沉箱重力式码头课程设计计算书

目录第一章设计资料3第二章码头标准断面设计5第三章沉箱设计11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设计资料自然条件潮位：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。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）。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（7级以上大风）主要为北~北北西向，其次为南南东~东南向。地震资料：本地的地震设计烈度为7度。地形地质条件：码头位置处海底地势平缓，底坡平均为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1。图一地质资料标高土质柱状图指标海底至-7.9m淤泥γm=15.3kN/m3φ固=12.8ºC固=0~~~~~~~~~~~-7.9m以下亚粘土γm=19.4kN/m3φ固=25ºC固=25kpa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）=（<3.40m）抛石棱体顶标高取3.40m。二片石顶标高抛石棱体顶面和坡面的表层应抛设0.5~0.8m厚的二片石，取其厚度为0.5m，其上再设置倒滤层。二片石顶标高=3.40+0.5=3.90m。倒滤层顶标高倒滤层采用碎石倒滤层，且不分层，采用级配较好的混合石料石渣，其厚度不得小于0.8m，取其厚度为0.8m。倒滤层顶标高=3.90+0.8=4.70m沉箱尺度的确定外形尺度泊位长度设计泊位为顺岸式码头连续多个泊位的中间泊位，泊位长度Lb=L+2d（设计船长+富裕长度），其中L=146m，d=12~15m，取d=15m，Lb=L+2d=146+30=176m。泊位采用11个沉箱平接，沉箱长度取16.00m，沉箱安装缝采用50mm，则泊位的实际长度为11×16.00+10×0.05=176.50m。沉箱长度沉箱长度取16.00m。沉箱高度沉箱高度=沉箱顶标高－沉箱底标高=2.90－（﹣8.50）=11.40m沉箱宽度根据经验取（0.6～0.7）倍码头高度（胸墙顶到沉箱底），即（0.6～0.7）×[6.60－（﹣8.50）]=9.06～10.57m，则沉箱宽度取10.50m。细部尺寸隔墙厚度隔墙厚度取隔墙间距的1/25~1/20，且不得小于0.2m，隔墙厚度取0.2m。外壁厚度外壁厚度由计算确定，且不得小于250mm，在本设计中外壁厚度分0.3m、0.35m、0.4m三级，外壁厚度取0.3m。底板厚度底板厚度由计算确定，且不宜小于壁厚，在本设计中底板厚度分0.4m、0.45m、0.5m、0.55m四级，底板厚度取0.4m。箱内隔墙布置箱内隔墙采用对称布置，隔墙间距分别取4.10m、3.70m。加强角宽度加强角宽度一般为150~200mm，取200mm。沉箱的其他细部尺寸见附图1。沉箱体积和重量计算沉箱重量时，钢筋混凝土重度标准值采用25.0kN/m3。沉箱材料体积和重量计算见下表2：沉箱材料体积和重量计算表编号构件名称体积计算式体积Vi（m3）重量Gi（KN）1前壁0.3×16.0×11.454.721368.002后壁0.3×16.0×11.454.721368.003侧壁0.3×8.4×11.4×257.461436.504底板0.4×8.4×15.451.741293.505横隔墙0.2×15.4×11.033.88847.006纵隔墙0.2×4.1×11.0×654.121353.007端内加强角0.5×0.22×11.0×40.8822.008内加强角0.5×0.22×11.0×286.16154.009底加强角0.5×0.22×（4.1+3.7）×162.5062.5010前趾0.5×0.3×0.75×16.01.8045.000.40×0.75×16.04.80120.0011后趾0.5×0.3×0.75×16.01.8045.000.40×0.75×16.04.80120.00总和329.388234.50表2沉箱重量=840.26t，小于沉箱预制场大平台可制作沉箱的最大重量2000t，满足预制场的预制能力。上部结构设计胸墙断面设计胸墙顶宽胸墙采用L型，顶宽取3.00m。胸墙底宽胸墙底宽由胸墙稳定性要求确定，根据经验应大于1/2沉箱顶宽度，即大于0.5×9.00=4.50m，底宽取5.00m。胸墙高度胸墙高度=胸墙顶标高－胸墙底标高=6.60－2.50=4.10m。系船的选择计算船舶系缆力：Fxw=73.6×10-5Axwvx2ζ1ζ2Fyw=49.0×10-5Aywvy2ζ1ζ2按75%保证率、压载或空载状况，取Axw=1570m2，Ayw=382m2设计风速vx=22m/s,vy=0m/s查表取得ζ1x=0.8，ζ1y=1.0，ζ2=1.3（按船舶水面以上建筑高度15米取，），故：Fxw=581.64KNFyw=0KN系船柱结合码头按25m等间距布置，共计布置7个，实际受力系船柱为3个N=α=30°，β=15°，n=3，K=1.3N=521.87KN取N=522KN门机布置门机的轨距、跨距均为10.5m，门机前轨距码头前沿2m，布置在胸墙上，后轨布置在单独设置的轨道梁上，距货场外边线之间的安全净距取2m。铁路布置门机下对称布置两条铁路线，每条铁路线的铁路标准轨距为1435mm，轨枕宽度为2500mm。两条铁路线的中心线距离为4.5m，两条铁路线的中心线距近侧门机轨道的距离为3m。钢轨上的线荷载标准值按干线机车为140KN/m。管沟设计管沟用于放置为船舶供水和供电而铺设的水管和电缆，设在胸墙内，管沟中心线距码头前沿1.3m，要求管沟底面高程应高于平均高潮位，故采用小管沟，尺寸（宽×高）为0.4m×0.6m。护舷设计护舷类型和规格的选择1有效撞击能量其中，取0.8，m查规范得1万吨级杂货船满载排水量m=14800t，=0.15m/s，所以×0.8×14800×0.152=133.2KJ查橡胶护舷性能表，选择低反力型鼓型护舷H1000，反力R=360KN，吸能量E=136.0KJ。护舷的布置橡胶护舷间断布置，在每个沉箱的中心位置布置一个护舷，即每16米布置一个，每个泊位共11个。船舶挤靠力标准值为了使船舶在不同水位和不同吃水深度时都能用船体干舷部分接触护舷，兼顾小船靠泊及防止船舶摇摆对码头产生碰撞，在3.5m高程处悬挂低反力型鼓型护舷，在5.5m高程处沿前沿线悬挂D300水平护舷。其他设计问题抛石棱体作用设置抛石棱体是为了防止回填土的流失，并且减少墙后回填土对沉箱和胸墙产生的土压力。材料抛石棱体采用10~100kg块石。顶宽回填土（渣石）：内摩擦角φ=29°，破裂角θ1=32.7°（假设α、β均为0，δ=φ）；块石：内摩擦角φ=45°，破裂角θ2=23.9°（假设α、β均为0，δ=φ）。二者总厚度H=h1+h2=15.10m，破裂面与水平面夹角，且满足，试算得=25.8°，h1=3.26m，h2=11.84m，抛石棱体顶宽d=8.65m。坡度抛石棱体坡度采用1:1。二片石抛石棱体顶面和坡面的表层抛设0.5m厚的二片石，坡度为1:1。倒滤层设置倒滤层是为了防止墙后回填土流失。倒滤层采用碎石倒滤层，且不分层，采用级配较好的混合石料石渣，取其厚度为0.8m，碎石层坡度采用1:1.5。抛石基床作用将墙身传来的外力扩散到较大范围的地基上，以减少地基应力和建筑物的沉降；保护地基免受波浪和水流的淘刷；整平基面，便于墙身的砌筑和安装。型式因原泥面水深小于码头前设计水深，故采用暗基床的型式。材料采用10~100kg块石且有一定级配。厚度抛石基床厚度取1.5m。肩宽和底宽外肩宽不宜小于1.5倍基床厚度，取2.3m；内肩宽不宜小于0.5倍基床厚度，取0.8m。底宽=10.5+2.3+0.8=13.6m。挖泥边坡根据地质资料柱状图，挖泥边坡坡度采用淤泥1:5、亚粘土1:3。变形缝设置变形缝是为了减小由于不均匀沉降和温度变化在结构内产生的附加应力。变形缝为上下通缝，即胸墙的变形缝设在两个沉箱的接头处，间距为16m，缝宽采用50mm，用弹性材料填充。沉箱设计沉箱浮游稳定性验算计算资料沉箱浮运距离15km左右，为近程浮运，要求满足m≥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/m3，木材重度标准值为8KN/m3。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。沉箱的浮游稳定计算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号构件名称体积计算式体积Vi（m3）形心位置（m）体积矩（m4）yivi·yi1前壁0.3×16.0×11.4054.725.70311.902后壁0.3×16.0×11.4054.725.70311.903侧壁0.3×8.4×11.40×257.465.70327.524底板0.4×8.4×15.451.740.2010.355纵隔墙0.2×15.4×11.0033.885.90199.896横隔墙0.2×4.1×11.00×654.125.90319.317端内加强角0.5×0.22×11.00×40.885.905.198内加强角0.5×0.22×11.00×286.165.9036.349底加强角0.5×0.22×（4.1+3.7）×162.500.471.1810前趾0.5×0.3×0.75×16.01.800.500.900.40×0.75×16.04.800.200.9611后趾0.5×0.3×0.75×16.01.800.500.900.40×0.75×16.04.800.200.96总和329.381527.3注：前趾O点为x、y坐标原点沉箱的重心位置：全部舱加水深2.5m时的浮游稳定计算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329.38×25.08234.54.6438208.08平台木材8.44×867.5211.60783.23全部舱加水深2.5m[4.1×3.7×2.5×8－2.50－0.5×0.22×2.5×32]×10.253067.831.655061.91∑11369.8544053.22重心高度（2）沉箱排水体积及浮心高度总排水体积：前后趾悬臂的排水体积v=2×（1.8+4.8）=13.20m3沉箱吃水：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＞0.2m故满足沉箱浮游稳定。沉箱吃水验算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＜滑道末端水深－富裕深度=9.5－0.5=9.0m，所以滑道末端吃水满足要求。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D=T+Z0+Z1+Z2+Z3+Z4=8.7+0.18+0.3+0.45+0+0.4=10.03m（假设船舶航速6kn，船、浪夹角45°），D取10.10m，则T＜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。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T＜基床顶面水深－富裕深度=8.5－0.5=8m，所以沉放地点吃水满足要求。沉箱干舷高度验算沉箱的干舷高度F=H－T=11.4－7.61=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θ=8°，沉箱顶宽B0=8.00m，则F＞，所以沉箱干舷高度满足要求。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。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/m3水下14KN/m3钢筋混凝土重度：水上25KN/m3水下15KN/m3设计高水位自重作用计算表项目计算式距前沿胸墙13.0×1.3×24×161497.62.253369.6胸墙22.8×3.0×14×1613442.253024胸墙32.0×2.8×14×161254.44.755958.4胸墙上填料2.0×1.3×18×16748.84.753556.8沉箱329.38×154940.75.2525938.68沉箱上填料（4.0×2.4×18+4.0×1.3×10）×163596.87.7527875.2沉箱内填石[4.1×3.7×11.0×8－0.5×0.22×11.0×32－0.5×0.22×（4.1+3.7）×16]×1013254.245.2569452.2沉箱后趾填石10.75×（1.3×18+13.0×10）×161840.810.12518638.1沉箱后趾填石20.75×0.5×0.3×10×161810.25184.5∑28495.34157997.48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/m3水下14KN/m3极端高水位自重作用计算表项目计算式距前沿胸墙13.0×0.1×24×16115.22.25259.2胸墙23.0×3.0×14×1620162.254536胸墙32.0×2.8×14×161254.44.755958.4胸墙上填料2.0×（0.1×18+1.2×10）×16441.64.752097.6沉箱329.38×154940.75.2525938.68沉箱上填料（4.0×0.1×18+4.0×2.6×10）×161779.27.7513788.8沉箱内填石[4.1×3.7×11.0×8－0.5×0.22×11.0×32－0.5×0.22×（4.1+3.7）×16]×1013254.245.2569452.2沉箱后趾填石10.75×（0.1×18+14.2×10）×161725.610.12517471.7沉箱后趾填石20.75×0.5×0.3×10×161810.25184.5∑25544.94139687.08每延米自重作用1596.568730.44钢筋混凝土重度：水上25KN/m3水下15KN/m3极端低水位计算图式如下：极端低水位自重作用计算表项目计算式距前沿胸墙13.0×1.3×24×161612.82.253628.8胸墙25.0×2.8×24×1638403.2512480胸墙上填料2.0×1.3×18×16748.84.753556.8沉箱93.12×25+（329.38－93.12）×155871.95.2530827.48沉箱上填料3.0×（1.9×18+1.8×17）×163110.47.7524105.6沉箱内填石（4.1×3.7×4.0×8－0.5×0.22×4.0×32）×17+[4.1×3.7×7.0×8－0.5×0.22×7.0×32－0.5×0.22×（4.1+3.7）×16]×1016634.45.2587330.6沉箱后趾填石10.75×（1.9×18+5.8×17+6.6×10）×162385.610.12524154.2沉箱后趾填石20.75×0.5×0.3×10×161810.25184.5∑34221.9186267.98每延米自重作用2138.8711641.75其中：混凝土重度：水上24KN/m3水下14KN/m3钢筋混凝土重度：水上25KN/m3水下15KN/m3抛石基床自重基床厚1.5m，抛石基床每延米自重=（10.5+1.5+0.5+2）×1.5×10=217.5KN/m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=29°，=0°，=0.347（假设α、β均为0）；块石：内摩擦角=45°，=0°，=0.172内摩擦角=45°，==15°，=0.160（假设α、β均为0）。土压力强度计算公式按下式计算：第n层填料顶层：永久作用可变作用第n层填料底层：永久作用可变作用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层面编号土层n土层高程（m）土层厚度hn（m）回填材料材料重度γn（KN/m3）外摩擦角δn（°）主动土压力系数Kan土压力强度标准值计算永久作用eni（kPa）计算式数值1116.601.30渣石1800.3470.00125.3018×1.3×0.347=23.4×0.3478.122125.300.601023.4×0.3478.12224.70（23.4+10×0.6）×0.347=29.4×0.34710.203134.701.80块石1000.17229.4×0.1725.06322.90（29.4+10×1.8）×0.172=47.4×0.1728.154142.9011.40150.16047.4×0.1607.5842-8.50（47.4+11.4×10）×0.160=161.4×0.16025.82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MEHn（KN·m）竖向分力EVn（KN）力臂LVn（m）稳定力矩MEVn（KN·m）16.605.300.008.121.30（0+8.12）×1.3/25.285.2814.2375.130025.304.708.1210.200.60（8.12+10.20）×0.6/25.505.5013.4974.200034.702.905.068.151.80（5.06+8.15）×1.8/211.8911.8912.23145.410042.90-8.507.5825.8211.40（7.58+25.82）×11.4/2190.38183.894.66856.9349.2710.50517.34∑206.561151.6749.27517.34其中：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n土层高程（m）土层厚度hn（m）回填材料材料重度γn（KN/m3）外摩擦角δn（°）主动土压力系数Kan土压力强度标准值计算永久作用eni（kPa）计算式数值1116.601.30渣石1800.3470.00125.3018×1.3×0.347=23.4×0.3478.122125.302.801023.4×0.3478.12222.50（23.4+10×2.8）×0.347=51.4×0.34717.84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算土层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MEHn（KN·m）竖向分力EVn（KN）力臂LVn（m）稳定力矩MEVn（KN·m）16.605.300.008.121.30（0+8.12）×1.3/25.285.283.3317.580025.302.508.1217.842.80（8.12+17.84）×2.8/236.3436.341.2344.7000∑41.6262.2800其中：极端高水位时极端高水位时码头后填料土压力强度计算计算层面编号土层n土层高程（m）土层厚度hn（m）回填材料材料重度γn（KN/m3）外摩擦角δn（°）主动土压力系数Kan土压力强度标准值计算永久作用eni（kPa）计算式数值1116.600.10渣石1800.3470.00126.5018×0.1×0.347=1.8×0.3470.622126.501.80101.8×0.3470.62224.70（1.8+10×1.8）×0.347=19.8×0.3476.873134.701.80块石1000.17219.8×0.1723.41322.90（19.8+10×1.8）×0.172=37.8×0.1726.504142.9011.40150.16037.8×0.1606.0542-8.50（37.8+11.4×10）×0.160=151.8×0.16024.29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算土层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MEHn（KN·m）竖向分力EVn（KN）力臂LVn（m）稳定力矩MEVn（KN·m）16.606.500.000.620.10（0+0.62）×0.1/20.030.0315.030.450026.504.700.626.871.80（0.62+6.87）×1.8/26.746.7413.8593.350034.702.903.416.501.80（3.41+6.50）×1.8/28.928.9212.21108.910042.90-8.506.0524.2911.40（6.05+24.29）×11.4/2172.94167.054.56761.7544.7610.50469.98∑182.74964.4644.76469.98其中：极端高水位时胸墙后填料土压力强度计算计算层面编号土层n土层高程（m）土层厚度hn（m）回填材料材料重度γn（KN/m3）外摩擦角δn（°）主动土压力系数Kan土压力强度标准值计算永久作用eni（kPa）计算式数值1116.600.10渣石1800.3470.00126.5018×0.1×0.347=1.8×0.3470.622126.504.00101.8×0.3470.62222.50（1.8+10×4.0）×0.347=41.8×0.34714.50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（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MEHn（KN·m）竖向分力EVn（KN）力臂LVn（m）稳定力矩MEVn（KN·m）16.606.500.000.620.10（0+0.62）×0.1/20.030.033.630.110026.502.500.6214.504.00（0.62+14.50）×4.0/230.2430.241.3942.0300∑30.2742.1600其中：极端低水位时极端低水位时填料土压力强度计算计算层面编号土层n土层高程（m）土层厚度hn（m）回填材料材料重度γn（KN/m3）外摩擦角δn（°）主动土压力系数Kan土压力强度标准值计算永久作用eni（kPa）计算式数值1116.601.90渣石1800.3470.00124.7018×1.9×0.347=34.2×0.34711.872124.701.80块石1700.17234.2×0.1725.88222.90（34.2+17×1.80）×0.172=64.8×0.17211.143132.904.00150.16064.8×0.16010.3732-1.10（64.8+17×4.00）×0.160=132.8×0.16021.25414-1.107.4010132.8×0.16021.2542-8.50（132.8+7.40×10）×0.160=206.8×0.16033.09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算土层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MEHn（KN·m）竖向分力EVn（KN）力臂LVn（m）稳定力矩MEVn（KN·m）16.604.700.0011.871.90（0+11.87）×1.9/211.2811.2813.83156.000024.702.905.8811.141.80（5.88+11.14）×1.8/215.3215.3212.61193.190032.90-1.1010.3721.254.00（10.37+21.25）×4.0/263.2461.099.17560.2016.3710.50171.894-1.10-8.5021.2533.097.40（21.25+33.09）×7.4/2201.06194.213.43666.1452.0410.50546.42∑281.901575.5366.54718.31其中：堆货荷载产生的土压力（可变作用）码头后堆货荷载产生的土压力强度计算计算层面编号土层n土层高程（m）土层厚度hn（m）回填材料外摩擦角δn（°）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）eqni（kPa）满布的均布荷载计算式数值1116.601.90渣石00.34720×0.3476.94124.706.942124.700.99块石00.17220×0.1723.44223.713.443133.710.813.44322.903.444142.904.96150.16020×0.1603.2042-2.063.20515-2.066.443.2051-8.503.20码头后堆货荷载产生的土压力计算图式如下：码头后堆货荷载产生的土压力合力（可变作用）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（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MEHn（KN·m）竖向分力EVn（KN）力臂LVn（m）稳定力矩MEVn（KN·m）满布均布荷载16.604.706.946.941.906.94×1.9013.1913.1913.83182.420024.702.903.443.441.803.44×1.806.196.1912.376.140032.90-8.503.203.2011.403.20×11.4036.4835.245.7200.879.4410.5099.14∑54.62459.439.4499.14胸墙后堆货荷载产生的土压力计算图式如下：胸墙后堆货荷载产生的土压力强度计算计算层面编号土层n土层高程（m）土层厚度hn（m）回填材料外摩擦角δn（°）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）eqni（kPa）计算式数值1116.604.10渣石00.34720×0.3476.94122.506.94胸墙后堆货荷载产生的土压力合力（可变作用）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（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MEHn（KN·m）竖向分力EVn（KN）力臂LVn（m）稳定力矩MEVn（KN·m）满布均布荷载16.604.706.946.941.906.94×1.9013.1913.192.7536.2700∑13.1936.2700铁路荷载产生的土压力（可变作用）设计机车为干线机车，铁路线荷载是140KN/m，轨枕长度为2.5m，轨枕上均布荷载为q=140/2.5=56kPa。铁路荷载主要穿过渣石层，计算土压力范围时采用渣石层的破裂角θ=32.2°。计算码头后铁路荷载产生的土压力时只考虑后面的铁路荷载作用，前面的铁路荷载对码头只产生稳定力矩，故不考虑。计算胸墙后铁路荷载产生的土压力时只考虑前面的铁路荷载作用，后面的铁路荷载不能作用在胸墙上，故不考虑。码头后铁路二线荷载产生的土压力强度计算计算层面编号土层n土层高程（m）土层厚度hn（m）回填材料外摩擦角δn（°）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）eqni（kPa）计算式数值1116.601.59渣石00.34750×0.34717.35125.0117.352125.010.31017.35224.7017.353134.701.80块石00.17250×0.1728.60322.908.60码头后铁路二线荷载产生的土压力合力（可变作用）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（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MEHn（KN·m）竖向分力EVn（KN）力臂LVn（m）稳定力矩MEVn（KN·m）15.605.0117.3517.351.5917.35×1.5927.5927.5914.31394.810025.014.7017.3517.350.3117.35×0.315.385.3813.3671.880034.702.908.608.601.808.00×1.8014.4014.4012.30177.1200码头上部分铁路荷载产生的稳定力矩00259.50237.50∑47.37643.8125237.50胸墙后铁路一线荷载产生的土压力强度计算计算层面编号土层n土层高程（m）土层厚度hn（m）回填材料外摩擦角δn（°）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）eqni（kPa）计算式数值1115.601.98渣石00.34750×0.34717.35124.7017.352124.700.08块石00.17250×0.1728.60224.628.60胸墙后铁路一线荷载产生的土压力合力（可变作用）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（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MEHn（KN·m）竖向分力EVn（KN）力臂LVn（m）稳定力矩MEVn（KN·m）16.604.7017.3517.351.9017.35×1.9033.0033.003.15103.950024.704.628.608.600.088.60×0.080.690.692.161.4900胸墙上部分铁路荷载产生的稳定力矩0062.55.00312.50∑33.69105.4462.5312.50由此可见，铁路一线荷载对胸墙的稳定力矩远大于倾覆力矩，故在验算胸墙稳定性时不予考虑，只考虑堆货荷载；铁路二线荷载对码头整体的稳定力矩远小于倾覆力矩，因而在验算码头整体稳定性时应考虑铁路二线荷载。门机（后轨）荷载产生的土压力（可变作用）门机Mh-10-25支腿荷载计算图式如下：0.75×4+10.5+1.5=15m<16m，由此可知，一个沉箱长度上最多可以安放三个支腿（两台门机）。荷载图式如下：吊臂朝前时前轨上的两个支腿的竖向荷载P=660KN，前轨线荷载=660×3/16=123.75KN/m后轨上的两个支腿的竖向荷载P=240KN，后轨线荷载=240×3/16=45KN/m轨道梁底面宽1.20m，轨道梁上的均布荷载q1=45/1.20=37.5kPa码头后门机荷载产生的土压力强度计算计算层面编号土层n土层高程（m）土层厚度hn（m）回填材料外摩擦角δn（°）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）eqni（kPa）计算式数值1111.842.71块石150.16037.5×0.1606.0012-0.876.00码头后门机荷载产生的土压力合力（可变作用）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（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MEHn（KN·m）竖向分力EVn（KN）力臂LVn（m）稳定力矩MEVn（KN·m）11.84-0.876.006.002.716.00×2.7116.2615.718.99141.234.0710.5042.74码头上门机前轨荷载产生的稳定力矩00123.752.75340.31∑15.71141.23127.82383.05吊臂朝后时前轨上的两个支腿的竖向荷载P=240KN，前轨线荷载=240×3/16=45KN/m后轨上的两个支腿的竖向荷载P=660KN，后轨线荷载=660×3/16=123.75KN/m轨道梁底面宽1.20m，轨道梁上的均布荷载q2=123.75/1.20=103.13kPa码头后门机荷载产生的土压力强度计算计算层面编号土层n土层高程（m）土层厚度hn（m）回填材料外摩擦角δn（°）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）eqni（kPa）计算式数值1111.842.71块石150.160103.13×0.16016.5012-0.8716.50码头后门机荷载产生的土压力合力（可变作用）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（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MEHn（KN·m）竖向分力EVn（KN）力臂LVn（m）稳定力矩MEVn（KN·m）11.84-0.8716.5016.502.7116.50×2.7144.7243.208.99388.3711.5710.50121.49码头上门机前轨荷载产生的稳定力矩00452.75123.75∑43.20388.3756.57245.24船舶系缆力（可变作用）计算沿墙底的稳定性时系缆力作用在码头地面上0.5m处，不考虑竖向力的作用。垂直于码头岸线方向的系缆力水平力标准值NH=Nsincos=522×sin30°×cos15°=252.11KN，系缆力沿码头线方向的分布长度等于码头分段长度16m，每延米码头的系缆力水平分力的标准值PRH及其对墙底的倾覆力矩MRH分别为：PRH=NH/16=252.11/16=15.76KN/mMRH=（0.5+6.6+8.5）PRH=15.6×15.76=245.86KN·m/m计算胸墙的稳定性时垂直于码头岸线方向的系缆力水平力标准值NH=Nsincos=522×sin30°×cos15°=252.11KN，系缆力竖向力标准值NV=Nsin=522×sin15°=135.10KN，系缆力沿码头线方向的分布长度=1.0+3.7×2=8.4m。每延米码头的系缆力水平分力的标准值PRH及其对胸墙底的倾覆力矩MRH分别为：PRH=NH/8.4=252.11/8.4=30.01KN/mMRH=（0.5+3.7）PRH=4.2×30.01=126.06KN·m/m每延米码头的系缆力竖向分力的标准值PRV及其对胸墙底的倾覆力矩MRV分别为：PRV=NV/8.4=135.10/8.4=16.08KN/mMRV=1.0×PRV=1.0×16.08=16.08KN·m/m每延米码头的系缆力对胸墙底的倾覆力矩为：MR=126.06+16.08=142.14KN·m/m作用标准值汇总胸墙作用标准值汇总胸墙作用标准值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302.800994.300极端高水位239.200803.20填料土压力设计高水位041.62062.28极端高水位030.27042.16可变作用堆货土压力013.19036.27铁路一线62.533.69312.50105.44船舶系缆力16.0830.010142.14码头作用标准值汇总码头作用标准值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1780.969874.84极端低水位2138.8711641.75填料土压力设计高水位49.27206.56517.341151.67极端低水位66.54281.90718.311575.53可变作用堆货土压力9.4454.6299.14459.43前沿堆货195.001096.88铁路一线125.00718.75铁路二线2547.37232.50643.81门机（吊臂朝前）127.8215.71383.05142.23门机（吊臂朝后）56.5743.20245.24388.37船舶系缆力15.76245.86码头标准断面各项稳定性验算胸墙稳定性验算本次胸墙设计考虑设计高水位、极端高水位情况。作用效应组合组合原则：水平力最大、垂直力最小，计算以下两种组合：持久组合一：自重力+系缆力+堆货+土压力（自重、堆货引起）持久组合二：自重力+系缆力+铁路+土压力（自重、铁路引起）（门机前轨产生稳定力和稳定力矩，故不计门机荷载）沿胸墙底面抗滑稳定性验算沿胸墙底面抗滑稳定性计算组合情况系缆力为主导可变作用结论状况水位结果结果持久组合一极端高水位1.01.2530.271.3030.010.713.1989.321.01.0239.21.3016.080.55120.06稳定设计高水位1.01.3541.621.4030.010.713.19110.671.01.0302.81.4016.080.55154.16稳定持久组合二极端高水位1.01.2530.271.3030.010.733.69108.691.01.0239.21.3016.080.55120.06稳定设计高水位1.