重力式码头稳定性验算

重力式码头稳定性验算及地基应力的计算

填料回填砂内摩擦角为32°，砂土的浮容重、湿容重分别为9.5KN/m3、18.5KN/m3。码头强背与铅垂线的夹角为25°，地面水平，墙背为俯斜式设计。

1.设计思路

为对码头进行稳定性验算，需计算作用于墙背的主动土压力。由于卸荷板、不同区域填料重度标准值的差异会对土压力强度分布产生影响，所以此计算以设计高低水位的不同，以及码头不同深度进行分区域计算主动土压力。

据此，在低水位时将回填土分成HL、LO、OM、MN、NP四部分

在高水位时将回填土分成HK、KL、LO、OM、MN、NP五部分

其中

706

.2tan 5

.1ON 9373

.0tan 5.1OM ===⨯=θ

ϕ 2. 相关系数的确定 外摩擦角δ的确定

墙背与填料的摩擦角的标准值根据地基条件、墙背形式、粗糙程度等确定。俯斜的混凝土或砌体墙背采用1/3倍填料内摩擦角标准值。

δ=1/3φ=10.6667°

破裂角θ的确定

第二破裂角按下式计算：

29)sin sin (

sin 5.0--905.01=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡

-=-βϕβ

ϕθ）（ 第n 层填料主动土压力系数的确定

第n 层填料主动土压力系数K an 按下式计算：

2

2

2)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos )

(cos K ⎥

⎦

⎤

⎢⎣⎡-+-+++-=

βαδαβϕδϕδαααϕan

因墙背后只用一种填料回填，该填料的内摩擦角在水上、水下均取32°。但墙背与铅

垂线的夹角HL 部分为25°，其余部分为0°，所以此计算中填料主动土压力系数K an 有两个取值。

在HL 段

0.5118

)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos )

(cos K 2

22=⎥

⎦

⎤

⎢⎣⎡-+-+++-=

βαδαβϕδϕδαααϕan

在其余部分

0.2843

)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos )

(cos K 2

2

2=⎥

⎦

⎤

⎢⎣⎡-+-+++-=

βαδαβϕδϕδαααϕan

地面荷载系数Kq 的确定

地面荷载系数Kq 按下式计算：

1)

cos(cos K =-=

βαα

q

3. 各部分土压力强度的计算 设计低水位各部分土压力强度的计算

第n 层填料顶层的土压力强度按下式计算： 永久作用

αγcos )(e 1

-1

1an n i i i n K h ∑==

可变作用

αcos qK e 1an q n K =

第n 层填料底层的土压力强度按下式计算：

永久作用

αγcos )(e 1

2an n

i i i n K h ∑==

可变作用

αcos qK e 2an q n K =

由上式求出设计低水位时各层顶层与底层的土压力强度

设计高水位各部分土压力强度的计算

如上，求出设计高水位时各层顶层与底层的土压力强度

4. 各部分土压力的计算 设计低水位各部分土压力的计算

第n 层填料土压力的合力按下列公式计算 永久作用

a

h

e E n n n n cos e 5.021）（+=

可变作用

n an q qn h K qK =E

由上式求出设计低水位时各层的土压力

设计高水位各部分土压力的计算

如上，求出设计高水位时各层的土压力

5. 码头稳定性验算

重力式码头应进行稳定性验算，设计低水位与高水位的相关参数取不同值，所以应分别验算两种情况下码头的稳定性。

设计低水位时码头稳定性验算

码头受到永久作用总土压力的水平分力和竖直分力标准值分别为

E H =E HLO +E HOM +E HMN +E HNP =119.762 KN E V =E VLO +E VOM +E VMN +E VNP =37.4 KN E qH =E qHLO +E qHOM +E qHMN +E qHNP =2.497q KN E qV =E qVLO +E qVOM +E qVMN +E qVNP =1.792q KN

不考虑波浪力、剩余水压力，对岸壁码头，沿墙底面、墙身各水平缝和基床底面的抗滑稳定性可按下是式计算

γ0（γE E H +γE E qH ）≤

f E E G V q E V E )(1

G d

γγγγ++

根据规范，结构重要性系数γ0取1.1，土压力分项系数γE 取1.35，结构系数γd 取1，自重力分项系数γG 取1，沿计算面的摩擦系数设计值取0.55。

1.1×（1.35×119.762+1.35×

2.497q ）≤55.0)1.792q 35.137.435.1⨯⨯+⨯+G （ 对土压力强度进行分析，得到各层合力的作用点，并求出各层的水平分力标准值对计算M EH =406.115 , M EV =160.138

整个模型受到的可变作用水平力矩和竖直力矩分别为：

M EqH =7.612 q , M EqV =8.248 q

岸壁式码头，对墙底面和墙身各水平缝及齿缝计算面前趾的抗倾稳定性，在不考虑波浪作用，且由可变作用产生的土压力为主导可变作用时，可按下列公式检验：

)(1

)q q 0V E E EV E G G d

H E E EH E M M M M M γγγγγγγ++≤

+（

1.1×（1.35×406.115+1.35×7.612 q ）≤55.0)q 8.24835.1160.13835.1⨯⨯+⨯+G （

设计高水位时码头稳定性验算

码头受到永久作用总土压力的水平分力和竖直分力标准值分别为

E H =E HLY +E HYO +E HOM +E HMN +E HNP =95.27 KN E V =E VLY +E VYO +E VOM +E VMN +E VNP = 30.558 KN E qH =E qHLY +E qHYO +E qHOM +E qHMN +E qHNP =3.073q KN E qV =E qVLY +E qVYO +E qVOM +E qVMN +E qVNP =2.498q KN

不考虑波浪力、剩余水压力，对岸壁码头，沿墙底面、墙身各水平缝和基床底面的抗滑稳定性可按下是式计算

γ0（γE E H +γE E qH ）≤

f E E G V q E V E )(1

G d

γγγγ++

根据规范，结构重要性系数γ0取1.1，土压力分项系数γE 取1.35，结构系数γd 取1，自重力分项系数γG 取1，沿计算面的摩擦系数设计值取0.55。

1.1×（1.35×95.27+1.35×3.073q ）≤55.0)

2.498q 35.130.558 35.1⨯⨯+⨯+G （ 对土压力强度进行分析，得到各层合力的作用点，并求出各层的水平分力标准值对计算面前趾的倾覆力矩和竖向分力标准值对前趾的稳定力矩。

则整个模型受到的永久作用水平力矩和竖直力矩分别为：