港口水工建筑物课程设计指导书

港口水工建筑物课程设计

指导书

设计开始日期……………………

设计完成日期……………………

指导教师……………………..

港航教研室主任…………………

港口水工建筑物课程设计指导书

一、课程设计的目的

通过本课程设计使学生学会综合运用有关学科的知识，对沉箱重力式顺岸码头结构的设计步骤和方法有一初步了解，巩固和加深所学的部分基本知识、基本理论和基本技能，并在运算、编写说明书和绘图等方面得到基本训练。初步培养学生解决实际工作问题的能力。

二、课程设计的步骤

（一）沉箱重力式顺岸码头标准断面一般由墙身、胸墙、抛石基体、墙后回填和码头设备等几部分组成。进行一项工程设计时，首先根据设计任务书提供的水文、气象、地质等资料，考虑施工条件和使用要求拟定码头标准断面各部分构造和尺寸即构造设计，然后进行强度和稳定性验算。

1、码头前沿顶标高和码头前沿底标高

根据设计水位和《规范》及实际地质、水文、使用要求等综合确定。

2、码头底宽

码头底宽是决定码头工程量和造价的一个主要尺度。确定码头底宽的方法，一般是按已往工程实践的经验并对比已建成的、设计资料类似的码头初步拟定码头底宽，然后粗略的进行沿码头底面的抗滑稳定性和抗倾稳定性及地基应力的验算。根据验算结果，加大或减少码头底宽，直至获得一个比较合适的底宽为止。根据这个底宽进行码头断面构造设计和沉箱的构造设计及沉箱浮游稳定验算，再详细进行码

头的各项稳定验算，最后确定出比较经济合理的码头底宽。

3、胸墙设计

（1）顶宽：胸墙上有安装门机前轨、管沟、系船柱等设备要求时，其顶宽应满足安装设备要求；当没有上述设备时，其顶宽一般不应小于0.8米。

2）底宽：应满足沿胸墙底面的抗滑稳定性和抗倾稳定性的要求并满足安装设备（如管沟）的要求。

安装系船柱的部位，如胸墙的稳定性不够，可局部加大胸墙的顶宽和底宽。

3）底部标高：一般胸墙均采用现场灌注混凝土，所以胸墙底部标高不得低于施工水位。再沉箱码头中，胸墙底部宜嵌入沉箱内0.3～0.5米。如不采用现场灌注混凝土结构，其底部标高的确定可参见有关规定确定。

4）变形缝间距等于沉箱的长度加上一个沉箱构造缝宽；当地基为岩基且基床较薄时，亦可两个或三个沉箱设一个变形缝。缝宽采用2～5厘米，做成上下垂直通缝。

本次设计因地基土为很厚的亚粘土，所以变形缝间距取为一个沉箱长度加上一个沉箱构造缝宽。

4、墙后回填

对于重力式顺岸码头，由于水深的要求，码头前沿线一般都布置在离岸一定距离的地方，为了形成码头路面，墙后的回填量很大，它占码头总投资的比例也比较高。应该根据建造码头地区的具体条件和

码头使用要求选择最经济合理的回填料及合理确定墙后回填料断面各部分尺寸。

对墙后一定范围内的回填料有两个基本要求，一是对墙的土压力小；二是透水性好，而且不能从码头缝隙中流失。墙后回填一般有设抛填棱体和不设抛填棱体的两种类型。

对于地震活动区，不宜采用可液化的土料为回填料。

1)抛填棱体

抛填棱体有明显的减小土压力的作用，但耗用大量抛填材料也未必是经济的。因此，码头墙后是否设置抛填棱体和棱体断面尺寸的选择应根据结构型式和当地材料情况通过技术经济比较确定。在减压效果不变的情况下，为节省抛填材料可采用分级式棱体。分级式棱体一般不多于两级，棱体较高时，可采用三级。采用分级式棱体，要求下级棱体坡面的倒滤层宜伸入上级棱体不少于0.5米。

对于沉箱码头，由于墙身缝少并且比较集中，可在变形缝处设置倒滤层空腔，墙后可不设置抛填棱体，而全部用土或砂回填。但当有量大廉价的棱体材料时，也可设置抛填棱体。如大连地区，块石比砂宜取，价格也较便宜，所以沉箱码头墙后都设抛石棱体。

为避免填土在棱体密实下沉后从墙身缝隙中流失，棱体顶面应高出预制安装的墙身不小于0.3米。

2）倒虑层

墙后设置抛石棱体时，为防止回填土的流失，在抛石棱体的顶面和坡面应设置倒虑层。

倒虑层可分层或不分层铺设。分层倒虑层一般由碎石层和“瓜米石”或粗砂或砾砂层组成，每层厚度不宜小于0.15米，总厚度不宜小于0.4米。不分层倒虑层应采用级配较好的天然石料（如石渣、砂卵石等）或粒径1～7、2～8厘米碎石，厚度分别不得小于0.6米和0.4米。对于多级棱体，水下各级的倒虑层厚度可适当加大。

抛填棱体及倒虑层的坡度应根据所用材料的水下自然坡角确定抛石棱体坡度一般采用1：1，碎石层坡度一般采用1：1.4。当施工期间有波浪影响时，坡度应适当放缓。

5抛石基床设计

抛石基床设计包括选择基床型式、确定基床厚度、基槽的底宽和边坡坡度、基床肩宽，规定块石的重量和质量要求等。抛石基床设计要求可见《港口水工建筑物》重力式码头有关内容。

基床厚度一般根据地基承载力由计算确定，即沉箱底面应力经过基床扩散后应小于地基承载力。这需要在本设计第四项：码头基床和地基床力验算时确定。在本阶段可先假定基床厚度d。

抛石基床一般采用10～100kg块石。

6、码头设备

码头设备主要有系船设备、防冲设备，如码头设有门机和火车还有轨道结构等。

这部分设备及构造的选择可根据《港口水工建筑物》确定。

（二）确定沉箱的尺度并验算沉箱的吃水、干舷高度和浮游稳定性。

1、沉箱的构造

1）沉箱的外形尺寸

顺岸式码头所用的沉箱在平面上一般为矩形。

沉箱的底宽主要由码头的倾倒及水平滑动的稳定性和地基强度所决定，同时也要满足浮运时吃水、干舷高度和浮游稳定性的要求，如不满足时应尽量从施工上采取措施。

这次课程设计中我们在码头断面的设计时，已初步拟定了沉箱的底宽，我们可根据这个底宽进行沉箱的构造设计，接着进行沉箱在浮运的吃水、干舷高度和浮游稳定性的验算，然后再详细进行码头的各项稳定验算。（工程上，根据验算的结果，还可增大或减少沉箱底宽，进行反复验算，以获得最经济合理的沉箱底宽。）

为了减小沉箱的底宽，可以在底板的一侧或两侧加设悬趾；为了不影响靠船和配筋太多，底板悬臂的长度不宜大于1米。

沉箱的高度主要取决于码头前水深和施工水位。一般沉箱顶高程应高出施工水位0.3～0.5米。

沉箱的长度由施工设备能力和码头变形缝间距确定。本次设计因予制场的滑道宽度为13米，沉箱制作平台最长12.5米，所以沉箱长度不能超过12.5米。

2）沉箱的纵横隔墙

为了增强沉箱的刚度和减小箱壁及箱底的跨度，箱内设有纵横隔墙。隔墙的间距一般采用3～5米。为了节省混凝土、减轻沉箱重量和降低重心以改善浮游稳定性，一般在隔墙的上部留孔洞，考虑到箱