沉箱重力式码头课程设计第一讲

①永久作用： 结构自重（包含填料自重），水位→重度。 永久作用引起的土压力（如:由土自重引起的不变的土压力） ②可变作用： 堆货荷载 （码头前沿和前方堆场的均布荷载）； 起重机械荷载； 铁路荷载； 系缆力； 可变作用引起的土压力等。 ③作用组合原则： 最不利组合：稳定力最小＋不稳定力最大。 对抗滑、抗倾稳定性：最大水平力＋最小竖向力 对基床和地基承载力：最大水平力＋最大竖向力（大偏心） 最大水平力＋最小竖向力
沉箱重力式码头课程设计
目的：综合运用《港口水工建筑物》、《港口规划与布置》 等课程的知识，培养分析和解决工程实际问题的能力。 学时：集中1.5周 1.5学分 必修 时间：2015年11月30日-12月20日 集中辅导时间及地点：11月30 15点～17点 1-109 12月7 14点～17点 1-109 指导教师：宋向群、姜萌 答疑地点：教师办公室，综合3#楼406、407
n—同时受力的系船柱数目，与船长有关，查《荷载》表 K—系船柱受力分布不均匀系数，n=2时，K=1.2；n＞2时，K=1.3 α —系船缆的水平投影与码头前沿线的夹角（30°）
β —系船缆与水平面的夹角（15°） 系缆力标准值≮《荷载》的规定值,对载重量10000t的船舶,≮400kN。
门机荷载图式:
2.地基承载力验算公式：
r0’-结构重要性系数,取1;rR-抗力分项系数,2～3; Vd 、Vk-作用于计算面上竖向合力的设计值、标准值(KN/m)； Fk-地基承载力的竖向合力标准值(kN/m); rs-综合分项系数,取1。
3.计算地基承载力的竖向合力标准值Fk：
①将计算宽度Be分成M个小区间[bj-1,bj]:
B1max rd B 1 2d
， min
B1min rd B 1 2d
B1-墙底实际受压宽度,当ξ≥B/3, B1=B;否则B1=3ξ； r-块石的水下重度标准值; d-基床厚度； 基床底面计算宽度Be=B1+2d ； 前、后端竖向应力标准值 Pv2=σ’max Pv1=σ’min
2、选择系船柱吨级：
⑴风压力垂直于码头前沿的横向分力 见《荷载》附录E Fxw=73.6×10-5Axwvx2ζ 1ζ 2 vx —设计风速（九级风，v＝22m/s） ζ 1— 风压不均匀折减系数（0.6～1.0），与轮廓尺寸有关; ζ 2— 风压高度变化修正系数（1.0～1.54）,与船舶水面以上高度有关。 Axw —船体受风面积，查《荷载》附录H，根据船型、吨位， 按75%保证率选取。 ⑵水流力（有掩护码头，本设计可忽略） ⑶系缆力标准值
经验:取（0.6～0.7）倍码头高度（胸墙顶到沉箱底）
沉箱尺度确定
本设计沉箱用平接方式
三、沉箱细部尺寸
1、外壁、底板和隔墙厚度 外壁厚由计算确定，≮250mm（有抗冻要求≮300mm） 300,350,400mm 底板厚度由计算确定， ≮壁厚（比壁厚大50～100mm） 400,450,500,550m 隔墙厚度取隔墙间距的1/25～1/20，≮200mm 加强角宽度150-200mm，以减少应力集中。 2、箱内隔墙布置 宜对称布置，间距3～5m，内隔墙上部挖洞时，孔洞下边缘 至箱底的距离不宜小于隔墙间距的1.5倍 3、沉箱重量（≤预制场预制能力）、干舷、浮游稳定性、 吃水验算 （列表计算、汇总）
三、基床承载力验算
0max≦ R
0—结构重要性系数,二级，取1 —基床顶面最大应力分项系数,取1 max —基床顶面最大应力标准值（KPa） R —基床承载力设计值，取600 KPa 水位低时,自重增大,取极端低水位。 Vmax：门机＋铁路＋自重； 堆货（满布码头面）＋自重。 Hmax：土压力、系缆力 合力作用点与墙身前趾距离： 偏心距：
M R MO VK
四、墙底合力作用点位置:非岩石地基,要求ξ≥ B/4
五、地基承载力验算
《港口工程地基规范》
5.1.1 基础形状为条形的地基承载力验算可按平面问题考虑。 5.1.4 持久状况宜采用直剪固结快剪强度指标。 5.1.5 对不计波浪力的建筑物，持久状况宜取极端低水位；
， max 1.基床底面应力标准值：
本次课程设计：持久状况承载能力极限状态 ①对计算面前趾的抗倾稳定性 ②沿墙底和各水平缝抗滑稳定性 ③沿基床底面和基槽底面的抗滑稳定性 ④基床和地基承载力 ⑤墙底面合力作用点位置 ⑥整体稳定性（略） ⑦各构件的承载能力（略）
水位（因时间所限，特规定）： 极端高水位（胸墙稳定性验算 ） 设计高水位（胸墙稳定性验算，码头抗倾抗滑稳定性验算 ） 极端低水位（基床和地基承载力验算 ） 作用：
第二节 码头标准断面的构造及其轮廓尺寸
一、码头各部分标高
1. 码头顶标高
即胸墙顶标高 原则：大潮时不淹没； 便于作业和前后方高程的 衔接。 有掩护、实体码头
基本标准:设计高水位＋1～1.5m 复核标准:极端高水位＋0～0.5m
2. 沉箱顶标高：施工水位+0.3～0.5m 3. 胸墙底标高: 沉箱顶标高-0.3～0.5m 嵌入沉箱顶0.3～0.5m
码头前沿设计水深 D=T+Z1+Z2+Z3+Z4 设计低水位，设计船型在满载吃水情况下安全停靠的水深。
T—设计船型荷载吃水；Z1 —龙骨下最小富裕深度（与海底质有关）； Z2 —波浪富裕深度； Z3 —配载不均匀增加的尾吃水；Z4 —备淤深度。
分层～：5-20mm瓜米石、粗砂或砾砂层组成,每层厚度≮0.3m, 倒滤层 总厚度≮0.6m 厚度 不分层～：级配较好的混合石料，如石渣、砂卵石等，厚度≮0.8m； 或粒径5～100mm碎石，厚度≮0.6m
胸墙缝（沉降）：1～2个沉箱一组，2cm宽 抛石基床：底宽≮码头墙底宽+2倍基床厚 挖泥边坡：亚粘土1:3,淤泥1::1 顶宽:自己给定。 出坡点、土压力
计算墙后主动土压力时先找出坡点P，按两种指标计算土压力。 从墙体后踵作主动破裂面与棱体坡面交点=出坡点P， 其位置可按 近似确定。 《重力式规范》2.4.3.1和附录C 值按两种填料的破裂角标准值由层厚加权平均确定；
二、沉箱外形尺度确定
（由泊位尺度、预制能力等综合确定）
1、泊位长度
中间泊位：Lb ＝L+d (设计船长＋富裕长度) 富裕长度按《海港总体设计规范》选取，与船长有关。
2、沉箱长度: 根据沉箱预制厂能力和泊位长度综合确定。
（尽量少的个数） 沉箱安装缝宜采用沉箱高度的4‰，一般50mm。 3、沉箱高度＝沉箱顶标高－沉箱底标高 4、沉箱宽度:由码头稳定性确定，通过试算。（包括趾）
②
•当φ ＞0,均质土地基、均布边载,〔bj-1,bj〕极限承载力竖向应力的平均值: cK、φK、rK、 qK 、Nr 、Nq、Nc ?
Nr、Nc —承载力系数,附录H
列表计算Fk j{前趾处b0=0} bj=j△B Pvj {由Pv2=σ’max Pv1=σ’min}
1 2 … M ∑
备注
△B=Be/M
e B 2
ξ≥B/3时：
max min
VK 6e 1 B B
2V ξ<B/3时： max K 3 Vk：作用在基床顶面的竖向合力标准值（kN/m） 0 min MR:竖向合力标准值对墙底面前趾的稳定力矩（kN.m/m） Mo:倾覆力标准值对墙底面前趾的倾覆力矩（kN.m/m）
一、胸墙稳定性验算 （抗滑、抗倾）
1、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，极端高水位 2、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，极端高水位 （门机前腿产生稳定力和稳定力矩，故不计门机荷载）
二、码头抗滑（沿基床顶面、底面） 抗倾稳定性（绕沉箱前趾）验算
（四）铁路布置
计算铁路荷载产生的土压力时，钢轨上的线荷载标准值按 调车机车（125kN/m）或干线机车（140kN/m） 。
（五）管沟设计
作用：供水、电；
尺寸（宽×高）：小管沟，0.4×0.6m，大管沟，1.0×1.2m
（六）护舷设计
1、选择护舷类型和规格 有效撞击能量 选取护舷：查橡胶护舷性能表（或曲线）选反力低，吸能大的型号 2、悬挂高程:不同水位和吃水时,船体干舷部分接触护舷,
第一节 设计资料（见设计任务书）
1、潮位：
港工1班 港工2班 极端高水位： 5.1m 5.05m 极端低水位： -1.15m -1.14m 设计高水位： 4.01m 3.98m 设计低水位： 0.45m 0.44m 施工水位： 2.2m 2.16m （四）材料指标：渣石内摩擦角φ（度）？按学号尾号： 0-25；1-26；2-27；3-28；4-29；5-30；6-26；7-27 ；8-28 （五）使用荷载: 门机荷载代号: 按学号尾号 0～3:Mh-16-30；4～6:Mh-10-25；7～9:Mh-10-30 铁路:机车类型按学号尾号，单号-干线机车；双号-调车机车。
1、持久组合一： 自重＋系缆力＋堆货＋土压力 水位：设计高水位 2、持久组合二： 自重＋系缆力＋门机＋铁路＋土压力 门机：与胸墙情况不同，此时门机产生的不稳定力和 力矩可以大于稳定力和力矩，所以要考虑。吊臂朝后。 水位：设计高水位
另需注意：
另需注意：
①各种作用换算成单位长度（m）断面上的作用值。 系缆力，门机、铁路都要换算。 ②为达到倾覆力矩或水平力最大，堆载应布在计算面之后。 ③土压力计算，胸墙用朗金理论，沉箱用库仑理论。附录C ④门机和铁路换算成均布荷载，可直接布在码头面上,（偏于 安全）。 ⑤要考虑同时作用在一个沉箱上的多台门机产生的荷载。 ⑥沿基床底面的抗滑稳定性验算 自重中计入BDEE’ 基床的自重力； 计入基床被动土压力(作用于EE’ 面) 其标准值乘折减系数0.3,分项系数取1) 基床厚度较薄或墙前土层软弱时， 可不考虑这部分被动土压力
△B ∑=Vd
Pzj
P*vj=K* Pvj