沉箱浮游稳定性计算方法 ppt课件
大型沉箱浮筒帮浮出运浮游稳定性计算
９ ３ ７ １
０ ４ ２ ９
ｌ ２ １ ４ ６ ６
１ ２ １ ４ ６ ６
５ ． ５ ｅ ８
ｌ ５ １ ３ ４ ８ ０ ５
２ ０ ０ 吨起 重船， 吊力不足的部分考虑
ｌ ０
舒 童
ｌ ２ ｔ
０
２ ２ ５
、
如强
０ ２×０ ３ ２ ×（ ４ １ － ４ ７ ５ ） ×２×１ ２ｘ
２
８ ４ ９ ６
Ｏ
ｌ ３ ７ ５ ０
０
ｊ １ ６ ８ ２ ０
９
前靶
：
ｆ ０ ７ － １ ０ ） ×ｌ ２ ×Ｉ ５ ２ ５
ｌ ２ ８ ６ ３
．．—
—
沉箱 平 面及 过 水孔 布 置 图
用有足够吊高和吊力的起 重船 ， 才 能配
汪糟奸面 过水孔希置 圈
图一 ： 沉 箱 结构 图
埔 掏件
体较计篁式 体积 Ｖｉ （ ｍ ）
合浮船坞将沉箱直接吊扶 出坞 。 满足
体＿ 疑 矩（ ｍ‘ ）
ｔ湟
移Ｉ 埔 （ ｒ ｒ １ ）
根 据 浮 游稳 定 性计 算 ， 取 定 倾高
＝ｔ
＾ｔ
度 为０ ． ３ 米时， 该 沉 箱 自由漂 浮 稳定 吃 水１ ７ ． ２ 米， 远 远 超 出了浮 船坞 能达 到 的
坞 内最 大 有效 水深 （ １ ３ ． ２ 米） ， 必须 选
Ｌ— —— — — 卫 王 签 —— — ——＿ 一
有效 水深 １ ３ ． ２ 米 时 浮 游 稳 定 出坞 的所 需最小 吊力计算 结果见 表三 。 经计算 ， 吊 力不 能 小 于 ３ ０ ０ 吨， 起 重 船 起 重 能 力则 需 在 ４ ０ ０ 吨以上。 因现 场 和 周边 无 ４ ０ ０ 吨以上起重船，
海上沉箱浮游稳定性验算书
海上沉箱浮游稳定性验算书进行浮游稳定性计算，以保证沉箱拖航、安装时的安全。
①CXI型沉箱要加水调平不平衡力矩(对沉箱中心) ZMx=82.92kN∙m需要后三仓加水,加水深度t{(3.6×3.65-0.22×2)×t-0.22X(3.45+3.4)}×3×1.025X3.9=JMx×2.5B加水后1.4m的浮游稳定性加水的重力及对沉箱底的重量距g={(3.6×3.65-0.22×2)×1.4-0.22X(3.45+3.4)}×3×1.025=55.38ZIMy=g×1.2=66.46kN∙m沉箱总重量G=ΣV×2.5+g=1089.06kN重心高度YC=(My+/My)/G=4.914m排水体积V=G/1.025=1062.495m3前后趾排水体积v=13.806m3浮心高度Yw=E(V-v)×T∕2+vYv)]∕V=3.579m重心到浮心距离a=Yc-Yw=1.336m定倾半径P=(I-∑i)∕V=1.628m定倾高度m=P-a=0.292>0.2满足浮游稳定要求②CX2型沉箱以沉箱仓格中心为计算圆点A要加水调平不平衡力矩(对沉箱中心)/Mx=134.735kN∙m需要后三仓加水,加水深度t{(3.65×4.5-0.22×2)×1θ.22×(3.45+4.3)}×3×1.025×4.75=ZM×2.516.35Xt-O.31=23.0612t=1.43mB加水后1.5m的浮游稳定性加水后的重力及对沉箱底的重量距g={(4.5×3.65-0.22×2)×1.5+0.22×(3.45+4.3}×3×1.025=74.438ZIMy=gX1.25=93.048kN∙m沉箱总重量G=ΣV×2.5÷g=1214.412kN重心高度YC=(My+/My)/G=4.84m排水体积V=G/1.025=1184.79m3前后趾排水v=10.038m3沉箱吃水T=(V-v)∕A=6.665m浮心高度Yw=[(V-v)×T∕2+vYv)]∕V=3.307m重心到浮心距离a=Yc-Yw=I.532m定倾半径P=(I-∑i)∕V=2.622m 定倾高度m=P-a=1.09>0.2满足浮游稳定要求③CX3型沉箱A要加水调平不平衡力矩(对沉箱中心)Z1Mx=I16.97kN∙m需要后四仓加水加水深度t{(3.6×3.65-0.22×2)×t+0.22×(3.45÷3.4)}X4X1.025义3.9二，M X2.513.06×t-0.274=18.288t=1.42mB加水后1.5m的浮游稳定性加水后的重力及对沉箱底的重量距g={(3.6×3.65-0.22×2)×1.5-0.22×(3.45+3.4)}×4×1.025=79.196kNZMy=99.00kN•沉箱总重量重心高度排水体积前后趾排水体积沉箱吃水浮心高度重心到浮心距离定倾半径定倾高度mG=ΣV×2.5+g=1575.196kNYc=(My+JMy)∕G=4.843mV=G/1.025=1536.777m3v=21.528m3T=(V-v)∕A=6.777mYw=[(V-v)×T∕2÷vYv)]∕V=3.345m a=Yc-Yw=I.498mP=(I-∑i)∕V=1.732mm=P-a=0.234>0.2满足浮游稳定要求④CX4型沉箱以沉箱仓格中心为计算圆点A由于沉箱前后趾、壁厚大小不同及马腿影响，重心不在中心上,需要加水调平不平衡力矩(对沉箱中心)∠JMx=195.03kN∙m需要后四仓加水，加水深度t{(3.65×4.5-0.22×2)×t-0.22×(3.45+4.3)}×4×1.025×4.75=Z1MX2.516.35×t-0.31=25.03583 t=1.51mB加水后1.5m的浮游稳定性加水后的重力及对沉箱底的重量距g={(3.65X4.5-0.22×2)×15-0.22X(3.45÷4.3)}×4×1.025=99.25075kNZIMy=24.063kN∙m沉箱总重量G=ΣV×2.5+g=1731013kN重心高度YC=(My+/My)/G=4.766m排水体积V=G/1.025=1688.793m3前后趾排水体积v=15.456m3沉箱吃水T=(V-v)∕A=6.198m浮心高度Yw=[(V-v)×T∕2+vYv)]∕V=3.073m重心到浮心距离a=Yc-Yw=I.693m定倾半径P=(I-Σi)∕V=2.801m定倾高度m=p-a=1.108>0.2满足浮游稳定要求⑤D4型沉箱(不考虑钢套筒重量情况)以沉箱仓格中心为计算圆点水调平不平衡力矩（对沉箱中心）Z1MX=465.68kN∙mJMz=-117.23kN∙m需要后八仓加水，加水深度t{(2.9×2.8-0.22×2)×t-0.22X(2.7+2.6)}×8×1.025×8.8=Z1MxX2.5 8.04×t-0.212=16.13 t=2.03m右仓加水，加水深度3、t2{(2.9×2.8-0.22×2)×(t1+t2)-O.22X(2.7+2.6)}×5×1.025×10.85=-Z1MzX2.58.04×(t1+t2)-0.212=5.2711.3×4×t1=6.2×t2tι=0.31mt2=0.37mB后八仓加水2.0m,左五仓加水0.4m的浮游稳定性加水后的重力及对沉箱底的重量距g={(2.9×2.8-0.22×2)×2.0-0.22X(2.7+2.6)}×8×1.025=130.18kNg={(2.9×2.8-0.22×2)×0.4-0.22×(2.7+2.6)}×5×1.025=15.40kN ∠IMyι=195.18kN∙mZ1My2=IO.785kN∙m沉箱总重量重心高度排水体积前后趾排水沉箱吃水浮心高度重心到浮心距离G=ΣV×2.5÷g=4419.456kNYc=(My+JMy)∕G=6.975mV=G/1.025=4311.664m3v=15.36m,T=(V-v)∕A=8.077mYw=1(V-v)XT∕2+vYv)]∕V=4.025m a-Yc-Yw=2.95m定倾半径P=（I-Σi）∕V=4.34定倾高度m=p-a=1.39>0.2满足浮游稳定要求AZMz=-117.23kN∙m 钢护筒重量G'=π×(1.5+0.752)×0.01×49×1×7.8×IoJ24752=24.752T需要后八仓加水，加水深度t{(2.9×2.8-0.22×2)×t-0.22×(2.7+2.6)}×8×1.025×8.8=∠IMx×2.5+G'×0.28.04×t-0.212=16.2 t=2.04m左五仓加水，加水深度分别为匕、t2{(2.9×2.8-0.22×2)×(t1+t2)-0.22X(2.7+2.6)}×5×1.025×10.85=-G'XI.55+Z1MzX2.58.04×(t1+t2)-0.212=4.581.3×4×tι=6.2×t2-0.30mtι=0.25m t2B后八仓加水2.1m,左五仓加水0.3m的浮游稳定性加水后的重力及对沉箱底的重量距g={(2.9×2.8-0.22×2)X2.1-0.22×(2.7+2.6)}×8×1.025=136.71kNg={(2.9×2.8-0.22×2)×0.3-0.22×(2.7+2.6)}×5×1.025=11.28kN ZMy1=211.90kN∙mJMy1=7.33kN∙m沉箱总重量G=ΣV×2.5+g+G'=4446.68kN重心高度YC=(My+/My)∕G=6.98m排水体积V=G/1.025=4338.23 m3前后趾排水v=15.36m3沉箱吃水T=(V-v)∕A=8.13mYw=[(V-v)×T∕2+vYv)]∕V=4.05m 浮心高度重心到浮心距离a=Yc-Yw=2.93m定倾半径P=(I-∑i)∕V=4.31m定倾高度m=p-a=1.38>0.2 满足浮游稳定要求。
LNG码头沉箱浮游稳定计算
LNG码头沉箱浮游稳定计算共有三种沉箱计算后的干旋高度如下：（1）甲型沉箱干舷高度F=18.40-13.45=4.95米（压水1.80米）（2）乙型沉箱干舷高度F=18.00 -13.24=4.76米（压水1.80米）（3）丙型沉箱干舷高度F=21.00-15.66=5.34米（压水3.50米）（4）丙型沉箱干舷高度F=21.00-15.26=5.81米（压块石2.00米）计算甲型沉箱：高h=18.4m1，沉箱自重时的重心位置沉箱材料体积和体积矩的计算表 2006年 5 月24 日沉箱自重时的重心位置X c=7.75mY c= 4564.36÷635.91=7.18m2，有压舱水和封舱盖板时：沉箱总体重G=2.45×635.91+5+175.13=1738.11t计算沉箱排水体积和趾的排水体积，钢混凝土重度取2.5 t/m3沉箱和压舱水、封舱盖板排水体积V=（2.5×635.91+5+175.13）÷1.025=1726.74m3趾的排水体积v=73.64+3.13=76.77 m3沉箱吃水T=（1726.74-76.77）÷6.252×3.14=13.45m沉箱总体重心高度：Y c1= （2.45×635.91×7.18+5×18.37+175.13×1.6）÷1738.11=6.65m 浮心：Yw1=[（1726.74-76.77）×13.45×0.5+18.76+18.71+51.37]÷1726.74=6.47mρ=[（π/64×12.54=1198.42）-4.85×5.853/36]÷1769.91=0.55a= Y c1- Y w1=6.65-6.47=0.18m=ρ-a=0.55-0.18=0.38m＞0.20稳定m大于0.20计算乙型沉箱：高h=18. m1，沉箱自重时的重心位置沉箱材料体积和体积矩的计算表2006年 5 月24 日沉箱自重时的重心位置X c=7.75mY c= 4371.22÷625.13=6.99m2，有压舱水和封舱盖板时：沉箱总体重G1=2.45×625.13+5+175.03=1711.59t有压舱水和封舱盖板时：沉箱总体重心Y1c=11075.56÷1711.62=6.47（m）1，计算沉箱总体排水体积：钢混凝土重度取2.5 t/m3V 1c =（2.5×625.13+5+175.05）÷1.025=1742.88÷1.025 m3=1700.37t2，沉箱趾的排水体积：v=73.64+3.13=76.77 m3沉箱吃水T=（1700.37-76.77）÷6.252×3.14=13.24m沉箱总体重心高度：= 11075.56÷1711.62=6.47mY1c浮心：Y1w=[（1700.37-76.77）×13.24×0.5+18.76+18.71+51.37] ÷1700.37=6.38mI=π/64×12.54=1198.42；∑Ir=（4.85×5.853÷36）×8=215.61ρ=（1198.42-215.61）÷1700.37=0.55a= Y c1- Y w1=6.47-6.38=0.09m=ρ-a=0.55-0.09=0.49m＞0.20 稳定m大于0.20计算丙型沉箱：高h=21. m1，沉箱自重时的重心位置沉箱材料体积和体积矩的计算表2006年 5 月24 日沉箱自重时的重心位置X c=7.75mY c= 5951.91÷663.18=8.97m2，有压舱水和封舱盖板时：沉箱总体重G1=2.45×663.18+5+340.92=1970.63有压舱水和封舱盖板时：沉箱总体重心Yc= 15512.43÷1970.63=7.87m11，计算沉箱总体排水体积：钢混凝土重度取2.5 t/m3V 0 =（2.5×663.18+5）÷1.025+332.61=1955.002，沉箱趾的排水体积：v=19.83+8.71+5.49=34.03 m3沉箱吃水T=（V0-v）÷AT=（1955-34.03）÷6.252×3.14=15.66m沉箱总体浮心高度：Yw=[（V0-v）×T/2+∑v.y]÷V0Yw1=[（1955-34.03）×15.66×0.5+7.38+6.94+96.12] ÷1955=7.75m ρ=（I-∑Ir）÷V 0I=π/64×12.54=1198.42；∑Ir=（4.85×5.853÷36）×8=215.61 ρ=（1198.42-215.61）÷1955=0.50a= Y c1- Y w1=7.87-7.75=0.12m=ρ-a=0.50-0.12=0.38m＞0.20 稳定（m大于0.20）计算丙型沉箱：高h=21. m 用290t块石压舱本沉箱压水3.5m时吃水15.66m，为减少其吃水，改用290t块石，块石的重度为1.55t/m3。
井字内壁圆形沉箱浮游稳定计算
沉箱浮游稳定计算本工程中采用的沉箱为井字内壁圆形沉箱，结构形式如下图：沉箱主要技术参数如下：底部为边长＝8.698m正八边形，底板厚度为0.7m；筒体为外径9m，内径8.55m钢筋混凝土结构；肋板为与筒体等高，厚0.25m井字形内壁结构。
沉箱结构总高为27.8m/19.3m/8.8m。
井字形内壁圆沉箱浮游稳定定倾半径计算（以27.8m沉箱为例）为便于过程计算及事后复核，对计算过程中所需要的一系列参数进行编号如下：圆沉箱外径为r外＝9m圆沉箱内径为r内＝8.55m 圆形沉箱内壁厚为b1＝0.25m外壁厚为b2＝0.45m井字形内壁的中间箱格（1#箱格）净距为l1＝5.45m井字内壁中间两端箱格（2#箱格）边宽为l3＝5.129m 井字内壁四角箱格（4#箱格）的边宽为l4＝5.041m 借助计算机简化计算过程，以上数据均为通过AUTOCAD直接查询得到，未进行繁杂演算。
依此，下面的计算过程也是借助于计算机EXCEL表格直接形成。
通过AUTOCAD直接查询得到：参数b3为内径r内圆上△a对应的弦长CD b3＝0.265m井字形内壁圆沉箱重心计算井字形内壁圆沉箱浮心计算井字形内壁圆沉箱定倾高度计算结论：井字形内壁圆沉箱无压载水时，沉箱浮游不稳定。
注水压舱时：井字形内壁圆沉箱重心计算井字形内壁圆沉箱浮心计算井字形内壁圆沉箱定倾高度计算m=0.24m>0.2m结论：井字形内壁圆沉箱每个箱格内均注入4m深海水时，沉箱浮游稳定。
综述：通过以上计算，同发计算系缆墩及引桥墩沉箱得知：（1）靠船墩、工作平台、系缆墩1沉箱（3700t）（2）系缆墩2沉箱（2793t）（3）引桥墩沉箱（1678t）。
福讯沉箱浮游稳定计算
11
底加 强 角 1.01
12
前 趾(矩形） 3.55
13
前 趾(三角形） 0.65
14
后趾(矩形）
0.00
15
后 趾(三角形） 0.00
总和
184.89
注：以前趾O点
为计算原点
4.78
4.78 0.91 0.00 4.78 4.78 0.40 0.53
0.00 0.00
无压载时沉箱的重 心位置：
xc= 4.49
yc= 4.82 不平衡力矩(对沉箱 宽度中心）：
M= -644.27
压载深度
(后两舱)
t0=
0.85 压载材料的重力
g= 211.94
方程式： (10.25*t*3.8*3. 3*21.01/2*10.25(0.2)^2*t*10.25 *8/2)*(1.9+0.12 5)
压载材料对底板的 力矩
m≥0.2，满足要求
重心位置 5.13 6.90 6.90 1.13 1.33
重量矩 25916.76 12.42 -10350.00 456.29 672.76 16708.23 6325.83
直径：2m 长：8m。 单个气囊体积
πr²L=8π米³，水密 度为10.25³ KN/m³ 单个气囊浮力
8个气囊起重量 3104000
388000
4个 1552
1241.6
1.5625 12.5
单个气囊重力
350×10= 一个气囊能起重量 （N)
#REF!
8个气囊起重量（N) #REF! #REF! #REF!
0.35 0.3 0.5
沉箱仓格尺 0.25 寸 0.3 0.55 0.75
(完整版)沉箱浮游稳定计算(例子)
计算项目
体积V（m3）
重力G（kN）
重心高度y（m）
重力矩Gy（kNm）
沉箱
255.78
6394.5
4.7
30054.15
前排舱加水
81.192
832.218
0.9
748.9962
后排舱加水
81.192
832.218
0.9
748.9962
总计
418.164
8058.936
31552.1424
沉箱排水体积及浮心高度
总排水体积
前、后趾排水体积
沉箱吃水：
浮心高度：
定倾半径：
重心到浮心的距离为：
。
定倾高度为：
。
满足要求。
干舷高度：
式中F——沉箱的干舷高度（m）
H——沉箱高度（m）
T——沉箱吃水（m）
干舷高度满足要求。
砼容重(kn/m3)
25.00
前趾前高(m)
0.40
沉箱高度(m)
9.50
沉箱仓格尺寸(m)
横
3.60
前趾后高(m)
0.70
墙内加强角尺寸(m)
0.20
纵
3.80
前趾宽(m)
1.00
底加强角(m)
0.20
水容重(kn/m3)
10.25
2、沉箱材料体积和体积矩计算表（对前趾前端求矩）
编号
名称
体积
重量
形心位置（m）
体积矩（m4）
Vi(m3)
Gi(kN)
xi
yi
Vixi
Viyi
1
前壁
41.29
1032.30
1.15
码头沉箱结构整体稳定性验算
五、整体稳定性验算按照《港口工程地基规范》第5.1.3条规定，取极端低水位进行验算。
计算采用费伦纽斯提出的圆弧滑动法。
土层资料见表5-4-48。
表5-4-48 土层资料土质平均顶面标高 (m) 平均厚度(m)容重3(/)kN m γ粘聚力 (/)C kN m 内摩擦角()ϕ° 淤泥质粉质粘土 -8.00 2.35 18.0 4 14 粉砂 -10.35 4.00 18.0 0 33 砾砂 -14.35 3.47 18.0 0 32 粉质粘土 -17.82 3.47 19.0 10 24 卵石 -21.29 3.47 18.0 0 45 淤泥质粉质粘土 -22.09 0.80 39.0 20 18 砂质粘土 -25.74 3.65 19.0 38 21 最危险滑动面圆心位置的确定： 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1O 对应稳定安全系数1K 。
然后通过1O 作水平线，沿此直线在1O 的左右逐次取圆心2O 、3O 、4O等，直到做出一圆心n O ，其左右的安全系数均比它大为此。
通过n O 作垂线，沿此直线在n O 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m O 其上下的安全系数均比它大，与m O 相应的安全系数即为所求最小安全系数min K 。
（如图5-4-13）根据大量计算分析，发现最危险的滑弧中心、荷载和滑动面及水底下的深度之间存在着一定的关系（如图5-4-14），据此作出表5-4-49。
图5-4-13 码头圆弧滑动示意图h —码头高度根据以上经验公式初定圆心位置1O ，其坐标为表中参数X、Y 分别乘以后h 的值，将O 点定为坐标原点（如图5-4-13）0,13.69, 5.16,0,0.38ht h h m t m h hΔΔ=====查表5-4-49得：0.248,0.311x y ==因此，初选圆心位置( 3.40,4.26)−，以最小半径R=21.26m(对重力式码头而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8个条体。
浮游稳定计算CX1-4[1]讲解
![浮游稳定计算CX1-4[1]讲解](https://img.taocdn.com/s3/m/97acff02312b3169a451a4dd.png)
① CX1型沉箱以沉箱仓格中心为计算圆点A 由于沉箱前后趾、壁厚大小不同及马腿影响，重心不在中心上,需要加水调平不平衡力矩（对沉箱中心）⊿Mx=82.92 kN·m需要后三仓加水,加水深度t{(3.6×3.65-0.22×2)×t-0.22×(3.45+3.4)}×3×1.025×3.9=⊿Mx×2.513.06×t-0.274=17.285 t=1.35 mB 加水后1.4m的浮游稳定性加水的重力及对沉箱底的重量距g={(3.6×3.65-0.22×2)×1.4-0.22×(3.45+3.4)}×3×1.025=55.38 kN⊿My=g×1.2=66.46 kN·m沉箱总重量 G=∑V×2.5+g=1089.06 kN重心高度 Yc=(My+⊿My)/G= 4.914 m排水体积 V=G/1.025=1062.495 m3前后趾排水体积 v=13.806 m3沉箱吃水 T=(V-v)/A=7.244 m浮心高度 Yw=[(V-v)×T/2+vYv)]/V=3.579 m重心到浮心距离 a=Yc-Yw=1.336 m定倾半径ρ=(I-∑i)/V=1.628 m定倾高度 m=ρ-a=0.292>0.2满足浮游稳定要求② CX2型沉箱以沉箱仓格中心为计算圆点A 由于沉箱前后趾、壁厚大小不同及马腿影响，重心不在中心上,需要加水调平不平衡力矩（对沉箱中心）⊿Mx=134.735 kN·m需要后三仓加水,加水深度t{(3.65×4.5-0.22×2)×t-0.22×(3.45+4.3)}×3×1.025×4.75=⊿M×2.516.35×t-0.31=23.0612 t=1.43 mB 加水后1.5m的浮游稳定性加水后的重力及对沉箱底的重量距g={(4.5×3.65-0.22×2)×1.5+0.22×(3.45+4.3}×3×1.025=74.438 kN⊿My=g×1.25=93.048 kN·m沉箱总重量 G=∑V×2.5+g=1214.412 kN重心高度 Yc=(My+⊿My)/G= 4.84 m排水体积 V= G/1.025=1184.79 m3前后趾排水 v=10.038 m3沉箱吃水 T=(V-v)/A=6.665m浮心高度 Yw=[(V-v)×T/2+vYv)]/V=3.307m重心到浮心距离 a= Yc-Yw=1.532m定倾半径ρ=(I-∑i)/V=2.622 m定倾高度 m=ρ-a=1.09>0.2满足浮游稳定要求③ CX3型沉箱以沉箱仓格中心为计算圆点A 由于沉箱前后趾、壁厚大小不同及马腿影响，重心不在中心上,需要加水调平不平衡力矩（对沉箱中心）⊿Mx=116.97 kN·m需要后四仓加水加水深度t{(3.6×3.65-0.22×2)×t+0.22×(3.45+3.4)}×4×1.025×3.9=⊿M×2.513.06×t-0.274=18.288 t=1.42 mB 加水后1.5m的浮游稳定性加水后的重力及对沉箱底的重量距g={(3.6×3.65-0.22×2)×1.5-0.22×(3.45+3.4)}×4×1.025=79.196 kN ⊿My=99.00 kN·m沉箱总重量 G=∑V×2.5+g=1575.196 kN重心高度 Yc=(My+⊿My)/G= 4.843 m排水体积 V= G/1.025=1536.777 m3前后趾排水体积 v=21.528 m3沉箱吃水 T=(V-v)/A=6.777 m浮心高度 Yw=[(V-v)×T/2+vYv)]/V=3.345 m重心到浮心距离 a= Yc-Yw=1.498 m定倾半径ρ=(I-∑i)/V=1.732 m定倾高度 m=ρ-a=0.234>0.2满足浮游稳定要求④ CX4型沉箱以沉箱仓格中心为计算圆点A 由于沉箱前后趾、壁厚大小不同及马腿影响，重心不在中心上,需要加水调平不平衡力矩（对沉箱中心）⊿Mx=195.03 kN·m需要后四仓加水，加水深度t{(3.65×4.5-0.22×2)×t-0.22×(3.45+4.3)}×4×1.025×4.75=⊿M×2.516.35×t-0.31=25.03583 t=1.51 mB 加水后1.5m的浮游稳定性加水后的重力及对沉箱底的重量距g={(3.65×4.5-0.22×2)×1.5-0.22×(3.45+4.3)}×4×1.025=99.25075 kN⊿My=24.063 kN·m沉箱总重量 G=∑V×2.5+g=1731.013 kN重心高度 Yc=(My+⊿My)/G=4.766 m排水体积 V=G/1.025=1688.793 m3前后趾排水体积 v=15.456 m3沉箱吃水 T=(V-v)/A=6.198 m浮心高度 Yw=[(V-v)×T/2+vYv)]/V=3.073 m重心到浮心距离 a=Yc-Yw=1.693 m定倾半径ρ=(I-∑i)/V=2.801 m定倾高度 m=ρ-a=1.11>0.2满足浮游稳定要求⑤ CX5型沉箱以沉箱仓格中心为计算圆点A 由于沉箱前后趾、壁厚大小不同及马腿影响，重心不在中心上,需要加水调平不平衡力矩（对沉箱中心）⊿Mx=175.475 kN·m⊿Mz=-4.70 kN·m 很小可以不作考虑需要后四仓加水，加水深度t{(3.65*4.5-0.2^2*2)*t-0.2^2*(3.45+4.3)}*4*1.025*4.75=⊿Mx*2.516.35*t-0.31=22.526 t1=1.40 m2、加水1.4m后的浮游稳定性加水后的重力及对沉箱底的重量距g={(3.65*4.5-0.2^2*2)*1.4-0.2^2*(3.45+4.3)}*4*1.025=92.55 kN⊿My1=111.06 kN·m沉箱重量 G=∑V×2.5+g=1500.725 kN重心高度 Yc=(My+⊿My)/G=4.76 m排水体积 V=G/1.025=1464.122 m3前后趾排水 v=13.272 m3沉箱吃水 T=(V-v)/A=6.25 m浮心高度 Yw=[(V-v)×T/2+vYv)]/V=3.10 m重心到浮心距离 a= Yc-Yw=1.66 m定倾半径ρ=(I-∑i)/V=2.79 m定倾高度m=ρ-a=1.13>0.2满足浮游稳定要求⑥ HD4型沉箱以沉箱仓格中心为计算圆点A 由于沉箱前后趾、壁厚大小不同的影响，重心不在中心上,需要加水调平不平衡力矩（对沉箱中心）⊿Mx=465.68 kN·m⊿Mz=-117.23 kN·m需要后八仓加水，加水深度t{(2.9×2.8-0.22×2)×t-0.22×(2.7+2.6)}×8×1.025×8.8=⊿Mx×2.5 8.04×t-0.212=16.13 t=2.03 m右仓加水，加水深度t1、t2{(2.9×2.8-0.22×2)×(t1+t2)-0.22×(2.7+2.6)}×5×1.025×10.85=-⊿Mz×2.58.04×(t1+t2)-0.212=5.2711.3×4×t1=6.2×t2t 1=0.31 m t2=0.37 mB 后八仓加水2.0m,左五仓加水0.4m的浮游稳定性加水后的重力及对沉箱底的重量距g={(2.9×2.8-0.22×2)×2.0-0.22×(2.7+2.6)}×8×1.025=130.18kN g={(2.9×2.8-0.22×2)×0.4-0.22×(2.7+2.6)}×5×1.025=15.40kN ⊿My1=195.18 kN·m⊿My2=10.785 kN·m沉箱总重量 G=∑V×2.5+g=4419.456 kN重心高度 Yc=(My+⊿My)/G=6.975 m排水体积 V= G/1.025=4311.664 m3前后趾排水 v=15.36 m3沉箱吃水 T=(V-v)/A=8.077 m浮心高度 Yw=[(V-v)×T/2+vYv)]/V=4.025 m重心到浮心距离 a= Yc-Yw=2.95 m定倾半径ρ=(I-∑i)/V=4.34定倾高度 m=ρ-a=1.39>0.2满足浮游稳定要求⑤ HD4型沉箱以沉箱仓格中心为计算圆点名称计算式体积Vi型心距体积距Xi Zi Yi ViXi ViZi ViYi整体26.4×21×16.3 9036.72 0 -0.15 8.15 0 -1355.5 73649.27 底孔π×0.652×0.5×49 -32.503 0.2 1.55 0.25 -6.501 -50.38 -8.126前后趾25.6×0.5×0.5×2 12.8 0 -0.15 0.25 0 -1.92 3.2 25.6×0.5×0.2 2.56 0 -0.15 0.57 0 -0.384 1.451空腔0.45×20×16.3 -146.7 0 12.83 8.15 0 -1881.4 -1195.61 0.75×20×16.3 -244.5 0 -12.98 8.15 0 3172.39 -1992.68仓格(2.9×2.8-0.22×2)×15.8×48-6097.5 -1.3 0 8.4 7926.8 0 -51219.3(2.9×2.3-0.22×2)×15.8×8-832.98 8.95 0 8.4 -7455 0 -6997底角0.22×(2.7+2.6)×48 10.176 -1.3 0 0.57 -13.23 0 5.7664 0.22×(2.7+2.1)×8 1.536 9.0 0 0.57 13.747 0 0.8704合计1709.58 465.68 -117.23 12247.85A 由于沉箱前后趾、壁厚大小不同以及钢护筒重量影响，重心不在中心上,需要加水调平不平衡力矩（对沉箱中心）⊿Mx=465.67942 kN·m⊿Mz=-117.2315 kN·m钢护筒重量G`=π×1.5×0.01×49×16.3×7.8×10^3=293426=293.43 T需要后八仓加水，加水深度t{(2.9×2.8-0.22×2)×t-0.22×(2.7+2.6)}×8×1.025×8.8=⊿Mx×2.5+G`×0.28.04×t-0.212=16.95 t=2.1341838 m左五仓加水，加水深度分别为t1、t2{(2.9×2.8-0.22×2)×(t1+t2)-0.22×(2.7+2.6)}×5×1.025×10.85=G`×1.55+⊿Mz×2.58.04×(t1+t2)-0.212=2.9091.3×4×t1=6.2×t2t 1=0.18 m t2=0.21 mB 后八仓加水2.1m,左五仓加水0.2m的浮游稳定性加水后的重力及加水和钢护筒对沉箱底的重量距g={(2.9×2.8-0.22×2)×2.1-0.22×(2.7+2.6)}×8×1.025=136.71 kN g={(2.9×2.8-0.22×2)×0.2-0.22×(2.7+2.6)}×5×1.025=7.15 kN ⊿My1=211.901 kN·m⊿My2=4.293 kN·m⊿My2=G`×8.15=2391.455 kN·m沉箱总重量 G=∑V×2.5+g+G`=711.234 kN重心高度 Yc=(My+⊿My)/G=7.05 m排水体积 V=G/1.025=4596.33 m3前后趾排水 v=15.36 m3沉箱吃水 T=(V-v)/A=10.29 m浮心高度 Yw=[(V-v)×T/2+vYv)]/V=5.13 m重心到浮心距离 a=Yc-Yw=1.93 m定倾半径ρ=(I-∑i)/V=4.07 m定倾高度 m=ρ-a=2.14>0.2满足浮游稳定要求钢护筒顶面密情况封沉箱吃水 T=(V-v)/A=8.61 m浮心高度 Yw=[(V-v)×T/2+vYv)]/V=4.29 m重心到浮心距离 a= Yc-Yw=2.76 m定倾半径ρ=(I-∑i)/V=4.07 m定倾高度 m=ρ-a=1.31>0.2满足浮游稳定要求A 由于沉箱前后趾、壁厚大小不同以及钢护筒重量影响，重心不在中心上,需要加水调平不平衡力矩（对沉箱中心）⊿Mx=465.68 kN·m⊿Mz=-117.23 kN·m钢护筒重量G`=π*(1.5+0.75^2)*0.01*49*1*7.8*10^3=24752=24.752T需要后八仓加水，加水深度t{(2.9*2.8-0.2^2*2)*t-0.2^2*(2.7+2.6)}*8*1.025*8.8=⊿Mx*2.5+G`*0.28.04*t-0.212=16.2 t=2.04 m左五仓加水，加水深度分别为t1、t2{(2.9*2.8-0.2^2*2)*(t1+t2)-0.2^2*(2.7+2.6)}*5*1.025*10.85=G`*1.55+ ⊿Mz*2.58.04*(t1+t2)-0.212=-4.581.3*4*t1=6.2*t2t1=-0.25m t2=-0.30mB 后八仓加水2.1m,左五仓加水0.3m的浮游稳定性加水后的重力及对沉箱底的重量距g={(2.9*2.8-0.2^2*2)*2.1-0.2^2*(2.7+2.6)}*8*1.025=136.71 kN g={(2.9*2.8-0.2^2*2)*0.3-0.2^2*(2.7+2.6)}*5*1.025=11.28 kN ⊿My1=211.90 kN·m⊿My1=7.33 kN·m沉箱总重量 G=∑V×2.5+g+G`=4446.68 kN重心高度 Yc=(My+⊿My)/G=6.98 m排水体积 V=G/1.025=4338.23 m3前后趾排水 v=15.36 m3沉箱吃水 T=(V-v)/A=8.13 m浮心高度 Yw=[(V-v)×T/2+vYv)]/V=4.05 m重心到浮心距离 a= Yc-Yw=2.93 m定倾半径ρ=(I-∑i)/V=4.31 m定倾高度 m=ρ-a=1.38>0.2满足浮游稳定要求。
30万吨级沉箱浮游稳定计算
西港区一期工程30万吨级码头沉箱浮游稳定计算一、沉箱浮游稳定性验算沉箱在溜放或漂浮、拖运和安放过程中应保证不倾覆，要求沉箱具有一定的浮游稳定性。
沉箱的稳定性可用定倾中心高度（定倾半径）ρ表示。
沉箱在外力矩的作用下发生倾斜，在倾斜的过程中，沉箱的浮心位置发生变化。
在小倾角（小于15°）的情况下（沉箱漂浮时的倾斜一般属于小倾角），浮心W的变化接近于圆弧，此圆弧的中心M称为定倾中心；圆弧的半径ρ称为定倾半径；定倾中心M距重心C 的距离m称为定倾中心高度。
m=ρ-a，在进行理论计算时要求精确到厘米。
当m>0时，即定倾中心M在重心之上，沉箱在外力矩作用下发生倾斜时，存在一个由沉箱重力G和浮力V*γ（γ为水的重度）构成的扶正沉箱的力偶，此时沉箱稳定。
反之，m<0，即M在C之下，沉箱在外力矩作用下发生倾斜时，则存在一个使沉箱继续倾斜的力偶，这时沉箱是不稳定的。
为了保证沉箱的浮游稳定性，沉箱在有掩护区域近程浮运时，m≥20cm。
沉箱在无掩护区并远程浮运时，如采用块石、砂等固定物压载，m≥40cm；如采用海水压载，m≥50cm，并密封舱顶。
（近程浮运是指在同一港区或运程在30海里以内；远程浮运是指在港际间整个浮运时间内有夜间航行或运程≥30海里）当沉箱浮游稳定不满足时，可采用压舱方法，使重心降低。
通常用水压舱的方法，优点：施工比较方便。
缺点：有自由液面存在，降低了压舱效果。
此外还可采用固体（如砂、石或混凝土块等）压舱。
优点：压舱效果好。
缺点：施工不方便。
同时为了保证沉箱在溜放或者漂浮、拖运和安放时不没顶，应有足够的干舷高度F。
在拖运时，干舷高度应满足：F=H-T≥B02tanθ+2h3+sF：沉箱的干舷高度（m）h：波高（m）θ：沉箱的倾角，溜放时，采用滑道末端的坡角，浮运时采用6°—8°S：沉箱干舷的富裕高度（m），一般取0.5—1m。
当沉箱吃水和干舷高度不满足要求时，可不采用或不完全采用压舱方法来保证浮游稳定，可以采用起重船或浮筒吊扶的方法。
18椭圆形沉箱浮游稳定性算法
(20)
2.5 施工方案的选定 经计算，该椭圆形沉箱在无压载水时，定倾高度、干舷高度均满足浮游稳定条件，理论 上可采用拖轮浮游出运的方案。但由于本工程所在海域水深较浅，破波带段平均水深不足 3m，计算得该椭圆形沉箱在无压载水情况下吃水深度 T=6.28m，远大于施工海域拟建临时 码头的平均水深，故原方案（浮吊船起吊、拖轮浮运）不可行，改为租用周边水深条件满足 需求的沉箱预制码头进行该沉箱的预制、出运及安装施工。
4
参考文献：
2
可视为通式，同样适用于椭圆沉箱： (1) (2) (3) (4) (5)
4
对矩形沉箱：
I0 i V
3
对无隔墙圆形沉箱：
LB 12 3 l l i i 2 i1 12 r外 4 I 4 r内4 i 4 I
4
i 为各箱格内压载水的水面对该水面纵向中心轴的惯性矩之和（ m
4 r内 64 2 180 o sin ( sin ) 8 180 o 9 2
Ix
(10)
Iy
形心轴惯性矩之和
4 r内
椭圆沉箱半圆段内扇形箱格内压载水的水面对椭圆纵向形心轴（ x0 x0 ）平行的自身
( s i n ) 8 180 o
3 小结
由于椭圆形沉箱结构特殊， 且相关专业书籍并未收录其浮游稳定计算内容， 导致该计算
4
过程看似繁复。但将椭圆形沉箱一分为二，等效成矩形沉箱及半圆形沉箱，经过科学严谨的 数学推导，问题仍能得到解决。且在椭圆沉箱结构类似（半圆段为规则扇形及等厚隔墙）之 前提下，可将相关参数输入电脑，通过 ECCEL 等软件生成公式进行计算，仍有其实用价值 。 从结构设计的角度上考虑，相比于矩形沉箱或圆形沉箱，椭圆形沉箱底板跨度大，而基 床顶面应力又较大，通常情况下，椭圆形沉箱底板需适当加厚。另外本工程沉箱作为取水结 构，沉箱四周预留方孔，加设不锈钢栅栏作为进水口，上部设置 400mm 混凝土盖板，导致 该椭圆形沉箱自重相对较大、吃水较深。在沉箱浮游稳定满足规范相关要求的前提下，吃水 深度则成为考量沉箱预制码头是否具备出运条件的关键因素之一。 因此， 本工程在椭圆形沉 箱预制施工之前，就通过浮游稳定计算检验“施工现场临时码头预制、拖轮浮运”的方案是 否可行。通过计算，该椭圆形沉箱吃水深度远远超过施工海域破波带段水深，施工现场不具 备出运条件。因此项目部及时调整思路，采用租用外部沉箱预制码头进行预制、方驳出运的 备选方案。提前防止了因沉箱无法出运而造成施工成本增加、施工风险不可管控、工期延误 之局面。 受该计算书启发，施工单位在施工过程中，应时刻坚守“方案先行”的原则，通过科学 严谨的计算，制订出切实可行的方案，以指导现场施工。此举不仅可以对施工现场风险管控 提供科学合理的依据，也可以最大限度地节约成本，避免造成不必要的浪费。
沉箱的浮游稳定性计算
第 16 卷 2016 年
第 12 期 12 月
中 国 水 运 China Water Transport
Vol.16 December
No.12 2016
沉箱的浮游稳定性计算
李开开 ，樊津瑞
摘
1 2
（1．上海交通建设总承包有限公司，上海 200136；2．中交二航局第三工程有限公司，江苏 镇江 212021） 要：针对外海无掩护区域海况特点，本文重点对沉箱浮游稳定性进行了验算，简要介绍了沉箱施工工艺。通过
0.5-1.0 1.0-1.5 1.5-2.0 2.0-2.5 2.5-3.0 3.0-3.5 3.5-4.0 4.0-4.5 4.5-5.0 5.0-5.5 5.5-6.0 6.0 2 沉箱基本参数
钢筋砼重度 KN/m3 24.500 前壁厚 m 0.600 海水重度 KN/m3 10.250 后壁厚 m 0.600 前趾 m 0.600 侧壁 m 0.600 后趾 m 0.600 接踵 m 0.400 沉箱长 m 13.000 底板厚 m 1.000 沉箱宽 m 24.4800 纵隔墙厚 m 0.250
对沉箱浮游稳定性校核，确定了充砂压载浮运的方案，选取了配合施工的锚系设备及施工船舶的相关参数，保证沉 箱从半潜驳下潜出坞、浮运、安装过程中的稳定性，为同类工程提供技术参考。 关键词：沉箱；浮游稳定性；充砂压载浮运 中图分类号：TU473.2 一、工程概况 以色列阿什杜德 （Ashdod） 港位于首都特拉维夫以南约 50km，地处地中海东南岸，地理位置如图 1 所示。新建码 头工程主要包括出运码头、Q28 集装箱码头、杂货船泊位 Q27、近海临时码头泊位 RS27 等，防波堤工程主要包括 600m 主防堤延伸段、1480mLEE 防波堤、出运码头防波 堤等。 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2016）12-0187-04 箱安装过程中的关键控制参数。本文对沉箱出驳后的浮游稳 定性以及配套工程船舶的选取进行了研究，提高沉箱安装过 程的安全与可靠性。 二、施工工艺及环境特点 1．波浪及潮汐条件 （1）波浪 该区域为典型的地中海季风气候，特征为夏季（4 月份 -10 月份） ，漫长而又炎热，波浪及风况条件较好；冬季（11 月份-3 月份）为季风期，风暴天气几乎全部出现在季风期。 波浪主波及强浪方向是 WNW，出现频率超过 50%。 根据现场 1992 年至 2015 年极端波浪（波高 3.5m 以 上）统计数据显示，总次数是 91 次，平均每年 5 次，最少 2 次，最多 9 次，均出现在 11 月至 3 月，每次平均持续时间 约 47h，最长 100h，最短 18h。波高大于 6.5m 的记录发 生在 2002 年 12 月，2008 年 1 月和 2010 年 12 月。 防波堤外侧有效波高出现频率见表 1，波浪要素玫瑰图 见图 2。 表 1 防波堤外侧有效波高出现频率
第二节 二三 船舶浮性和稳性.ppt
由于ρ海和ρ淡相差不多，因此产生的吃水改变量△d也很小，可 认为因ρ改变，船舶是平行沉浮的(实际上会产生微倾)，
2021/3/23
第二节 船舶的主有量度
11
ρ改变引起的排水量的变化相当于在海水中平行沉浮，所以：
• (3)装卸大量货物
装卸大量货物(超过排水量的10 %)，因船舶的吃水
变化较大，因此吃水改变前后的水线面面积、漂心位置
等差别较大， 应根据船舶静水力曲线图中的有关性能
曲202线1/3/2进3 行计算。
第二节 船舶的主有量度
10
• 2)舷外水密度改变时船舶浮态的变化
• 当船舶从一个密度的水域驶入另一个密度的水域时, 船舶重
2021/3/23
第二节 船舶的主有量度
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• （1）船舶稳性的基本原理
如图1-18所示，当船舶受到一个横倾力矩M h作用后，船舶从 正浮向一侧倾斜一个角度θ (θ≤100～150)，水线面由WL移至 W1L1，倾斜后： ①重力W大小不变，因为在倾斜过程中没有重物的增减；
②重心G位置不变，因为在倾斜过程中没有重物移动；
③浮力D大小不变，因为重量不变，所以排水量也不变；
④只有浮心B的位置因排水体积形状变化而改变，由原来的B向倾 斜一侧移至B l。
此时，重力W和浮力D的方向虽垂直于新的水线面W1L1，但两 个力不再作用于同一条垂线上，形成一个与横倾力矩M h方向相 反的力偶矩M S = D ·GZ。称该力偶矩为船舶复原力矩(或回复力 矩)， 如图1-18所示。式中GZ值是船舶重力与浮力之间的垂直距 离，称为复原力臂，也称为静稳性力臂，用符号“l”表示。
沉箱浮游稳定计算
附件1 沉箱浮游稳定计算一、沉箱浮游稳定计算1、沉箱重心高度空箱重心高度=9203.39/1074.273=8.57m2、沉箱吃水及干舷高度（1）空箱吃水空箱重P空=2.45×1074.273=2631.97t底板及箱趾以上箱体截面积A=13.5×19.25=259.875 m2空箱排水体积V空排=2631.97/1.025=2567.78 m3空箱吃水T空=(2567.78 -19.25-7.7-26.95-0.963)/ 259.875=9.67m 三、沉箱浮稳计算1、设浮稳注水高度h稳=4.646m（箱15个格舱均注此高度）该水体积为V注水=3.55×4.1×4.646×15=1014.338m3该水重量P注水=1.025×1014.338=1039.696t2、沉箱重心高度设沉箱重心高度为X0X0=ΣViYi/V总=10486.087/1498.609=6.997m3、沉箱吃水T0（1）箱总重：注水后沉箱总重P总= V总×2.45=3671.591t（2）箱总排水体积V排=3671.591/1.025=3582.04m3（3）沉箱吃水T= (V排—V趾)/ A=(3582.04-7.7-19.25) /259.875=13.68m注：A= 19.25×13.5=259.875m2（4）干舷高度F=H-T=20-13.68=6.32 m＞B/2×tgθ+2h/3+0.75=2.149mH = 20m B = 13.5m T = 13.68m θ = 7º h = 0.75干舷高度满足要求。
（5）浮心高度 y w = （V－u）T/2+uy uV=6.791m（6）重心到浮心距离a=6.997-6.791=0.206m Arrayρ = （×4.1×4.1×4.1×15/12）/ 3582.04=1.016m其中，I=LB3/12，L为沉箱长度，B为沉箱在吃水面处宽度。
浮游稳定计算
2.5沉箱浮游稳定计算（以CX1为例进行计算）沉箱设计图如下一、重心位置计算沉箱共分五个部分（各部分如上图所示），各部分体积分别设为V1～V5，各部分重心坐标设为（x i，z i）（i=1…5）。
V1=0.5×1.0×21.4=10.7m3x1=1/2=0.5mz1=0.5/2=0.25 mV2=21.4×0.4×（1/2）=4.28 m3x2=1×（2/3）=0.667 mz2=0.5+（0.4/3）=0.633 mV3=10×21.4×14.8=3167.2 m3x3=1+（10/2）=6 mz3=14.8/2=7.4 mV4=-10×（4×4.58－0.2×0.2×2）×（14.8－0.7）=-2571.84 m3x4=1.32+（11－1.32－0.32）/2=6.0 mz4=（14.8－0.7）/2+0.7=7.75 m4.58－0.4=4.18V5=-10×（1/3）×0.2×（4×4.58+3.6×4.18+(4×4.58×3.6×4.18) )=-33.31 m3x5=1.32+(11－1.32－0.32)/2=6.0 mz5=0.5+0.11=0.61 m沉箱的总体积：V=∑V i总=V1+V2+V3+V4+V5=10.7+4.28+3167.2－2571.84－33.31=577.03 m3沉箱的重心坐标设为（x，z）x=（∑V i x i）/V总=（V1x1+V2x2+V3x3+V4x4+V5x5）/V总=（10.7×0.5+4.28×0.667+3167.2×6－2571.84×6.0－33.31×6.0）/577.03 =3380.5/577.03=5.858 mz=（∑V i z i）/V总=（V1z1+V2z2+V3z3+V4z4+V5z5）/V总=（10.7×0.25+4.28×0.633+3167.2×7.40－2571.84×7.75－33.31×0.61）/577.03 =3490.585/577.03=6.05m二、浮心位置计算：假设沉箱处于正浮状态时，其吃水深度为h空载吃水，海水比重为γ海水=1.03t/ m3，γ砼=2.40 t/ m3。
靠船墩沉箱沉箱浮游稳定计算
、空箱计算 构件 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 部位 筒壁 底板 隔墙 筒壁加厚2cm 计算式 3.14*(6.25^2-5.85^2)*17.7
体积Vi(m ) 268.998 85.859 196.338 3.145 19.139 53.462 2.262 5.504
3
重量(t) 659.044 210.355 481.028 7.705 46.891 130.981 5.541 13.485 0.000 0.000 1555.030 KN m2 m
122.656 11.777
1.700
m m m3
160.571
m3
160.571 1708.635 13.338 67.178 1.550 701.884
m3 m3 m m3 m
3
注:算浮心时沉箱砼重度按25KN/m3iYi/∑Vi= 浮心高度Yw=((V-D9-D10D11)T/2+I9+I10+I11)/V= 重心到浮心距离a=Yc-Yw= 定倾半径ρ =(3.14*6.25^4/4-(5.85^40.2^4)*(3.14-2)/4)/E28 定倾高度m=ρ-a= 校核吃水T'=(D15*25/10.25+E29*24.5/10.25-D9D10)/A= 干弦高度F=18.4-T'=
4668.851 6.652 6.424 0.228 0.506 0.278 13.338 5.062
m4 m m m m m m m
3.14*6.25^2*0.7 11.415*17.2 3.14*(6.27^2-6.25^2)*4 158.46-85.859-53.462 趾 (199.03-3.14*6.25^2)*o.7 0.2*0.2*4.85*16/2+0.2*0.2* 底板加强角 3.14*5.65*2/2 0.2*0.2*17.2*16/2 隔墙加强角 落地灰 沉箱盖板 合计
沉箱浮游稳定
一、沉箱浮游稳定计算Ⅰ、概念浮游稳定性顾名思义是指物体在浮游状态下的稳定性。
我们计算沉箱浮游稳定是为了保证沉箱在水下漂浮、拖运和沉放的过程中不发生倾覆。
浮游稳定性用定倾中心高度来表示和量化。
浮体在外力矩的作用下发生倾斜，在倾斜过程中浮体的浮心位置也随之变化。
根据小倾角（倾角<15°）理论，在小倾角情况下（沉箱倾斜一般属于小倾角），浮心的运行轨迹接近于圆弧，圆弧的圆心称为定倾中心M，圆弧的半径称为定倾半径ρ，定倾中心距浮体重心C的距离称为定倾中心高度m。
•从图上我们可以看出，当m>0时，即定倾中心M在重心C之上，沉箱在外力矩作用下发生倾斜时，存在一个由沉箱重力G和浮力Vγ构成的扶正沉箱的力偶，此时沉箱是稳定的；当m<0时，即M在C之下，则存在一个使沉箱继续倾斜的力偶，此时沉箱是不稳定的。
•为了保证沉箱的浮游稳定性有一定的安全度，《重力式码头设计与施工规范》规定近程（同一港区内或运程30海里内）浮运m≥0.2米；远程（整个浮运内有夜间航行或运程大于等于30海里）浮运分两种情况，固体压载时m≥0.4米，液体压载时m≥0.5米。
因为自由液面的存在将降低压舱的效果。
•定倾高度m=ρ-αα为重心C到浮心W的距离。
当C在W之上时α为正值，反之为负值。
•定倾半径：ρ=（Ⅰ—Σi）/ VⅠ——沉箱在水面处的断面对纵轴的惯性矩。
惯性矩是面积对轴的二次矩，量纲是长度单位的四次方，与面积的大小和面积对轴的分布远近有关。
惯性矩的几何意义：是任意平面上所有微面积dA与其坐标Y（或Z）平方乘积的总和。
工程中常把惯性矩表示为平面图形的面积与其一长度平方的乘积。
选择不同方向的中心轴计算结果是不同的，选择沉箱的横轴计算，因为有三次幂的存在，其I值、ρ值和m值都会大很多，也就是说沉箱在横轴方向的倾覆可能要远小于在纵轴方向的倾覆可能。
由于这个结论很明显也很直观，所以我们只需要对不利情况进行计算。
•Σi——自由液面的惯性矩之和（各格舱压舱水的水面面积对其纵轴的惯性矩之和。
浮体与潜体的稳定性
负号表示方向向上。
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1
J
K
Pz1 Pz2 B
D
A
Pz
E
Px1
C
Px2
பைடு நூலகம்
F
图 2-27 浮力原理
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阿基米德原理:
液体作用在沉没或漂浮物体上的总压力的方 向垂直向上，大小等于物体所排开液体的重量， 该力又称为浮力，作用线通过压力体的几何中心， 又称浮心。
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二、浮体与潜体的稳定性
上面提到的重力与浮力相等，物体既不上浮也不下沉， 这是浮体和潜体维持平衡的必要条件。如果要求浮体和潜 体在液体中不发生转动，还必须满足重力和浮力对任何一 点的力矩的代数和为零，即重心C和浮心B在同一条铅直线 上。但这种平衡的稳定性（也就是遇到外界干扰，浮体和 潜体倾斜后，恢复到原来的平衡状态的能力）取决于重心 C和浮心B在同一条铅直线上的相对位置。
第七节 浮体与潜体的稳定性
一、浮力的原理
如图2-27所示，有一物体沉没在静止的液体中，它受到 的静水总压力P可以分解成水平分力px、py和垂直分力pz。
1、浸没于液体中的物体在各水平方向的总压力为零。 Px=0、Py=0、 Pz=0
2、确定垂直分力 Pz1= ρgVABEKJ、Pz2=-ρgVAFEKJ
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图2-28 潜体稳定性
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结论:
浮力的存在就是物体表面上作用的液体压强 不平衡的结果。
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根据重力G与浮力Pz的大小，物体在液体中将 有三种不同的存在方式：
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•2、定倾高度m的限值:保证浮游稳定 – 规范规定: – ①近程浮运：m≥0.2m – ②远程浮运： • 以块石和砂等固定物压载时：m≥0.4m • 以液体压载时：m≥0.5m
1. 近程浮运：同一港区内或运程在30n mile以内 2. 远程浮运：整个浮运时间内有夜间航行或运程≥30n mile
nmile（海里，1海里=1852米）
⑤ 定倾高度m :定倾中 心M到重心C的距离
⑥ a:重心C到浮心W的定 原 理 三个状态:
– m=ρ-a>0：重心在定 倾中心下方,重力和浮 力产生稳定力偶,促使 沉箱扶正,稳定平衡
– m=ρ-a=0：重心与定 倾中心重合,随遇平衡 (临界状态)
– m=ρ-a<0：重心在定 倾中心上方,重力和浮 力产生倾覆力偶,促使 沉箱继续倾斜,不稳定
• 3、定倾半径ρ(矩形对称)
I
i,其 中 :IL B 0 3,il1l2 3
V
12 12
• I-矩形沉箱在水面处的断面对纵向中心轴的惯性矩(m4)
• L-沉箱长度(m)
• B0-沉箱在水面处的宽度(m) • ∑i-各箱格内压仓水面对该水面纵向中心轴的惯性矩之和(m4)
• l1-横隔墙净距(m)；l2-纵隔墙净距(m) • V-沉箱排水量(m3)
车顶以上的水深,且有一定富裕水深:H≥T+富裕水深(溜
放下水富裕水深≥0.3m) ② 浮运时,T必须小于航道水深(富裕水深0.3m~0.5m) ③ 沉放时,T必须小于基床顶面水深(富裕水深0.3m~0.5m) ④ 在船坞内制造时,T必须小于船坞水深(富裕水深0.5m)
• 注意:当沉箱吃水和干舷高度不满足要求时,可以不采用(或不 全用)压舱方法保证沉箱的浮游稳定,而采用起重船或浮筒吊护 的方法保证沉箱的浮游稳定(或者密封仓顶)
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㈤沉箱吃水和干舷高度的验算
• 1、干舷高度验算 – 为了保证沉箱在溜放、漂浮、拖运时不没顶,沉箱应有足 够的干舷高度
F H T
B0 tan 2h S
2
3
• 2、沉箱吃水 – 为保证沉箱顺利下水,浮起,浮运,吃水T必须满足: ① 当沉箱采用滑道或台车溜放下水时,T必须小于轨道或台
– 不带趾:V=B0LT – 双侧对称趾:V=B0LT+v • v为两侧悬臂部分总排水量
• 注意:
– ①当用液体压舱时,应对上式作修改(扣除自由液面的影响)
– ②当以砂或块石压舱时,不必扣除
• 4、重心C到浮心W的距离a的计算 – 第一步：按重力矩法求Yc(含沉箱构件、压仓水等)
重心C Y C 沉 箱 各 部 沉 位 箱 重 总 量 重 对 量 箱 底 的 矩 i V i V iy ii 钢 筋 砼 V G iy i W V iy i
– 第二步：按体积矩法求Yw(含沉箱构件、压仓水等)
浮心W YW
Vi yi
VvTv
2
yi
Vi
V
– 第三步：a=Yc-Yw
V为沉箱总体积 v为前后趾突出部位的总体积
•5、注意点： ① 定倾高度要求精确到厘米,因此钢筋砼和水的重度应根据 实测资料确定;如无实测资料,建议取钢筋砼重度标准值 24.5kN/m3(计算沉箱吃水时取25kN/m3),水的重度标准值 取10kN/m3(淡水)或10.25kN/m3(海水) ② 沉箱浮游稳定性不满足时的处理方法: a. 压仓水:方便,但有自由液面存在,压仓效果不佳 b. 固体压仓:砂、石、砼,压仓效果好,但施工不便
2.5.3 沉箱的特殊计算
• 验算内容: –① – ②沉箱的吃水、干舷高度、浮游稳定性
㈣沉箱的浮游稳定性验算
•基本概念: ① 重心 C :重力作用线通过的中心 ② 浮心W:浮力作用线通过的中心,随物体水下部分形状而变化
③ 定倾中心M :浮心运行 轨迹的圆心
④ 定倾半径ρ :定倾中心 M至浮心W的距离