重力式码头基本计算
重力式码头
㈢、倒滤层构造 • １、位置：抛石棱体顶面，坡面，胸墙变形缝及
卸荷板顶面及侧面接缝处。 • ２、形式 • ⑴、碎石倒滤层：①可分层；②不分层：采用级配较 好的天然石料（或粒径5~8mm的碎石）一次合成，厚度 ≮60cm。 • ⑵、土工织物倒滤层：直接设置在墙身接缝处的土工 织物宜双层布置，抛石棱体后可单层布置。土工织物 的技术要求参见现行行业标准《水运工程土工织物应 用技术规程》。
第三章 重力式码头
• 重力式码头的结构型式及其特点 • 重力式码头的构造 • 重力式码头的一般计算
• 方块码头
• 沉箱码头 • 护壁码头 • 大直径圆筒码头
Ⅰ、重力式码头的结构型式及其特点
一、 重力式码头的一般特点
• 工作原理 • 优点
• 缺点
• 适用条件
二、重力式码头的主要组成部分及其作用
• １、胸墙和墙身：是重 力式码头的主体结构， 挡土、承受并传递外力、 构成整体、便于安装码 头设备。 • ２、基础：⑴扩散、减 小地基应力，降低码头 沉降；⑵有利于保护地 基不受冲刷；⑶便于整 平地基，安装墙身。
• 针对设置前趾且高出基床 面的码头，为了防止船底 碰撞码头前趾，应保证前 趾与船舶舭龙骨之间的最 小净距不应小于0.3m。
㈡
变形缝的设置
• 码头结构中一般将沉降缝和伸缩缝合二为一，成为变 形缝，即一缝两用。 • １、位置：⑴新、旧结构衔接处；⑵水深或结构型式 变化处；⑶地基土质变化较大处；⑷基床厚度变化处； ⑸沉箱接缝处等。 • ２、缝宽：2~5mm，垂直通缝。 • ３、间距：在考虑上述因素外，一般10~30m不等。
㈤、增强结构耐久性的措施：
• 适当提高材料的强度标号；适当增大构件厚度和钢筋 的砼保护层厚度；采用耐侵蚀性强，抗磨性高和抗冻 性能好的新材料；采用花岗石或预制钢筋砼板镶面。
重力式码头
二 墙身和胸墙
5. 卸荷板 一般采用预制钢筋混凝土结构 图2－2－5
卸荷板悬臂长和厚度：由稳定性和强度要求决定 一般 长1.5~3.0m 厚度0.8~1.2m
作用 : (1) 从构造上减少主动土压力; (2)利用一部分上部填土的重量，增加抗倾力矩， 从而增加主体结构的稳定性。
二 墙身和胸墙
6. 码头端部的处理 (1)码头端部在顺岸方向做成斜坡 适用码头有接长要求的情况 (2)码头端部设置翼墙 适用码头不再接长的情况 图2－2－6
三. 扶壁码头
扶壁结构是由立板、底 板和肋板互相整体连接 而成的钢筋混凝土结构
按肋板数分为单肋、双 肋和多肋
四. 大直径圆筒码头
主要有预制的大直径 薄壁钢筋混凝土无底 圆筒组成。
可沉入地基中，也可 放在抛石基床上。
优点 ：结构简单、混 凝土和钢材用量少、 适应性强，可不作抛 石基床，造价低，施 工速度快。
1.方块码头的断面形式
阶梯形(图2－1－1) 衡重式(图2－1－2) 卸荷板式(图2－1－3)(属衡重式)
2.方块码头的结构型式（按墙身（块体）结构）
实心方块(图2－1－1，图2－1－2) 空心方块（有底板：图2－1－3和图2－1－6；无底板：图2－1－4 ） 异形块体（图2－1－7 ）
二 沉箱码头
平整作用，不宜小于 0.5m
一 基础
3.基床肩宽（特别是外肩）
对夯实基床，不宜小于2m; 对不夯实基床，不应小于1m; 对有冲刷情况，适当加宽
4.基槽底宽及边坡坡度 底宽 不宜小于码头墙底宽度加 两倍基床厚度 坡度 根据土质由经验决定
一 基础
5. 基床夯实 使抛石基床紧密，减少建筑物在施工和使
用时的沉降。一般用重锤夯实。 6. 对抛石基床块石质量和品质要求
沉箱重力式码头课程教学设计计算书
目录第一章设计资料------------------------------------- 3第二章码头标准断面设计------------------------ 5第三章沉箱设计------------------------------------- 11第四章作用标准值分类及计算----------------- 15第五章码头标准断面各项稳定性验算------- 44第一章设计资料(一)自然条件1.潮位：极端高水位：+6.5m；设计高水位：+5.3m；极端低水位：-1.1m；设计低水位：+1.2m；施工水位：+2.5m。
2.波浪：拟建码头所在水域有掩护，码头前波高小于1米（不考虑波浪力作用）。
3.气象条件：码头所在地区常风主要为北向，其次为东南向；强风向（7级以上大风）主要为北~北北西向，其次为南南东~东南向。
4.地震资料：本地的地震设计烈度为7度。
5.地形地质条件：码头位置处海底地势平缓，底坡平均为1/200，海底标高为-4.0~-5.0m 。
根据勘探资料，码头所在地的地址资料见图1。
图一 地质资料(二)码头前沿设计高程：对于有掩护码头的顶标高，按照两种标准计算：基本标准：码头顶标高=设计高水位+超高值（1.0~1.5m ）=5.30+（1.0~1.5）=6.30~6.80m 复核标准：码头顶标高=极端高水位+超高值（0~0.5m ）=6.50+（0~0.5）=6.50~7.00m(三) 码头结构安全等级及用途：码头结构安全等级为二级，件杂货码头。
(四) 材料指标：拟建码头所需部分材料及其重度、内摩擦角的标准值可按表1选用。
表1(五)使用荷载：1.堆货荷载：前沿q1=20kpa；前方堆场q2=30kpa。
2.门机荷载：按《港口工程荷载规范》附录C荷载代号Mh-10 -25 设计。
3.铁路荷载：港口通过机车类型为干线机车，按《港口工程荷载规范》表7.0.3-2中的铁路竖向线荷载标准值设计。
第2章 重力式码头
三. 扶壁码头
扶壁结构是由立板、底 板和肋板互相整体连接 而成的钢筋混凝土结构 按肋板数分为单肋、双 肋和多肋
四. 大直径圆筒码头
主要有预制的大直径 薄壁钢筋混凝土无底 圆筒组成。
可沉入地基中，也可 放在抛石基床上。 优点 ：结构简单、混 凝土和钢材用量少、 适应性强，可不作抛 石基床，造价低，施 工速度快。
1.三种设计状况
(1)持久状况
(2)短暂状况
(3)偶然状况
一 重力式码头设计状态和计算内容
2.计算内容
表2－3－1
二 重力式码头上的作用
作用分三类 1.永久作用：建筑物自重、固定机械设 备自重力、墙后填料产生的土压力、剩余 水压力等； 2.可变作用：堆货荷载、流动机械荷载、 码头面可变作用产生的土压力、船舶荷载、 冰荷载和波浪力等；
水平分力标准值：
3 土压力
(2) 粘性土的墙后主动土压力计算
当地面水平时，在铅垂墙背或计算垂 面上按下式计算土压力强度（郎肯公式）： 永久作用部分：
eaH hKa 2c K a
eaqH qKa
可变作用部分：
3 土压力
2) 码头墙前被动土压力
当地面水平时，被动土压力
强度按下式计算（郎肯公式） ：
图2-1-1
图2-1-2
图2-1-3
图2-1-4
图2-1-5
图2-1-6
图2-1-7
工形 空 T形
图2-1-8
深层水泥拌合
图2-1-9
图2-1-10
图2-1-11
图2-1-12
图2-1-13
图2-1-14
图2-1-15
图2-1-16
图2-2-1
图2-2-2
第二章重力式码头
一般适用于地基较好，当地有大量石料，缺少钢材和冰况 严重的情况。
（二） 沉箱码头
1、矩形沉箱 制作简单，浮游稳定性好，施工经验成熟
对称式
非对称式
前壁 前趾
纵隔墙
侧壁
后壁
沉箱的组成
后趾 横隔墙
南沙港集装箱码头 沉箱结构
开孔矩形沉箱
秦皇岛港煤码头
圆格形 扁格形
广州港新沙圆格形钢板桩码头
盐田港3.5和5万吨级码头剖面图
该种码头型式的主要特点： （1）格体及内部填料作为一非刚性结构，格底应力具有良好的重分布特性，地基应力均匀、连续，
对地基要求不高。
（2）格体采用预拼装整体吊运工艺，施工机械工程度高，格体拼装对预拼场地的要求不高，不需占 用已有岸线。
其他情况下的验算表达式类似抗滑稳定性验算。
(二)承载力验算 1．基床承载力验算
0max
m mianxVBK
(16e) B
1/3
当 1/3 时
max
2VK
3
，
min0
2、地基承载力验算
m axBB11 m 2da1xd1
m inBB 112 mdi1n d1
1/3
（三）整体滑动稳定性及地基沉降计算 详见《港口工程地基规范》及《土力学》 采用圆弧滑动法(瑞典条分法、毕肖普法等)等 地基沉降可采用分层总合法
立板：挡土并构成码头直立墙壁 趾板：增加抗倾稳定性，使基底反力分布均匀 内底板：所受外力传至基床 尾板：减小基床宽度，基底反力均匀 肋板：将立板和底板连成整体并支撑立板和
底板，扶壁顶端宜嵌入胸墙10cm；
扶壁码头结构图
扶壁码头优、缺点：介于块体结构和沉箱结构两者之间，主要缺点是结构整体性差。
港口专业码头毕业设计计算书重力式
总平面布置上海港改建码头是河口港码头，平面布置与工艺设计按《海港总平面设计规范》和《河港总平面设计规范》的有关规定确定。
根据水文、地质、地形、货种、装卸工艺及施工条件等因素综合分析，采用高桩码头结构型式（上层土为淤泥）。
码头前沿大致平行于黄浦江主流向，由于码头前江面宽约500米，水域面积不大，为了不使水流结构发生变化选用顺岸式。
码头前沿布置在规划前沿线，考虑到当地陆域面积紧张，采用满堂式，1#和2#码头连片布置，拆掉原有的防洪墙，将后桩台至陆地之间的短距离水域用当地廉价的砂石料抛填，当汛期来临时，码头停止作业，采用堆沙包的方法来防汛。
由资料得到的水位值：设计高水位：高潮位累积频率曲线的10%处————3.75 m设计低水位：高潮位累积频率曲线的90%处————1.22 m极端高水位：高潮位累积频率曲线的2%处————4.63m极端低水位：高潮位累积频率曲线的98%处————0.60 m1．1一号码头总平面布置1．1．1停靠方式停靠方式采用两点系泊（如图），受力系船柱数目根据船长查得为n=2，系船柱间距最大为20m，最少系船柱个数为6个。
1．1．2一号码头主要尺度的拟定1．1．2．1 泊位长度单个泊位长度：L=L+2dbL————单个泊位长度（m）bL————设计船长（m）,L=82.6m;d————富裕长度（m）,按《海港总平面设计规范》查表取值为8～10mL=82.6+2×(8～10)=98.6～102.6m,取码头长度为118m, 已b有岸线满足要求.1．1．2．2泊位宽度为了不占用主航道，泊位宽度：B=2bb————设计船宽（m）,b=13.6mB=2×13.6=27.2m，取28m1．1．2．3 码头前沿顶高程（按有掩护港口的码头计算）基本标准：E=HWL + 超高值(1.0～1.5)复核标准：E=极端高水位+超高值(0～0.5)E————码头面高程（m）HWL————设计高水位（m）基本标准：E=3.75+(1.0～1.5)=4.75～5.25 m复核标准：E=4.63+(0～0.5)=4.63～5.13 m 由资料知，当地万吨级泊位的码头面标高一般为+4.8m，所以取E=4.8m1．1．2．4码头前沿设计水深D=T+Z1+Z2+Z3+Z4Z2 =KH- Z14%D————码头前沿设计水深（m）T————设计船型满载吃水（m）,T=4.47m；Z1————龙骨下最小富裕深度（m），查得Z1=0.2mZ2————波浪富裕深度（m）,K————系数，顺浪取0.3，横浪取0.5H————码头前的允许波高（m）4%由于地处黄浦江中，码头前江面宽度只有500米，波浪主要为顺浪，查《港口规划与布置》得3000吨级的杂货船的允许波高为H=0.8m，%4所以：Z2 =0.3 0.8-0.2=0.04 mZ3————船舶因配载不均而增加的船尾吃水值（m）,杂货船可不计，Z3=0 m；Z4————备淤富裕深度（m）,Z4=0.5mD=4.47+0.2+0.04+0+0.5=5.21m,所以码头前沿水底高程=设计最低水位-码头前沿设计水深=1.22-5.21=-3.99m,由于码头前沿布置在规划前沿线处，且规划挖至-9.0 m，所以水深条件肯定满足。
重力式码头稳定计算书
码头稳定性验算1.计算模型2.计算荷载设计高水位=2.77m ;设计低水位=-2.89m1) 结构自重力①重力（设计高水位2.77m）G1护栏作用力不计G2胸墙=(1.73*23+0.02*13)*1.3=52.065KN G3砼挡墙=0.5*(1.914+2.589)*1.75*13+0.5*(2.589+3.375)*1.0*13=93.21kn力臂计算:稳定力矩计算:②重力（设计低水位-2.89m ） G1护栏 作用力不计G2胸墙=1.75*1.3*23=52.325KN G3砼挡墙=0.5*(1.914+2.589)*1.75*23+ 0.5*(2.589+3.375)*1.0*23=164.91kn 力臂计算:稳定力矩计算:2)土压力强度计算后方回填碎石,二片石,开山石 ︒=45ϕ γ=18kn/m第二破裂角： 005.22)(21)90(21'=---=βεϕθ=β0=ε005.224521=⨯=δ有 15°<α1,α2<θ' ，故土压力可按公式2.4.1.1计算 对胸墙: α=0 ,cos α=1对砼挡墙: 0195.155.31==-tgα ; cos α=0.9613.作用分析1) 永久作用①设计高水位2.77m永久作用土压力强度 cos α1=1 ,cos α2=0.96111e = 0e 12=(18×1.48+11×0.02)×Kan ×cos α1=26.86×0.1597 =4.29kpa1597.0)841.01(924.05.00cos 5.22cos 45sin 5.67sin 1)5.22cos(145cos )cos()cos()sin()sin(1)cos(cos )(cos 2000002222=+⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡︒+⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-+++-=βαδαβϕδϕδαααϕαn n n n n n n k 2835.0)9319.01(723.0765.095.15cos 45.38cos 45sin 5.67sin 1)45.38cos()95.15(cos 05.29cos )cos()cos()sin()sin(1)cos(cos )(cos 20000202222=+⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡︒+⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-+++-=βαδαβϕδϕδαααϕαn n n n n n n ke 21 =(18×1.48+11×0.02)×0.2835×0.961=7.318kpa e 2=57.11×kan ×cos α2=57.11×0.2835×0.961=15.559kpa 胸墙后土压力合力水平合力:Eh n =竖直合力:Ev n = 计算得:(按填料分层，单位kn)力臂计算水平力壁di 和倾覆力矩MEHi 计算竖直力壁di 和稳定力矩MEVi 计算)cos(25.011n an n n i n n i i K h h r h r δα+⎪⎭⎫⎝⎛+∑-=)sin(25.011n an n n i n n i i K h h r h r δα+⎪⎭⎫ ⎝⎛+∑-=②设计低水位-2.89m永久作用土压力强度 cos α1=1 ,cos α2=0.961 e 11=0e 12=(18×1.5)×Kan ×cos α1=27×0.1597×1 =4.312kpa e 21=(18×1.5)×Kan ×cos α1=27×0.2835×0.961 =7.356kpae 22=76.5×kan ×cos α2=76.5×0.2835×0.961=20.842kpa 胸墙后土压力合力水平合力:Eh n =竖直合力:Ev n = 计算得:(按填料分层，单位kn)力臂计算水平力臂di 和倾覆力矩MEHi 计算)cos(25.011n an n n i n n i i K h h r h r δα+⎪⎭⎫⎝⎛+∑-=)sin(25.011n an n n i n n i i K h h r h r δα+⎪⎭⎫ ⎝⎛+∑-=竖直力臂di和稳定力矩MEVi计算2)可变作用取可变荷载Q=30kn/m①可变作用土压力强度胸墙Eq1=q·kq·Kan·hn=30×1×0.1597×1.5=7.187kn 砼挡墙Eq2=q·kq·Kan·hn=30×1×0.2835×2.75=23.389kn胸墙后土压力合力水平分力Eqh1=7.19×cos22.5°= 6.64kn竖向分力Eqv1=7.19×sin22.5°= 2.752kn砼挡墙后土压力合力水平分力Eqh2=23.39×cos38.45°= 18.313kn 竖向分力Eqv2=23.39×sin38.45°= 14.548kn 可变土压力合力水平力 Eqh=6.64+18.304 = 24.954kn 竖向力 Eqv=2.75+14.56 = 17.300kn ②可变土压力力臂及力矩计算水平力臂di 和倾覆力矩MEqhi 计算竖直力臂di 和稳定力矩MEqvi 计算3）波浪作用,地震作用和系缆力,剩余水压力暂不考虑。
港口水工建筑物沉箱重力式码头课程设计
第十一页，编辑于星期二：十点 四十一分。
2、沉箱长度 长度根据沉箱预制厂能力（尽量利用，减少沉箱个数）和
泊位长度综合确定。
沉箱安装缝 宜采用沉箱高度的4‰ ，一般采用 50mm 。 3、沉箱高度（由码头高程等确定）
＝沉箱顶标高－沉箱底标高 4、沉箱宽度
由码头稳定性确定，应通过试算确定。
（包括前趾后趾） 经验上取（0.6～0.7）倍码头高度
（胸墙顶到沉箱底）
第十二页，编辑于星期二：十点 四十一分。
三、沉箱细部尺寸
第十三页，编辑于星期二：十点 四十一分。
1、外形尺寸（长、宽、高）如前定 由于背后有抛石棱体，所以本设计沉箱用 平接方式。（沉
箱前后壁厚度一致，对称，便于计算）
第三十页，编辑于星期二：十点 四十一分。
本次课程设计验算内容
一、胸墙稳定性验算（抗滑、抗倾）
持久组合一：
自重＋系缆力＋堆货＋土压力 （土重和堆货引起）
水位：设计高水位
持久组合二： 自重＋系缆力＋铁路＋土压力 （土重和铁路荷载引起） 水位：设计高水位
（门机前腿产生稳定力和稳定力矩，故不计门机荷载）
第三十一页，编辑于星期二：十点 四十一分。
2 、波浪
3、气象 九级风 v＝22m/s ，垂直于码头前沿线。
4、地震（本次课程设计不考虑）
5 、地形地质 见设计任务书自然条件部分。
6、设计船型
第二页，编辑于星期二：十点 四十一分。
第二节、设计内容
一、码头各部分尺寸的初步确定
第三页，编辑于星期二：十点 四十一分。
1、码头顶标高（即胸墙顶标高）
度之和。
第八页，编辑于星期二：十点 四十一分。
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• M点以上按填土计算土压力 • M点以下按填石计算土压力 • M点位置以两种填料的综合
破裂角θ’确定： • 填料1：h1，φ1，θ1； • 填料2：h２，φ２，θ２，则： • θ1 ＝45°- φ1 /2， • θ2 ＝45°- φ２ /2 • θ’ ＝(θ1 h1+ θ2 h2)/
(h1 + h２)
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⑷、有卸荷板的码头的土压力计算
• 上墙：C-C’按朗金公式，计算，δ=0。 • 下墙：相当于情况⑴。
４、系缆力沿码头方向的分布
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②粘性土：按当地经验选用（按朗金公式计算；用经验内摩擦角或等代内摩 擦角取代C， φ值，采用库仑公式计算）
⑵、被动土压力
无论是粘性土还是无粘性土均按朗金公式计算。
２、特殊情况下主动土压力的计算
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组合二：不考虑波浪力作用，沿胸墙底面的抗滑稳定性，系缆力为主导可变作用
0 (E E H P P W W P P R R E H E q ) 1 H d ( G G E E V P P R R E V E q ) fV
3、土压力
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（一）土压力计算方法
１、朗金公式
• 假定：土体为半无限弹性体，滑 动楔体内土体每一点均达到塑性 极限平衡状态。
• 公式（略） • 适用条件： • ⑴、适用于粘性土（C≠０）及
砂性土（C=0 ）； • ⑵、适用于地面水平，墙背垂直
且光滑。
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2、库伦公式
• 由滑裂楔体平衡条件推得 • 适用条件： ⑴适用于无粘性土，不适用于粘性土； ⑵适用于地面倾斜或水平，墙背倾斜或
状态设计，必要时也需按正常使用极限状态设计。 ３、偶然状况：在使用期遭受偶然荷载时仅按承载能力极限状态设计。
作用
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重力式码头上的作用按时间变异可分为以下三类： 永久作用：自重（建筑物，固定机械设备），填土产生的土压力。 可变作用：地面使用荷载产生的土压力，船舶荷载，施工荷载，冰荷载，波浪
概念：墙后地下水位高于墙前计算低水位时产生的水压力差值，一般按静水 压力考虑。
剩余水压力应根据码头排水的好坏和后方填料的透水性来确定。 ⑴、墙后为抛石棱体或粗于中砂的填料，可不考虑剩余水压力。 ⑵、墙后为中砂或细于中砂的填料（包括粘性土）时： ①、潮汐港：剩余水头取1/5~1/3的平均潮差； ②、河港：取决于排水措施和墙前、后地下水位情况。
⑴、计算稳定时，不考虑撞击力、挤靠力。 ⑵、系缆力：Ny－对码头影响不大，不考虑。Nz－数
值较小，计算墙身稳定性时不考虑，而在计算系船块 体和胸墙稳定性时应考虑。 Nz－按各分层沿码头长度方向的分布长度考虑。 ①、对于阶梯形方块码头：沿墙以45°向下扩散，遇竖 缝中止，然后再从缝底端向下继续扩散。 ②、对于护壁码头：沿墙以45°向下扩散，遇竖缝中止。 ③、对于现浇砼和浆砌石码头、沉箱码头，在验算沿墙 底稳定是，以分段长度作为船舶荷载的分布长度。因 为此类码头在分段长度内为一整体。
力等。 偶然作用：地震作用。 １、建筑物的自重：G=γV （γ的选取） 材料重度：水上采用天然容重，水下采用浮容重。 填料重度：无粘性土，以墙后地下水位为界，地下水位以上采用天然容重，以
下采用浮容重。粘性土：根据当地经验选用，（应考虑饱和区）
Байду номын сангаас
２、剩余水压力
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⑴、距墙背一定距离的均布荷载
PHoartbEorngEinnegeinrienegriTnegaSchtriuncgtuarned Research Section
⑵、距墙背一定距离的集中荷载
PHoartbEorngEinnegeinrienegriTnegaSchtriuncgtuarned Research Section
重力式码头的基本计算
PHoartbEorngEinnegeinrienegriTnegaSchtriuncgtuarned Research Section
一. 重力式码头的设计状态和计算内容
重力式码头的设计应考虑三种设计状况 １、持久状况：在结构使用期按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。 ２、短暂状况：施工期或使用期可能临时承受某种特殊荷载时按承载能力极限
计算
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1、码头稳定性验算
１）抗滑稳定性验算 组合一：不考虑波浪力作用，由可变作用产生的土压力为主导可变作用时，抗滑稳
定性应满足下式：
0 (E E H P P W W E E q H p P R R ) 1 H d (G G E E V E P q ) fV
垂直的陡墙，不适用于坦墙； ⑶适用于墙背粗糙或光滑，即δ≠０或δ=
０。
㈡、港口工程中土压力的计算
PHoartbEorngEinnegeinrienegriTnegaSchtriuncgtuarned Research Section
１、一般原则： ⑴、主动土压力
①无粘性土：陡墙情况（ -15°≤α≤θ’），按库伦公式计算； 坦墙情况： 按假想墙背简化，并按朗金公式计算，假想墙背至实际墙背之间的土重应 计入结构中。