沉箱重力式碼頭課程設計計算書

1、實用標準文案第一章設計資料第二章碼頭標準斷面設計第三章沉箱設計11精彩文檔第四章作用標準值分類及計算15第五章碼頭標準斷面各項穩(wěn)定性驗算44第一章設計資料（一）自然條件1.潮位:極端高水位：+6.5m ;設計高水位：+5.3m ;極端低水位：-1.1m ； 設計低水位：+1.2m ;施工水位：+2.5m 。2.波浪:擬建碼頭所在水域有掩護，碼頭前波高小于1米（不考慮波浪力作用）。7級以上大風）主要為北-北北西3. 氣象條件:碼頭所在地區(qū)常風主要為北向，其次為東南向；強風向（ 向，其次為南南東 -東南向。4. 地震資料:本地的地震設計烈度為 7度。5. 地形地質條件:碼頭位置處海底地勢平緩，底坡

2、平均為1/200，海底標高為-4.0-5.0m 。根據(jù)勘探資料, 碼頭所在地的地址資料見圖圖一地質資料標高土質柱狀圖指標海底至-7.9m淤泥Ym=15.3kN/m 3固=12.8 oC固=0-7.9m以下亞粘土Ym=19.4kN/m 3固=25 oC 固=25kpa（二）碼頭前沿設計高程:對于有掩護碼頭的頂標高，按照兩種標準計算: 基本標準：碼頭頂標高=設計高水位+超高值（1.01.5m ）=5.30+ （ 1.01.5 ） =6.306.80m復核標準：碼頭頂標高 =極端高水位+超高值（00.5m ）=6.50+ （ 00.5 ） =6.507.00m（三）碼頭結構安全等級及用途:碼頭結構安

3、全等級為二級，件雜貨碼頭。1選用。（四）材料指標:材料名稱重度 丫（kN/m 3）內(nèi)摩擦角 （度）水上水下水上水下混凝土23241314/擬建碼頭所需部分材料及其重度、內(nèi)摩擦角的標準值可按表鋼筋混凝土24251415/塊石17104545渣石18102929（五）使用荷載:1. 堆貨荷載:前沿q1=20kpa ;前方堆場q2=30kpa 。2. 門機荷載:按港口工程荷載規(guī)范附錄 C荷載代號Mh-10 -25 設計。7.0.3-2中的鐵路豎向線荷載標3. 鐵路荷載:港口通過機車類型為干線機車，按港口工程荷載規(guī)范表 準值設計。4. 船舶系纜力:按普通系纜力計算，設計風速22m/s 。（六）設計船型

4、：萬噸級雜貨船總長LX型寬B X型深H X滿載吃水T: 146 X22 X13.1 X8.7m第二章碼頭標準斷面設計第一節(jié)碼頭各部分標高（一）碼頭（胸墻）頂標咼對于有掩護碼頭的頂標高，按照兩種標準計算: 基本標準：碼頭頂標高=設計高水位+超高值（1.01.5m ） =5.30+ （ 1.01.5 ） =6.306.80m復核標準：碼頭頂標高=極端高水位+ 超高值（00.5m ） =6.50+（00.5 ） =6.507.00m碼頭頂標高取6.60m。（二）沉箱頂標高沉箱頂標高=施工水位+ （ 0.30.5m=2.50+（ 0.30.5）=2.803.00m根據(jù)大連地區(qū)施工水位，沉箱頂標高取2.

5、90m 。（三）胸墻底標高胸墻底標咼=沉箱頂標咼一（0.30.5m）=2.90 （ 0.30.5m ） =2.402.60m胸墻底標咼取2.50m。（四）碼頭（沉箱）底標高碼頭前沿設計水深 D=T+Z 1+Z2+Z3+Z其中：T設計船型滿載吃水（ m ）,T=8.7m ;Zi龍骨下最小富余水深（ m ）,與海底質有關，對重力式碼頭應按巖石土考慮，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船舶因配載不均勻而增加的尾吃水（m ）,對雜貨船取Z3=0 ;乙一一備淤深度（m ），取Z4=0.4m。則：碼頭

6、前沿設計水深D=T+Z 1+Z 2+Z 3+Z 4=8.7+0.6+0+0+0.4=9.7m碼頭底標高=設計低水位碼頭前沿設計水深=1.20 9.7= - 8.5m碼頭底標咼取-8.50m。（五）拋石基床底標高取拋石基床厚度為 1.5m，則基床底標高=-8.50 1.50= - 10.0m（六）拋石棱體頂標高拋石棱體頂標高=沉箱頂標高+ (0.5m ) =2.90+(0.5 ) = (0.2m。無實測資料，鋼筋混凝土重度標準值為25.0KN/m3,海水重度標準值為10.25KN/m 3，木材重度標準值為 8KN/m 3。因該沉箱前后對稱，故沉箱的重心在沉箱寬度的中心線上，不需預加平衡壓載水。（

7、二）沉箱的浮游穩(wěn)定計算1.沉箱材料體積和體積矩計算沉箱材料體積和體積矩計算表編構件名稱體積計算式體積形心位置（m）體積矩（m 4）號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側壁0.3 X8.4 X11.40 X257.465.70327.524底板0.4 X8.4 X15.451.740.2010.355縱隔墻0.2 X15.4 X11.0033.885.90199.896橫隔墻0.2 X4.1 X11.00 X654.125.90319.317端內(nèi)加強角0.5 X0.

8、22 X11.00 X40.885.905.198內(nèi)加強角0.5 X0.22X11.00 X286.165.9036.349底加強角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總和329.381527.3注：前趾0點為x、y坐標原點Vi沉箱的重心位置：xC- X10.50 5.25m yc2噸 4.64m329.3

9、82.全部艙加水深2.5m時的浮游穩(wěn)定計算(1)沉箱的重力和重心高度計算沉箱重力和重心高度計算表計算項目計算式重力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平臺木材8.44 X867.5211.60783.23全部艙加水深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)沉箱排水體積及浮心高度總排水體積:V 9- 1109.25m

10、 310.25前后趾懸臂的排水體積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 )定傾高度重心距浮心的距離 aycyw3.87 3.76 0.11m定傾半徑16 933.7 4.138 /120.72m1109.25實用標準文案定傾高度ma 0.73 0.110.62m 0.2m故滿足沉箱浮游穩(wěn)定。第二節(jié)沉箱吃水驗算（一）滑道末端吃水驗算沉箱加壓載水后吃水為 T=7.61m ,考慮富裕深度為0.5m，則T V滑道末端水深富裕深度 =9.5 0.

11、5=9.0m，所以滑道末端吃水滿足要求。（二）航道中吃水驗算沉箱加壓載水后吃水為T=7.61m，考慮富裕深度為 0.5m，航道水深（假設船舶航速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浪夾角45 ） D取10.10m，則TV航道水深富裕深度 =10.10 0.5=9.6m，所以航道中吃水滿足要求。（三）沉放地點吃水驗算沉箱加壓載水后吃水為 T=7.61m，考慮富裕深度為 0.5m，基床頂面水深為 9.7m，則TV基床頂面水深一富裕深度 =8.5 0.5=8m，所以沉放地點吃水滿足要求。第三節(jié)沉箱干舷高度驗算沉箱的

12、干舷高度 F=H T=11.47.61=3.79m ，考慮沉箱干舷富裕高度 S=1.0m，波高h=1.0m，沉箱的傾斜角度0 =8，沉箱頂寬B0=8.00m，則Ftan8 - 1.0 1.02.23m，所以沉箱干舷高度滿足要3求。第四章作用標準值分類及計算本次設計僅考慮極端高水位、設計高水位和極端低水位情況，按承載能力極限狀態(tài)，采用作用效應的持久組合進行計算和驗算。第一節(jié) 結構自重力(永久作用)設計高水位計算圖式如下:其中：混凝土重度：水上 24KN/m 3水下14KN/m 3鋼筋混凝土重度：水上25KN/m 3水下15KN/m 3設計高水位自重作用計算表項目計算式G/KN )距前沿X(m)G

13、iX(KN m)胸墻13.0 X1.3 X24 X161497.62.253369.6胸墻22.8 X3.0 X14 X1613442.253024胸墻32.0 X2.8 X14 X161254.44.755958.4胸墻上填料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沉箱內(nèi)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極端高水位計算圖式如下:其中:混凝土重度：水上24KN/m 3水下14KN/m 3實用標準文案鋼筋混凝土重度：水上25KN/m 3水下15KN/m 3極端低水位極端咼水位自重作用計算表項目計算式G/KN )距前沿X(m)GiX(KN m)胸墻13.0 X0.1 X24 X16115.22.25259

15、.2胸墻23.0 X3.0 X14 X1620162.254536胸墻32.0 X2.8 X14 X161254.44.755958.4胸墻上填料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沉箱內(nèi)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精彩乂檔每延米自重作用1596.568730.44計算圖式如下: 其中：混凝土重度：水上 24KN/m 3水下14KN/m 3鋼筋混凝土重度：水上25KN/m 3水下15KN/m 3極端低水位自重作用計算表項目計算式Gj(KN)距前沿Xi（m）GiX(KN m)胸墻13.0 X1.3 X24 X161612.82.253628.8胸墻25.0 X2.8 X24 X1638403.2512480胸墻上填料

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沉箱內(nèi)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精彩乂檔每延米自重作用2138.8711641.75實用標準文案四、拋石基床自重基床厚1.5m，拋石基床每延米自重Gj= （10.5+1.5+0.5+2 ）X1.5 X 10=217.5KN/m第二節(jié) 土壓力（永久作用、可變作用）碼頭后填料土壓力（永久作用）查重力式碼頭設計與施工規(guī)范附錄 C得第n層土的主動土壓力系數(shù)標準值如下:渣石：內(nèi)摩擦角n=29 n=0 ,Kan=0.347 （假設 a、P 均為 0 ）；塊石：內(nèi)摩擦角n=45 , n=0 ，K

19、an=0.172內(nèi)摩擦角1n=45 ，n=3n=15 ,Kan=0.160 （假設 a、P 均為 0 ）。精彩文檔土壓力強度計算公式按下式計算:第n層填料頂層：永久作用eniihiKan可變作用 eqn1qKan第n層填料底層：永久作用en2ihiKan可變作用eqn2qn實用標準文案1.設計高水位時設計高水位時碼頭后填料土壓力強度計算計算土土層厚回主動土壓力強度標準值計算土層高填材料重度Y n外摩擦土壓永久作用層面層度h n程（m ）材(KN/m 3)角弘（）力系eni (kPa)編號n（m）料數(shù)Kan計算式數(shù)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塊1000.17229.4 X0.1725.06322.90石(29.4+10 X1.8) X0.172=47.4 X0.1728.15精彩文檔414242.90-8.5011.401547.4 X0.1607.58(47.4+11.4 X10 )X0.160=161.4 X0.16025.820.160設計高水位時碼頭后填料自重力產(chǎn)生的土壓力合力（永久作用）標準值及其力矩的計算計算土 層

21、n土層高程（m）土層頂土壓力強度en1（kPa）土層底土壓力強度en2（kPa）土層厚度hn（m）土壓力合力標準值En（KN）水平分力標準值及其產(chǎn)生的傾覆力矩豎向分力標準值及其產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩頂?shù)子嬎闶綌?shù)值水平分力EHn（KN ）力臂LHn(m )傾覆力矩M EHn(KN m)豎向分力EVn（KN ）力臂LVn(m)穩(wěn)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設計高水位時胸墻后填料土壓力強度計算計算層面編號土層土層厚度h n（m）回主動土壓力系數(shù)Kan土壓力強度標準值計算土層高填材料重度Y n外摩擦永久作用程（m ）材(KN/m 3)角弘（）eni (kPa)n料計算式數(shù)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設計高水位時胸墻后填料自重力產(chǎn)生的土壓力合力（永久作用）標準值及其力矩的計算計土層高程土層頂土層底土層土壓力合力標準值En水平分力標準值及其產(chǎn)生的傾豎向分力標準值及其產(chǎn)生的穩(wěn)算（m）土壓力土壓力厚度（KN）覆力矩定力矩土層n頂?shù)讖姸萫n1(kPa)強度en2(kPa)hn(m)計算式數(shù)值水平分

24、力EHn(KN )力臂LHn(m)傾覆力矩M EHn(KN m)豎向分力EVn(KN )力臂Lvn(m)穩(wěn)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.極端高水位時極端高水位時碼頭后填料土壓力強度計算回填材料主動土壓力強度標準值計算計算土土層高程(m )土

25、層厚材料重度丫 n(KN/m 3)外摩擦角 Sn ()土壓永久作用層面層度h n力系eni (kPa)編號n(m)數(shù)Kan計算式數(shù)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塊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極端高水位時碼頭后填料自重力產(chǎn)生的土壓力合力（永久作用）標準值及其力矩的計算計土層高程土層頂土層底土層算(m)土壓力土壓力厚度土強度en1強度en2h n層頂?shù)?kPa)(kPa)(m)n土壓力合力標準值En水平分力標準值及其產(chǎn)生的傾豎向分力標準值及其產(chǎn)生的穩(wěn)(KN)計算式數(shù)值水平分力臂傾覆力矩豎向分力臂穩(wěn)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極端高水

28、位時胸墻后填料土壓力強度計算計算層面編號土層土層厚度h n（m）回主動土壓力強度標準值計算土層高填材料重度Y n外摩擦土壓永久作用程（m ）材(KN/m 3)角弘（）力系eni (kPa)n料數(shù)Kan計算式數(shù)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極端高水位時胸墻后填料自重力產(chǎn)生的土壓力合力(永久作用)標準值及其力矩的計算計算土 層n土層高程(m)土層頂土壓力強度en1(kP

29、a)土層底土壓力強度en2(kPa)土層 厚度hn(m)土壓力合力標準值En(KN)水平分力標準值及其產(chǎn)生的傾覆力矩豎向分力標準值及其產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩頂?shù)子嬎闶綌?shù)值水平分力EHn(KN )力臂LHn(m)傾覆力矩M EHn(KN m)豎向分力Evn(KN )力臂Lvn(m)穩(wěn)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.極端低水位時極端低水位時填料土壓力強度計算土土層高土層厚回填層度h n程（m ）材n（m）料計算層面編號主動土壓力強度標準值計算材料重度丫 n外摩擦土壓永久作用(KN/m 3)角 Sn ()力系eni (kPa)數(shù)Kan計算式數(shù)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塊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極端低水位時填料自重力產(chǎn)生的土壓力合力（永久作用）標準值及其力矩的計算計土層高程土層頂土層底土層土壓力合力標準值En水平分力標準值及其產(chǎn)生的傾豎向分力標準值及其產(chǎn)生的穩(wěn)算(m)土壓力土壓力厚度(KN )覆力矩定力矩土層n頂?shù)讖姸萫n1(kPa)強度en2(kPa)hn(m)計算式數(shù)值水平分力EHn(KN)

32、力臂LHn(m)傾覆力矩M EHn(KN m)豎向分力EVn(KN)力臂LVn(m)穩(wěn)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碼頭后堆貨荷載產(chǎn)生的土壓力強度計算土壓力強度標準值計算計算土土層高程（m）土層厚回填材料外摩擦角Sn （）主動土壓力系數(shù)Kan可變作用（堆貨何載）層面層度h neqni(kP a)編號n（m）滿布的均布荷載計算式數(shù)值1116.601.90渣石00.34720 X0.3476.94124.706.942124.700.99塊石00.17220 X0.1723.44堆貨荷載產(chǎn)生的土壓力（可變作用）223.713.443133.710.813.44322.903.444142.904.96150.16020 X0.1603.2042-2.063.20515-2.066.443.2051-8.503.20的土壓力計算圖