高.-16-4.2胸墙底标高.-16-4.3码头沉箱底标高.-16-4.4抛石基床.-16-4.5抛石棱体顶标高.-16-4.6倒滤层顶标高.-16-5码头断面构造设计.-17-5.1沉箱主要尺度.-17-5.1.1沉箱外形尺寸.-17-5.1.2箱隔墙设置.-17-5.1.3沉箱构件尺寸.-17-5.1.4沉箱浮游稳定验算.

3、-19-5.1.5沉箱吃水验算.-20-5.1.6沉箱干舷高度验算.-20-5.2胸墙尺寸.-21-5.3码头上部构造及其他设计问题.-21-5.3.1系船柱.-21-5.3.2滑道布置.-22-5.3.3橡胶护舷.-24-5.3.4抛石棱体.-24-5.3.5倒滤层加二片石.-24-5.3.6抛石基床.-24-5.3.7变形缝.-24-6码头荷载作用情况.-26-6.1码头构造自重计算.-26-6.1.1设计高水位.-26-6.1.2极端高水位.-28-6.1.3极端低水位.-30-. z6.1.4设计低水位.-32-6.1.5施工期情况.-33-6.2土压力.-33-6.2.1码头后填料土

4、压力永久作用.-34-6.2.2堆场及滑道荷载产生土压力可变作用.-42-6.2.3门机荷载产生土压力可变作用.-43-6.3船舶作用力可变作用.-47-6.4波浪力可变作用.-47-6.4.1极端高水位.-47-6.4.2设计高水位.-49-6.4.3设计低水位.-51-6.4.4施工期波浪力.-52-6.5地震力.-53-6.5.1地震惯性力.-53-6.5.2地震土压力.-54-6.5.3地震动水压力.-56-6.6贮仓压力.-57-6.7施工期沉箱沉放时面板所受水压力.-57-6.8码头作用标准值汇总.-58-7胸墙荷载作用情况.-59-7.1胸墙构造自重力.-59-7.1.1设计高水

5、位.-59-7.1.2极端高水位.-59-7.2土压力.-60-7.2.1胸墙后填料土压力永久作用.-60-7.2.2堆场及滑道荷载产生土压力可变作用.-61-7.3系缆力.-61-7.4胸墙作用标准值汇总.-62-8稳定性验算.-63-8.1胸墙稳定性验算.-63-8.1.1作用效应组合.-63-8.1.2沿胸墙底面抗滑稳定性验算.-63-. z8.1.3绕胸墙前端抗倾稳定性验算.-64-8.2码头抗倾抗滑稳定性验算.-66-8.2.1作用效应组合.-66-8.2.2沿基床顶底抗滑稳定性验算.-66-8.2.3沿沉箱前趾抗倾稳定性验算.-70-8.3地基承载力验算.-74-8.3.1作用效应

6、组合.-74-8.3.2基床承载力验算.-74-8.3.3地基承载力验算.-75-9主要构件力计算.-76-9.1承载能力极限状态下的力计算.-76-9.1.1沉箱前面板.-76-9.1.2沉箱前底板计算.-77-9.1.3沉箱后底板计算.-78-9.1.4力汇总.-79-9.2构件承载力计算.-79-9.2.1底板*向跨中截面上侧承载力计算.-79-9.2.2底板*向支座截面下侧承载力计算.-80-9.2.3底板Y向跨中截面上侧承载力计算.-80-9.2.4底板Y向支座截面下侧承载力计算.-80-9.2.5前面板1.5l以下*向侧承载力计算.-81-9.2.6前面板1.5l以下*向外侧承载力

7、计算.-81-9.2.7前面板1.5l以下Y向侧承载力计算.-81-9.2.8前面板1.5l以下Y向外侧承载力计算.-81-9.2.9前面板1.5l以上*向侧承载力计算.-82-9.2.10前面板1.5l以上*向外侧承载力计算.-82-9.2.11隔墙及侧壁.-82-9.2.12沉箱前后趾.-82-9.3正常使用极限状态下的力计算.-84-9.3.1沉箱前面板.-84-9.3.2沉箱前底板计算.-85-9.3.3沉箱后底板计算.-85-. z9.3.4力汇总.-86-9.4构件裂缝宽度验算.-86-9.4.1沉箱后底板*向跨中截面裂缝宽度验算.-87-9.4.2沉箱后底板*向支座截面裂缝宽度验

8、算.-87-9.4.3沉箱后底板Y向跨中截面裂缝宽度验算.-87-9.4.4沉箱后底板Y向支座截面裂缝宽度验算.-88-9.4.5沉箱前面板1.5l以下*向支座截面裂缝宽度验算.-88-9.4.6沉箱前面板1.5l以下Y向支座截面裂缝宽度验算.-88-9.4.7沉箱前面板1.5l以上*向跨中截面裂缝宽度验算.-88-9.4.8沉箱前面板1.5l以上*向支座截面裂缝宽度验算.-89-9.4.9 轨枕裂缝宽度验算.-89- 参 考 文 献.-91- 致 .-92-. z引言设计概述本设计题目为长兴岛万阳重工水工配套工程大件码头设计，容为完成设计一满足 重大件下水和船舶停靠要求的顺岸式码头。本工程位

9、于市长兴岛临港工业区，长兴岛临港工业区位于葫芦山湾湾南岸， 交流岛乡北侧。受葫芦山嘴处较窄门口及外弯浅水区的天然掩护，湾很少受到大风浪 的侵袭，掩护条件很好，具有港口及临港工业开发的优良条件。新厂区北面为长兴岛3 号市政道，南临海湾。新建厂道路与市区道路相连接，交通运输方便。本工程设计围顺岸共有260m码头岸线，满足重大件下水及船舶停靠要求。考 虑到岸线资源十分珍贵，在顺岸码头东侧布置300m长、南北向突堤码头，先期作为企 业的临时堆场考虑，远期可作为舾装泊位，供本企业及其它修造船企业使用。主厂房与 配套码头之间布置1500吨产品装船滑道，长度约为150m包括码头段长度。本次毕业设计重点容为重

10、力式大件码头构造设计和大件码头装卸工艺方案比拟 与分析。码头构造型式采用方形沉箱构造方案。码头根底为方形沉箱，沉箱填 10100kg块石，上部为现浇胸墙。顺岸码头共有13个沉箱，沉箱长度为17.6m，高度为11.2m。 综合考虑货物、运输工具、自然条件、港口建筑物和运输组织等方面容，选择装船滑 道作为重大件运输的装卸方法。设计主要包括港口平面布置、码头竖向设计及断面构造 设计、荷载计算及确定作用组合、码头稳定性验算等容。本工程设计依据海港总平面设计规、重力式码头设计与施工规、水运工 程抗震设计规、水运工程混凝土构造设计规等相关规设计编写。-. z1自然条件1.1地理位置长兴岛位于省东半岛、市渤

11、海一侧海岸线的中段，属瓦房店市辖境，北濒 复州湾，南临葫芦山湾与交流岛乡包括西中岛、凤鸣岛、交流岛、骆驼岛四个岛屿 相望，东侧以狭窄水道(约300米宽)与大陆相连。拟建工程位于葫芦山湾湾北岸，与 南岸交流岛乡之间仅有一湾之隔。葫芦山湾湾口向西，湾口南北向宽约10km，湾口水 深约20m，南北两岸分别为西中岛和长兴岛，水域宽阔，北向、东向及南向都受到了良 好的掩护。地理位置参见附图SY可-01。长兴岛全岛面积252.5平方公里，是长江口以北第一大岛。既是面向环渤海经济圈 最优良的出，又是通往东北腹地最便捷的大通道。东与大陆仅一桥相连，距岸 358 米，海上西距港84海里，南距旅顺口59海里、92

12、海里，北距港101 海里，东距国仁川港 339 海里、日本长崎港646 海里；陆上北距130公里、 阳292公里，南距123公里，东距大高速公路29公里、哈大铁路支线15公里。长兴岛南岸港区陆路四通八达，省一级公路东西贯穿全岛至港口区，近百公里的环 岛及支线公路，纵横交织，四通八达。新建的大高速公路关屯出入口至长兴岛省一级 公路缩短长兴岛至的行车时间；瓦房店市区拥有三条铁路专用线与哈大铁路相连， 东起哈大线瓦房店站，经董屯、白水井、郭家、复洲湾、左屯等站至五岛站，终至长兴岛港站的长兴岛铁路建成后，将完善港区的集疏运体系。1.2气象长兴岛地处渤岸，属海洋性气候，受季风影响较大。1.2.1气温历年

13、极端最高气温 32.81968年8月2日 历年极端最低气温 -19.01966年1月20日 年平均气温 10.0月平均最高气温23.9 月平均最低气温-5.51.2.2降水年最大年降水量 877.9mm1966年-. z多年平均降水量578.3mm日最大降水量142.2mm1966年7月27日69月降水量占全年降水量75%11翌年3月降雪仅占全年降水量8%1.2.3风况多年平均风速5.1m/s 最大风速30m/s 常风向频率NNE18.25% 次常风向频率WSW13.68%强风向N 最大风速 40.0m/s1964年4月5日 次强风向NNE 最大风速34.0m/s1969年1月28日 六级以上

14、大风频率7.4%葫芦山湾北岸地区风玫瑰见图1.1图1.1 葫芦山湾北岸地区风玫瑰图-. z表1.1葫芦山湾北岸风玫瑰统计表工程 风向平均风速m/s最大风速m/s频率%N6.8403.72NNE8.03418.25NE5.02410.21ENE3.4145.30E3.4182.76ESE4.5134.41SE4.8142.74SSE4.7132.99S4.6182.90SSW5.0193.97SW4.8185.96WSW5.01813.68W4.9187.88WNW5.2163.61NW5.1161.64NNW5.6202.19C7.791.2.4台风台风对本海区影响不大，1985年9月的850

15、9号台风曾穿越辽东半岛西部，1973年7月的7303号台风曾穿越辽东湾，但均未查出大风记录。只有1974年8月的7416号台 风斜穿辽东湾，在长兴岛记录到8级的SSW向大风，在八岔沟港区引起大浪。1.2.5雾港址海域每年的710月份多雾，尤以8月份为最多。能见度 1km的雾日年平均18.3d。年最多雾日34d，年最少雾日9d。1.2.6相对湿度多年平均相对湿度为67.5。59月相对湿度较大，最大月平均相对湿度86， 发生在7月。10月翌年4月相对湿度较小，最小月平均相对湿度为59，发生在1 月、12月。最小相对湿度为3，发生在1980年4月30日。-. z1.3水文1.3.1 潮汐长兴岛无长期

16、潮位观测站。附近长哨水文站地理坐标为：3923N，12114E 有局部短期资料，长兴岛马家咀验潮站地理坐标：3932.5N，12113.6E，已有2004年12月2005年11月完整一年的潮位数据。此外距长兴岛东北方向113km的营 口鲅鱼圈海洋站、长兴岛东南方向86km的老虎滩海洋站积累有长期的潮位观测资 料。在本海域山前屯、通水沟、马家咀、造船厂布设个临时潮位观测站，大、小潮各 连续观测32小时。其水站自200年6月29日至7月30日连续观测潮位一个月。1基面关系：图1.2基面关系本报告中水位、高程、水深均以当地理论最低潮面起算。2潮汐性质根据2004年12月2005年11月实测潮位资料计

17、算出的长兴岛潮汐形态系数为1.1， 本海区的潮汐性质属不正规半日潮。日不等现象比拟明显，潮汐强度中等。3工程设计水位设计高水位 2.33m 设计低水位 0.23m 极端高水位重现期：50年 3.33m 极端低水位重现期：50年 -1.27m1.3.2 波浪在长兴岛温陀子海域-14.7m处，1984年8月1985年12月间曾进展过短期波浪观 测，实测资料说明其常浪向为NNE，频率为14，次常浪向为SW，频率为10，实 测最大波高H4为4.2m，浪向为NNE；次强浪向为N，实测最大波高H4为3.3m。 近期在长兴岛马家咀设置临时波浪站，统计2004年12月2005年11月实测资料说明其-. z常浪

18、向为NE，频率为16.2，次常浪向SW，频率为12.9，实测最大波高H1/10为4.5m，浪向NE。长兴岛港区葫芦山湾、长兴岛西北波浪、潮流、泥沙运动数 学模型试验研究报告送审稿中统计的波浪统计表见表1.2，波浪玫瑰图见图1.2。表1.2长兴岛实测20042005年波浪分级分频统计表(%)H1/10(m)0.50.51.01.01.51.62.02.02.52.53.03.03.53.54.04.0合计N1.52.60.60.60.20.10.10.00.05.7NNE2.42.12.11.00.40.30.30.00.08.7NE6.13.52.32.40.90.50.30.20.116.2

19、ENE1.60.60.20.10.00.00.00.00.02.5E0.60.30.00.00.00.00.00.00.00.8ESE0.50.00.10.00.00.00.00.00.00.6SE3.70.70.00.00.00.00.00.00.04.4SSE2.60.70.10.00.00.00.00.00.03.4S5.41.00.20.00.00.00.00.00.06.6SSW2.62.10.70.10.00.00.00.00.05.6SW7.53.71.20.30.10.00.00.00.012.9WSW2.73.51.20.60.10.20.10.00.08.4W1.62.10

20、.60.30.30.00.00.00.05.0WNW0.30.80.60.40.30.10.00.00.02.5NW0.90.60.60.30.10.00.00.00.02.6NNW1.00.90.30.30.10.10.00.00.02.7C11.60.00.00.00.00.00.00.00.011.6合计52.525.110.96.52.61.20.90.20.1100.0-. z图1.3 长兴岛波玫瑰图-. z长兴岛南岸三面环山，仅西、西南向无掩护，南岸大局部岸线具有较好的掩护条件。南岸主要受WWSWSWSSW向外海波浪侵袭。葫芦山湾口以东水域，受海底地 形影响，波浪经浅水变形、折射作

21、用，波浪会发生衰减变化。根据长兴岛港区葫芦山湾、长兴岛西北波浪、潮流、泥沙运动数学模型 试验研究报告，本港址的主要波浪方位为WWSW向，各重现期波浪要素见表1.3。表1.3葫芦山湾-5m设计波要素水位(m)浪向重现期(a)H1%(m)H4%(m)H5%(m)H13%(m)H (m)T(s)L (m)极端高水位SW502.271.941.881.591.025.1637.35设计高水位SW502.151.841.781.510.975.1636.14设计低水位SW501.811.561.521.300.865.1630.85极端低水位SW501.601.401.361.180.805.1626.

22、43极端高水位SW21.821.541.501.260.804.4028.88设计高水位SW21.721.461.421.200.764.4028.27设计低水位SW21.451.241.211.030.664.4025.00极端低水位SW21.291.111.080.930.624.4021.82极端高水位WSW503.683.183.102.661.776.6553.33设计高水位WSW503.473.022.942.541.706.6550.91设计低水位WSW50(2.82)2.572.512.211.556.6541.84极端低水位WSW50(1.90)(1.90)(1.90)(1.

23、90)1.516.6534.83极端高水位WSW22.031.731.681.410.904.7332.57设计高水位WSW21.931.641.591.340.864.7331.71设计低水位WSW21.621.391.351.150.754.7327.56极端低水位WSW21.431.251.211.050.704.7323.84注：括号值为极限波高。-. z表1.4设计波浪要素50 年重现期主波向水位H1%mH4%mH1/3mW极端高水位0.450.340.28设计高水位0.450.340.28设计低水位0.380.290.24WSW极端高水位0.710.530.44设计高水位0.700

24、.520.43设计低水位0.590.440.36SW极端高水位1.461.160.92设计高水位1.371.020.85设计低水位1.190.900.75本工程的控制浪向为SW方向波浪，平均周期为5.16S。1.4冰况鲇鱼湾地处黄渤海交界处的辽东半岛南端，本海区一般无严重冰期。每年冬季有程 度不等的结冰现象。实测冰期约3个月，近岸处固定冰最大厚度62cm，岸冰最大堆积 高度 2m。在拟建港区水域鲇鱼湾沙坨子附近，由于水深流急，同时受黄海暖流余脉的 影响，冬季水温较周围浅水区明显偏高，因此在拟建港区根本上没有结冰现象。但在冰 情严重年，大窑湾的流冰带可随海流漂移穿过鲇鱼湾，流冰漂移方向根本与潮流

25、的主 流向一致SWNE。1.5码头作业天数降水:雨量25mm/d； 雾:能见度1000m； 风:风力6级；波浪: 对5000DWT 的杂货船：顺浪H4%0.8m，横浪H4%0.6m；周期T8.0s； 舾装码头：顺浪H4%0.6m， 横浪H4%0.6m；周期T6.0s海冰：流冰漂流速度在1.0m/s以下。-. z船舶泊稳条件分析：本工程船舶作业主要受影响的要素有：降水、风、雾、波浪。降水对船舶作业的影响天数为5.0d/a。 大风对船舶作业的影响天数为27.0d/a。 雾对船舶作业的影响天数为18.0d/a。 波浪对船舶作业的影响天数为0d/a。 重叠天数5d/a。根据允许船舶停靠码头的作业条件，

26、计算出船舶停靠码头作业天数320天。1.6工程地质1.6.1地形地貌葫芦山湾位处辽东半岛西岸的南段，在长兴岛和西中岛之间，面向渤海，湾口宽约10.5km、朝西开敞，纵深6.5km，天然水深平均15m左右。湾天然水深缺乏5m的部 分约占总面积的40。沿岸潮间带甚窄，多为礁石岩滩或砂卵石滩，湾中底质为泥或砂。 湾顶葫芦山嘴与西中岛隔开2km，并往东深嵌长约13km的港汊或称湾，其中间 为天然水深多在35m的潮沟，两侧为宽阔的泥质潮滩。湾滩涂平缓，高程多在-2m-7m之间，水深在近湾口处变化较快。葫芦山湾北 岸高程最高处为塔山328.7m，南岸最高处为泰山180m。该区陆地地貌主要为尖圆顶状构造剥蚀

27、高丘、圆顶状剥蚀低丘、剥蚀平原、波洪积扇群、海积平原。海岸地 貌主要有海蚀崖、海蚀洞、海蚀柱、海滩、岸堤与连岛坝。海底地貌类型为水下浅滩， 其外侧一窄条为浅海堆积平面局部，水深由0m12m变化，由湾底窄口向外海倾斜， 湾口地形简单，口门呈葫芦形，中间为水深0m至35m沟槽，两侧为淤泥质潮滩。拟建场地北部已经回填整平，地形总体上北高南低，地面高程在-11.003.21m，最 大高差14.21m。场地地貌单元主要为海积水下坡地。地形平缓，北高南低，水深在2.1011.00米。未见基岩出露，第四系覆盖层较厚，基岩岩性为石灰岩。1.6.2地层分布据地质海上工程勘察院2009年9月针对万阳重工厂区配套水

28、工 工程工程地质钻探及野外工程地质调查成果，场地地层构造和岩性特征自上而下为：1素填土Q4ml 黄褐色，稍湿，松散稍密，主要由中风化石灰岩碎石、粘性土及砂土组成，局部夹块石，块径250mm。主要分布于场地北部ZK1ZK3号孔。回填时间小于3年。层 厚约3.504.80m，平均厚度4.27m。-. z2淤泥质粉质粘土Q4m灰褐色，饱和，软塑，混粉砂，含量10%30%。该层场地均有分布，层厚3.00m11.80m， 平均厚度7.06m。3粉砂Q4mc 黄褐色灰褐色，湿饱和，松散稍密，级配不良，局部夹粉质粘土薄层，呈透镜体分布，厚度约0.1米0.2米。该层场地均有分布。层厚0.90m11.80m，平

29、均厚度6.39m。4粘土Q4apl黄褐色，稍湿，可塑硬塑，混粉砂，含量 5%10%，刀切面光滑，摇振反响无， 干强度中等，韧性中等。该层场地均有分布，层厚0.7017.60m，平均厚度8.17m。5强风化石灰岩O1l 黄褐色棕红色，构造被破坏，层状构造，岩芯多呈碎块状、土状，手折易碎。极软岩，破碎，岩体根本质量分级为级。该层场地分布广泛，厚度1.808.70m，平均厚 度6.75m。6中风化石灰岩O1l 灰褐色，碎屑构造，中厚层状构造，矿物成分主要为方解石。岩芯多呈短柱状，较软岩，较破碎，岩体根本质量分级为级。最大揭露厚度3.10m。1.6.3地质构造根据工程地质钻探成果场地中未见有断裂构造。

30、对工程建立无影响。1.6.4地基土承载力标准值素填土欠固结，不提供承载力； 淤泥质粉质粘土R=85kPa；粉砂 R=120kPa；粘土 R=200kPa； 强风化石灰岩 R=350kPa； 中风化石灰岩 R=1500kPa；1.6.5工程地质评价1据区域地质资料，区未发现活动性断裂构造，下部土层比拟密实、均匀， 不存在软弱夹层，稳定性较好，适宜建筑。2勘探提醒的情况说明，第5层石灰岩，层厚大、层位连续，为良好的地基 持力层。-. z3上部土层可挖性较好，港池、航道易于形成。1.6.6地震据国家质量技术监视局发布的1：400 万中国地震动参数区划图及说明书GB18306-2001，本地区地震动峰

31、值加速度为0.10g，地震动反响谱特征周期为0.40s， 地震根本烈度为度。建筑物地震防烈度宜安7度设计。-. z2设计资料1码头构造平安等级及用途： 码头构造平安等级为二级，件杂货码头。2材料指标： 拟建码头所需局部材料及其重度、摩擦角的标准值可按表2.1选用。表2.1材料名称重度kN/摩擦角度水上水下水上水下混凝土23241314钢筋混凝土24251415块石17104545渣石181030303设计船型万吨级杂货船：总长L型宽B型深H满载吃水T：146m22m13.1m8.7m。-. z3总平面设计3.1港口陆域3.1.1码头泊位长度本大件码头按照有掩护码头布置，根据海港总平面设计规JT

32、J 211-99中4.3.8.1 条中式4.3.8计算，码头泊位长度Lb L+d/2=1.25146+152=190m，综合考虑船舶 停靠与已有岸线，泊位长度Lb取为230m。3.1.2码头前沿高程根据海港总平面设计规JTJ 211-99中4.3.3条规定 根本标准：设计高水位+超高值1.01.5m 根本标准=+2.33+1.47=+3.8m； 复核标准：极端高水位+超高值0.00.5m 复核标准=+3.33+0.3=+3.63m； 考虑与前方陆地的衔接，取码头顶标高=+4.5m。3.2港口水域3.2.1码头前沿设计水深根据海港总平面设计规JTJ 211-99中4.3.5条中式4.3.5-1和

33、4.3.5-2D=T+Z1+Z2+Z3+Z4Z2=KH4%Z1式中D码头前沿设计水深m; T 设计船型荷载吃水(m);Z1 龙骨下最小富裕深度(m)与海床底质有关;Z2 波浪富裕深度(m)，当计算结果为负值时，取为0; K系数，顺浪取0.3，横浪取0.5； H4%码头前允许停泊的波高m，波列累积频率为4%的波高，根据当地波浪和港口条件确定；Z3 船舶因配载不均匀而增加的船尾吃水值m，杂货船可不计；Z4备淤富裕深度m，根据回於强度、维护挖泥间隔期及挖泥设备-. z的性能确定，不小于0.40m。D=T+Z1+Z2+Z3+Z4=8.7+0.6+0+0+0.4=9.7m。3.2.2码头前沿停泊水域宽度

34、码头前沿停泊水域宽度B不小于2倍船宽，为44m。3.2.3盘旋水域拟建工程为有掩护水域，盘旋圆直径为2.0L，L为设计船长。D=2.0220=440m-. z4码头竖向设计4.1沉箱顶标高 沉箱顶标高=施工水位+0.30.5m； 沉箱顶标高=+1.73m。4.2胸墙底标高胸墙底标高=沉箱顶标高-0.30.5m=+1.73-0.33=+1.40m。4.3码头沉箱底标高沉箱底标高=设计低水位-码头前沿设计水深=0.23-9.7=-9.47m。4.4抛石基床抛石基床平均厚度为8.79m。4.5抛石棱体顶标高抛石棱体顶标高=沉箱顶标高+0.3m=+1.73+0.57=+2.3m。4.6倒滤层顶标高取抛

35、石棱体顶面和坡面的表层的二片石厚度为0.6m，在其上再设置倒虑层， 碎石倒虑层采用分层的碎石层和瓜米石，每层厚度为0.4m，总厚度为0.8m，所以，倒虑层顶标高=+2.3+0.6+0.8=+3. 7m。-. z5码头断面构造设计5.1沉箱主要尺度5.1.1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。该码头的施工条件良 好，没有特殊要求和限制，重力式码头变形缝间距一般采用1030m，取沉箱长度为17.6m， 顺岸码头总长230m，共13个沉箱。沉箱高度取决于基床顶面高程和沉箱顶面高程，箱 顶高程要高于胸墙混凝土浇注的施工水位，取1.73m，基床顶高程取为-9.47m，沉箱高

36、 度为11.2m。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，初步取为10.5m包括前趾和后趾各0.8m的悬臂。5.1.2箱隔墙设置为了增加沉箱的刚度和减小箱壁和底板的计算跨度，在箱设置一道纵向隔墙和四 道横向隔墙。5.1.3沉箱构件尺寸根据重力式码头设计与施工规JTS167-2-2009对沉箱构件的构造要求和本码 头的受荷情况及工程经历，初步拟定沉箱各构件的尺寸为：箱壁厚度35cm，底板厚度40cm，隔墙厚度20cm，在各构件连接处设置20cm20cm的加强角，以减少应力集中。 沉箱细部尺寸如图5.1、5.2、5.3所示：-. z图5.1 沉箱平面图图5.2 沉箱1

37、-1 剖面图-. z图5.3 沉箱2-2 剖面图5.1.4沉箱浮游稳定验算在沉箱前后各五个舱中都加水2.0米。1沉箱的重力和重心高度计算见表5.1：表5.1沉箱重力计算表计算工程计算式重力 gkN重心高度ym重力矩 gykNm沉箱本身389.10624.59533.104.5843661.60前后五舱加水2.0m43.22102-2.888-0.2402/210.252594.41.453761.8812127.547423.48重心高度：yc=3.91-. z2沉箱排水体积及浮心高度计算：总排水体积m3前后趾悬臂的排水体积-. z沉箱吃水v=22.816+5.632=16.896m3-. z

38、浮心高度3定倾高度重心距浮心的距离定倾半径定倾高度m=满足要求。5.1.5沉箱吃水验算1航道中吃水验算沉箱参加压仓水后的吃水为T=7.45m，加上要求在拖运时航道水深保证有0.30.5m的富裕水深，航道水深要求7.757.95m，满足要求。2沉放地点吃水验算沉箱参加压仓水后的吃水为T=7.45m，加上要求在沉放时基床顶面水深保证有0.30.5m的富裕水深，基床顶面水深要求7.757.95m。码头前沿设计水深基床顶面要 求水深，沉放地点吃水满足条件。5.1.6沉箱干舷高度验算-. z沉箱干舷高度=11.2-7.45=3.75m=2.29m故沉箱的干舷高度满足条件。5.2胸墙尺寸采用L形胸墙，底高

39、程取1.4m使沉箱嵌入胸墙33cm，顶宽3m，底宽8m，高 度为3.1m，如图5.4所示。图5.4胸墙断面图5.3码头上部构造及其他设计问题5.3.1系船柱根据港口工程荷载规JTS144-1-2010中附录E 中式E.0.1-1和式E.0.1-2计算，* 1 2F*w=73.610-5A*wv2y 1 2Fyw=49.010-5Aywv2F*w,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);-. zA ,A分别为船体水面以上横向和纵向受风面积m2；-. z*wywV*，Vy分别为设计风速的横向分量和纵向分量1风压不均匀折减系数2风压高度变化修正系数按照75%保证率、压载或者空载时

40、候计算，取A*w=1570m2，Ayw=382m2， 风速为v*=22m/s，vy=22m/s，查表取得1=0.8，2=1.3按15 米取风压高度变化系数2F*w=73.610-51570220.801.3=581.64kN-. z2Fyw=49801.3=94.22kN由船长选择受力系船柱数目 n=3，按25m等间距布置。 根据港口工程荷载规JTS144-1-2010中10.2.1条中式10.2.1-1计算，N=式中N系缆力标准值；，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n2时

41、，K取1.3；n计算船舶同时受力的系船柱数目；系船缆的水平投影与码头前沿线所成的夹角o；系船缆与水平面之间的夹角o取，n=3，K=1.31情况一N=v*=22m/s，vy=0m/s521.87kN2情况二N=v*=0m/s，vy=22m/s48.81kN所以取N=521.87kN，故采用55t系船柱全挡檐型，底盘尺寸为1000mm 1000mm。5.3.2滑道布置主厂房与配套码头之间布置1500吨产品装船滑道，长度约为150m包括码头段长 度。1构造设计钢轨型号采用P50表5.2P50钢轨规格表钢轨 型号高度cm底宽cm顶宽cm横断面积cm2理论重量kg/m对水平轴惯性矩cm4极限强度MPaP

42、5015.213.27.065.8051.512037.0800900920-. z轨枕长度取为8米，横断面尺寸，间距为0.6m。2验算钢轨应力钢轨的截面模量截面惯性矩重心距离短轨枕弯曲系数轨枕弹性系数 钢轨的轨道系数钢轨与轨道地基的相对刚度系数钢轨挠度和弯矩计算轮距5m，分两种情况，取较大：*1=0，*2=500cm或 *1=*2=250cm情况一：；情况二：故钢轨最大挠度；最大弯矩钢轨应力-. z5.3.3橡胶护舷橡胶缓冲设备按照连续布置，每25米布置一个缓冲设备，与船舶接触的橡 胶缓冲设备组数有5个，所以挤靠力标准值为船舶撞击能为，查表得，1w吨级杂货船满载排水量m=14800t，取，v

43、=0.15m/s，故=124.88kJ，选用标准型V型 护舷H600L1500反力为620kN，吸收能量为136.0kJ。所选用橡胶护舷一字横向悬挂，悬挂高程为+2.5 米船舶满载时水上高度为13.2-8.8=4.4米。为了防止船舶摇摆对码头产生危险，在+4.0米高程处连续布置D型H300L1500-5P型橡胶护舷。5.3.4抛石棱体1作用：设置抛石棱体是为了减少墙后回填土对沉箱和胸墙产生的水平土压力 标准值和倾覆力矩。2材料：采用10100kg块石。3顶宽计算 抛石棱体的顶宽=7.04m。4坡度：采用1:1。5.3.5倒滤层加二片石1作用：为防止墙后回填土随着波浪/水流的作用而流失。2材料：

44、采用分层的碎石层和瓜米石，每层厚度为0.4m。3厚度：倒滤层总厚度为0.8米加上0.6米的二片石，总厚度为1.4米。4坡度：采用1:1.5二片石坡度为1:1。5.3.6抛石基床1作用：改善地基承载力条件，减少沉降量等。2材料：采用10100kg块石。3厚度：抛石基床平均厚度为8.79m。5.3.7变形缝-. z变形缝的作用是防止不均匀沉降对码头构造及设备产生不利影响，缝宽采用50mm，每隔17.6米布置一条。-. z6码头荷载作用情况6.1码头构造自重计算6.1.1设计高水位图6.1 设计高水位计算图示-. z表6.1设计高水位自重作用计算表工程计算式GikN*i mGi*i(kNm)沉箱38

45、9.106155836.595.2530642.0975沉箱填石43.221010.47-2.888-0.24010.47/21013372.725.2570206.78胸墙12317.6242534.42.35829.12胸墙20.17817.614335.1044.81608.4992胸墙30.93817.6141833.2164.88799.4368沉箱上填石12517.61831686.319958.4沉箱上填石22.170.917.618+0.930.917.610766.0229.257085.7035后趾上填石2.170.817.618+110.817.6102098.76510

46、.121197.526529944.82165327.5635每延米自重作用29944.82/17.61701.419393.61-. z-. z6.1.2极端高水位图6.2 极端高水位计算图示-. z表6.2极端高水位自重作用计算表工程计算式GikN*i mGi*i(kNm)沉箱389.106155836.595.2530642.0975沉箱填石43.221010.47-2.888-0.24010.47/21013372.725.2570206.78胸墙11.17317.6241482.622.33410.026胸墙21.93317.6141426.662.33281.318胸墙31.151

47、7.6141355.26.38537.76沉箱上填石11.17517.618+0.83517.6102583.686.316277.184沉箱上填石21.170.917.618+1.930.917.610639.39.255913.525后趾上填石1.170.817.618+120.817.6101986.1210.120059.81228682.89158328.5025每延米自重作用28682.89/17.61629.718995.94-. z6.1.3极端低水位图6.3 极端低水位计算图示-. z表6.3极端低水位自重作用计算表工程计算式GikN*i mGi*i(kNm)沉箱水上局部82

48、.455252061.3755.2510822.22沉箱水下局部305.832154587.485.2524084.27沉箱填石水上局部43.22102.67-0.2402.67/2175809.925.2530502.08沉箱填石水下局部43.22107.8-2.888-0.2407.8/2109955.125.2552264.38胸墙13.1317.6243928.322.39035.14胸墙21.1517.6242323.26.314636.16沉箱上填石12517.61831686.319958.40沉箱上填石23.10.917.618883.8729.258175.82后趾上填石5.

49、770.817.618+0.230.817.610+7.570.817.6102583.2610.126090.9335300.55195569.39每延米自重作用35300.55/17.62005.7111111.9-. z6.1.4设计低水位图6.4 设计低水位计算图示-. z表6.4设计低水位自重作用计算表工程计算式GikN*imGi*i(kNm)沉箱水上局部39.49525987.3755.255183.72沉箱水下局部348.792155231.885.2527467.37沉箱填石水上局部43.22101.17-0.2401.17/2172545.925.2513366.08沉箱填石

50、水下局部43.22109.3-2.888-0.2409.3/21013206.325.2569333.18胸墙13.1317.6243928.322.39035.14胸墙21.1517.6242323.26.314636.16沉箱上填石12517.61831686.319958.40沉箱上填石23.10.917.618883.8729.258175.82后趾上填石4.270.817.618+1.730.817.610+7.570.817.6102391.6310.124155.4634425.212190044.47每延米自重作用34425.212/17.61955.9810797.986.1

51、.5施工期情况施工期自重力由沉箱和沉箱填石组成，按设计高水位的情况计算。 根据设计高水位自重作用计算表中沉箱自重和沉箱填石自重的计算结果得：6.2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JTS 167-2-2009的有关-. z规定计算，本设计的计算工程包括码头墙后填料产生的土压力永久作用、堆货及滑道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，堆货及滑道 荷载与门机荷载产生的土压力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展计算。6.2.1 码头后填料土压力永久作用码头后填料，出破点P以上为渣石，=30o，以下为块石=45o。

52、根据重力式码头设计与施工规JTS16722009表C.0.3-1，查得 码头面至沉箱顶面，；沉箱顶面至出破点处，； 出破点以下，。1极端高水位计算图示见图6.5-. z长兴岛万阳重工水工配套工程大件码头设计图6.5 极端高水位作用分布图标高单位：m，压力单位：kPa-35-. z土压力引起的水平作用：EH=0.57.0131.17+0.57.013+12.3411.6+0.511.414+21.3633.23+0.511.098+23.857.97=4.103+15.483+52.935+139.268=211.788KN/m 土压力引起的竖向作用： EV=52.935tg100+139.26

53、8tg150=46.65KN/m 土压力引起的倾覆力矩：土压力引起的稳定力矩：2设计高水位计算图示见图6.6-36-. z长兴岛万阳重工水工配套工程大件码头设计图6.6 设计高水位作用分布图标高单位：m，压力单位：kPa-37-. z土压力引起的水平作用：EH=0.513.0072.17+0.513.007+15.0050.6+0.513.878+23.8273.23+0.512.378+25.137.97=14.113+8.404+60.894+149.469=232.88KN/m 土压力引起的竖向作用： EV=60.894tg100+149.469tg150=50.79KN/m 土压力引起

54、的倾覆力矩：土压力引起的稳定力矩：3设计低水位计算图示见图6.7。-38-. z长兴岛万阳重工水工配套工程大件码头设计图6.7 设计低水位作用分布图标高单位：m，压力单位：kPa-39-. z土压力引起的水平作用：EH=0.516.6032.77+0.5(15.357+23.673)1.5+0.5(23.673+29.001)1.73+0.5(15.066+27.818)7.97=22.995+29.273+45.563+170.893=268.724KN/m 土压力引起的竖向作用： EV=(29.273+45.563)tg100+170.893tg150=58.99KN/m土压力引起的倾覆力

55、矩：土压力引起的稳定力矩：4极端低水位计算图示见图6.8。-40-. z长兴岛万阳重工水工配套工程大件码头设计图6.8 极端低水位作用分布图标高单位：m，压力单位：kPa-41-. z土压力引起的水平作用：EH=0.516.6032.77+0.5(15.357+31.99)3+0.5(31.99+32.697)0.23+0.5(16.99+29.74)7.97=22.995+71.02+7.439+186.219=287.673KN/m 土压力引起的竖向作用：EV=(71.02+7.439)tg100+186.219tg150=63.73KN/m 土压力引起的倾覆力矩：土压力引起的稳定力矩：6

56、.2.2堆场及滑道荷载产生土压力可变作用各种水位时，堆货及滑道荷载产生的土压力标准值均一样。 滑道线荷载=450kN/m，轨枕上荷载q=kN/m2 q=20kN/m及滑道荷载组合：q=10kN/m： 土压力强度分布图见图6.6堆货及滑道荷载引起的水平作用：堆货及滑道荷载引起的竖向作用：-. z堆货及滑道荷载引起的倾覆力矩：堆货及滑道荷载引起的稳定力矩：6.2.3门机荷载产生土压力可变作用1荷载计算根据门机Mh-10-30支腿荷载图示，可以得知一个沉箱长度上最多可以安放3个支腿。吊臂朝前情况a前轨线荷载=b后轨线荷载=在轨道梁顶面的面荷载吊臂朝后情况a前轨线荷载b后轨线荷载=在轨道梁顶面的面荷载

57、2土压力标准值图示-. z图6.9门机土压力标准值计算图示吊臂朝前表6.5门机产生土压力标准值计算 层面 编号土 层n土层高 度m土层厚 度hm回 填 材 料外摩 擦角主动 土压 力系数Kan土压力强度标准值计算可变作用堆货荷载eqkPa计算式数值111-2.7160.964块 石150.160109.10.16017.45612-3.6817.456-. z吊臂朝后表6.6门机产生土压力标准值计算 层面 编号土 层n土层高 度m土层厚 度h m回填 材料外摩擦 角主动 土压 力系数Kan土压力强度标准值计算可变作用堆货荷载eqkPa计算式数值111-2.7160.964块石150.16030

58、00.1604812-3.6848-. z长兴岛万阳重工水工配套工程大件码头设计-. z3土压力合力及其合力矩吊臂朝前表6.7吊臂朝前门机产生的土压力合力可变作用标准值及其力矩-. z计算土 层n土层高程m土层顶 土压力 强度e1kPa土层底 土压力 强度e2kPa土层厚 度hm土压力合力标准值EnkN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 稳定力矩高低计算式数值水平分力EhkN力臂Lhm倾覆力矩MehkNm竖向分力EvkN力臂Lvm稳定力矩MevkNm1-2.716-3.6817.45617.4560.96417.4560.96416.8316.266.272101.98

59、4.3610.545.7816.26101.984.3645.78-. z吊臂朝后表6.8吊臂朝后门机产生的土压力合力可变作用标准值及其力矩-. z计算土 层n土层高程m土层顶 土压力 强度e1kPa土层底 土压力 强度e2kPa土层厚 度hm土压力合力标准值EnkN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高低计算式数值水平分力EhkN力臂Lhm倾覆力矩MehkNm竖向分力EvkN力臂Lvm稳定力矩MevkNm1-2.716-3.6848480.964480.96446.2744.696.272280.3011.9810.5125.7944.69280.3011.981

60、25.79-46-. z6.3船舶作用力可变作用根据港口工程荷载规JTS-144-1-2010的有关规定进展计算。 船舶系缆力N=521.87kN系缆力水平分力kN每延米水平系缆力kN每延米系缆力产生的倾覆力矩kNm/m6.4波浪力可变作用波浪力标准值计算按照海港水文规JTJ213-98的有关条款及规定计算。6.4.1极端高水位，d=3.33+9.47=12.8m1波长计算按JTJ213-98中第4.1.3条计算。式中：；查JTJ213-98附录G，求得2波压力强度计算根据JTJ213-98第8.1.1条判断波态。又d=12.8m2H=21.46=2.92m，墙前产生立波。波峰作用时-. z，