沉箱码头稳定验算和内力计算

波压力为主导可变作用 o E EH P PB E EqH
短暂组合 0p PB
1
d
GG E EV u PBu E EqV
f
结
论
(GG u PBu ) f
0
E
组合 2
1
1.35
短暂组合
1
1.35
EH
432.88 0
EqH
P PB 结果 d
G
G
f
EV
EqV
u
PBU
结果
20.92 0.7 1.2 179 818 1.1 1 3273.23 0.6 110.7 97.21 1.3
2013 届港口航道与海岸工程毕业设计（论文）
言就是圆弧通过岸壁后趾的总半径)画出圆弧，圆弧中包括建筑和一部分土的体 积，用垂线将圆弧分成6个条体。每个条体的自重力连同作用于其上的垂直荷载 为g。整体稳定安全系数为： 计算图示见图，计算结果见表
土坡稳定计算表
土条编号
1
2
3
4
5
6
bi (m)
8.58 4.99
短暂组合 1 1.35 0 1.2 / 2052.3
0
217 2723 1.25 1 15136.7
0
1.2
M PBu
M EqV
结果
稳
0
271.96 17272.7 定
稳
/
0
12109.4 定
2013 届港口航道与海岸工程毕业设计（论文）
（四）基床承载力验算 1.基床顶面应力计算组合 持久组合情况一：设计低水位（永久作用）+波谷压力（主导可变作用）+（堆货+前沿堆货+门
最危险滑动面圆心位置是任意的，因此求得的K 值并不代表建筑物的最小稳定系 数。需计算一系列的圆心位置和半径。因此，初选圆心位置，以最小半径R(对重力 式码头而言就是圆弧通过岸壁后趾的总半径)，求出O1 对应稳定安全系数K1 。然后通 过 O1 作水平线，沿此直线在 O1 的左右逐次取圆心 O2 、O3 、O4 等，直到做出一圆心 On ， 其左右的安全系数均比它大为此。通过 On 作垂线，沿此直线在 On 的上下逐次取圆心， 及其对应稳定安全系数，直到做出一圆心 Om 其上下的安全系数均比它大，与 Om 相应 的安全系数即为所求最小安全系数 Kmin。 初选圆心位置(−3.40, 4.4) ，以最小半径R=24.9m(对重力式码头而
则 F 11.1tg8 2 2.2 0.5 2.74m
2
3
1.沉箱未灌水之前的浮游稳定性计算
① 沉箱重力及重心高度： 先求得沉箱各部分的重量及其形心高度计算对底板底面的重力矩，进而求得沉箱的重心
高度。经计算沉箱的体积：V 488.17m3 ，重力： G 25V 25488.17 12204KN
的总主动土压力的水平分力和竖向分力的标准值；
PW ——作用在计算面以上的总剩余水压力标准值； P RH ——系缆力水平分力的标准值； EqH、EqV ——码头面上的可变作用在计算面上产生的总主动土压力的水平分力
和竖向分力的标准值；
PRV ——系缆力垂直分力的标准值； G ——结构自重力的分项系数，取 1.0；
o E M EH E M EqH PM PB
1
d
G M G E M EV E M Eqv u M PBu
应考虑波浪作用，且波浪力为主导可变作用时，按 JTJ290-98 公式 3.6.3-3 计算：
o E M EH PM PB E M EqH
1 d
机情况）（非主导可变作用） 短暂组合情况：设计高水位（永久作用）+波峰期波峰压力（主导可变作用） 2.持久组合一基床顶面应力计算：
VK 3547 .22 97.21 390 241 .7 117 .45 27.7 4391 .28(kN / m)
M R 22951 .71 1526 .85 102.5 271.96 4290 934 30077 .02(kN m / m)
重力矩：68366KN·m，重心高度：
yc
68366 12204
5.6m
② 沉箱吃水及浮心高度
沉箱排水体积：V 12204 1190.6m3 10.25
沉箱前后趾悬臂部分的排水体积： v 1 (1.1 0.7)117.7 2 31.86m3 2
沉箱吃水：T V v 1190 31.86 5.89m A 11.117.7
574.5 171.9
600kPa
3.短暂组合情况基床顶面情况计算：
Vk 2311 29.82 2281(kN / m)
M R 15136 .7(kN m / m)
M 0 2052 .3 217 2269 .3(kN m / m)
15136.7 2269 5.64(m) B
M 0 4070 .85 1751 .3 1027 .9 1201 8051 .1(kN m / m)
3077.02 8051.1 5.02(m) B
4391.28
3
e 13.1 5.02 1.53(m) 2
max m in
4391.28 (1 13.1
6
1.53) 13.1
2281
3
e 13.1 5.64 0.91(m) 2
max m in
2281(1 13.1
6 0.91) 13.1
246.7
143.9
600kPa
满足承载能力要求
（五）码头整体稳定性验算
按照《港口工程地基规范》第5.1.3 条规定，取设计低水位进行验算。计算采用 费伦纽斯提出的圆弧滑动法。 最危险滑动面圆心位置的确定：
结 论
0
E
M EH
M EqH
P
M PB 结果 d G
MG
M EV
M Eqv
u
组合 1
1
1.35 3834 1027.9 0.7 1.3 2361.6 8713 1.35 1 21118.4 1439.1 271.96 1.3
M PBu
结果
稳
0
17354.3 定
组合 项目
波浪力为主导可变作用时 o E M EH PM PB E M EqH
码头稳定性验算
（一）作用效应组合
持久组合一：设计高水位（永久作用）+堆货门机（主导可变作用）+波谷压力（非主导
可变作用）
持久组合二：设计高水位（永久作用）+波谷压力（主导可变作用）+堆货门机（非主导
可变作用）
短暂组合：设计高水位（永久作用）+波峰压力（主导可变作用）
不考虑地震作用去 1 （二）码头延基床顶面的抗滑稳定性验算
悬臂形心高度：
yv
y1 S三角形 y2 S矩形 S梯形
(0.7 0.8 0.3)0.50.4 0.70.7 2 0.5(0.7 1.1)1
0.487m
沉箱浮心高度：
yw
(V
v)T / 2 vyv V
1190.6 31.86 5.89 / 2 31.86 0.487
1190.6
2.88m
本次 6 个空仓均加水，通过计算得加水的总体积为 240 m3 ，加水的重力为 2460KN，加
水的重力矩为 3567 KN m 则沉箱总重力： G 12204 2460 14664KN
沉箱的总重力矩： MG 68366 3567 71933KN
重心高度：
yc
71933 14664
4.9m ，沉箱排水体积：V
V
V
1431 12
定倾高度： m a 1.29 1.41 1.12m 0.2m
所以此时浮游稳定性不满足要求
④ 加 2.5m 深的水时浮游稳定性验算 本次 6 个空仓均加水，通过计算得加水的总体积为 400 m3 ，加水的重力为 4100KN，加 水的重力矩为 7995 KN m 则沉箱总重力： G 12204 4100 16304KN
G M G E M EV U M PBU E M EqV
短暂组合情况，按《防波堤设计与施工规范》（JTJ298-98）公式 5.2.5 计算
0 (P M PB
u M PBu )
1 d
G M百度文库G
抗倾稳定性见表
抗滑稳定性计算表
组合 项目
土压力为主导可变作用时 0 ( E EH E EqH P PB )
1 d
( GG E EV
E EqV
u PBU ) f
结 论
0
E
组合 1
1
1.35
EH
EqH
P PB 结果 d
G
G
f
EV
EqV
u
PBU
结果
432.88
20.92 0.7 1.2 179 730 1.1
1 3273.23 0.6
110.7 97.21 1.3
0
稳 1938.4 定
组合 项目
0
稳 1917 定
20.92 / 1.2 172 206.4 / 1 2311 0.6
0
稳
0
1.2 29.82 1365 定
抗倾稳定性验算计算表
组合 项目
土压力为主导可变作用时 o E M EH E M EqH PM PB
1
d
G M G E M EV E M Eqv u M PBu
根据《重力式码头设计与施工规范》（JTJ290-98）第 3.6.1 规定
应考虑波浪作用，堆货土压力为主导可变时：按（JTJ290-98）中公式（3.6.1-4）计算。
0 ( E EH
E EqH
P PB )
1 d
( GG E EV
E EqV
u PBU )
f
应考虑波浪作用，波浪力为主导可变时：
倾高度 m 0.2m ，沉箱的干舷高度应满足下式：
F B tg 2h S
2
3
式中：F—沉箱的干舷高度(m)；
B—沉箱在水面处的宽度(m)，此处 B=11.1m； h—波高（m）；
—沉箱的倾斜角度，溜放时，采用滑道末端的坡角，浮运时采用 60 ~ 80 ；
S—沉箱干舷富裕高度，一般取 0.5 ~ 1.0m
G ——计算面以上的结构自重力标准值； f ——沿计算面的摩擦系数设计值，查表可得 0.6，胸墙 0.55 d ——结构系数，不考虑波浪作用，取 1.0
（三）码头延基床顶面抗倾稳定性验算 根据 JTJ290-98 第 3.6.3 规定 应考虑波浪作用，堆货土压力为主导可变时，按 JTJ290-98 公式 3.6.3-4 计算：
4.32
13.1
12.76
0.748
hi (m)
(kN / m3)
q(kN / m3)
g
ri ai () cos
i () tg
C(kPa)
l(m)
g cos tg
cl gr
2013 届港口航道与海岸工程毕业设计（论文）
（六）沉箱吃水及浮游稳定性计算
根据 JTJ290-98《重力式码头设计与施工规范》P36 中规定，近程浮运沉箱时，定
14664 10.25
1431m3
沉箱前后趾悬臂部分的排水体积： v 1 (1.1 0.7)117.7 2 31.86m3 2
沉箱吃水：T V v 1431 31.86 7.12m A 11.117.7
悬臂形心高度：
yv
y1 S三角形 y2 S梯形
S矩形
(0.7 0.8 0.3)0.50.4 0.70.7 2 0.5(0.7 1.1)1
a yc yw 5.6 2.88 2.72m
2013 届港口航道与海岸工程毕业设计（论文）
定倾半径： I LB3 /12 17.7 11.13 /12 1.69m
VV
1190.6
m a 1.69 2.72 1.03m 0.2m
所以沉箱浮游不稳定，需采取加水措施改善
③ 加 1.5m 深的水时浮游稳定性验算
o E EH P PB E EqH
1 d
GG E EV u PBu E EqV
f
短暂组合情况，按《防波堤设计与施工规范》（JTJ298-98）公式 5.2.7 计算
0pPB (GG u PBu ) f 式中： o ——结构重要系数，一般港口取 1.0；
E ——土压力分项系数；取 1.35 PW ——剩余水压力分项系数；取 1.05 PR ——系缆力分项系数；1.40 ——作用效应组合系数，持久组合取 0.7； EH、EV ——码头建筑物在计算面以上的填料、固定设备自重等永久作用所产生
0.487m
沉箱浮心高度： yw
(V
v)T / 2 vyv V
1431 31.86 7.12 / 2 31.86 0.31 3.48m
1431
a yc yw 4.9 3.48 1.41m
LB3 l1l23
定倾半径： I i
12
17.7 11.13 4 453 1.29m
短暂组合 0 (PM PB u M PBu )
1
d
G M G E M EV U M PBU E M EqV
结
1 d
G M G
论
0 E
M EH P
M PB
M EqH
M PBu 结果 d G
MG
M EV
U
组合 2 1 1.35 3834 1.3 0.7 2361.6 1027.9 / 9217 1.35 1 21118.4 1439.1 1.3