重力式码头算例

1、某重力式方块码头，初步拟定的断面尺寸见图，设计计算资料如下 （1）回填1层，水上γ=18KN/m3，水下γ=9KN/m3，φ=30°； 回填2层，水上γ=19KN/m3，水下γ=11KN/m3，φ=45°。 （2）计算水位：5.0m ；不考虑剩余水压力。

朗金主动土压力公式：

20=tan 452n an K φ⎛

⎫- ⎪

⎝⎭， 库伦主动土压力公式

22

cos =

cos n

an K φ⎡⎢⎢⎣

绘制土压力分布图，计算土压力强度、总土压力及土压力产生的倾覆力矩。

答

1、土压力计算

q=20kpa

5.00

2、土压力计算

（1）土压力系数计算

回填一层按朗金公式计算土压力：n 0δ=，02

020

301=tan 45=tan 45=223n an K φ⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝

⎭

回填二层按库伦公式计算土压力：0

n 15δ=，22

cos =

=0.194

n

an K φ⎡⎢⎢⎣

（2）土压力强度计算：

11

183183

H a e KP =⨯⨯=

0211 1.50.194tan15 3.09H a e KP =⨯⨯⨯=

03(18311 1.511 2.12)0.194tan1517.58H a e KP =⨯+⨯+⨯⨯⨯=

04(18311 1.511 2.1211 1.38)0.194tan1520.43H a e KP =⨯+⨯+⨯+⨯⨯⨯=

51

20 6.673

H a e KP =⨯=

06200.194tan15 3.75H a e KP =⨯⨯=

（3）水平土压力分块合力及对前趾的倾覆力矩 永久作用：

11

183272aH E KN =

⨯⨯= 1186108EH M KN m =⨯=∙ 2

1

3.09 1.5 2.322

aH E KN =⨯⨯= 2 2.3249.28EH M KN m =⨯=∙ 3 3.09 2.12 6.55aH E KN =⨯= 3 6.55 2.4415.98EH M KN m =⨯=∙

41

2.12(17.58

3.09)15.362

aH E KN

=⨯⨯-=

41

15.36( 2.12 1.38)32.053

EH M KN m =⨯⨯+=∙

517.58 1.3824.26aH E KN =⨯= 51

24.26 1.3816.742

EH M KN m =⨯⨯=∙

61

1.38(20.4317.58) 1.972

aH E KN

=⨯⨯-=

61

1.97 1.380.903

EH M KN m =⨯⨯=∙

77.46Hn E KN ∑= 182.95EHn M KN m ∑=∙

可变作用：

7 6.67320aH E KN =⨯= 720 6.513EH M KN m =⨯=∙

81

3.75 2.12 3.982

aH E KN

=⨯⨯=

81

3.98(1.38 2.12)8.303

EH M KN m =⨯+⨯=∙

9 3.75 1.38 5.18aH E KN =⨯= 91

5.18 1.38 3.572

EH M KN m =⨯⨯=∙

29.16Hn E KN ∑= 24.87EHn M KN m ∑=∙

（4）竖向土压力合力及其对后趾的稳定力矩 永久作用：

01()tan (77.4627)tan1513.52Vn Hn aH E E E KN δ∑=∑-⨯=-⨯=

3.713.52 3.750.03E V n v n

M E

K N m ∑=∑⨯=⨯=∙

可变作用：

07()tan (29.1620)tan15 2.45qVn Hn aH E E E KN δ∑=∑-⨯=-⨯=

3.7 2.45 3.79.07qEVn qvn M E KN m ∑=∑⨯=⨯=∙

2、某重力式方块码头，初步拟定的断面尺寸见图，设计计算资料如下 （1）重度：混凝土，水上γ=24KN/m3，水下γ=14KN/m3； （2）堆货：q=20KN/m 2。

（3）船舶系缆力：P=30KN （经扩散传递后每延米船舶荷载）。 （4）计算水位：6.0m ；不考虑剩余水压力。 （6）混凝土与抛石基床摩擦系数：f=0.6。 （7）分项系数：γ0=1.0。

（8）分项系数：结构自重γG=1.2，土压力γE=1.35，堆货γq=1.4，船舶系缆力γP=1.4。 试验算该码头沿基床顶面的抗滑稳定性和抗倾稳定性。 （1）自重计算及稳定力矩计算

1 1.222457.6G KN =⨯⨯= 157.6(0.5 1.2/2)63.3

6G M K N m =⨯+=∙ 211224242G KN =⨯⨯⨯= 21

24(0.51.2)48.723G M K N m =⨯++=∙

311218182G KN =⨯⨯⨯= 3218(0.51.2)42.663

G M K N m =⨯++=∙

4 2.521890G KN =⨯⨯= 4 2.5

90(0.5 1.21)355.502G M K N m =⨯+

++=∙ 5 1.0 3.72488.8G KN =⨯⨯= 5 4.7

88.8(0.5)253.082G M KN m =⨯+=∙ 65 3.214224G KN =⨯⨯= 6 3.2

224(0.5)470.42

G M KN m =⨯+=∙ 710.5114 3.52G KN =⨯⨯⨯= 72

3.50.5 1.173

G M K N m =⨯⨯=∙

810.5147G KN =⨯⨯= 80.5

7 1.752G M KN m =⨯=∙ 512.9G KN ∑= 1236.64G M K N m

∑=∙ （2）每延米码头的系缆力水平分力对墙底的倾覆力矩RH M

8.0030240/RH M KN m m =⨯=∙

（3）抗滑稳定性计算

沿基床顶面的抗滑稳定性验算表达式为：

()()0E H PR RH E qH G E V E qV r r E r P r E r G r E r E f ψ++≤++

带入数值知：(

)0E H PR RH E qH

r r E r P r E ψ++

()=1.0 1.3577.46+1.430+0.7 1.429.16=175.15KN

⨯⨯⨯⨯⨯