重力式沉箱码头稳定性计算书.docx

1、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3000003585629.46.5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

2、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 C302515积砂石（粗砂）189.535块石1811452、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

3、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0.4X 9.95X 17X 151014.901.21217.88沉箱后面板0.3X 9.95X 17X 15761.1810.878273.97纵隔墙0.2X 9.95X 15.3X 15471.636.062858.08沉箱侧板、横隔墙1.2X 9.95X 9.32X 151669.226.0610115.42沉箱底板0.45X 10.02 X 16.5 X 151149.806.016910.27沉箱前趾0.65X 1.0X 17X 15165.750.5591.38沉箱侧板抹角0.03125X

4、10.4X 4X 1519.506.056118.092沉箱竖抹角0.02 X 9.85X 32 X 1593.606.06567.22沉箱底抹角0.02X 7.96X 16X 1524.436.06148.06沉箱内回填石17.33X 9.95X 8X 1115174.156.0691955.34胸墙15.26 X 1.34X 17X 252995.573.5310574.36胸墙25.26 X 1.26X 17X 151690.043.535965.84胸墙后方回填14.86 X 1.34X 17X 181992.88.5917118.1胸墙后方回填24.86X 1.26X 17X 9.5

5、988.968.598495.1828211.53164409.19每沿米自重作用1659.509671.13(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0.4 X 9.95X 17X 151014.901.21217.88沉箱后面板0.3X 9.95X 17X 15761.1810.878273.97纵隔墙0.2X 9.95X 15.3X 15471.636.062858.08沉箱侧板、横隔墙1.2X 9.95X 9.32X 151669.226.0610115.42沉箱底板0.45 X 1

6、0.02 X 16.5 X 151149.806.016910.27沉箱前趾0.65X 1.0X 17X 15165.750.5591.38沉箱侧板抹角0.03125X 10.4X 4X 1519.506.056118.092沉箱竖抹角0.02X 9.85 X 32X 1593.606.06567.22沉箱底抹角0.02X 7.96 X 16X 1524.436.06148.06沉箱内回填石17.33X 9.95X 8X 1115174.156.0691955.34胸墙15.26X 2.24X 17X 255007.523.5317676.55胸墙25.26X 0.36 X 17X 15482

7、.873.531704.53胸墙后方回填14.86X 2.24 X 17X 183331.248.5928615.34胸墙后方回填24.86X 0.36X 17X 9.5282.568.592427.1929648.35172679.32每沿米自重作用1744.0210157.61(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0.4X 17X (1.4X25+8.55X 15)1110.11.21332.12沉箱后面板0.3X 17X (1.4X25+8.55X 15)832.57510.879050.09纵隔墙0.2X 15.3

8、X (1.4X25+8.55X 15)499.5456.063027.243沉箱侧板、横隔墙1.2X 9.32X (1.4X25+8.55X 15)1825.7886.0611064.28沉箱底板0.45 X 10.02 X 16.5 X 151149.86.016910.27沉箱前趾0.65 X 1.0X 17X 15165.750.5591.38沉箱侧板抹角0.0313X 4X (1.4X25+9 X 15)21.2846.056128.8959沉箱竖抹角0.02X 32 X (1.4X25+8.45X 15)103.526.06627.3312沉箱底抹角0.02X 7.96X 16X 1

9、524.436.06148.06沉箱内回填石17.33X 8X (1.4X18+8.55X 11)16532.826.06100188.9胸墙15.26X 2.6X 17X 255812.33.5320517.42胸墙后方回填14.86X 2.6X 17X 183866.6168.5933214.2329823.85173742.15每沿米自重作用1879.0910958.842.2 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Kan tg2(45 /2)则 Kan tg2(45 /2) 0.271沉箱顶面以

10、下考虑 - 更11.673 3根据(JTJ290-98)表 B.0.3-1,查的 j 0.24Kax Kan cos 0.24 cos11.67 0.235Kay Kan Sin 0.24 sin11.67 0.0485土压力标准值按(JTJ290-98) 3.5条计算:n 1en1 i hi K an cosi 0nen2 i hi Kan cosi 1式中：cos 11)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=0e2.66=18x 1.34x 0.271=6.54 (kPa)e1.4= (18x 1.34+ 9.5X 1.26)x 0.271=9.78

11、(kPa) e 1.4= (18x 1.34+ 9.5X 1.26)x 0.235=8.48 (kPa)e-9.0= (18x 1.34+ 9.5X 1.26+ 9.5X 10.4)x 0.235=31.7 (kPa)土压力强度分布图见 图 土压力引起的水平作用:16.54 1.34 1 (6.54 9.78) 1.26 1 (8.48 31.7) 10.422 24.382 10.28 208.94 223.602(kN /m)土压力引起的竖向作用:Ev 208.94 tg11.67 43.16(kN/m)(2 &54 9.78)34 10.43 (6.54 9.78)土压力引起的倾覆力矩:

12、MEh 4.382 (- 1.34 11.66) 10.2831043.58( kN m/m)208.94 (2 &48 31.7) 1043(8.48 31.7)土压力引起的稳定力矩:Mev 43.16 11.02 475.62(kN m/m)(2)设计高水位情况e4.o=0b.76=18x 2.24X 0.271=10.93 (kPa)e1.4= (18X 2.24+ 9.5X 0.36)x 0.271=11.85 (kPa)e 1.4= (18X 2.24+ 9.5X 0.36)x 0.235=10.28 (kPa)e-9.0= (18X 2.24+ 9.5X 0.36+ 9.5X 10

13、.4)x 0.235=33.5 (kPa)土压力强度分布图见 图土压力引起的水平作用：1 1 1Eh - 10.93 2.24 (10.93 11.85) 0.36 ? (10.28 33.5) 10.412.24 4.1 227.66 244.0(kN / m)土压力引起的竖向作用:EV 227.66 tg11.67 47.02(kN/m)土压力引起的倾覆力矩:Meh 12.24 (- 2.24 10.76)34.1 (2 10.93 “85)36 10.43 (10.93 11.85)1158.75(kN m/m)227.66 (2 1028 335) 1043 (10.28 33.5)土

14、压力引起的稳定力矩:Mev 47.02 11.02 518.16(kN m/m)(3)设计低水位情况e4.o=Oe1.4=18x 2.6X 0.271=12.68 (kPa)e 1.4=18X 2.6X0.235=11.0 (kPa)eo.o二(18X 2.6+18X 1.4)X 0.235=16.92 ( kPa)e-9.0= (18X 2.6 + 18X 1.4+9.5X 9)X 0.235=37.01 (kPa)土压力强度分布图见 图土压力引起的水平作用：1 1 1EH 12.68 2.6 (11 16.92) 1.4 (16.92 37.01) 916.484 19.544 242.6

15、9 278.72(kN/m)土压力引起的竖向作用：EV (19.544 242.69) tg11.67 54.16(kN / m)土压力引起的倾覆力矩：1 (2 11 16 92) 1 4Meh 16.484 ( 12.86 10.4) 19.544 93 3 (11 16.92)242.69 (2 16.92 37.01) 9 1387.21(kN|m/m)3 (16.92 37.01) 土压力引起的稳定力矩：Mev 54.16 11.02 596.84( 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.o1.4=30 X 0.271

16、=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：EqH 8.13 2.6 7.05 10.4 21.14 73.32 94.46(kN/m)均布荷载引起的竖向作用：EqV 73.32 tg11.67 15.14(kN /m)均布荷载引起的倾覆力矩：1 1 1MEqH 21.14 $ 2.6 10.4) 73.32 ? 10.4 628.6(kN|m/m)均布荷载引起的稳定力矩：MEqV 15.14 11.02 166.84( kN m/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

17、。G 6 20 120(kN / m)码头前沿均布荷载产生的稳定力矩：Mg 120 4 480(kN m/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:2PKaxep h式中：h 5.86 ；Kax 0.155 ；P 250 12/16.2 185.2(kN/m)2 185.2 0.155 、所以有：ep 9.8(kN / m)5.86门机后轮产生的附加图压力引起的倾覆力矩：MqH 9.8 2.93 28.714(kN|m/m

18、)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:Eqv 9.8 tg15 2.63(kN/m)MqV 2.63 9.3 24.46(kN m/m)门机前轮产生的竖向作用和稳定力矩为：G 250 12/16.2 185.2(kN /m)Mg 185.2 4 740.8(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10.2.2-12计算船舶横向纵

19、向受风面积。满载时:log Axw0.0360.742log DWlog Ayw0.1070.621log DW2Axw 350 m , Ayw2112.8m半载或压载时：log Axw0.2830.727log DWlog Ayw 0.019 0.628logDW2 2Axw 646.9m , Ayw 159.5m2）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Fyw 49.0 10 5AywVy2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。F

20、XW 73.6 10 5 646.9 112 0.9 51.85kNFyw 49.0 10 5 159.5 192 0.9 25.4kN3）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 , 1582.63kNN 咚 5852 sin30 cos15 cos30 cos15根据(JTJ215-98)10.4.5条规定系缆力标准值取200kNNX 200sin30 cos15 96.6kNNy 200cos30 cos15 16

21、7.3kNNz 200si n15 51.76kN4)系缆力引起的垂直，水平作用和倾覆力矩:Prv 5176 3.2(kN/m)16.2MPr 3.2 2.0 5.96 12.45 80.61(kN m/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,T 3.6sd 5.31 6.65 11.96( m)(1)波长计算：按(JTJ213 98)中第4.1.3计算。2L也也口2 L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)th 1.0,L L0L029.81

22、3.620.23(m)11.9620.230.5912查(JTJ213-98)附录G,内插求得pl-0.5918 L20.21(m)L 11.960.5918(2)波压力强度计算:根据(JTJ213- 98)第8.1.1条判断波态又 d 11.96m 2H 2 1.5 3.0m墙前产生立波。波峰作用时：1 113.4 300.592 0.5H 1.5L 20.21-11.96L 20.21按( JTJ213- 98) 第 8.1.4 条计算：静水面以下L 四Z 10.105m处波压力强度为p 0 ；2 2静水面以上H 1.5m处波压力强度p 0 ； 静水面以下深度Z处波压力强度:2 (当 Z)

23、 ch 2Pz H Ll2 ch 2L计算Z0,3,6 m时的波压力强度:10.251.5Po15.375(kPa)P310.251.52 (空 3) ch 20.21c 20.212 -ch -20.216.11(kPa)P610.251.52半6) ch 20.21c 20.212 -ch 220.212.57(kPa)波峰压力强度分布图见图。波谷作用时:按( JTJ213- 98)第 8.1.3 条计算:1 52cth 0.35(m)20.212 2 -1% cth 2L L静水面处波压力强度P 0静水面以下深度H hs 1.5 0.35 1.15(m)处，波压力强度ps (H hs)

24、10.25 1.15 11.786( kPa)静水面以下L竺彳10.105m处，p 0。2 2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 1PB 11.786 1.15 11.786 8.955 -2 26.78 52.77 59.55(kN/m)12Mpb 6.78 ( 1.15 10.81) 52.77 ( 8.955 1.855) 488.82(kN m/m)2)设计高水位情况：H1% 1.5m,T 3.6sd 4.32 6.65 10.97(m)(1)波长计算：按(JTJ213 98)中第4.1.3计算式中：2,gT , 2 dL th2 LL 波长(m);T

25、 平均周期(S)；g 重力加速度(m/s2);d 水深(m)th 1.0,L L0查(JTJ213-98)附录G,内插求得d0.5435L, 10.97 L 20.18(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 d 10.97m 2H 2 1.5 3.0m墙前产生立波。波峰作用时：1 113.5 300.544 0.5H 1.5L 20.18d 10.97L 20.18按( JTJ213- 98)第 8.1.4 条计算：静水面以下L 空8 10.09m处波压力强度为p 0 ；223静水面以上H 1.5m处波压力强度p 0 ；2 (当 Z)ch

26、2Pz H Ll2 - ch 2L计算Z0,3,6 m时的波压力强度:静水面以下深度Z处波压力强度:Po 10.25 1.5波谷作用时:按( JTJ213 98)第 8.1.3 条计算:静水面处波压力强度p 0静水面以下深度H hs 1.5 0.351 1.149（m）处，波压力强度ps (H hs) 10.25 1.149 11.777(kPa)静水面以下-20卫10.09m处，p 0。 2 2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:1Pb11.777 1.149 11.777 8.941 -226.766 52.65 59.416(kN/m)3）设计低水位情况:H

27、1% 1.5m,T 3.6sd 0.47 6.65 7.12(m)(1)波长计算：按(JTJ213 98)中第4.1.3计算2L也也口2 L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)th 1.0,L L0L029.81 3.620.23(m)7.1220.230.352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 d 7.12m 2H 2 1.5 3.0m墙前产生立波 波峰作用时:H 1.5 1 1L 19.79 13.2 30空 0.36,近似按(JTJ213- 98)第8.1.4条计算:19.79静水面以上H 1.5m处，波压力强度p 0 ;静水面处波压力强度:Ps H 10.25 1.5 15.375( kPa)静水面以下深度Z处波压力强度:Pz计算Z 3,6,7.12 m时的波压力强度:墙底浮托力:波谷作用时:按( JTJ213- 98)第 8.1.3 条计算:静水面处波压力强度P 0H2 2 d 1.52 2 7.12hs cth cth 0.365( m)L L 19.79 19.79静水面以下深度H hs 1.5 0.365 1.135(m)处，波压力强度ps (H hs) 10.25 1.135 11.634