xxx港區(qū)雜貨碼頭工程設(shè)計(jì)重力式沉箱結(jié)構(gòu)

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精益求精，善益求善。xxx港區(qū)雜貨碼頭工程設(shè)計(jì)重力式沉箱結(jié)構(gòu)天津大學(xué)博士、碩士學(xué)位論文統(tǒng)一格式自動生成模板天津大學(xué)博士、碩士學(xué)位論文統(tǒng)一格式自動生成模板設(shè)計(jì)背景工程概述該工程地處煙臺xxx港區(qū)，xxx港區(qū)位于煙臺市北部的xxx內(nèi)，是煙臺港現(xiàn)有的核心港區(qū)。針對煙臺出口加工區(qū)成為全國首批拓展保稅物流功能試點(diǎn)區(qū)的發(fā)展機(jī)遇，煙臺港正與煙臺出口加工區(qū)、煙臺海關(guān)一起加快區(qū)港一體化建設(shè)，實(shí)施xxx港區(qū)與煙臺出口加工區(qū)A區(qū)的聯(lián)動發(fā)展，在積極拓展國際中轉(zhuǎn)、國際采購、分撥配送和國際轉(zhuǎn)口貿(mào)易等功能業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，最終將xxx港區(qū)發(fā)展成為現(xiàn)代化的自由貿(mào)易港區(qū)。設(shè)計(jì)原則總體設(shè)計(jì)符合國家、地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃和總體部署，遵循國家和行業(yè)有關(guān)工程建設(shè)法規(guī)、政策和規(guī)定。結(jié)合國情，采用成熟的技術(shù)、設(shè)備和材料，使工程設(shè)計(jì)安全可靠、使用方便、工程量少、總造價(jià)低、施工進(jìn)度快，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。注重工程區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)，不占用土地，方便管理，節(jié)省投資。設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)主要有《港口航道工程規(guī)范匯編》、《港口規(guī)劃與平面布置》、《港工建筑物》、《港口工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》等。設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)使用要求，設(shè)計(jì)文件的深度應(yīng)能達(dá)到確定港內(nèi)外配套項(xiàng)目的建設(shè)規(guī)模，水陸域總平面布置，裝卸工藝，設(shè)備選型和數(shù)量，水工及其他主要建筑物的結(jié)構(gòu)型式等。設(shè)計(jì)資料本部分分析項(xiàng)目的工程環(huán)境和條件對工程設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行的可能影響。在港口航道與海岸工程的設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)資料主要包括地形、地質(zhì)、水文、氣象、施工、地震以及與設(shè)計(jì)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、參考書等。地形條件本工程位于煙臺xxx港區(qū)。氣象條件計(jì)算風(fēng)速取22m/s。按照碼頭前船舶作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)測風(fēng)、雨、霧、雷暴、波浪等影響因素的資料統(tǒng)計(jì)，并扣除各因素相互重疊的影響天數(shù)后，5萬噸船舶作業(yè)天為339天。該港區(qū)處煙臺海洋站所在的芝罘島上，本次將采用煙臺海洋站多年觀測資料作統(tǒng)計(jì)分析。煙臺海洋站氣象觀測場位于芝罘島上，地理坐標(biāo)為：北緯37°33.3′、東經(jīng)121°23.5′。拔海高度為74.3m，風(fēng)速儀距地面高度10.4m。氣溫年平均氣溫：13.4平均最高氣溫：17.7平均最低氣溫：11.1極端最高氣溫：37.1極端最低氣溫：-11.7降水年平均降水量：425.1mm年最大降水量：616.7mm一日最大降水量：76.5mm年平均降水量日數(shù)為95.6天降水強(qiáng)度≥中雨年降水日數(shù)為13.4天降水強(qiáng)度≥大雨年降水日數(shù)為4.2天降水強(qiáng)度≥暴雨年降水日數(shù)為0.2天該區(qū)降水有顯著的季節(jié)變化，雨量多集中于每年的6、7、8月份，這三個(gè)月的降水量為年降水量的53％，冬季降水量最少，12月至翌年的2月降水量僅為年降水量的9％。風(fēng)多年每日24次風(fēng)速、風(fēng)向資料統(tǒng)計(jì)，該區(qū)常風(fēng)向?yàn)镹向，出現(xiàn)頻率為13.3％，次常風(fēng)向?yàn)镹W、W向出現(xiàn)頻率分別為12.12％、11.55％。強(qiáng)風(fēng)向?yàn)镹W向，該向≥7級風(fēng)出現(xiàn)頻率為0.46％，次強(qiáng)風(fēng)向?yàn)镹向。具體見風(fēng)頻率統(tǒng)計(jì)表和風(fēng)玫瑰圖。表2-1風(fēng)頻率統(tǒng)計(jì)表風(fēng)速頻率（％）風(fēng)向≤7.9（m/s）8.0-10.7（m/s）10.8-13.8（m/s）13.9-17.1（m/s）≥17.2（m/s）合計(jì)N10.291.920.940.1413.30NNE4.020.580.180.044.83NE3.870.290.080.014.24ENE1.720.110.031.85E5.690.410.060.016.17ESE2.770.170.022.97SE8.301.270.310.019.89SSE4.121.030.370.040.015.57S6.121.150.300.037.61SSW2.090.250.060.012.41SW6.240.280.066.59WSW3.530.120.013.66W11.090.420.0411.55WNW2.380.430.102.91NW6.793.081.790.420.0412.12NNW3.430.630.240.034.34C合計(jì)82.4512.154.590.750.06100.00霧多年平均每年大霧日為29.0天，大霧多出現(xiàn)于每年的4~7月，為全年霧日的65％，而每年的8月以后，大霧日顯著減少。平均每年大霧實(shí)際出現(xiàn)天數(shù)為10.9天。災(zāi)害性天氣本區(qū)災(zāi)害性天氣過程主要為臺風(fēng)（含熱帶風(fēng)暴，強(qiáng)熱帶風(fēng)暴）和寒潮。據(jù)多年資料統(tǒng)計(jì)影響煙臺附近海域的臺風(fēng)每年有1~2個(gè)，一般多出現(xiàn)于7~9月份。每當(dāng)臺風(fēng)路經(jīng)本區(qū)時(shí)，將出現(xiàn)大風(fēng)、大浪、暴潮和暴雨。如8509號臺風(fēng)，煙臺出現(xiàn)33.3m/s、SSE向大風(fēng)，最高潮位達(dá)3.73m；受9216號臺風(fēng)影響，煙臺港風(fēng)速達(dá)18~30m/s，出現(xiàn)解放以來最高歷史潮位（4.03m）。多年資料統(tǒng)計(jì)，每年11月~翌年3月為寒潮出現(xiàn)季節(jié)，平均每年3.2次，受寒潮影響本海區(qū)出現(xiàn)偏N向大風(fēng)，風(fēng)速可達(dá)9~10級，且有偏N向的大浪，持續(xù)時(shí)間可達(dá)3~4天。水文條件設(shè)計(jì)水位設(shè)計(jì)高水位：2.46m；設(shè)計(jì)低水位：0.25m；極端高水位：3.56m；極端低水位：-0.95m。波浪要素表2-2碼水位/波向/波要素極端高水位設(shè)計(jì)高水位設(shè)計(jì)低水位H1%H13%EQ\x\to(T)H1%H13%EQ\x\to(T)H1%H13%EQ\x\to(T)NNE4.43.19.64.43.19.64.33.19.6E4.73.37.74.73.37.74.63.37.7注：H（m），EQ\x\to(T)（s）潮流條件水流設(shè)計(jì)流速0.9m/s，流向與船舶縱軸接近平行。潮位國家海洋局第一海洋研究所對煙臺xxx海區(qū)建港條件進(jìn)行了調(diào)查和部分水文要素的短期觀測，并于1994年12月完成了“煙臺初旺灣－蘆洋灣自然環(huán)境調(diào)查報(bào)告”。潮位是利用初旺灣驗(yàn)潮站1987年3月4日~4月13日一個(gè)月的潮位資料和煙臺同步資料及煙臺1953~1994年長期資料統(tǒng)計(jì)分析。用差比方法求得工程海域的設(shè)計(jì)參數(shù)。本次設(shè)計(jì)采用上述計(jì)算值。1、高程關(guān)系：1.33m1.33m1.25m0.08m黃海平均海面平均海平面當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵?、潮位特征值：（以下水位值均從當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵嫫鹚悖┕こ毯Ｓ驗(yàn)檎?guī)的半日潮，其(HK1+HO1)/H平方米=0.32最高高潮位：3.67m最低低潮位：－0.77m平均高潮位：2.10m平均低潮位：0.61m平均潮差：1.49m平均潮面：1.33m在此尚應(yīng)說明2003年10月10日~12日，由于強(qiáng)冷空氣南下影響，煙臺港出現(xiàn)僅低于1992年的特高水位，調(diào)查值為3.77m。3、設(shè)計(jì)水位：設(shè)計(jì)高水位：2.46m設(shè)計(jì)低水位：0.25m極端高水位：3.56m極端低水位：-0.95m4、乘潮水位表2-3不同延時(shí)不同保證率乘潮水位表頻率（％）水位（m）延時(shí)80859095乘潮一小時(shí)1.811.751.671.49乘潮二小時(shí)1.751.691.601.43乘潮三小時(shí)1.631.581.471.31乘潮四小時(shí)1.471.421.321.17海流海流觀測分兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行，第一個(gè)區(qū)域位于龍洞咀及以南的初旺灣，蘆洋灣海域，共布設(shè)六個(gè)測點(diǎn)；第二區(qū)域?yàn)辇埗淳讝|北的天然深槽和龍洞咀以西的海域，共布設(shè)六個(gè)測點(diǎn)，分別進(jìn)行大、小潮連續(xù)25小時(shí)觀測。觀測日期為：大潮第二區(qū)域?yàn)?月15日09時(shí)至16日10時(shí)，第一區(qū)域?yàn)?月16日17時(shí)至17日19時(shí)；小潮第二區(qū)域?yàn)?月22日09時(shí)至23日12時(shí)，第一區(qū)域?yàn)?月23日16時(shí)至24日19時(shí)。垂線測點(diǎn)采用六點(diǎn)法，依據(jù)實(shí)測資料，本海區(qū)海流特征如下：1、潮流特征：測驗(yàn)海區(qū)的潮流為不規(guī)則半日潮流其（WK1+WO1）/W平方米在0.76~1.45之間，淺水分潮流影響比較明顯，潮流的運(yùn)動屬往復(fù)流性質(zhì)。2、潮流流場：龍洞咀以南第一測區(qū)漲、落潮潮流平均流向呈南北走向，龍洞咀以被第二測區(qū)漲、落潮潮流平均流向呈東西走向。3、最大流速：大潮期間漲、落潮實(shí)測垂線平均最大流速第一測區(qū)出現(xiàn)在L05站，流速值分別為0.55m/s、0.77m/s，流向分別為150°、325°，測點(diǎn)最大漲、落潮流速為0.74m/s、0.88m/s，流向分別為174°、344°，出現(xiàn)在L03站表層。第二測區(qū)垂線平均最大流速出現(xiàn)在L09和L07站，流速為0.58m/s和0.90m/s，流向分別為81°、278°；測點(diǎn)最大漲、落潮流速為0.76m/s、0.96m/s，流向分別為74°、260°，出現(xiàn)在L07站和L09站表層。4、余流：本海區(qū)余流較小，垂線平均余流流速、流向見表2-4。表2-4垂線平均余流流速、流向L01L02L03L04L05L06L07L08L09L10L11L12大潮流速（m/s）0.060.030.060.070.060.010.060.040.200.050.020.01流向（°）62086911615913815216667224142153小潮流速（m/s）0.050.010.040.020.030.020.030.030.060.010.040.01流向（°）342354312015526020518123163260304波浪1、資料概況該港區(qū)的煙臺海洋站在芝罘島北側(cè)進(jìn)行了長期的波浪觀測工作（1980年至今）。芝罘島測波資料有著極好的代表性，基本代表了xxx港區(qū)深水處的波況。本次取用芝罘島多年觀測資料作統(tǒng)計(jì)分析。2、波浪概況煙臺海洋站位于芝罘島，地理坐標(biāo)為北緯37°36′、東經(jīng)121°26′，測波浮標(biāo)在測點(diǎn)的N向，水深約為17.3m，使用儀器為HAB－2型岸用測波儀，儀器的拔海高度為75.9m，每日進(jìn)行4次（08、11、14、17）觀測，大風(fēng)浪過程中進(jìn)行加密觀測。多年觀測資料分析結(jié)果：該區(qū)常波向?yàn)镹NW、NW，出現(xiàn)頻率分別為8.20％、8.19％；次常波向?yàn)镹、NNE，出現(xiàn)頻率分別為5.91％、5.77％。強(qiáng)波向?yàn)镹NW向，次強(qiáng)波向?yàn)镹向，這兩個(gè)方向H4％>1.5m出現(xiàn)頻率分別為3.07％、2.45％。詳見波玫瑰圖和波高、周期頻率統(tǒng)計(jì)表。表2-5煙臺波高頻率統(tǒng)計(jì)表波高（m）頻率%波向≤0.50.6-0.70.8-0.91.0-1.21.3-1.51.6-2.02.1-2.4≥2.5合計(jì)N0.210.770.620.800.951.110.550.795.91NNE0.240.890.831.091.010.890.370.395.77NE0.060.340.340.390.230.200.080.031.67ENE0.210.570.450.330.190.190.060.022.01E0.080.280.160.180.050.080.030.020.88ESE0.010.050.060.030.030.010.010.18SE0.030.160.060.010.010.26SSE0.010.070.020.010.010.010.12S0.010.010.01SSW0.010.01SW0.010.010.01WSW0.010.010.01W0.040.150.090.050.010.010.020.36WNW0.130.440.490.390.300.020.050.032.05NW0.441.791.481.451.071.180.460.328.19NNW0.371.221.011.191.341.460.760.858.20C64.3564.35合計(jì)66.186.755.686.015.185.352.402.45100表2-6煙臺波周期頻率統(tǒng)計(jì)表波周期（s）頻率%波向≤2.93.0-3.94.0-4.95.0-5.96.0-6.9≥7.0合計(jì)N0.120.811.672.120.990.185.91NNE0.090.942.231.840.640.025.77NE0.080.260.630.540.151.67ENE0.120.610.870.320.092.01E0.120.340.310.090.020.88ESE0.060.050.040.020.010.18SE0.190.060.010.26SSE0.090.020.010.010.12S0.010.010.01SSW0.010.010.01SW0.010.010.01WSW0.010.010.01W0.090.180.060.020.010.36WNW0.120.590.820.430.080.012.05NW0.431.993.072.090.560.058.19NNW0.231.262.792.770.990.168.20C64.3564.35合計(jì)66.117.1312.5110.263.550.431003、波高－周期聯(lián)合分布對于一個(gè)新開辟的港區(qū)，應(yīng)分析波高和周期的聯(lián)合分布，其目的是了解是否存在小波高對應(yīng)長周期波浪的出現(xiàn)，小波高長周期的波浪對港內(nèi)波穩(wěn)有重要的影響。多年觀測資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：表2-7波高－周期聯(lián)合分布表波高（m）頻率%周期≤0.80.9-1.21.3-1.51.6-2.02.1-2.5≥2.6合計(jì)≤4.9（s）75.866.552.340.480.160.0485.425.0-5.9（s）0.141.613.723.911.310.4311.126.0-6.9（s）0.120.681.411.043.257.0-7.9（s）0.050.160.20合計(jì)76.018.166.185.072.931.66100上述統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，本區(qū)波高周期對應(yīng)關(guān)系為大波高對應(yīng)大周期，小波高對應(yīng)大周期出現(xiàn)的可能性不大。4、不同重現(xiàn)期波要素用芝罘島測波站多年觀測資料作年頻率計(jì)算，不同重限期波要素如下：表2-8不同重限期波要素表重現(xiàn)期波要素波向50年一遇25年一遇2年一遇H4％（m）EQ\x\to(T)(S)H4％（m）EQ\x\to(T)(S)H4％（m）EQ\x\to(T)(S)N5.29.44.88.93.36.7NNE5.49.65.09.13.36.6NE3.88.23.57.82.05.7ENE4.28.43.87.92.05.4E4.07.63.67.21.54.8WNW3.27.93.07.52.05.4NW5.48.45.08.12.76.3NNW5.38.94.98.53.36.6a)設(shè)計(jì)水位設(shè)計(jì)高水位：2.46m；設(shè)計(jì)低水位：0.25m；極端高水位：3.56m；極端低水位：-0.95m。b)波浪要素表2-9碼水位/波向/波要素極端高水位設(shè)計(jì)高水位設(shè)計(jì)低水位H1%H13%EQ\x\to(T)H1%H13%EQ\x\to(T)H1%H13%EQ\x\to(T)NNE4.43.19.64.43.19.64.33.19.6E4.73.37.74.73.37.74.63.37.7注：H（m），EQ\x\to(T)（s）潮流條件水流設(shè)計(jì)流速0.9m/s，流向與船舶縱軸接近平行。泥沙條件該工程港區(qū)沿岸主要為基巖海岸，沿岸以低山丘陵臺地為主，泥沙來源不甚豐富，主要是海岸侵蝕來沙和人為供沙。港區(qū)沿岸巖性多為白云石大理巖，在海浪和海流作用下產(chǎn)生部分泥沙，數(shù)量很少；沿海養(yǎng)殖及其加工業(yè)產(chǎn)生的廢棄貝殼，堆積在海濱，也是局部泥沙的重要來源，但數(shù)量有限，對于港口建設(shè)不會構(gòu)成很大影響。根據(jù)國家海洋局第一海洋研究所觀測資料分析，該海區(qū)近岸及岸灘泥沙較粗，海域平均含沙量為46.6mg/L，如果所搬運(yùn)的泥沙全部沉淀，每平方米也只有46.9kg，即沉積厚度2總之，該海區(qū)泥沙來源很少、泥沙搬運(yùn)沉積不甚活躍，近岸泥沙不會對建港構(gòu)成危害。地質(zhì)條件擬建碼頭處地基為陸相沉積的中粗砂層，承載能力設(shè)計(jì)值為350kPa。各巖土層分布特征勘察區(qū)域碼頭孔M孔布孔30個(gè)，F(xiàn)孔10個(gè)，C孔27個(gè)，除C1，C4，C16尚未勘察，C24，C25，C26，C27C孔因處于礁石區(qū)及附近陳家碼頭上被取消勘察外，其余鉆孔已全部完成，根據(jù)勘察結(jié)果，區(qū)域土層自上而下根據(jù)形成原因及性質(zhì)分層如下：第一層，海相沉積層該層存在于勘察區(qū)域的表層，分布不均勻，在勘察區(qū)域按性質(zhì)存在三大層。=1\*GB3①1粉土層灰色、灰褐色，稍密狀，該層主要分布在勘察區(qū)的部分鉆孔中，土層相對較薄，厚度在1.0～3.0m范圍內(nèi)，不是十分穩(wěn)定，平均標(biāo)貫擊數(shù)N＝8.1=1\*GB3①2粉細(xì)砂層灰色、灰褐色，松散～稍密狀，該層廣泛存在于勘察區(qū)域內(nèi)，分布相對穩(wěn)定，厚度不均，在0.8～7.0m范圍內(nèi)，平均標(biāo)貫擊數(shù)N＝9.3=1\*GB3①3淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層灰色、灰褐色，軟塑狀，高塑性，該土層零星存在于勘察區(qū)域內(nèi)，個(gè)別土層因含水量原因?yàn)榉圪|(zhì)粘土，平均標(biāo)貫擊數(shù)N＝1.1第二層，陸相沉積砂層該層在勘察區(qū)域內(nèi)廣泛存在，為陸相沉積砂層。②中粗砂層黃色、黃褐色，中密～密實(shí)狀，該土層在勘察鉆孔中均有揭露，層位穩(wěn)定，土質(zhì)不均勻，混有碎貝殼，平均標(biāo)貫擊數(shù)N＝37.8第三層，陸相沉積粉質(zhì)粘土層該層在勘察區(qū)域內(nèi)一定深度下均可揭露，層位相對穩(wěn)定。③粉質(zhì)粘土層黃色、黃褐色，硬塑狀，中～中上塑性，該層在所勘察鉆孔中，最淺標(biāo)高-17.45m，最深標(biāo)高-29.06m第四層，粗礫砂層該層在勘察區(qū)域內(nèi)一定深度下廣泛存在，層位穩(wěn)定。④粗礫砂層黃褐色，密實(shí)狀，該層在所勘察鉆孔中，最淺標(biāo)高-28.12m，最深標(biāo)高-37.57m處揭露，層位穩(wěn)定，土質(zhì)不均勻，其中多含角礫，小塊碎石等物，平均標(biāo)貫擊數(shù)N＝43.9。各巖土層主要物理、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及容許承載力各巖土層主要物理、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)按算術(shù)平均值法進(jìn)行了綜合統(tǒng)計(jì)。結(jié)合現(xiàn)場原位測試和土工試驗(yàn)成果表，給出了各巖土層的地基土容許承載力f。詳見各巖土層主要物理、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表1。說明：統(tǒng)計(jì)表中各土層標(biāo)貫擊數(shù)N值未經(jīng)任何修正。地震條件根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001），本區(qū)域地震基本烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.1g。荷載條件本工程主要貨種為雜貨，采用門機(jī)裝卸船。針對工程使用要求，作用于水工建筑物上的主要荷載有：碼頭后填料土壓力，堆貨土壓力，門機(jī)荷載，系纜力，波浪力等。碼頭面均布堆貨荷載：碼頭前沿20m范圍內(nèi)為30Kpa；20m以外為40Kpa。門機(jī)荷載：軌距10.5m，基距10.5m，工作狀態(tài)下前軌最大輪壓80KN（220KN），后軌最大輪壓220KN（80KN）。施工條件施工所需的構(gòu)件預(yù)制場、施工碼頭等可依托本港現(xiàn)有設(shè)施。本工程屬港口擴(kuò)建，具有良好的“三通一平”條件。本地區(qū)砂石料資源豐富，開采運(yùn)輸條件良好，各種規(guī)格的砂石料可就近采購，能滿足本工程建設(shè)需要。該工程由中交一航局承建，其材料供應(yīng)、現(xiàn)場施工條件（水、電、運(yùn)輸）、施工技術(shù)力量及機(jī)械性能、混凝土構(gòu)件的預(yù)制能力、水上施工能力等均能滿足施工需要。工程設(shè)計(jì)能夠與施工能力相匹配，以便順利實(shí)施。設(shè)計(jì)成果總體設(shè)計(jì)成果本工程位于煙臺港西港區(qū)，擬建一個(gè)5萬噸級泊位的碼頭（水工結(jié)構(gòu)按停靠5萬噸級船設(shè)計(jì)），兼顧同時(shí)?？績蓚€(gè)2000～5000噸級液體化工船舶。碼頭面高程為4.06m，碼頭前沿水深為-14.5m，航道水深為15.95m，船舶回旋水域設(shè)在進(jìn)出港口的地點(diǎn)，方便船舶靠離碼頭，水深為15.35m，回旋水域園直徑為458m，碼頭前沿港池寬度為64.6m。裝卸工藝為：裝卸船采用門機(jī)，水平運(yùn)輸采用拖掛車。結(jié)構(gòu)方案成果本碼頭采用重力式沉箱結(jié)構(gòu)，沉箱長度為20m，寬度為12m，高為16m，總共設(shè)15個(gè)沉箱（端部沉箱為異型）。沉箱倉格縱向分為5格，橫向分為2格，以減少集中應(yīng)力。作用在碼頭上的荷載分為永久作用和可變作用，永久作用為沉箱自重作用、墻后填料產(chǎn)生的土壓力作用、貯倉壓力；可變作用為由碼頭面堆載和流動機(jī)械荷載產(chǎn)生的土壓力作用、船舶系纜力、波浪力。施工圖設(shè)計(jì)成果本設(shè)計(jì)對沉箱抗滑穩(wěn)定性、抗傾穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，對基床承載力和地基承載力進(jìn)行驗(yàn)算均穩(wěn)定。繪制6張工程圖，包括碼頭總平面布置圖、沉箱模板圖（包括沉箱縱剖面圖、沉箱橫剖面圖、沉箱底剖面圖）、前板配筋圖、后板配筋圖、碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖、沉箱平面布置、碼頭結(jié)構(gòu)圖。關(guān)鍵性技術(shù)要求施工過程采用流水施工即所有施工過程按一定的時(shí)間間隔依次投入施工，各個(gè)施工過程陸續(xù)開工、陸續(xù)竣工、使同一施工過程的施工班組保持連續(xù)、均衡施工，不同施工過程盡可能平行搭接施工。設(shè)計(jì)成果評價(jià)本次設(shè)計(jì)強(qiáng)化了我對基本知識和基本技能的理解和掌握，培養(yǎng)了我收集資料和調(diào)查研究的能力，加強(qiáng)了一定的方案比較、論證的能力，一定的理論分析與設(shè)計(jì)運(yùn)算能力，進(jìn)一步提高應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪圖的能力以及編寫編制能力。通過重力式碼頭的設(shè)計(jì)，使我將以前的知識來了一次大的綜合，并且理論結(jié)合實(shí)際；掌握資料的收集和分析、相關(guān)規(guī)范的選擇和運(yùn)用；另外對培養(yǎng)我獨(dú)立思考問題和解決問題的能力，為今后工作做好技術(shù)儲備?？偲矫嬖O(shè)計(jì)總平面設(shè)計(jì)主要包括工程規(guī)模確定、主要水工建筑物的總體尺度、生產(chǎn)作業(yè)工藝設(shè)計(jì)、平面布置方案比選。不同的工程其具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容也不同。港口工程：水域布置及尺度（港外水域，如進(jìn)港航道、港外錨地；港內(nèi)水域，如港內(nèi)航道、船舶轉(zhuǎn)頭水域、港內(nèi)錨地、船舶制動水域、船舶回旋水域、港池、碼頭前水域；導(dǎo)航助航標(biāo)志；防波堤），碼頭布置及尺度（碼頭水工建筑物、前方作業(yè)地帶、倉庫、堆場和連接通道），陸域布置及尺度（倉儲、集疏運(yùn)、生產(chǎn)生活輔助設(shè)施等），裝卸作業(yè)工藝設(shè)計(jì)（選擇裝卸作業(yè)機(jī)械化系統(tǒng)→確定合理的工藝流程→配備裝卸作業(yè)系統(tǒng)基本要素，如操作人員、庫場以及各種附屬設(shè)施）等；航道整治工程：一般包括整治水位確定、整治線的布置、各種整治建筑物的尺度及其布置等；渠化工程：一般包括渠化梯級的確定、各種過船建筑物的主要尺度及其布置等；圍墾與海塘工程：一般包括圍墾方案的確定、圍墾后各部分的利用規(guī)劃以及平面布置等。工程規(guī)模本工程位于煙臺市xxx，遠(yuǎn)離市區(qū)，鄰近經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，-10米以上深水岸線貼岸，發(fā)展空間開闊，經(jīng)濟(jì)活力強(qiáng)勁，地理位置優(yōu)越。扼渤海南側(cè)灣口，背靠山東半島，北望遼東半島，東鄰日本、韓國。使煙臺港西港區(qū)成為環(huán)渤海地區(qū)理想的水運(yùn)中轉(zhuǎn)貨物的集散地、連接?xùn)|北與華東的交通樞紐、山東半島與日韓貿(mào)易最便捷的進(jìn)出口口岸。本項(xiàng)目建設(shè)1個(gè)50000噸級泊位的雜貨碼頭。碼頭前水深-14.5米。碼頭頂面高程為4.06米。設(shè)計(jì)年吞吐量90萬噸。碼頭前沿水深為-14.5米，碼頭頂面高程為4.06米。建設(shè)的必要性：1、是加快腹地內(nèi)石化工業(yè)發(fā)展的需要煙臺港腹地內(nèi)擁有一批全國知名的石化企業(yè)，加快腹地內(nèi)石化工業(yè)的發(fā)展是煙臺港腹地各省市，實(shí)施化學(xué)工業(yè)發(fā)展規(guī)劃的重點(diǎn)。在充分研究和分析腹地經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際，加強(qiáng)資源本地化利用規(guī)劃。培育優(yōu)勢化工產(chǎn)業(yè)，力爭在化肥、塑料、聚氯乙烯（又稱PVC）、無機(jī)鹽生產(chǎn)方面建成一批具備較強(qiáng)競爭能力的現(xiàn)代化化工生產(chǎn)裝置，形成腹地內(nèi)液體化工的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。根據(jù)目前腹地內(nèi)液體化工生產(chǎn)狀況，化工產(chǎn)品運(yùn)往華東和華南地區(qū)是市場供需的必然結(jié)果。煙臺港位于環(huán)渤海灣南側(cè)，鄰近華東、華南地區(qū)，具有優(yōu)越的水陸聯(lián)運(yùn)條件，建設(shè)液體化工中轉(zhuǎn)碼頭可以充分為供需雙方進(jìn)行優(yōu)質(zhì)服務(wù)。2、是煙臺港改善經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)營戰(zhàn)略的需要煙臺港經(jīng)過多年的建設(shè)和發(fā)展，目前已經(jīng)成了環(huán)渤海灣經(jīng)濟(jì)區(qū)頗具規(guī)模的港口，2004年貨物吞吐量3431.1萬噸。近年煙臺港正在擺脫計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的束縛，采取多種靈活性強(qiáng)的市場經(jīng)濟(jì)經(jīng)營方式，實(shí)踐證明，這種經(jīng)營方式在市場競爭中獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。引來國內(nèi)外多家大型知名企業(yè)集團(tuán)，要求通過煙臺港大規(guī)模進(jìn)出口液體化工產(chǎn)品，拓寬了煙臺港的投資渠道，建設(shè)煙臺港液體化工碼頭是煙臺港在繼續(xù)擴(kuò)大鐵礦石、原油等散貨運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)上，培育新的經(jīng)營思路的良好契機(jī)。液體化工品市場需求巨大，是當(dāng)前港口發(fā)展的重點(diǎn)貨種之一。煙臺港腹地內(nèi)既可以提供大量的液體化工產(chǎn)品出口，同時(shí)更需要進(jìn)口大量的液體化工產(chǎn)品及原料，以滿足腹地內(nèi)的各種需求，因此建設(shè)裝卸效率高，專業(yè)化液體化工泊位可以更好地改善煙臺港的經(jīng)濟(jì)效益。3、是煙臺港長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃的需要根據(jù)煙臺港“十五”及2015年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要，煙臺港今后除了將重點(diǎn)發(fā)展金屬礦石、原油、化肥等貨類及集裝箱運(yùn)輸，建設(shè)一批專業(yè)化泊位外，煙臺港還將逐步發(fā)展成為環(huán)渤海地區(qū)的多功能綜合性港口，建設(shè)煙臺港液體中轉(zhuǎn)碼頭提升了煙臺港的功能，將為煙臺港今后有序建設(shè)創(chuàng)造一個(gè)良好的條件。布置原則總平面布置應(yīng)滿足本區(qū)域岸線規(guī)劃的要求，滿足港口整體發(fā)展的需要，充分與已建工程和將來預(yù)留發(fā)展工程相協(xié)調(diào)?？偲矫娌贾门c當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件相適應(yīng)，結(jié)合岸線資源使用現(xiàn)狀，遠(yuǎn)近結(jié)合并留有發(fā)展余地。充分利用已有的設(shè)施和依托條件，盡量減少工程數(shù)量，節(jié)省建設(shè)投資。碼頭及航道布置合理，滿足碼頭、船舶安全作業(yè)要求。符合國家環(huán)保、安全、衛(wèi)生等有關(guān)規(guī)定。設(shè)計(jì)船型根據(jù)港口使用要求（未來貨物吞吐量水平以及港口裝卸能力），參考《海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ211—99附錄A選取的船型見表4-1。表4-150000DWT雜貨船尺度總長L型寬B型深H滿載吃水T229m32.3m19.1m12.8m作業(yè)條件風(fēng)作業(yè)天數(shù)確定：大風(fēng)持續(xù)天數(shù)不足24小時(shí)但大于12小時(shí)計(jì)為一天；不足12小時(shí)，但大于6小時(shí)計(jì)為半天。參考煙臺港風(fēng)玫瑰圖和《港口規(guī)劃與平面布置》“第三章”表6-4可知：引船靠近船舶，引水員上船，拖船對船舶強(qiáng)制引水：0.75%×365=3天，除此之外風(fēng)對作業(yè)天數(shù)的影響可忽略不計(jì)。雨根據(jù)自然條件可知本地區(qū)降水強(qiáng)度≥中雨的天數(shù)：13.4+4.2+0.2=18天。霧根據(jù)自然條件可知平均每年大霧實(shí)際出現(xiàn)天數(shù)為10.9天，約合11天。災(zāi)害性天氣根據(jù)自然條件可知本區(qū)災(zāi)害性天氣過程主要為臺風(fēng)（含熱帶風(fēng)暴，強(qiáng)熱帶風(fēng)暴）和寒潮。持續(xù)天數(shù)約7天。泥沙本地區(qū)泥沙來源很少，泥沙搬運(yùn)沉積不甚活躍，所以泥沙的影響可忽略不計(jì)。波浪因?yàn)榇舜a頭設(shè)有掩護(hù)的防波堤，故波浪因素的影響可忽略不計(jì)。綜上所訴年作業(yè)天數(shù)為：339天。總體尺度碼頭泊位長度本碼頭為有掩護(hù)水域的碼頭，所以其單個(gè)泊位長度可以由以下公式確定:（所有公式編號右對齊，通過增加公式與編號間的空格使得公式大體居中）（4-1）式中：Lb：一個(gè)泊位的長度（m）；L：設(shè)計(jì)船長（m）；d：泊位間富裕長度（m）。其中，富裕長度d根據(jù)船長的大小確定，L=113m。的數(shù)值有表4-2確定：表4-2泊位間富裕長度取值表(m)<4041～8586～150151～200201～230>230(m)58～1012～1518～2022～2530故取d=30m。所以得碼頭泊位長度為＝229+2×30＝289（m）。碼頭前沿高程包括碼頭前沿的碼頭面高程及設(shè)計(jì)底標(biāo)高（由碼頭前沿水深決定）。（1）碼頭前沿設(shè)計(jì)水深，是指在設(shè)計(jì)低水位以下的保證設(shè)計(jì)船型在滿載吃水情況下的安全?？克睢０聪旅婀酱_定：=++++（4-2）式中：：設(shè)計(jì)船型滿載吃水12.8m；：龍骨下最小富裕深度，含淤泥的沙地基取0.6m；：波浪富裕深度，因是掩護(hù)水域條件差故取0.6m；：船舶因配載不均勻而增加的尾吃水，取0.15；：港池備淤深度，考慮一年進(jìn)行一次維護(hù)性挖泥，取0.6m。綜合以上各值，得＝14.75m。故碼頭前沿水底高程＝設(shè)計(jì)低水位－＝0.25—14.75=－14.5m（2）碼頭面高程：碼頭頂面高程為4.06米。按規(guī)范計(jì)算，基本標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)高水位＋1.0~1.5＝2.46+1.0~1.5=3.46～3.96m；復(fù)核標(biāo)準(zhǔn)：極端高水位+0~0.5=3.56+0~0.5＝3.56~4.06m；故碼頭頂面標(biāo)高4.06m符合設(shè)計(jì)要求。碼頭前沿停泊水域尺度碼頭前沿停泊水域?qū)挾龋涸诖a頭前沿停泊水域?qū)挾葍?nèi)水深需保持不變。碼頭前沿停泊水域?qū)挾炔恍∮?倍船寬:2×32.3＝64.6m。碼頭前船舶回旋水域尺度回旋水域的尺度應(yīng)考慮當(dāng)?shù)仫L(fēng)、浪、流等條件和港作拖船配備、定位標(biāo)志等因素。航道設(shè)計(jì)水深：航道通航水深+Z4=14.75+0.6=15.35m船舶自行掉頭回旋圓直徑為：2.0L=2.0×229=458m包括船舶回旋水域?qū)挾燃盎匦蛟O(shè)計(jì)底標(biāo)高陸域設(shè)計(jì)高程航道設(shè)計(jì)尺度（1）航道水深：與確定碼頭水深相比須考慮船舶航行時(shí)船體下沉增加的富裕水深。航道設(shè)計(jì)水深D的計(jì)算公式如下：

（4-3）其中：T——設(shè)計(jì)船型滿載吃水12.8m；——船舶航行時(shí)船體下沉增加的富裕水深0.2m；——航行時(shí)龍骨下最小富裕深度0.6m：——波浪富裕深度0.6m；——船舶裝載縱傾富裕深度0.15m；——備淤富裕深度0.6m。綜合以上各值，得＝14.95m。航道通航水深Do=D－=14.95－0.6=14.35m。（2）航道設(shè)計(jì)底寬W:由三個(gè)部分組成，即航跡帶寬度A、船舶間錯(cuò)船富裕間距b和克服岸吸作用的船舶與航道側(cè)壁間富裕間距C。參考《港口規(guī)劃與平面布置》“第五章”有雙向航道：W=2A+B+2C=2×1.59×(229×sin10+31)+31+2×0.75×31=305.5m。（3）設(shè)計(jì)底標(biāo)高為-14.5m平面方案比選(1)庫場面積的確定：件雜貨倉庫和堆場的總面積按下式計(jì)算：(4-4)式中：Q為年貨運(yùn)量，90萬噸；為倉庫（堆場）不平衡系數(shù)，取1.5；為貨物最大入庫（場）百分比，取100％（不考慮直取作業(yè)）；q為單位有效面積的貨物堆存量，取1.5t/；為倉庫（堆場）年?duì)I運(yùn)天數(shù)，取350d；為倉庫總面積利用率，取65％；為貨物在庫（場）的平均堆存期，取10d。從而可求得＝39560，取40000。（2）平面布置碼頭前沿地帶：寬取25m，門機(jī)前輪距碼頭前沿線4m，門機(jī)軌距10.5m。該地帶主要作為布置前方鐵路線、道路、門機(jī)軌道以及進(jìn)行貨物裝卸作業(yè)和流動起重運(yùn)輸機(jī)械回轉(zhuǎn)運(yùn)行的區(qū)域。前方堆場：寬取30m。主要是用來堆放裝卸下來臨時(shí)堆存的貨物。件雜貨堆場：分為一線二線，一線庫場的容量按一艘設(shè)計(jì)船型的裝卸量考慮，取20000m2，矩形布置，長200m，寬100m，面積2000m2。二線庫場取相同的布置，則件雜貨的庫場總面積為40000m2。總平面圖如圖5-1-2所示：4-1總平面圖裝卸工藝設(shè)計(jì)裝卸船采用門機(jī)，水平運(yùn)輸采用拖掛車，庫場作業(yè)采用鏟車和輪胎吊機(jī)。25t門機(jī)臺時(shí)效率一般為70~90t，取80t，晝夜裝卸作業(yè)時(shí)間取18h，碼頭全年工作天數(shù)取339d，則每臺門機(jī)全年可完成裝卸量48.8萬噸，根據(jù)90萬噸的設(shè)計(jì)吞吐能力，需配置2臺25t門機(jī)。水平運(yùn)輸拖掛車一拖三掛為一組，運(yùn)距按100m計(jì)算，掛車每次運(yùn)量取10t，行車速度按5km/h計(jì)算，拆、掛鉤及調(diào)頭等時(shí)間按每次100s計(jì)算，每小時(shí)可運(yùn)輸10次，配3組拖掛車完全可以滿足兩臺門機(jī)的作業(yè)。檢修等機(jī)動機(jī)械數(shù)量，全港統(tǒng)一考慮。結(jié)構(gòu)選型結(jié)構(gòu)型式平面方案一：利用碼頭結(jié)構(gòu)自身形成半掩護(hù)港池。碼頭采用混合式結(jié)構(gòu)型式，即東部港池側(cè)采用連片的重力式沉箱結(jié)構(gòu)形成碼頭岸壁，西部臨海側(cè)采用人工塊體護(hù)面的拋石斜坡式防波堤結(jié)構(gòu)抵御NW及NNW向波浪的作用，碼頭承受NNE及E向的波浪作用。平面方案二：西側(cè)設(shè)有人工塊體護(hù)面的拋石斜坡式防波堤，形成半掩護(hù)港池。碼頭采用高樁墩臺結(jié)構(gòu)，碼頭由三個(gè)工作平臺及四個(gè)系纜墩組成，斜坡式防波堤東側(cè)受NNE及E向的波浪作用。重力式沉箱結(jié)構(gòu)與高樁墩臺結(jié)構(gòu)方案比較：表5-1各方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較方案重力式沉箱方案高樁墩臺方案優(yōu)點(diǎn)便于分期建設(shè)，對荷載適應(yīng)能力強(qiáng)。碼頭頂標(biāo)高低，便于小船型靠泊。碼頭整體性好，耐久性好，不需專設(shè)防腐處理。安裝速度快，近期形成岸壁快，適應(yīng)開敞海域的施工。沉箱安放一次出水，施工周期短，施工難度小。與后方陸域直接相連，便于管線的布設(shè)。結(jié)構(gòu)簡單，安裝工作量少。使用材料總量較少。挖泥和拋石棱體工程量少。缺點(diǎn)基槽挖泥和拋石棱體工程量較大。耗用鋼材量大。碼頭頂面較高，需設(shè)置專用靠船設(shè)施才能兼顧較小船舶。在開敞海域現(xiàn)澆混凝土數(shù)量多。通過管線鋼橋與后方陸域相連，不便于管線的布設(shè)。鋼管樁及鋼橋均需防腐處理，且需定期維護(hù)。構(gòu)造尺度沉箱外形尺寸沉箱長度由施工設(shè)備能力、施工要求和碼頭變形縫間距確定。該碼頭的施工條件良好，沒有特殊要求和限制，為減少由于不均勻沉降和溫度變化在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的附加應(yīng)力故應(yīng)設(shè)計(jì)變形縫，間距一般采用10～30m，取沉箱長度為為20m，碼頭總長度300m，共15個(gè)沉箱（其中端部沉箱為異性箱）。沉箱高程取決于機(jī)床頂面高程和沉箱頂面高程，箱頂高程要高于胸墻混凝土澆筑的施工水位，取1.5m（乘潮澆筑），基床頂高程取港池底高程－14.5m，故沉箱高度為15.9m。沉箱寬度主要由碼頭的水平滑動及傾覆的穩(wěn)定性和機(jī)床及低級的承載力確定，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)一般為碼頭墻高的0.6倍左右，初步取12m（包括前趾和后踵各1m的懸臂）。箱內(nèi)隔墻設(shè)置為了增加沉箱的剛度和減小箱壁和底板的計(jì)算跨度，在箱內(nèi)設(shè)置一道縱向隔墻和4道橫向隔墻。沉箱構(gòu)件尺寸根據(jù)規(guī)范對沉箱構(gòu)件的構(gòu)造要求和本碼頭的受荷情況及工程經(jīng)驗(yàn)，初步擬定沉箱各構(gòu)件的尺寸為：箱壁厚度35cm，底板厚度50cm，隔墻厚度20cm，在各構(gòu)件連接處設(shè)置20cm×20cm的加強(qiáng)角，以減少應(yīng)力集中。沉箱各部分尺寸示意圖見圖5-1、5-1、5-3所示。圖5-1沉箱橫剖圖圖5-2沉箱縱剖圖圖5-3沉箱平面圖胸墻尺寸采用階梯式胸墻（2階），底高程取1.4m（使沉箱嵌入胸墻10cm），頂寬5.1m?；渤叽绨禉C(jī)床，基床厚度取11.6m，底寬取10m，前肩寬3.0m，后肩寬2.0m作用分析永久作用量值隨時(shí)間的變化與平均值相比可以忽略的作用。如結(jié)構(gòu)自重力、預(yù)加應(yīng)力、土重力及由永久作用引起的土壓力、固定設(shè)備重力、固定水位的靜水壓力及浮托力等。（原指示書中的內(nèi)容選擇性保留，不要全部都留著）沉箱碼頭主要包括：結(jié)構(gòu)自重、墻后填土產(chǎn)生的土壓力、貯倉壓力、水壓力等。一．結(jié)構(gòu)自重力結(jié)構(gòu)自重力受水位影響，應(yīng)對不同的水位情況分別計(jì)算，為了方便列表計(jì)算。表5-2材料重度和內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值表材料名稱重度（kN/m3）內(nèi)摩擦角γ水上γ水下（°）混凝土胸墻C252414-鋼筋混凝土沉箱C302515-塊石181145極端高水位情況：計(jì)算圖示見圖5-4所示。圖5-4表5-3極端高水位自重作用計(jì)算表計(jì)算項(xiàng)目自重力G（KN）值對前趾力臂X（m）穩(wěn)定力矩沉箱前后壁、縱隔墻0.9×15.4×20×154158624948沉箱端板、橫隔墻1.5×15.4×4.55×2×153153.15618918.9沉箱底板10×0.5×20箱前、后趾（0.5+0.8）×1×1/2×15×2×2039062340沉箱豎加強(qiáng)角1/2×15.3×40×15184.861108.8沉箱底加強(qiáng)角1/2×(4.0+3.62)×2×10×1545.726274.32沉箱前倉填石[3.7×4.55×7.5-1/2××7.4×4-1/2××(4.0+3.62)×2]×5×116895.1133.62524994.786沉箱后倉填石[3.7×4.55×15.4-1/2××15.3×4-1/2××(4.0+3.62)×2]×5×1114175.168.375118716.973胸墻1（0.5×24＋1.66×14）×5.1×203594.483.5512760.4胸墻20.5×10×14×20140068400沉箱上填石（0.5×18＋1.66×11）×20×5.93216.688.5527502.614沉箱后踵填石（15.9+15.6）×1/2×11×20×1346511.539847.5合計(jì)44208.705288812.293每延米自重作用2108.90514440.615設(shè)計(jì)高水位情況計(jì)算圖示見圖5-5所示。圖5-5表5-3設(shè)計(jì)高水位自重作用計(jì)算表計(jì)算項(xiàng)目自重力G（KN）值對前趾力臂X（m）穩(wěn)定力矩沉箱前后壁、縱隔墻0.9×15.4×20×154158624948沉箱端板、橫隔墻15.4×1.5×4.55×2×153153.15618918.9沉箱底板10×0.5×20箱前、后趾（0.5+0.8）×1×1/2×15×2×2039062340沉箱豎加強(qiáng)角1/2×15.3×40×15184.861108.8沉箱底加強(qiáng)角1/2×(4.0+3.62)×2×10×1545.726274.32沉箱前倉填石[3.7×4.55×7.5-1/2××7.4×4-1/2××(4.0+3.62)×2]×5×1168950.1133.62524994.786沉箱后倉填石[3.7×4.55×15.4-1/2××15.3×4-1/2××(4.0+3.62)×2]×5×1114175.168.375118716.973胸墻1（1.6×24＋0.56×14）×5.1×204716.483.5516743.504胸墻20.5×10×14×20140068400沉箱上填石（1.6×18＋0.56×11）×20×5.94125.288.5535271.144沉箱后踵填石（15.9+15.6）×1/2×11×20×1346511.539847.5合計(jì)44208.705300563.927每延米自重作用2210.43515028.196設(shè)計(jì)低水位情況計(jì)算圖示見圖5-6所示：圖5-6表5-4極端低水位自重作用計(jì)算表計(jì)算項(xiàng)目自重力G（KN）值對前趾力臂X（m）穩(wěn)定力矩沉箱前后壁、縱隔墻（1.15×25＋14.25×15）×（0.35×2＋0.2）×204365626190沉箱端板、橫隔墻（1.15×25＋14.25×15）×（0.35×2＋0.2×4）×4.55×23310.125619860.75沉箱底板10×0.5×20箱前、后趾（0.5+0.8）×1×1/2×15×2×2039062340沉箱豎加強(qiáng)角（1.15×25＋14.05×15）×1/2××40192.861156.8沉箱底加強(qiáng)角1/2×(4.0+3.62)×2×10×1545.726274.32沉箱前倉填石[3.7×4.55×7.5-1/2××7.4×4-1/2××(4.0+3.62)×2]×5×116895.1133.62524994.786沉箱后倉填石(3.7×1.25×4.55-1/2××1.15×4)×5×18+[3.7×4.55×14.25-1/2××14.15×4-1/2××(4.0+3.62)×2]×5×1114849.558.375124364.98胸墻12.16×5.1×24×205287.683.5518771.26胸墻20.5×10×24×202400614400沉箱上填石2.16×18×20×5.94587.848.5539226.032沉箱后踵填石[（14.25+14.45）×1/2×11+1.65×18]×1×20375111.543136.5合計(jì)47574.828323715.431每延米自重作用2378.74116185.7724）施工期情況施工期結(jié)構(gòu)自重力由沉箱和沉箱內(nèi)填石組成，由于沉箱后未填土，波浪力對沉箱有一定的作用，使得沉箱有象陸側(cè)傾倒的趨勢，故計(jì)算施工期時(shí)的力矩應(yīng)以后址為作用點(diǎn)按照設(shè)計(jì)高水位情況計(jì)算。根據(jù)表3－4中沉箱自重和沉箱內(nèi)填石自重的計(jì)算結(jié)果得＝4158+3153.15+1500+390+184.8+45.72+6895.113+14175.161=30501.945（）=沉箱自重力矩+前倉填石重×8.375+后倉填石重×3.625=24948+18918.9+9000+2340+1108.8+274.32+6895.113×8.375+14175.16×3.625=165721.55()每延米自重作用為＝/15＝27416.92/20=1525.097()=/15=151166.6/20=8286.077()計(jì)算圖示見圖5-7所示。圖5-7二.土壓力重力式碼頭所受的土壓力，因其產(chǎn)生的條件不同而分為兩類：由墻后填料產(chǎn)生的土壓力屬于永久作用；由碼頭面堆載和流動機(jī)械荷載產(chǎn)生的土壓力屬于可變作用。碼頭墻后填料為塊石，水上重度，水下重度，內(nèi)摩擦角＝，沉箱頂面以下考慮墻背外摩擦角。作用于碼頭墻背的土壓力按JTJ290－98《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定計(jì)算，本設(shè)計(jì)的計(jì)算項(xiàng)目包括碼頭的土壓力（永久作用）、堆貨荷載產(chǎn)生的土壓力（可變作用）和門機(jī)荷載產(chǎn)生的土壓力（可變作用），堆貨與門機(jī)荷載產(chǎn)生的土壓力計(jì)算比較簡單，而且不受水位變化的影響，碼頭墻后填料產(chǎn)生的土壓力受水位變化的影響，應(yīng)對不同的水位分別進(jìn)行計(jì)算。作用于碼頭墻背的土壓力按照J(rèn)TJ290-98《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》計(jì)算，所以得主動土壓力系數(shù)：＝＝0.172沉箱頂面以下考慮外摩擦角，根據(jù)JTJ290-98《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》，可查得Kan＝0.16，則水平土壓力系數(shù)豎向土壓力系數(shù)1土壓力標(biāo)準(zhǔn)值按照J(rèn)TJ290-98《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》計(jì)算：(5-1)(5-2)式中：en1、en2：第n層土表和土底的土壓力水平分力（）：第層土的重度（）hi：第層土的高度（m）＝11）碼頭墻后填料產(chǎn)生的土壓力（永久作用）①極端高水位情況在此情況下各高程處土壓力水平向強(qiáng)度（）計(jì)算如下：土壓力引起的水平作用：=0.387+7.757+296.258土壓力引起的豎向作用：土壓力對碼頭前趾的傾覆力矩=7.05+130.129+1784.2土壓力對碼頭前趾的穩(wěn)定力矩設(shè)計(jì)高水位情況：土壓力引起的水平作用：=3.96+6.314+315.218土壓力引起的豎向作用：土壓力對碼頭前趾的傾覆力矩土壓力對碼頭前趾的穩(wěn)定力矩設(shè)計(jì)低水位情況：土壓力引起的水平作用：=10.95+10.379+342.259土壓力引起的豎向作用：土壓力對碼頭前趾的傾覆力矩土壓力對碼頭前趾的穩(wěn)定力矩三貯倉壓力JTJ290-98《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》規(guī)定沉箱內(nèi)填料對箱壁和底板的作用按貯倉壓力計(jì)算，下面按該規(guī)定計(jì)算前后倉格的貯倉壓力。由前后倉的倉格尺寸及填料情況均相同，這里只計(jì)算前倉的貯倉壓力，后倉情況相同。1）前倉格貯倉壓力倉格截面尺寸為L×B=4.55m×3.7m，填料高度H=7.5m。由，根據(jù)JTJ290－98《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》的規(guī)定按深倉計(jì)算。箱內(nèi)填料為塊石，倉內(nèi)填料內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值為o，填料與倉壁之間的外摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值為＝30o，倉內(nèi)填料的重度標(biāo)準(zhǔn)值為＝11kN/m3.根據(jù)（JTJ290－98）公式（F.0.1-4）倉內(nèi)填料的側(cè)壓力系數(shù)。倉格截面的周長U＝2（3.7+4.55）＝16.5（m）。面積S＝3.7×4.55＝16.835（m2）。根據(jù)（JTJ290－98）公式（F.0.1-1~3）可求得系數(shù)A=＝0.166（1/m）則任意深度處的垂直壓力和側(cè)壓力按公式計(jì)算。（5-3）（5-4）在填料表面壓力為零，沿深度z按指數(shù)曲線變化，箱底壓力最大。可變作用堆貨荷載產(chǎn)生的土壓力:各種水位時(shí)，堆貨荷載產(chǎn)生的土壓力標(biāo)準(zhǔn)值均相同＝30×0.172＝5.16（）＝30×0.155＝4.65（）堆貨荷載引起的土壓力水平作用為=5.16×2.66＋4.65×15.9＝13.725+73.935=87.66（）堆貨荷載引起的土壓力豎向作用為＝73.935×tg15°＝19.81（）堆貨荷載所產(chǎn)生的土壓力傾覆力矩為＝13.725×（2.66/2＋15.9）＋73.935×15.9/2＝824.26（）堆貨荷載所產(chǎn)生的土壓力穩(wěn)定力矩為＝19.81×12＝237.72（）碼頭前沿堆貨引起的豎向作用：碼頭前沿堆貨范圍按5m計(jì)算G=5×30=150（KN/m）碼頭前沿堆貨產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩；=150×(7+5.0/2)=1425（）門機(jī)荷載產(chǎn)生土壓力計(jì)算:由于擬建碼頭采用最大幅度為30m的25t門機(jī)，查《港口工程荷載規(guī)范》（JTJ215-98）知代號為－6－25。查附錄三可知最大輪壓力為250kN，兩機(jī)荷載圖式間的最小距離為1.50m，支腿的豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值見下表。表5-5支腿的豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值表支腿編號1234支腿豎向荷載2202208080當(dāng)兩門機(jī)的最大輪壓作用在同一沉箱上時(shí)，沉箱受到的荷載最大，20m長沉箱上最多有4個(gè)門機(jī)腿共同作用，故每個(gè)沉箱上共作用24個(gè)輪子，考慮兩種作業(yè)情況各種水位中，門機(jī)產(chǎn)生的土壓力分布范圍相同。見圖5-8.圖5-8門機(jī)產(chǎn)生的土壓力第一種情況:前輪80KN/輪，后輪220KN/輪。門機(jī)后輪產(chǎn)生的附加土壓力簡化為三角形分布，集中荷載對墻后土壓力的影響深度范圍：門機(jī)后輪產(chǎn)生的附加土壓力強(qiáng)度：式中：=0.155；=4.39m；P=220×24/20=264(kN/m)=2×264/4.39×0.155=18.642(KPa)門機(jī)后輪產(chǎn)生附加土壓力引起的水平作用和傾覆力矩：＝1//2×18.642×4.39＝40.919（kN/m）＝40.919×.4.39/2＝89.82（）門機(jī)后輪產(chǎn)生附加土壓力引起的豎向作用和穩(wěn)定力矩：＝40.919×＝10.966（kN/m）＝10.966×11＝120.63（）門機(jī)前輪產(chǎn)生附加土壓力引起的豎向作用和穩(wěn)定力矩：G＝80×24/20＝96（kN/m）＝96×4＝384（）第二種情況:前輪220KN/輪，后輪80KN/輪。門機(jī)后輪產(chǎn)生的附加土壓力強(qiáng)度：P=80×24/20=96（kN/m）=2×96/4.4.39×0.155=6.77(KPa)門機(jī)后輪產(chǎn)生附加土壓力引起的水平作用和傾覆力矩：＝1//2×6.77×4.39＝14.86（kN/m）＝14.86×4.39/2＝32.62（）門機(jī)后輪產(chǎn)生附加土壓力引起的豎向作用和穩(wěn)定力矩：＝14.86×＝3.98（kN/m）＝3.98×11＝43.8（）門機(jī)前輪產(chǎn)生附加土壓力引起的豎向作用和穩(wěn)定力矩：G＝220×24/20＝264（kN/m）＝264×4＝1056（）船舶系攬力:系船柱塊體與碼頭胸墻澆筑在一起，船舶系纜力通過系船柱和胸墻傳給碼頭墻身，船舶撞擊力和擠靠力對碼頭起穩(wěn)定作用，不需考慮。下面按照（JTJ215－98）《港口工程荷載規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定計(jì)算船舶系纜力，有關(guān)公式中的符號與該規(guī)范一致，不在另加說明。船舶水面以上受風(fēng)面積計(jì)算（按貨船計(jì)算）：按（JTJ215－98）10.2.2條中10.2.2-1~2計(jì)算船舶橫向受風(fēng)面積。滿載時(shí)：2822.513半載或壓載時(shí)：5002.073作用在船舶上計(jì)算風(fēng)壓力的垂直于碼頭前沿線的橫向分力計(jì)算：按照《港口工程荷載規(guī)范》JTJ215-98的式10.2.1計(jì)算風(fēng)壓力的橫向分力式中：ξ：風(fēng)壓不均勻折減系數(shù)；：設(shè)計(jì)風(fēng)速V的橫向分量。由任務(wù)書已知煙臺港的風(fēng)速最不利情況，根據(jù)船長取帶入數(shù)據(jù)可得系纜力標(biāo)準(zhǔn)值按“規(guī)范”10.4條中10.4.1-1~4式計(jì)算式中：、:按表10.4.3取值，，，n：根據(jù)表10.4.2取6，K:取1.3根據(jù)（JTJ215-98）10.4.5條規(guī)定系攬力標(biāo)準(zhǔn)值500KN，計(jì)算大于此值，故以計(jì)算系攬力為準(zhǔn)。系纜力引起的垂直、水平作用力和傾覆力矩分別為波浪力（可變作用）波峰作用和波谷作用的波浪力方向相反，需要按照不同的的計(jì)算項(xiàng)目取用。但是由于波峰作用時(shí)波浪力對碼頭結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定起有利作用，故本設(shè)計(jì)此環(huán)節(jié)只進(jìn)行碼頭墻前波谷作用時(shí)的波浪壓力和計(jì)算層底面的波浪力浮托力標(biāo)準(zhǔn)值以及其各自產(chǎn)生的力矩。另因波浪力受水位變化的影響，需對不同的水位要分別計(jì)算波浪力。波浪力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算按照《海港水文規(guī)范》（JTJ213-98）的有關(guān)條款及規(guī)定計(jì)算。極端高水位情況：已知條件＝4.7m，＝7.7s，d＝3.56+12.4=18.06m，g＝9.81波長計(jì)算：按（JTJ213-98）中第4.1.3條計(jì)算（5-5）式中≈1；L=由d＝18.06/92.52=0.1952查水文規(guī)范（JTJ213-98）附錄G得dL=0.22108，從而得到波長為波壓力強(qiáng)度計(jì)算：根據(jù)（JTJ213-98）第8.1.1條判斷波態(tài)。又d=18.06m>2H=2×4.7=9.4(m)，所以墻前產(chǎn)生立波。波峰作用時(shí)：，按（JTJ213-98）第8.1.4.1條計(jì)算：靜水面以上高為4.7m處的波浪壓力強(qiáng)度為0。靜水面處的波浪強(qiáng)度==10.25×4.7=48.175靜水面以下深度Z處的波浪壓力強(qiáng)度Pz=（5-6）計(jì)算Z=0，4，8m時(shí)波壓力強(qiáng)度=10.25×4.7=48.175=10.25×4.7×=37.172=10.25×4.7×=29.743水底處波浪壓力強(qiáng)度===22.6365墻底浮托力：波谷作用時(shí)：靜水面處的波壓力強(qiáng)度為零靜水面以下深度：H-=4.7-0.962=3.738m處波壓力強(qiáng)度：水底處波壓力強(qiáng)度：波谷壓力引起的水平作用和傾覆力矩：1/2×38.3145×3.738+1/2(38.3145+22.6365)×（18.06-3.738）=71.61+436.47=454.53(KN/m)梯形重心高度計(jì)算：=1/0.842設(shè)計(jì)高水位情況：已知條件＝4.7m，＝7.7s，d＝2.46+14.5=16.96m，g＝9.81波長計(jì)算：按（JTJ213-98）中第4.1.3條計(jì)算式中≈1；L=由d＝16.96/92.52=0.1833查水文規(guī)范（JTJ213-98）附錄G得dL=0.1993，從而得到波長為波壓力強(qiáng)度計(jì)算：根據(jù)（JTJ213-98）第8.1.1條判斷波態(tài)。又d=16.96m>2H=2×4.7=9.4(m)所以墻前產(chǎn)生立波。波峰作用時(shí)：0.139<<0.2按（JTJ213-98）第8.1.3條計(jì)算：波浪中線超出靜水面的高度：靜水面以上高度處的波壓力強(qiáng)度為零水底處波壓力強(qiáng)度：靜水面處波壓力強(qiáng)度：波谷作用時(shí)：水底處波壓力強(qiáng)度：墻底浮托力：靜水面處波壓力強(qiáng)度為0靜水面以下深度處波壓力強(qiáng)度：波谷壓力引起的水平作用和傾覆力矩：設(shè)計(jì)低水位情況：已知條件＝4.6m，＝7.7s，d＝0.25+14.5=14.75m，g＝9.81波長計(jì)算：按（JTJ213-98）中第4.1.3條計(jì)算式中≈1；L=由d＝0.1594查水文規(guī)范（JTJ213-98）附錄G得dL=0.19116，從而得到波長為2）波壓力強(qiáng)度計(jì)算：根據(jù)（JTJ213-98）第8.1.1條判斷波態(tài)。又d=14.75m>2H=2×4.6=9.2(m)墻前產(chǎn)生立波。波峰作用時(shí)：，按（JTJ213-98）第8.1.3條計(jì)算：波浪中線超出靜水面的高度：靜水面以上高度處的波壓力強(qiáng)度為零水底處波壓力強(qiáng)度：靜水面處波壓力強(qiáng)度：波谷作用時(shí)：水底處波壓力強(qiáng)度：墻底浮托力：靜水面處波壓力強(qiáng)度為0靜水面以下深度處波壓力強(qiáng)度：波谷壓力引起的水平作用和傾覆力矩：施工期間波浪力計(jì)算：施工期波浪只考慮設(shè)計(jì)高水位波峰作用時(shí)的情況。已知條件＝4.65m，＝7.7s，d＝2.46+14.5=16.96m，g＝9.81波長計(jì)算：按（JTJ213-98）中第4.1.3條計(jì)算式中≈1；L=由d＝16.96/92.52=0.1833查水文規(guī)范（JTJ213-98）附錄G得dL=0.1993，從而得到波長為波壓力強(qiáng)度計(jì)算：按（JTJ213-98）第8.1.3條計(jì)算：波浪中線超出靜水面的高度：靜水面以上高度處的波壓力強(qiáng)度為零水底處波壓力強(qiáng)度：靜水面處波壓力強(qiáng)度：墻底浮托力：波峰壓力引起的水平作用和傾覆力矩：按沉箱頂面高程1.5m計(jì)算；由P1.5=47.7293，(六)施工期沉箱沉放時(shí)面板所受水壓力計(jì)算沉箱面板所受水壓力最大時(shí)，是在沉箱內(nèi)灌水1.5l深度時(shí)，故只計(jì)算沉箱下沉中，箱內(nèi)灌水1.5l（l=3.7）=5.55m深度時(shí)的水壓力。沉箱總重：根據(jù)表1-3-3中沉箱項(xiàng)自重力計(jì)算的結(jié)果得：(極端水位)加入1.5l深水后的沉箱總重為：沉箱體積計(jì)算：減去前、后趾的體積：沉箱吃水計(jì)算：沉箱面板所受水壓力：碼頭荷載標(biāo)準(zhǔn)值匯總表5-6碼頭荷載標(biāo)準(zhǔn)值匯總表作用分類荷載情況垂直力水平力穩(wěn)定力矩傾覆力矩(）(）()()永久作用自極端高水位2108.914440.615重設(shè)計(jì)高水位2210.43515028.196力設(shè)計(jì)低水位2378.74116185.77施工期1525.09710015.089填料土壓力極端高水位79.387304.402952.61921.38設(shè)計(jì)高水位84.46325.491013.522098.58設(shè)計(jì)低水位94.47363.591133.642412.78可變作用波谷壓力極端高水位135.819508.08543.2764671.45設(shè)計(jì)高水位143.396480.48573.5863943.743設(shè)計(jì)低水位156.24415.247624.962871.98施工期波浪力-141.87570.995081.721134.96堆貨土壓力豎向力19.8187.66237.72824.26前沿堆貨1501425門機(jī)作用（情況一）106.9740.919432.1489.82門機(jī)作用（情況二）267.9814.861099.832.62船舶系纜力-6.6412.39238.426沉箱浮游穩(wěn)定驗(yàn)算（一）空箱浮運(yùn)的穩(wěn)定性驗(yàn)算根據(jù)規(guī)范的規(guī)定，沉箱在近距離浮運(yùn)時(shí)，定傾高度≥0.2m時(shí)，沉箱的干舷高度：h:施工期波高2.7m計(jì)算定傾高度時(shí)，鋼筋混凝土的重度：=24.5kN/m3；水的重度：=10.25kN/m3；計(jì)算沉箱吃水時(shí)，鋼筋混凝土的重度：=25kN/m3。重心位置的確定表5-7沉箱材料和體積矩計(jì)算表計(jì)算項(xiàng)目體積計(jì)算式形心體積矩（m3）(m)(m4)沉箱前后壁、縱隔墻0.9×15.4×20277.28.22273.4沉箱側(cè)壁、橫隔墻1.3×15.4×10200.28.21641.64沉箱底板10×0.5×201000.2525沉箱前、后趾1/2×(0.5+0.8)×1.0×20×2260.338.58沉箱豎加強(qiáng)角1/2×(0.2)2×15.3×4012.248.2100.368沉箱底加強(qiáng)角1/2×(0.2)2×(4.55+3.62)×2×103.270.571.8639618.914050.85重心高度沉箱吃水及浮心高度沉箱排水體積前后趾排水體積沉箱吃水沉箱浮心高度定傾高度重心距浮心的距離定傾半徑定傾高程故沉箱浮游不穩(wěn)定，需采取措施降低重心，以保證浮游穩(wěn)定性。（二）加水2.0m時(shí)的沉箱的浮游穩(wěn)定性重心位置的確定沉箱重力計(jì)算見表5-3-6。重心高度表5-8沉箱重力計(jì)算表計(jì)算項(xiàng)目重力計(jì)算式()重心(m)重力矩(m)沉箱本身618.91×24.513605.15.5976052.5前后艙各加水2.0m[3.62×4.55×2-1/2×(0.2)2×2×4-3.27/10]×10.25×103326.641.54989.96∑16931.7481042.46沉箱吃水及浮心高度沉箱排水體積前后趾排水體積沉箱吃水沉箱浮心高度定傾高度重心距浮心的距離定傾半徑定傾高程故此時(shí)沉箱不滿足浮游穩(wěn)定條件。（三）加水3.0m時(shí)的沉箱的浮游穩(wěn)定性重心位置的確定表5-9沉箱重力計(jì)算表計(jì)算項(xiàng)目重力計(jì)算式()重心(m)重力矩(m)沉箱本身555.31×24.513605.14.7965168.429前后艙各加水3.0m[3.62×4.55×3-1/2×(0.2)2×3×4-3.27/10]×10.25×105006.72210013.44∑18611.8275181.87重心高度沉箱吃水及浮心高度沉箱排水體積前后趾排水體積沉箱吃水沉箱浮心高度定傾高度重心距浮心的距離定傾半徑由于無掩護(hù)，定傾高程故此時(shí)沉箱滿足浮游穩(wěn)定條件。結(jié)構(gòu)計(jì)算6.1穩(wěn)定性驗(yàn)算6.1.1作用效應(yīng)組合根據(jù)JTJ290-98《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》的規(guī)定，作用效應(yīng)組合應(yīng)考慮持久組合、短暫組合和偶然組合，結(jié)合本工程實(shí)際情況，在碼頭穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)考慮了以下作用效應(yīng)組合：持久組合Ⅰ：極端高水位（永久作用）+堆貨產(chǎn)生的土壓力（主導(dǎo)可變作用）+波浪力波谷作用（非主導(dǎo)可變作用）；持久組合Ⅱ：設(shè)計(jì)高水位（永久作用）+堆貨產(chǎn)生的土壓力（主導(dǎo)可變作用）＋波浪力波谷作用（非主導(dǎo)可變作用）；持久組合Ⅲ：設(shè)計(jì)高水位（永久作用）+波浪力波谷作用（主導(dǎo)可變作用）＋堆貨產(chǎn)生的土壓力（非主導(dǎo)可變作用）；持久組合Ⅳ：極端高水位（永久作用）+波浪力波谷作用（主導(dǎo)可變作用）＋堆貨產(chǎn)生的土壓力（非主導(dǎo)可變作用）；短暫組合：設(shè)計(jì)高水位（永久作用）+波峰壓力（主導(dǎo)可變作用）偶然組合：因該地區(qū)地震烈度為6度，根據(jù)《水運(yùn)工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ225-98）第1.0.2條的規(guī)定可不進(jìn)行抗震計(jì)算。6.1.2抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算按照J(rèn)TJ290－98《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》中的規(guī)定來進(jìn)行碼頭沿基床頂面的抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算：①應(yīng)該考慮波浪力，并且波浪力為主導(dǎo)可變作用時(shí)，按照J(rèn)TJ290－98《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》驗(yàn)算：（6-1）=2\*GB3②應(yīng)該考慮波浪力，堆貨產(chǎn)生的土壓力為主導(dǎo)可變作用時(shí)，按照J(rèn)TJ290－98《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》驗(yàn)算：(6-2)式中：：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，建筑物安全等級為2級，取為1.0。：結(jié)構(gòu)系數(shù)，取為1.1。：自重力分項(xiàng)系數(shù)，取為1.0。G：作用在計(jì)算面上的結(jié)構(gòu)自重力的標(biāo)準(zhǔn)值（）。f：沿計(jì)算面的摩擦系數(shù)設(shè)計(jì)值，按照J(rèn)TJ290－98《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》取為0.6。：土壓力的分項(xiàng)系數(shù)，取為1.35。EH、EV：分別為計(jì)算面以上永久作用所產(chǎn)生總主動土壓力的水平分力和豎向分力的標(biāo)準(zhǔn)值（）。：系纜力分項(xiàng)系數(shù)，在持久組合的設(shè)計(jì)高水位和設(shè)計(jì)低水位時(shí)取1.4，在持久組合的極端高水位和極端低水位時(shí)取為1.3。：系纜力水平分力的標(biāo)準(zhǔn)值（）。、：碼頭面上的可變作用在計(jì)算面以上產(chǎn)生的總主動土壓力的水平分力和豎向分力的標(biāo)準(zhǔn)值（）。Ψ：作用效應(yīng)組合系數(shù)，持久組合取為0.7，短暫組合取為1.0。PRV：系纜力水平分力的標(biāo)準(zhǔn)值（）。：波浪水平力分項(xiàng)系數(shù)，在持久組合的設(shè)計(jì)高水位和設(shè)計(jì)低水位時(shí)取為1.3，在持久組合的極端高水位和極端低水位時(shí)取為1.2。PB：波谷作用時(shí)，作用在計(jì)算面以上水平波壓力的標(biāo)準(zhǔn)值（）。：波浪浮托力分項(xiàng)系數(shù)，在持久組合的設(shè)計(jì)高水位和設(shè)計(jì)低水位時(shí)取為1.35，在持久組合的極端高水位和極端低水位時(shí)取為1.25。PBU：波谷作用時(shí)作用在計(jì)算底面以上波浪浮托力的標(biāo)準(zhǔn)值（）。6.1.3抗傾穩(wěn)定性驗(yàn)算按照J(rèn)TJ290－98《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》中的規(guī)定來進(jìn)行碼頭沿基床頂面的抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算：=1\*GB3①應(yīng)該考慮波浪力，并且波浪力為主導(dǎo)可變作用時(shí)，按照J(rèn)TJ290－98《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》驗(yàn)算：(6-3)=2\*GB3②應(yīng)該考慮波浪力，堆貨產(chǎn)生的土壓力為主導(dǎo)可變作用時(shí)，按照J(rèn)TJ290－98《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》驗(yàn)算：(6-4)式中：：結(jié)構(gòu)自重力標(biāo)準(zhǔn)值對計(jì)算面前的穩(wěn)定力矩（）。、：碼頭墻體后回填料所產(chǎn)生的土壓力水平分力和豎向分力標(biāo)準(zhǔn)值對計(jì)算面前趾的傾覆力矩和穩(wěn)定力矩（）。、：碼頭面上可變作用所產(chǎn)生的土壓力的水平分力和豎向分力標(biāo)準(zhǔn)值對計(jì)算面前趾的傾覆力矩和穩(wěn)定力矩（）。：結(jié)構(gòu)系數(shù)，不考慮波浪作用時(shí)取為1.25；考慮波浪作用時(shí)取為1.35。：波谷作用時(shí)水平波壓力標(biāo)準(zhǔn)值對計(jì)算面前趾的傾覆力矩（）。：波谷作用時(shí)波浪浮托力標(biāo)準(zhǔn)值對計(jì)算面前趾的穩(wěn)定力矩（）。6.1.4基床承載力驗(yàn)算基床承載力驗(yàn)算按照J(rèn)TJ290－98《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》章節(jié)3.6.6中的規(guī)定進(jìn)行：式中：：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，本結(jié)構(gòu)安全等級為2級，取＝1.0。：基床頂面最大應(yīng)力分項(xiàng)系數(shù)，?。?.0。：基床頂面最大應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值（）。：基床承載力設(shè)計(jì)值，取600（）?；岔斆鎽?yīng)力計(jì)算作用組合：持久組合=1\*ROMANI：極端高水位+波谷壓力（主導(dǎo)可變作用）＋堆貨、門機(jī)產(chǎn)生的土壓力（非主導(dǎo)可變作用）；持久組合=2\*ROMANII：設(shè)計(jì)低水位，波谷壓力（主導(dǎo)可變作用）＋堆貨、門機(jī)情況產(chǎn)生的土壓力（非主導(dǎo)可變作用）；短暫組合：設(shè)計(jì)高水位（永久作用）+施工期波峰壓力（主導(dǎo)可變作用）偶然組合：因該地區(qū)地震烈度為7度，根據(jù)《水運(yùn)工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ225-98）第1.0.2條的規(guī)定可不進(jìn)行抗震計(jì)算。1）持久組合=1\*ROMANI情況的基床頂面應(yīng)力計(jì)算：按照J(rèn)TJ290－98《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》章節(jié)3.6.7中的規(guī)定計(jì)算：作用在基床頂面的豎向合力標(biāo)準(zhǔn)值（/m）為＝2108.9+79.387+135.819+19.81＝2343.916（/m）豎向合力標(biāo)準(zhǔn)值對墻底面前趾的穩(wěn)定力矩（m/m）為＝14440.615+952.6+543.276+237.72＝16174.2（m/m）傾覆力標(biāo)準(zhǔn)值對墻底面前趾的傾覆力矩（m/m）為＝1921.38+4671.45+824.26＝7417.09（m/m）合力作用點(diǎn)距前趾的距離ξ(m)為ξ＝（－）/＝3.736(m)<B/3＝4(m)則基床頂面最大和最小應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算如下（）<＝600（）＝0（）地基應(yīng)力滿足要求。2）持久組合=2\*ROMANII情況的基床頂面應(yīng)力計(jì)算：按照J(rèn)TJ290－98《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》章節(jié)3.6.7中的規(guī)定計(jì)算。作用在基床頂面的豎向合力標(biāo)準(zhǔn)值（/m）為＝2378.741+94.47+156.24+150+19.81+106.97＝2906.231（/m）豎向合力標(biāo)準(zhǔn)值對墻底面前趾的穩(wěn)定力矩（m/m）為＝16185.772+113.64+624.96+1425+237.72+432.14＝19019.23（m/m）傾覆力標(biāo)準(zhǔn)值對墻底面前趾的傾覆力矩（m/m）為＝2412.78+2871.98+89.82+824.26＝6198.84（m/m）合力作用點(diǎn)距前趾的距離ξ(m)為ξ＝（－）/＝4.41(m)＞B/3＝4(m)墻底面合力標(biāo)準(zhǔn)值作用點(diǎn)的偏心矩e(m)為e＝B/2－ξ＝1.59(m)則基床頂面最大和最小應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算如下＝VK/B(1+6e/B)＝434.72（）＝VK/B(1-6e/B)＝49.65（）由＝1.0，＝1.0，則＝473.77（）＜＝600（），地基應(yīng)力滿足要求。3）短暫組合情況的基床頂面應(yīng)力計(jì)算：按照J(rèn)TJ290－98《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》章節(jié)3.6.7中的規(guī)定計(jì)算。作用在基床頂面的豎向合力標(biāo)準(zhǔn)值（/m）為＝1525.097-141.87=1383.23（/m）豎向合力標(biāo)準(zhǔn)值對墻底面前趾的穩(wěn)定力矩（m/m）為＝10015.089（m/m）傾覆力標(biāo)準(zhǔn)值對墻底面前趾的傾覆力矩（m/m）為＝5081.72+1134.96=6216.68（m/m）合力作用點(diǎn)距前趾的距離ξ(m)為ξ＝（－）/＝2.75(m)<B/3＝4(m)則基床頂面最大和最小應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算如下＝＝335.328（）＝0（）由＝1.0，＝1.0，則＝361.26（）＜＝600（），地基應(yīng)力滿足要求?；岔斆鎽?yīng)力分布見下圖：圖6-1基床頂面壓力分布6.1.5地基承載力驗(yàn)算該基床為有拋石基床，初定基床厚度d=3m，由基床承載力驗(yàn)算，得：作用于拋石基床底面上的豎向合力標(biāo)準(zhǔn)值為=1383.23（KN/m）作用于拋石基床底面上的水平合力標(biāo)準(zhǔn)值為=304.402+87.66+508.08=900.142（KN/m）傾斜率：=900.142/1383.23=0.65該地基土層為中粗砂，由《港口工程地基規(guī)范》（JTJ250－98），表E.0.4，查得=140（KPa）由表E.0.6，查得基礎(chǔ)寬度的承載力修正系數(shù)：=1.8基礎(chǔ)埋深的承載力修正系數(shù)：=2.4由相關(guān)資料，得=11（KN/m3），=9（KN/m3），=10（KN/m3），基床有效寬度=12m，基礎(chǔ)埋深d=3m=140