沉箱碼頭計算書

1、任務要求：碼頭設計高水位12米，低水位7.4米，設計船型20000噸，波高小于1米, 地面堆貨20kpa, Mh1630門座式起重機，地基承載力不足，須拋石基床。一.擬定碼頭結構型式和尺寸擬定沉箱尺寸：船舶噸級為20000噸，查規(guī)得相應的船型參數(shù)：設計船型總長(m)型寬(m)滿載吃水(m)18327.610.5即吃水為10.5米。 其自然資料不足，故此碼頭的前沿水深近似估算為：D = kT= 1.15x10.5=12.1m ,設計低水位7.4米，則底高程：7.4 -12.1 = -4.7m ,因此定底高程-5.1m處。由于沉箱定 高程即為胸墻的底高程，此處胸墻為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，要求滿足施工

2、水位高于設計低水位， 因此沉箱高度要高于碼頭前沿水深12. 1mo綜上，選擇沉箱尺寸為：/ xb x h =13m x10.2n? x14m o下圖為沉箱的尺寸圖：一,*,M = 6.68 x 10.2=68.19( KN in I mqV門機前腿產生附加土壓力引起的豎向作用和穩(wěn)定力矩：G= 1500/13= 115.38KNmM =115.38x2.75=317.30( m) / mG其余兩種情況類似，但是1和2情況下，后腿豎向荷載小于3情況，故產生的附加土壓力也 小于3情況，考慮最不利情況時，僅需考慮3情況即可。.(3)、船舶系纜力(可變作用)N =N since cos p ；N = N

3、cosa sin p oy因為此處是海港碼頭，按要求，則a=30，p=15 oN - N since cos p =500 xsin 30 x cos 15 =241.48；系纜力引起的水平作用和傾覆力矩為：241 48P =_= 18.58KNS ；RH 13M =18.58x18.6 = 345.59(KN m)/mQPR(4)、碼頭荷載標準值匯總碼頭荷載匯總表作用分類荷載情況垂直力(KN/m)水平力(KN/m)穩(wěn)定力矩(KN*m/m傾覆力矩(KN*m/m)永久作用自 重 力設計高水位1974. 499072. 37設計低水位2055. 1111120.35填 料 土 壓 力設計高水位11

4、0. 02531.291122.203540. 73設計低水位144. 74698. 931476. 354795. 74可變作堆貨土壓力22. 34107. 88415. 522006. 57前沿堆貨140.00938. 00用門機作用122. 0632. 28385. 49164. 64船舶系纜力18. 582、碼頭穩(wěn)定性驗算作用荷載效應組合持久組合：設計高水位(永久作用)+堆貨(主導可變作用)；(波浪力為0) 短暫組合：波浪力為0,故此不予考慮；偶然組合：非正常撞擊、火災、爆炸等未考慮；地震組合：可不進行抗震驗算。碼頭沿基床頂面的抗滑穩(wěn)定性驗算：此處無波浪作用，堆貨土壓力為主導可變作用時

5、：Y (Y E +y E +()y P)- (Y G+y E +yE +(j)y )/0 E HE qHP BYGE vEa碼頭沿機床頂面的抗傾穩(wěn)定性驗算： 此處無波浪作用，考慮堆貨土壓力為主導可變作用時：y (Y M +y M M )- 一 (y M +yM +y M +伽 M )0 E EH E EqH P p. 、 G G E Ev E Eqv u PBu抗滑穩(wěn)定性驗算計算表項目組合情況土壓力為主導可變作用：r (r E+rE2EqH+中 r P) 0 c1 Hp B1/r (r G+r E +R Eqv+0 r P )fd gE1 v e2u Bur0r E1EHrE2EqH*r Fp

6、B結果rdrgGEVEqvruPBuf結果結論持久組合高水位1.01.35531.291.25107. 880.71.20852. 091.11.01974. 49110.0222. 341.200.61173.24穩(wěn)定低水位1.01.35698. 931.25107. 880.71.201078.411.11.02055. 11144. 7422. 341.200.61242.78穩(wěn)定抗傾穩(wěn)定性驗算計算表項目組合情況土壓力為主導可變作用：r (r M +r M + 0 r M ) 0 e1 EH E2 EqHp P81/r (r M+r M +R M +*r M ) d g G E1 Ev

7、c2 Eqvu PBurrMrM*rM結果rrgMMMrM結果.吉論持久組合高水主1.0 1.：I5 35407 1.252006. C0.71.207228. 21.351.09072. 371122. 201739.01.209452. 66穩(wěn)定低水立1.0 1.：15 47957 1.252006. t0.71.208982. 41.351.011120.31476. 351739.01.2011323.8穩(wěn)定（4）基床承載力驗算：持久組合：設計低水位（永久作用）+堆貨（可變作用）；（波浪力為0）短暫組合：波浪力為0,故此不予考慮； 偶然組合：非正常撞擊、火災、爆炸等未考慮;地震組合：未

8、進行抗震驗算。持久組合是基床頂面應力計算：V = 2055.11 +144.74 + 22.34 +140 +122.06 = 2484.25 KN / m ； kM =11120.35+1476.35 + 415.52 + 938 + 385.49 = 14335.7KA/ m/m ；RM = 4795.74 + 2006.57 +164.64 = 6966.95KA/ m/ m ；0M -MR 0Nk2484.25= 2.95m ；& 二2. 95mB/3=10. 2/3=3. 4m,此時基床應力采用:2 Vb =k_max 3 gb =0min則：=2匕=2x 2484.25 = 56

9、AikPa 33x2.95b =0min綜上，拋石基床承載力滿足強度要求。2、地基承載力驗算：拋石基床厚度為2m,則驗算地基表面應力：lb max +YdB + 2dmaxmax=B*min +丫。minB + 2d cr = 600kPa ；B此建 另故8廣3&。B此建 另故8廣3&。則： =g：max +yd= +11x2 = 386.65 max *2d2.95x3 + 2x2iB c)= 3 腰 + Y d =0 +11 x 2 = 22.00kPa。min B+2d1那么：b = 386.65kPamax0 故，滿足浮游穩(wěn)定性要求。X-74000130003002.擬定胸墻尺寸:2k

10、pa如圖，胸墻的頂寬由構造確定，一般不小于0.8m,對于?？啃⌒秃哟暗拇a頭不小于0.5m。 此處設計胸墻的頂寬為1.0m。設其底寬為5. 5m,檢驗其滑動和傾覆穩(wěn)定性要否滿足要求：（由于此處現(xiàn)澆胸墻部分鋼筋直接由沉箱頂部插入，可認為其抗滑穩(wěn)定性滿足要求，只需驗算 其抗傾穩(wěn)定性）設計高水位時胸墻有效重力小于設計低水位時，對于胸墻的整體抗傾不利，故考慮設計高水位時的抗傾穩(wěn)定。沉箱為現(xiàn)澆鋼筋混凝土，其重度在水上為23.5kN / n?3 ,水下為3.5kN/m3 ,則在設計 高水位時沉箱的自重為：G = lxl.5 + -xl.5xx(5.5-l)x23.5 + (3.1 xl+1.5x212+(

11、5.5-l)x3.1x Lxl3.524.64.62貝寸 G=227.83kN。自重G對0點求矩：M = 77.1 x 0.5 + (33.4967 x 5.5 -10.4792)x (2 / 3x 5.5 +1/ 3)=733.56kN m 0G考慮到有門機在前沿工作平臺工作時，胸墻的水平土壓力最大，此處門機荷載折算為線性荷載為：.250 x10q = 78.57kPa 。14(此處近似用朗肯土壓力進行驗算)朗肯主動土壓力系數(shù)：Ka = tam (45 M = 576.77K/V m ,即說明在高水位時胸墻能保持抗傾穩(wěn)定。 (；即胸墻的尺寸為：頂寬為1.0m,底寬為5.5m,高為4. 6m。

12、則碼頭的結構形式及尺寸如圖：.5豆沒汁耳如虬2說&輸.9又時fe柿7.43900 習oIO300IU2UU二、計算高低水位時抗滑、抗傾穩(wěn)定性及地基應力1、荷載作用分類及計算：（D結構自重力（永久作用）：a、設計高水位情況：18.58T713.5lOkpo，南藉一 7.158lua設計高水位自重作用計算表項目計算式Gi (KN)Xi (m)Gi*Xi(KN*m)沉箱前、后面板、縱隔墻(13. 05*0. 3*+13. 05*2)*13*152035. 805.5011196. 90沉箱側板、橫隔墻(13. 05*4. 25*0. 3*4+13. 05*4.25*0.2*4) *151663.90

13、5.509151.45沉箱底板(9.3*0.25*13) *15816. 105.504488. 55沉箱前趾(0.45+0.85) *0.9*0.5*13*15114. 100.5056. 60沉箱填土4. 25*4*13.05*9.5*612645.455.5069549. 98胸墻(1+2. 5)*1.5*0. 5*23. 5+ (2. 5+5. 5)*3. 1*0.5*13. 5 *132979. 000.401191.60胸墻后填土(4. 8+7. 8) *3. 1 *0. 5*9. 5+ (7. 8+9. 3)*1.5*0. 5*18 *135414. 004. 1222305.

14、68總計25668. 35117940. 76每延米自重作用25668. 35/131974. 499072. 37b、設計低水位情況:18.581 J pQ31.84k66.28k5,8 k pa設計低水位自重作用計算表項目計算式Gi (kN)Xi (m)GiXi (kN*m)沉箱前面板、后面板、縱隔墻2* (0. 3*12.5*13*15+0. 3*1.05*13*25)+0. 2*12. 5*13*15+0. 2*1.05*13*252223.005. 5512337. 65沉箱側板，橫隔板2* (0.3*12.4*12.5*15+0. 3*12.4*1.05*25) +0.2*12.4

15、*12.5*15+0. 2*12.4*1.05*252120.405.5511768.22沉箱底板10. 2*0.45*13*15895. 055. 554967. 53沉箱前距0.85*0. 9*13*15149. 180.4567. 13沉箱填石6* (3.4*3. 65*12.5*9.5+3.4*3. 65*1.05*18)10249.425. 5556884. 28胸墻(1+5.5) *4.6/2*13*23.54567. 232. 7912719. 72胸墻后填土(3.8+8. 3) *4.6/2*13*186512.227. 0445819.98總計26716. 49144564.

16、 50每延米自重作用2055. 1111120.35(2)、土壓力標準值計算：碼頭后填料為粗砂，水上水下的摩擦角(P=35 ,沉箱以下外摩擦角8 = P = 35 =11.7 。主動力系數(shù)為:I* Jsin(p +8)sin (p2I Jsin(35 + ll.7)sin 35cos5Lgos11.7ccC0S2(pcos2 35=0.29K -K cosS = 0.29 xcosl 1.7 = 0.28 ；ax anK -K cos8 = 0.29xsinl 1.7 = 0.06 oax a TOC o 1-5 h z 土壓力標準值按下式計算：e =(云y h )K cosocni i a/

17、=0e = (2Ly h ) K cosan 2i i ai=0其中 COSa =1 oa、碼頭后填料土壓力(永久作用)：設計高水位情況：e = 0 ；13.5e =yhK = 18xl.5x 0.29 = 7.8/cPq ； TOC o 1-5 h z 12.0ae * =yhK = 18 xl.5x 0.28 = 7.56/cPq (與e相差很小，近似忽略) 12.0a12.0e = S h +Y h ) K =(18xl .5+9.5 x 17.1) x 0.28 = 54.94/cPa o-5.11 12 2 a土壓力強度分布圖見上圖高水位計算作用分布圖。土壓力為：E =J_x7.8x

18、l.5 + !x(7.8 + 54.94)xl7.l = 542.56K/V/m ；n 22土壓力標準值的水平力：E =EcosS = 542.56 x cos 11.7 =531.29 KN/ 血； Hn n土壓力標準值的豎向力：cE =E sin8 = 542.56 xsin 11.7 =110.02KN / m ；Vn n土壓力引起的傾覆力矩為：M =2x15x7.8x(17.1+)+7.8x17.1x122+Lx(54.94-7.8)x17.1x_EH 23223二3540.73(KN m)/m。土壓力引起的穩(wěn)定力矩為:M=10.2x110.02=1122.20(/V m) / m o

19、EV設計低水位情況： TOC o 1-5 h z e =0 ；13.5e =.hK = 0.29 x18x 6.1 = 31.84/cPq ；7.4ae 1 =. hK = 0.28 x 18 x 6.1 = 30.75/cPa (相差不大，近似和e 相等);7.4a7.4e = (y/i+Y h ) K =(18x6.1 +9.5 x 12.5) x 0.28 = 66.28/cPa o-5.1 I 12 2 a土壓力強度分布圖見上圖低水位計算作用分布圖。土壓力為：E = lx6.1 x31.84 + (31.842 +66.28)x1x12.5 = 713.76AT/V/m ； 22土壓力

20、標準值的水平力：E = Ecosb = 713.76 x cos 11.7 =698.93 KN/ m ； Hn n土壓力標準值的豎向力：E = E sin8 = 713.76 xsinll.7 =144.74KN / m ；Vn n土壓力引起的傾覆力矩為：16.112.5 112.5M =_x6.1x 31.84x（12.5+一+_x （66.28-31.84） x 12.5 xEH 23223二4795.74（KN m）/m。土壓力引起的穩(wěn)定力矩為：. M = 10.2x 144.74=1476.35（ K/V m）/moEVb、堆貨荷載產生的土壓力：.各種水位時，堆貨荷載產生的土壓力強度標準值相同。e =20 x0.29 = 5.80/cPq ；13.5 8.9e =20 x 0.28 = 5.60kPa。（近似相等，均取 5. 80kPa）8.9