重力式沉箱码头稳定性计算书.docx
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重力式沉箱码头稳定性计算书
码头结构整体稳定性计算书
设计:
校对:
审核:
1、设计条件1）设计船型
设计代表船型见下表。
设计船型表
船舶吨级
DWT（t）
总长
（m）
型宽
（m）
型深
（m）
最大吃水
（m）
备注
300000
358
56
29.4
6.5
空载状态
2）结构安全等级
结构安全等级为二级。
3）自然条件
（1）设计水位
设计高水位（高潮位累计频率10%）：
1.76m
设计低水位（低潮位累计频率90%）:
+0.0m
极端高水位（重现期50年一遇）：
+2.66m
极端低水位（重现期50年一遇）：
-1.71m
施工水位：
1.40m
（2）波浪
海西湾内波高H1%=2.67m。
（3）地质资料
码头基床底面全部座落在全风化花岗岩层，风化岩承载力容许值
为f=340kPa。
（4）码头面荷载
a.门座起重机靠海侧轨道至码头前沿20kPa,其余30kPa。
b.起重机荷载：
码头设40吨门座起重机。
轮数48,轮压垂直方向（非工作状态）200kN，（工作状态）250kN，水平轮压35kN，基距12m，轮距840-980-840-840-840-980-840-840-840-980-840
（5）材料重度
材料重度及内摩擦角标准值
材料名称
重度（Kn/m3）
内摩擦角
水上
水下
钢筋混凝土C30
25
15
积砂石（粗砂）
18
9.5
35
块石
18
11
45
2、作用分类及计算
2.1结构自重力计算
（1）极端高水位情况：
计算图示见下图
极端高水位作用分布图
极端高水位自重作用计算表
项目
计算式
Gi（kN）
Xi（m）
GiXi（kN）
沉箱前面板
0.4X9.95X17X15
1014.90
1.2
1217.88
沉箱后面板
0.3X9.95X17X15
761.18
10.87
8273.97
纵隔墙
0.2X9.95X15.3X15
471.63
6.06
2858.08
沉箱侧板、横隔墙
1.2X9.95X9.32X15
1669.22
6.06
10115.42
沉箱底板
0.45X10.02X16.5X15
1149.80
6.01
6910.27
沉箱前趾
0.65X1.0X17X15
165.75
0.55
91.38
沉箱侧板抹角
0.03125X10.4X4X15
19.50
6.056
118.092
沉箱竖抹角
0.02X9.85X32X15
93.60
6.06
567.22
沉箱底抹角
0.02X7.96X16X15
24.43
6.06
148.06
沉箱内回填石
17.33X9.95X8X11
15174.15
6.06
91955.34
胸墙1
5.26X1.34X17X25
2995.57
3.53
10574.36
胸墙2
5.26X1.26X17X15
1690.04
3.53
5965.84
胸墙后方回填1
4.86X1.34X17X18
1992.8
8.59
17118.1
胸墙后方回填2
4.86X1.26X17X9.5
988.96
8.59
8495.18
28211.53
164409.1
9
每沿米自重作用
1659.50
9671.13
（2）设计高水位情况:
设计高水作用分布图
设计低水作用分布图
设计高水位自重作用计算表
项目
计算式
Gi（kN）
Xi（m）
GiXi（kN）
沉箱前面板
0.4X9.95X17X15
1014.90
1.2
1217.88
沉箱后面板
0.3X9.95X17X15
761.18
10.87
8273.97
纵隔墙
0.2X9.95X15.3X15
471.63
6.06
2858.08
沉箱侧板、横隔
墙
1.2X9.95X9.32X15
1669.22
6.06
10115.42
沉箱底板
0.45X10.02X16.5X15
1149.80
6.01
6910.27
沉箱前趾
0.65X1.0X17X15
165.75
0.55
91.38
沉箱侧板抹角
0.03125X10.4X4X15
19.50
6.056
118.092
沉箱竖抹角
0.02X9.85X32X15
93.60
6.06
567.22
沉箱底抹角
0.02X7.96X16X15
24.43
6.06
148.06
沉箱内回填石
17.33X9.95X8X11
15174.15
6.06
91955.34
胸墙1
5.26X2.24X17X25
5007.52
3.53
17676.55
胸墙2
5.26X0.36X17X15
482.87
3.53
1704.53
胸墙后方回填1
4.86X2.24X17X18
3331.24
8.59
28615.34
胸墙后方回填2
4.86X0.36X17X9.5
282.56
8.59
2427.19
29648.35
172679.32
每沿米自重作用
1744.02
10157.61
（3）设计低水位情况:
设计低水位自重作用计算表
项目
计算式
Gi（kN）
Xi（m）
GiXi（kN）
沉箱前面板
0.4X17X（1.4X
25+8.55X15）
1110.1
1.2
1332.12
沉箱后面板
0.3X17X（1.4X
25+8.55X15）
832.575
10.87
9050.09
纵隔墙
0.2X15.3X（1.4X
25+8.55X15）
499.545
6.06
3027.243
沉箱侧板、横隔墙
1.2X9.32X（1.4X
25+8.55X15）
1825.788
6.06
11064.28
沉箱底板
0.45X10.02X16.5X15
1149.8
6.01
6910.27
沉箱前趾
0.65X1.0X17X15
165.75
0.55
91.38
沉箱侧板抹角
0.0313X4X（1.4X
25+9X15）
21.284
6.056
128.8959
沉箱竖抹角
0.02X32X（1.4X
25+8.45X15）
103.52
6.06
627.3312
沉箱底抹角
0.02X7.96X16X15
24.43
6.06
148.06
沉箱内回填石
17.33X8X（1.4X
18+8.55X11）
16532.82
6.06
100188.9
胸墙1
5.26X2.6X17X25
5812.3
3.53
20517.42
胸墙后方回填1
4.86X2.6X17X18
3866.616
8.59
33214.23
29823.85
173742.15
每沿米自重作用
1879.09
10958.84
2.2土压力强度计算
码头后方填料为积砂石（按粗砂计算），35，根据《重力式
码头设计与施工规范》（JTJ290-98）第3.5.1.2条规定
Kantg2（45/2）
则Kantg2（45/2）0.271
沉箱顶面以下考虑-更11.67
33
根据（JTJ290-98）表B.0.3-1,查的j0.24
KaxKancos0.24cos11.670.235
KayKanSin0.24sin11.670.0485
土压力标准值按（JTJ290-98）3.5条计算:
n1
en1ihiKancos
i0
n
en2ihiKancos
i1
式中：
cos1
1）码头后方填料土压力（永久作用）
（1）极端高水位情况（2.66m）:
e4.0=0
e2.66=18x1.34x0.271=6.54（kPa）
e1.4=（18x1.34+9.5X1.26）x0.271=9.78（kPa）e‘1.4=（18x1.34+9.5X1.26）x0.235=8.48（kPa）
e-9.0=（18x1.34+9.5X1.26+9.5X10.4）x0.235=31.7（kPa）
土压力强度分布图见图土压力引起的水平作用:
16.541.341（6.549.78）1.261（8.4831.7）10.4
222
4.38210.28208.94223.602（kN/m）
土压力引起的竖向作用:
Ev208.94tg11.6743.16（kN/m）
（2&549.78）「3410.4
3（6.549.78）
土压力引起的倾覆力矩:
MEh4.382（-1.3411.66）10.28
3
1043.58（kNm/m）
208.94（2&4831.7）10・4
3（8.4831.7）
土压力引起的稳定力矩:
Mev43.1611.02475.62（kNm/m）
（2）设计高水位情况
e4.o=0
b.76=18x2.24X0.271=10.93（kPa）
e1.4=（18X2.24+9.5X0.36）x0.271=11.85（kPa）
e‘1.4=（18X2.24+9.5X0.36）x0.235=10.28（kPa）
e-9.0=（18X2.24+9.5X0.36+9.5X10.4）x0.235=33.5（kPa）
土压力强度分布图见图
土压力引起的水平作用：
111
Eh-10.932.24§（10.9311.85）0.36?
（10.2833.5）10.4
12.244.1227.66244.0（kN/m）
土压力引起的竖向作用:
EV227.66tg11.6747.02（kN/m）
土压力引起的倾覆力矩:
Meh12.24（-2.2410.76）
3
4.1（210.93“85）°3610.4
3（10.9311.85）
1158.75（kNm/m）
227.66（210・2833・5）10・4
3（10.2833.5）
土压力引起的稳定力矩:
Mev47.0211.02518.16（kNm/m）
（3）设计低水位情况
e4.o=O
e1.4=18x2.6X0.271=12.68（kPa）
e‘1.4=18X2.6X0.235=11.0（kPa）
eo.o二（18X2.6+18X1.4）X0.235=16.92（kPa）
e-9.0=（18X2.6+18X1.4+9.5X9）X0.235=37.01（kPa）
土压力强度分布图见图
土压力引起的水平作用：
111
EH12.682.6（1116.92）1.4（16.9237.01）9
16.48419.544242.69278.72（kN/m）
土压力引起的竖向作用：
EV（19.544242.69）tg11.6754.16（kN/m）
土压力引起的倾覆力矩：
1（2111692）14
Meh16.484（—12.8610.4）19.5449
33（1116.92）
242.69（216.9237.01）91387.21（kN|m/m）
3（16.9237.01）'
土压力引起的稳定力矩：
Mev54.1611.02596.84（kN|m/m）
2）均布荷载产生的土压力（可变作用）
各种水位时，均布荷载产生的土压力标准值均相同。
d.o〜1.4=30X0.271=8.13（kPa）
ei.4〜-9.o=3OX0.235=7.05（kPa）
土压力强度分布图见图。
均布荷载引起的水平作用：
EqH8.132.67.0510.421.1473.3294.46（kN/m）
均布荷载引起的竖向作用：
EqV73.32tg11.6715.14（kN/m）
均布荷载引起的倾覆力矩：
111
MEqH21.14$2.610.4）73.32?
10.4628.6（kN|m/m）
均布荷载引起的稳定力矩：
MEqV15.1411.02166.84（kNm/m）
3）码头前沿均布荷载引起的竖向作用（可变作用）：
码头前沿均布荷载范围按6m计算。
G620120（kN/m）
码头前沿均布荷载产生的稳定力矩：
Mg1204480（kNm/m）
4）门座起重机荷载产生的土压力（可变作用）：
门机荷载作用产生的土压力计算，每段沉箱上共作用12个轮子,轮压250kN/轮（工作状态），在各水位情况，门机产生的土压力分布范围相同。
门机后轮产生的附加土压力强度:
2PKax
ep'
h
式中：
h'5.86；
Kax0.155；
P25012/16.2185.2（kN/m）
2185.20.155、
所以有：
ep9.8（kN/m）
5.86
门机后轮产生的附加图压力引起的倾覆力矩：
MqH9.82.9328.714（kN|m/m）
门机后轮产生的附加图压力引起的竖向作用和稳定力矩为:
Eqv9.8tg152.63（kN/m）
MqV2.639.324.46（kNm/m）
门机前轮产生的竖向作用和稳定力矩为：
G25012/16.2185.2（kN/m）
Mg185.24740.8（kN/m）
2.3船舶系缆力计算（可变作用）
船舶系缆力按《港口工程荷载规范》（JTJ215-98）第10.4条计算。
在计算船舶系缆力中，只计算垂直于码头前沿线的系缆力，风速Vx=22m/s。
1）船舶水面以上受风面积计算（按3000DWT货船计算）：
按（JTJ215-98）10.2.2条中式10.2.2-1~2计算船舶横向纵向受
风面积。
满载时:
logAxw
0.036
0.742logDW
logAyw
0.107
0.621logDW
2
Axw350m,Ayw
2
112.8m
半载或压载时：
logAxw
0.283
0.727logDW
logAyw0.0190.628logDW
22
Axw646.9m,Ayw159.5m
2）作用于船舶上计算风压力的横向和纵向分力计算:
按（JTJ215-98）10.2.1条中式10.2.1-1计算
Fyw49.0105AywVy2
式中：
风速V=22m/s,风向为东南30°,则Vx=11m/s,Vy=19m/s
风压不均匀系数按表10.2.3取值，0.9。
FXW73.6105646.91120.951.85kN
Fyw49.0105159.51920.925.4kN
3）系缆力的标准值:
竖向分力;
K—系船柱受力不均匀系数，取1.2;
n—计算船舶同时受力的系船柱数目，根据表1042取2;
-分别为系船缆的水平投影与码头前沿线所成夹角，系船缆
与水平面之间的夹角，按表1043取值，30,15
82.63kN
N咚5「85
2sin30cos15cos30cos15
根据（JTJ215-98）10.4.5条规定系缆力标准值取200kN
NX200sin30cos1596.6kN
Ny200cos30cos15167.3kN
Nz200sin1551.76kN
4）系缆力引起的垂直，水平作用和倾覆力矩:
Prv51763.2（kN/m）
16.2
MPr3.22.05.9612.4580.61（kNm/m）
2.4波浪力（可变作用）
波浪力标准值计算按照《海港水文规范》（JTJ213-98）的有关
条款及规定计算。
1）极端高水位情况：
H1%1.5m,T3.6s
d5.316.6511.96（m）
（1）波长计算：
按（JTJ213—98）中第4.1.3计算。
2
L也也口
2L
式中：
L—波长（m）;
亍一平均周期（s）；
g—重力加速度（m/s）;
d—水深（m）
th1.0,LL0
L0
2
9.813.6
20.23（m）
11.96
20.23
0.5912
查（JTJ213-98）附录G,内插求得
pl
-0.5918L
20.21（m）
L11.96
0.5918
（2）波压力强度计算:
根据（JTJ213-98）第8.1.1条判断波态
又d11.96m2H21.53.0m
墙前产生立波。
①波峰作用时：
11
13.430
0.5920.5
H1.5
L20.21
-11.96
L20.21
按（JTJ213-98）第8.1.4条计算：
静水面以下L四Z10.105m处波压力强度为p0；
22
静水面以上H1.5m处波压力强度p0；静水面以下深度Z处波压力强度:
2（当Z）ch2
PzHLl
2—
ch2
L
计算Z
0,3,6m时的波压力强度:
10.25
1.5
Po
15.375（kPa）
P3
10.25
1.5
2（空3）ch—20.21
c20.21
2-
ch-—
20.21
6.11（kPa）
P6
10.25
1.5
2半6）ch—20.21
c20.21
2-
ch2—
20.21
2.57（kPa）
波峰压力强度分布图见
图。
②波谷作用时:
按（JTJ213-98）第8.1.3条计算:
152
cth0.35（m）
20.21
22-
1%—cth2
LL
静水面处波压力强度P0
静水面以下深度
Hhs1.50.351.15（m）处，波压力强度
p's（Hhs）10.251.1511.786（kPa）
静水面以下L竺彳10.105m处，p0。
22
波谷压力强度分布图见图。
（3）波谷压力引起的水平作用和倾覆力矩:
11
PB11.7861.1511.7868.955-
22
6.7852.7759.55（kN/m）
12
Mpb6.78（§1.1510.81）52.77（8.9551.855）488.82（kNm/m）
2）设计高水位情况：
H1%1.5m,T3.6s
d4.326.6510.97（m）
（1）波长计算：
按（JTJ213—98）中第4.1.3计算
式中：
—2
gT,2d
Lth
2L
L—波长（m）;
T—平均周期（S）；
g—重力加速度（m/s2）;
d—水深（m）
th1.0,LL0
查（JTJ213-98）附录G,内插求得
d
—0.5435
L
10.97—\
L20.18（m）
0.5435
（2）波压力强度计算：
根据（JTJ213-98）第8.1.1条判断波态
又d10.97m2H21.53.0m
墙前产生立波。
①波峰作用时：
11
13.530
0.5440.5
H1.5
L20.18
d10.97
L20.18
按（JTJ213-98）第8.1.4条计算：
静水面以下L空810.09m处波压力强度为p0；
22
3
静水面以上H1.5m处波压力强度p0；
2（当Z）
ch2—
PzHLl
2-ch2
L
计算Z
0,3,6m时的波压力强度:
静水面以下深度Z处波压力强度:
Po10.251.5
②波谷作用时:
按（JTJ213—98）第8.1.3条计算:
静水面处波压力强度p0
静水面以下深度
Hhs1.50.3511.149（m）处，波压力强度
p's（Hhs）10.251.14911.777（kPa）
静水面以下-20卫10.09m处，p0。
22
波谷压力强度分布图见图。
（3）波谷压力引起的水平作用和倾覆力矩:
1
Pb
11.7771.14911.7778.941-
22
6.76652.6559.416（kN/m）
3）设计低水位情况:
H1%1.5m,T3.6s
d0.476.657.12（m）
（1）波长计算：
按（JTJ213—98）中第4.1.3计算
2
L也也口
2L
式中：
L—波长（m）;
亍一平均周期（s）；
g—重力加速度（m/s）;
d—水深（m）
th1.0,LL0
L0
2
9.813.6
20.23（m）
7.12
20.23
0.352
查（JTJ213-98）附录G,内插求得
0.3598
（2）波压力强度计算:
根据（JTJ213-98）第8.1.1条判断波态
又d7.12m2H21.53.0m
墙前产生立波①波峰作用时:
H1.511
L19.7913.230
空0.36,近似按（JTJ213-98）第8.1.4条计算:
19.79
静水面以上H1.5m处，波压力强度p0;
静水面处波压力强度:
PsH10.251.515.375（kPa）
静水面以下深度Z处波压力强度:
Pz
计算Z3,6,7.12m时的波压力强度:
墙底浮托力:
②波谷作用时:
按（JTJ213-98）第8.1.3条计算:
静水面处波压力强度P0
H22d1.5227.12
hscthcth0.365（m）
LL19.7919.79
静水面以下深度
Hhs1.50.3651.135（m）处，波压力强度
p's（Hhs）10.251.13511.634
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