港口水工建筑物课程设计

港口水工建筑物课程设计
院系：工程学院海洋工程系
专业年级：港口航道与海岸工程
学生姓名：
学号：
指导教师：
设计日期：
中国海洋大学
目录
第一篇设计任务书 ........................................................................................................... - 4 -1概述 ............................................................................................................................... - 4 -1.1编制本报告的主要依据和资料............................................................................ - 4 -1.2建设的必要性和建设规模.................................................................................... - 4 -
1.2.1.建设的必要性 ................................................................................................ - 4 -
1.2.2建设的规模 .................................................................................................... - 4 -2自然条件分析 ............................................................................................................... - 4 -2.1地理位置................................................................................................................ - 4 -2.2气象........................................................................................................................ - 4 -
2.2.1气温 ................................................................................................................ - 5 -
2.2.2降水 ................................................................................................................ - 5 -
2.2.3风况 ................................................................................................................ - 5 -
2.2.4雾况 ................................................................................................................ - 5 -
2.2.5相对湿度 ........................................................................................................ - 5 -2.3水文........................................................................................................................ - 5 -
2.3.1潮汐、水位 .................................................................................................... - 5 -
2.3.2波浪 ................................................................................................................ - 5 -
2.3.3海流 ................................................................................................................ - 5 -
2.3.4冰凌 ................................................................................................................ - 5 -2.4地形、地貌及泥沙运动........................................................................................ - 6 -
2.4.1港区地形、地貌特征概述 ............................................................................ - 7 -
2.4.2泥沙来源与动力条件 .................................................................................... - 7 -
2.4.3泥沙运移方式和回淤强度分析 .................................................................... - 7 -2.5地震........................................................................................................................ - 7 -第二篇设计计算书 ............................................................................................................. - 7 -1设计条件 ....................................................................................................................... - 7 -1.1设计船型.............................................................................................................. - 11 -1.2结构安全等级...................................................................................................... - 11 -
1.3.1设计水位 ...................................................................................................... - 11 -
1.3.2波浪要素 ...................................................................................................... - 11 -
1.3.3地质资料 ...................................................................................................... - 11 -
1.3.4地震设计烈度为7度 .................................................................................. - 11 -1.4码头面荷载.......................................................................................................... - 11 -1.5材料指标.............................................................................................................. - 12 -2作用的分类及计算 ..................................................................................................... - 12 -
2.1结构自重力.......................................................................................................... - 12 -
2.1.1极端高水位情况： ...................................................................................... - 12 -
2.1.2设计高水位情况： ...................................................................................... - 14 -
2.1.3设计低水位情况： ...................................................................................... - 15 -2.2波浪力.................................................................................................................. - 16 -
2.2.1极端高水位: ................................................................................................. - 17 -
2.2.2设计高水位: ................................................................................................. - 17 -
2.2.3设计低水位: ................................................................................................. - 17 -2.3土压力标准值计算.............................................................................................. - 17 -
2.3.1墙后块石棱体产生的土压力（永久作用）标准值 .................................. - 17 -
2.3.2码头面堆存荷载产生的土压力（可变作用）标准值 .............................. - 19 -
2.3.36度地震时主动土压力标准值计算 ........................................................... - 21 -
2.3.4墙后块石棱体产生的地震土压力标准值 .................................................. - 21 -
2.3.5码头面堆存荷载产生的地震土压力标准值 .............................................. - 21 -2.4地震惯性力.......................................................................................................... - 21 -
2.4.1设计高水位情况 .......................................................................................... - 21 -
2.4.2设计低水位情况 .......................................................................................... - 21 -2.5船舶荷载.............................................................................................................. - 21 -
2.5.1系缆力（可变作用） .................................................................................. - 21 -
2.5.2撞击力 .......................................................................................................... - 23 -
2.5.3挤靠力 .......................................................................................................... - 23 -3码头稳定性验算 ......................................................................................................... - 24 -
3.1.1作用效应组合 .............................................................................................. - 24 -
3.1.2承载能力极限状态设计表达式 .................................................................. - 27 -3.2短暂状况.............................................................................................................. - 27 -3.3偶然状况.............................................................................................................. - 27 -
3.3.1作用效应组合 .............................................................................................. - 27 -
3.3.2承载能力极限状态设计表达式 .................................................................. - 27 -4基床和地基承载力验算 ............................................................................................. - 27 -
4.1基床顶面应力计算.............................................................................................. - 27 -
4.1.1持久状况 ...................................................................................................... - 27 -
4.1.2偶然组合： .................................................................................................. - 28 -4.2承载力计算.......................................................................................................... - 29 -5沉箱结构内力计算 ..................................................................................................... - 29 -
5.1承载力极限状态下的内力计算.......................................................................... - 29 -5.2正常使用极限状态下的内力计算...................................................................... - 31 -参考资料 ............................................................................................................................. - 34 -
第一篇设计任务书
1概述
1.1 编制本报告的主要依据和资料
《重力式码头设计与施工规范》JTJ290-98、《海港水文规范》JTJ213-98、《水运工程抗震设计规范》JTJ225-98、《港口工程地基规范》JTJ250-98、《港口工程荷载规范》JTJ215-98以及课本《港口水工建筑物》。

1.2 建设的必要性和建设规模
1.2.1.建设的必要性
该工程为件杂货码头，将带动周围地区经济社会发展，是综合利用海岸线及海洋资源的需要，也是增加劳动就业，提高当地人民生活水平和促使社会安定的需要。

1.2.2建设的规模
该码头为一件杂货码头，结构形式为顺岸重力式码头，建筑物等级为Ⅰ级建筑物
2自然条件分析
2.1 地理位置
2.2 气象
码头所在地区常风主要为北向，其次为东南向；强风向（7级以上大风）主要为北～北北西向，其次为南南东～东南向。

2.2.1气温
2.2.2降水
2.2.3风况
码头所在地区常风主要为北向，其次为东南向；强风向（七级以上大风）主要为北～北北西向，其次为南南东～东南向。

2.2.4雾况
2.2.5相对湿度
2.3 水文
2.3.1潮汐、水位
校核高水位（五十年一遇）﹢5.00米
校核低水位（五十年一遇）﹣1.15米
设计高水位(历时累积频率1%) ﹢4.00米
设计低水位(历时累积频率98%) ﹢0.45米
施工水位﹢2.20米
2.3.2波浪
拟建码头所在水域有掩护，码头前波高小于1米。

2.3.3海流
2.3.4冰凌
2.4 地形、地貌及泥沙运动
码头位置处海底地势平缓，底坡平均为1/200，海底地面标高为﹣4.5米～﹣5.5米不等,见图1。

根据勘探资料，码头所在处的地质剖面图和有关的资料见表1及图2。

柱状图标高地质指标
海底至
﹣7.9
淤泥Υm=1.53t/m3,Ψ=12°8′, C=0.14kg/m2。

﹣7.9以下亚粘土e=0.7，I
p =12.4，I
L
=0.58， E
S
=110.87kg/cm2，
r=1. 94t/m3， c=0.25kg/cm2，Ψ=20°。

p 0 0.5 1.0 2.0 3.0 e 0.700 0.687 0.678 0.663 0.652
图2 码头所在处土壤特性
2.4.1港区地形、地貌特征概述
2.4.2泥沙来源与动力条件
2.4.3泥沙运移方式和回淤强度分析
2.5 地震
本地的地震烈度为6°。

第二篇设计计算书
1设计条件
该码头是海港码头，其平面布置按《港口工程技术规范》总体设计篇（JTJ211-87）即《海港总体及工艺设计》的有关规定确定：
（1）泊位长度：L=LC+2d =162.0+2×20=202.0m。

考虑与预留泊位的船舶间的安全距离，本设计泊位长度取205m。

码头前沿停泊水域不小于2倍船宽，取45m。

（1）沉箱的长宽高的确定：
1）沉箱长度由设备能力、施工要求和码头变形缝间距确定。

该码头施工条件良好，没有特别要求和限制，重力式码头变形缝间距一般10~30cm，取沉箱长度11.8m，码头总长205m，采用18个沉箱。

2）沉箱高度取决于基床顶面高程和沉箱顶面高程
沉箱顶高程由施工水位确定，可取 2.50m，基床顶面高程由下式确定：D=T+Z1+Z2+Z3+Z4。

其中，T为设计船型满载吃水，取9.2m；Z1是龙骨下最小富余深度，取0.6m；Z2由于码头前沿的波高小于1m，取0；Z3为船舶因配载不均而增加的尾吃水，取0.15m；Z4是被淤深度，取0.4m，则综合以上各项取值，有：D=9.2+0.6+0+0.15+0.4=10.35m。

基床顶面高程为：H′=设计低水位-D=0.45-10.35=-9.9m
沉箱高度：H=2.5-(-9.9)=12.4m
3）沉箱宽度主要由码头的水平滑动及倾覆的稳定性和基床及地基承载力确定。

在根据预制厂提供的模数，初步确定码头沉箱的宽度为6.4m。

（2）沉箱内隔墙设置：
为了增加沉箱的刚度和减少箱壁的和底板的计算跨度，在箱内设置1道纵向隔墙和2道横向隔墙。

（3）构件的尺寸：
根据规范对沉箱构件的构造要求和码头受荷情况，以及根据工程经验，初步拟定沉箱各构件尺寸如下：箱壁厚度取0.3m，地板厚度取0.4m，隔墙厚度取0.2m ，在各构件连接处设置0.213m×0.213m的加强角，以减少应力集中，防止干裂。

（4）胸墙尺寸：
胸墙底标高不低于施工水位，取2.2m（沉箱嵌入胸墙30cm），采用阶梯式胸墙，顶宽取3m。

（5）码头顶高程：
按规范要求顶高程高于设计高水位1.0~1.5m，并且在极端高水位时不被淹没，取码头顶高程5.3m。

（6）基床尺寸：
基床采用按基床的型式，基床厚度取1.0m，前肩与后肩分别取4.0m和3.0m。

（7）沉箱的浮游稳定性：
1） 沉箱的自重：计算见表2。

沉箱体积（排水体积）：3水
564.60m 025
.18.95671.38
=⨯=
=
∑γi
G V
前、后趾体积：V ′=2⨯（0.4+0.7）⨯0.75⨯1/2⨯11.8=9.7353m 沉箱吃水：m A V V T 35.74
.68.11735
.960.564=⨯-='-=
沉箱的干舷高度：F=H-T=12.4-7.35=5.05m
m tg S h tg B
12.20.113
2824.6322
=+⨯+=++
⨯ θ 故满足：F=H-T ≥S h tg B
++
⨯3
2
2
θ 3）
空箱的浮游稳定性
设沉箱的重心高度为H ′，则
1/2⨯（5671.38/25）=0.8⨯ (12.4-H ’) ⨯11.8+1/2⨯0.213^²×(12.4-H ′)×24+1.0×2.8×2×(12.4-H ′) 得重心高度：H ′=5.12m 前后趾的形心高度：
m y v 282.05
.075.0)7.04.0()
33
.04.0(75.03.05.075.02.04.0=⨯⨯++
⨯⨯⨯+⨯⨯=
沉箱的浮心高度：
m y w 62.360
.564282.0735.9235
.7)735.960.564(=⨯+⨯
-=
由于m 50.162.312.5=-=α
定倾半径：m V LB V I 46.060.564124.68.11123
3=⨯⨯===ρ 定倾高度：m= ρ- α=0.46-1.50=-1.04m
根据规范要求沉箱的定倾高度在近程浮运时，应满足m ≥0.2m 。

空沉箱不满足浮游稳定性，应往仓格加水。

4）
加水0.6m 后，沉箱浮游稳定性计算：
压载水的体积：
238.346]2)6.24.3(2^213.05.045.02^213.0*5.08.26.06.3[m V w =⨯⨯+⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯=设重心高度H ′：
)
4.12(28.20.124
)H 4.12(2^213.05.08.11)H 4.12(8.0]38.3425
5671.38
[21H '-⨯⨯⨯+⨯'-⨯⨯+⨯'-⨯=+⨯得H ′=4.019m 沉箱排水体积：3水
598.98m 34.384.6065=+=+=
∑w i
V G V γ
吃水深度：m A V V T 80.74
.68.11735
.998.598=⨯-='-= 浮心高度：
m V
y
V T
V V y v w 84.398
.598282.0735.9280
.7)735.998.598(2
)(=⨯+⨯-=
'+⨯
'-=
m 179.084.3019.4=-=α
定倾半径：m V LB V I 430.098.598124.68.11123
3=⨯⨯===ρ 定倾高度：m= ρ- α=0.430-0.179=0.251m ＞0.2m
加0.6m压载水后，沉箱满足浮游稳定性要求。

根据初步确定的尺寸，绘制沉箱的断面图和平面图。

各部分构件尺寸见附图1至附图3。

1.1 设计船型
1.2 结构安全等级
本码头建筑物等级为Ⅰ级。

1.3 自然条件
1.3.1设计水位
设计高水位(历时累积频率1%) ﹢4.00米
设计低水位(历时累积频率98%) ﹢0.45米
1.3.2波浪要素
1.3.3地质资料
码头位置处海底地势平缓，底坡平均为1/200，海底地面标高为-4.5米～-5.5米不等，见图1。

根据勘探资料，码头所在处得地质剖面图和有关的资料见表1及图2。

1.3.4地震设计烈度为7度
1.4 码头面荷载
（1）、堆货荷载：
=2t/m2
前沿q
1
前方堆场q
=4t/m2（构件计算）
2
=3t/m2（整体计算）
q
2
（2）、门机荷载
设计。

按《港口工程荷载规范》JTJ215—98附录C的M
h—4—25
（3）、铁路荷载。

按干线机车计算。

（4）、汽车荷载不计。

（5）、船舶系缆力
按普通系缆力计算。

（6）、其它起重设备机械不计。

1.5 材料指标
拟建码头所需部分材料及其容重、内摩擦角等指标可按下表选用。

表3 材料指标
2作用的分类及计算
2.1 结构自重力
2.1.1极端高水位情况：
计算图式见图2-1，计算见表2.1.1。

图2-1
项目计算书Gi(kN)
Xi
(m)
GiXi(kN.m)
沉箱前后壁，纵隔
板
(0.3×2+0.2)×12×11.8×15 1699.20 3.95 6711.84
沉箱侧板，横隔板(0.3×2+0.2×2)×2.8×12×
2×15
1008.00 3.95 3981.60
沉箱底板11.8×6.4×0.4×15 453.12 3.95 1789.82
沉箱前后趾0.5×(0.4+0.7)×0.75×2×
11.8×15
146.03 3.95 576.82
沉箱竖加强角0.5×0.213²×11.9×24×15 97.18 3.95 383.86
沉箱底加强角0.5×0.213²×(3.4+2.6)×2
×15×6
24.50 3.95 96.78
沉箱填石1 [3.6×2.8×6-0.5×0.213²×
11.9×4-0.5×0.213²×
(3.4+2.6)×2]×3×11
1951.22 2.45 4780.50
沉箱填石2 [3.6×2.8×12 -0.5×0.213²
×11.9×4-0.5×0.213²×
(3.4+2.6)×2]×3×11
3947.06 5.45 21511.50
胸墙1 0.3×3×11.8×24+1.2×3×
11.8×14
849.60 2.25 1911.60
胸墙2 3.3×1.0×11.8×14 545.16 2.4 1308.38 胸墙3 0.5×6.4×11.8×14 528.64 3.95 2088.13
沉箱上填石1 0.3×4.15×11.8×18+1.2×
4.15×11.8×11
910.84 5.825 5305.64
沉箱上填石2 1.0×3.85×11.8×11 499.75 5.975 2985.89 沉箱后趾填石（12.4+12.1）×0.75/2×11.8 108.41 7.525 815.80 ∑12768.71 54248.16 每延米自重作用1082.09 4597.30
2.1.2设计高水位情况：
计算图式见图2-2，计算见表2.1.2。

图2-2
项目计算书Gi(kN)
Xi
(m)
GiXi(kN.
m)
沉箱前后
壁，纵隔板
(0.3×2+0.2)×11.8×12×15 1699.20 3.95 6711.84
沉箱侧板，横隔板(0.3×2+0.2×2)×2.8×12×2
×15
1008.00 3.95 3981.60
沉箱底板11.8×6.4×0.4×15 453.12 3.95 1789.82
沉箱前后
趾0.5×(0.4+0.7)×0.75×2×
11.8×15
146.03 3.95 576.82
沉箱竖加
强角
0.5×0.213²×11.9×24×15 97.18 3.95 383.86
沉箱底加强角0.5×0.213²×(3.4+2.6)×2×
15×6
24.50 3.95 96.78
沉箱填石1 [3.6×2.8×6-0.5×0.213²×
11.9×4-0.5×0.213²×
(3.4+2.6)×2]×3×11
1951.22 2.45 4780.50
沉箱填石2 [3.6×2.8×12-0.5×0.213²×
11.9×4-0.5×0.213²×
(3.4+2.6)×2]×3×11
3947.06 5.45 21511.50
胸墙1 1.3×3×11.8×24+0.2×3×
11.8×14
1203.60 2.25 2708.10
胸墙2 3.3×1.0×11.8×14 545.16 2.4 1308.38 胸墙3 0.5×6.4×11.8×14 528.64 3.95 2088.13
沉箱上填
石1 1.3×4.15×11.8×18+2.2×
4.15×11.8×11
2330.97 5.825 5305.64
沉箱上填
石2
1.0×3.85×11.8×11 499.75 5.975 2985.89 沉箱后趾
填石
（12.1+12.4）×0.75/2×11.8 108.41 7.525 815.80 ∑14542.84 55044.66 每延米自
重作用
1232.44 4664.80 2.1.3设计低水位情况：
计算图示见图2-3，计算见表2.1.3。

图2-3
2.2 波浪力
由于码头所在的水域有掩护，浪高小于1m，波浪力可以忽略不计。

2.2.1 极端高水位: 2.2.2 设计高水位: 2.2.3 设计低水位: 2.3
土压力标准值计算
2.3.1 墙后块石棱体产生的土压力（永久作用）标准值
码头后填料为块石，ψ =45°，根据《重力式码头设计与施工规范》（JTJ290-98）第3.5.1.2条规定，)2/45(2ψ-= tg k an ，则172.0)2/4545(2=-= tg k an 。

沉箱顶面以下考虑 153/453/===ψδ
根据（JTJ290-98）表B.0.3-1，查表得16.0=an k 。

155.015cos 16.0cos === δan ax k k
041.015sin 16.0sin === δan ay k k
土压力标准值按（JTJ290-98）第3.5条计算
αγcos )(1an i i n k h e ∑=
αγcos )(2an i i n k h e ∑= 式中，αcos =1
码头后填料土压力（永久作用）：
4）极端高水位情况：
03.5=e
)(93.0172.03.0180.5kPa e =⨯⨯=
)(66.5172.0)115.23.018(5.2kPa e =⨯⨯+⨯=
)(10.5155.0)115.23.018(5.2kPa e =⨯⨯+⨯='
)(24.26155.0)114.12115.23.018(9.9kPa e =⨯⨯+⨯+⨯=-
土压力分布图见图2-1。

土压力引起的水平作用：
)/(69.20231.19424.814.0)
4.12)24.2610.5(
5.05.2)6
6.593.0(5.03.093.05.0m kN E H =++=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯⨯=
土压力引起的竖向作用：
)/(07.521531.194m kN tg E V =⨯= 土压力引起的倾覆力矩：
)
/.(96.104585.93301.11010.2)]}24.2610.5(3/[)24.2610.52(4.12{31.194}4.12)]66.593.0(3/[)66.593.02(5.2{24.814.0)9.143.03/1(m m kN M EH =++=+⨯+⨯⨯⨯+++⨯+⨯⨯⨯+⨯+⨯=土压力引起的稳定力矩：
)/.(30.372)75.04.6(07.52m m kN M EV =+⨯= 5）设计高水位情况：
03.5=e
)(02.4172.03.1180.4kPa e =⨯⨯=
)(86.6172.0)115.13.118(5.2kPa e =⨯⨯+⨯=
)(18.6155.0)115.13.118(5.2kPa e =⨯⨯+⨯='
)(33.27155.0)114.12115.13.118(9.9kPa e =⨯⨯+⨯+⨯=- 土压力分布图见图2-2。

土压力引起的水平作用：
)/(53.21876.20716.861.24
.12)33.2718.6(5.05.1)86.602.4(5.03.102.45.0m kN E H =++=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯⨯=
土压力引起的竖向作用：
)/(67.551576.207m kN tg E V =⨯= 土压力引起的倾覆力矩：
)/.(29.116111.101777.10641.37)]}33.2718.6(3/[)33.2718.62(4.12{76.207}4.12)]86.602.4(3/[)86.602.42(*5.1{16.861.2)9.133.13/1(m m kN M EH =++=+⨯+⨯⨯⨯+++⨯+⨯⨯+⨯+⨯=土压力引起的稳定力矩：
)/.(04.398)75.04.6(67.55m m kN M EV =+⨯= 6）设计低水位情况：
03.5=e
)(67.8172.08.2185.2kPa e =⨯⨯=
)(81.7155.08.2185.2kPa e =⨯⨯='
)(53.13155.085.41845.0kPa e =⨯⨯=
)(18.31155.0)1135.1085.418(9.9kPa e =⨯⨯+⨯=- 土压力分布图见图2-3。

土压力引起的水平作用：
)/(25.26337.23174.1914.1235
.10)18.3153.13(5.085.1)53.1381.7(5.08.267.85.0m kN E H =++=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯⨯=
土压力引起的竖向作用：
)/(28.6715)37.23174.19(m kN tg E V =⨯+= 土压力引起的倾覆力矩：
)/.(59.1422)]}18.3153.13(3/[)18.3153.132(35.10{37.231}35.10)]53.1381.7(3/[)53.1381.72(85.1{74.1914.12)4.128.23/1(m m kN M EH =+⨯+⨯⨯⨯+++⨯+⨯⨯⨯+⨯+⨯=土压力引起的稳定力矩：
)/.(05.481)75.04.6(28.67m m kN M EV =+⨯= 2.3.2 码头面堆存荷载产生的土压力（可变作用）标准值 堆货荷载产生的土压力（可变作用）：
各种水位时，堆货荷载产生的土压力标准值均相同。

1）
前方堆场堆货荷载产生的土压力标准值：
)(16.5172.0305.2~3.5kPa e =⨯=
)(65.4155.0309.9~5.2kPa e =⨯=- 堆货荷载产生的水平作用：
)/(11.7266.5745.144.1265.48.216.5m kN E qH =+=⨯+⨯= 堆货荷载产生的竖向作用：
)/(45.151566.57m kN tg E qV =⨯=
堆货荷载引起的倾覆力矩：
)/.(90.5564.125.066.57)4.128.25.0(45.14m m kN M EqH =⨯⨯++⨯⨯= 堆货荷载引起的稳定力矩：
)/.(47.110)75.04.6(45.15m m kN M EqV =+⨯= 2）
码头前沿堆货引起的竖向作用（可变作用）：
码头前沿堆货范围按6m 计算：G=20×6=120（kN/m ） 码头前沿堆货产生的稳定力矩：
)/.(792)2/0.66.3(120m m kN M G =+⨯= 门机和铁路荷载产生的土压力（可变作用）：
对设有门机和铁路的装卸区域的土压力常用等代均布荷载的方法处理：沿钢轨长度方向将轮压力化为线荷载，再将这些线荷载通过轨枕到渣等沿码头横向传布达一定深度后成为均布荷载，并移至地面。

根据设计要求，门机加双线路铁路的等代均布荷载可取37.6kPa 。

各种水位时，门及铁路等代均布荷载产生的土压力标准值相同。

)(47.6172.06.373.2~3.5kPa e =⨯=
)(83.5155.06.379.9~3.2kPa e =⨯=- 门机铁路产生的水平作用：
)/(41.9029.7212.184.1283.58.247.6m kN E qH =+=⨯+⨯=
门机铁路产生的竖向作用：
)/(65.2651529.7255.66.37m kN tg E qV =⨯+⨯=
门机铁路引起的倾覆力矩：
)/.(25.6984.125.029.72)4.128.25.0(12.18m m kN M EqH =⨯⨯++⨯⨯= 门机铁路引起的稳定力矩：
)
/.(54.1277)
6.075.02/55.6(1076.355.6)75.04.6(1529.72m m kN tg M EqV =++⨯⨯⨯++⨯⨯=
2.3.3 6度地震时主动土压力标准值计算 2.3.4 墙后块石棱体产生的地震土压力标准值 2.3.5 码头面堆存荷载产生的地震土压力标准值 2.4
地震惯性力
2.4.1 设计高水位情况 2.4.2 设计低水位情况 2.5
船舶荷载
2.5.1 系缆力（可变作用）
根据《港口工程荷载规范》给出的普通系缆力，在有掩护的港口，船长与计算系缆力的关系如下表4：
1）
船舶水面以上受风面积计算（按货船）：
根据船型参数资料，取设计船型的满载DW=15000t ，按《港口工程荷载规范》（JTJ215-98）
第10.2.2条计算船舶横向受风面积。

满载时：DW A xw log 742.0036.0log +-= 15000log 742.0036.0log +-=xw A 221.1155m A xw = 半载或压载时：
DW A xw log 727.0283.0log +=
15000log 727.0283.0log +=xw A 258.2084m A xw =
作用于船舶上计算风压力的垂直于码头前沿线的横向分力计算由（JTJ215-98）第10.2.1条中公式10.2.1-1计算。

ξx xw xw V A F 2510*6.73-= 式中： s m V x /22=
风压不均匀系数按表10.2.3取值，内插法求得805.0=ξ
kN F xw 77.597805.0*22*58.2084*10*6.7325==-
由于码头区有掩护，水流很小，作用于船舶上的水流力忽略不计。

2）
系缆力标准值：
按（JTJ215-98）10.4中10.4.1-4计算，
]cos sin [β
αx
F n K N ∑=
βαcos sin N N x = βαcos cos N N y =
βsin N N z =
式中，取 30=α, 15=β。

N 由表10.4.2，取4；K 取1.3。

)(26.402]15cos 30sin 77.597[43.1kN N ==
根据(JTJ215-98)10.4中10.4-5条规定系缆力标准值为450kN 。

)(33.21715cos 30sin 450kN N x ==
)(42.37615cos 30cos 450kN N y ==
)(47.11615sin 450kN N z ==
3） 系缆力引起的垂直作用、水平作用和倾覆力矩：
PRV=116.47/11.8=9.87（kN/m ） PRH=217.33/11.8=18.40(kN/m)
MPR=9.87×(1.0+0.75)+18.40×15.2=296.95(kN.m/m) 2.5.2 撞击力 2.5.3 挤靠力
3
码头稳定性验算
3.1
持久状况
3.1.1 作用效应组合
持久组合一：极端高水位（永久作用）+堆货（主导可变作用）+系缆力（非主导可变作用） 持久组合二：设计高水位（永久作用）+堆货（主导可变作用）+系缆力（非主导可变作用） 持久组合三：极端高水位（永久作用）+系缆力（主导可变作用）+堆货（非主导可变作用） 持久组合四：设计高水位（永久作用）+系缆力（主导可变作用）+堆货（非主导可变作用） 偶然组合：因该地区地震烈度为6度，根据《水运工程抗震设计规范》（JTJ225-98）第1.0.2条的规定可不进行抗震计算。

1） 码头沿胸墙底面和沉箱底面的抗滑稳定性验算：
根据(JTJ290-98)第3.6.1条规定，不考虑波浪作用，堆货土压力为主导可变作用时，按公式（3.6.1）计算：
f E E G P E E qV E V E G d
RH PR qH E H E )(1
)(21210γγγγφγγγγ++≤
++
不考虑波浪作用时，系缆力为主导可变作用，按公式（3.6.1）计算：
f E P E G E P E qV E RH PR V E G d
qH E RH PR H E )(1
)(0φγγγγγφγγγγ+-+≤
++
式中：各分项系数根据不同的作用效应组合，按公式(JTJ290-98)第3.6.1条规定取值；各作用的标准值按表3.6取值。

抗滑验算见表6.1，6.2。

2） 码头沿胸墙底面和沉箱底面的抗倾稳定性验算
根据（JTJ290-98）第3.6.3条规定，不考虑波浪作用，由可变作用产生的土压力为主导可变作用时，按公式（3.6.3-1）计算：
f M M M M M M EqV E EV E G G d
PR PR EqH E EH E )(1
)(0γγγγφγγγγ++≤
++
不考虑波浪作用时，系缆力产生的倾覆力矩为主导可变作用，按公式（JTJ3.6.3-2）计算：
f M M M M M M EqV E EV E G G d
EqH E PR PR EH E )(1
)(0γγγγφγγγγ++≤++
抗倾验算见表6.3，6.4。

3.1.2 承载能力极限状态设计表达式 3.2 短暂状况 3.3
偶然状况
3.3.1 作用效应组合
3.3.2 承载能力极限状态设计表达式
4 基床和地基承载力验算
根据（JTJ290-98）第3.6.6条规定：r σγσγ≤max 0 式中，0γ取1.1，γ为1.0，r σ取600kPa 。

则：kPa 45.545max ≤σ。

4.1
基床顶面应力计算
4.1.1 持久状况
1）
基床顶面应力计算作用组合：
持久组合一：极端高水位（永久作用）+系缆力（主导可变作用）+堆货（非主导可变作用） 持久组合二：设计低水位（永久作用）+系缆力（主导可变作用）+堆货（前沿堆货+门机铁路等代荷载）（非主导可变作用） 各作用标准值根据表4-5。

2）
持久组合一时基床顶面应力计算：
根据规范第3.6.7条规定计算：
)/(74.113987.945.1507.5209.1082m kN V k =-++=
)/(07.508047.11030.37230.4597m kN M R =++=
)/(81.189995.29690.55696.10450m kN M =++=
)(63.23/9.73/)(79.274.1139/)81.189907.5080(m B m ===-= ξ )(16.12/m B e =-=ξ
kPa
kPa
B e B V r k 45.54538.271)9.7/16.1*61(*9.7/74.1139)/61(/max ==+=+=σσ
kPa kPa
B e B V r k 45.54517.17)9.7/16.1*61(*9.7/74.1139)/61(/min ==-=-=σσ
3）
持久组合二时基床顶面应力计算：
根据规范第3.6.7条规定计算：
)/(72.163625.26387.928.6712045.1561.1180m kN V k =+-+++=
)/(59.950054.127779247.11029.116129.6159m kN M R =++++= )/(69.297425.69895.29690.55659.14220m kN M =+++=
)(63.23/9.73/)(99.372.1636/)69.297459.9500(m B m ===-= ξ )(02/m B e =-=ξ
kPa
kPa
B e B V r k 45.54518.207)9.7/0*61(*9.7/72.1636)/61(/max ==+=+=σσ
kPa kPa
B e B V r k 45.54518.207)9.7/0*61(*9.7/72.1636)/61(/min ==-=-=σσ
4.1.2 偶然组合：
因该地区地震烈度为6度，根据《水运工程抗震设计规范》（JTJ225-98）第1.0.2条的规定可不进行抗震计算。

4.2 承载力计算
5沉箱结构内力计算
根据码头稳定性验算的计算结果，沉箱构件内力分别按承载力极限状态和正常使用极限状态下不同作用组合的情况进行计算。

5.1 承载力极限状态下的内力计算
1）沉箱前面板：
经计算分析，沉箱内灌水1.5L(L=3.6m)深度时，沉箱前面板所受水压力最大。

计算沉箱下沉中，箱内灌水1.5L(L=3.6m)深度时的水压力：
沉箱加入1.5L水深后的总重：
G=5752.34+[5.4×3.6×2.8-0.5×0.213×0.213×2×(3.4+2.6)-0.5×0.213×0.213×5.3×4]×10.25×6=9053.59(kN)
沉箱体积：
)
m
(
883.28
10.25
/
9053.593
=
=
=
水
T
G
V
减去前后趾的体积：V′=883.28-9.735=873.54（3
m）
沉箱吃水深度：T= V′/A=873.54/（11.8×6.4）=11.57m
沉箱前面板所受的水压力：
P=（11.57-0.4）×10.25-5.4×10.25=59.14（kPa）计算图式见图5-0。

前面板首由外向里的荷载作用时（短暂状况）：
根据（JTJ290-98）第6.2.7条规定，底板以上面板所受水压力的分项系数取永久作用中静水压力的分项系数取1.2。

根据如图所示计算受力情况：p=59.14×1.2=70.97(kPa)。

将前面板分为两个区段：地板以上1.5L以下区段按两端固定的连续板计算，计算简图如图5-1-1。

图5-1-1
前面板受由里向外的荷载作用时（持久状况）：
使用期前面板在设计低水位时受贮仓压力作用计算得前面板受力情况，贮仓压力分享系数取1.35。

P1=1.35×1.53=2.07kPa
P2=9.76×1.35=13.18kPa
其计算简图见图5-1-2。

区段划分及计算图式同上。

图5-1-2
2）沉箱底板计算：
设计高水位、短暂状况，在永久作用与地基反力等共同作用时，底板受作用效应最大。

根据（JTJ290-98）第6.2.8条和6.2.9条的规定，底板按四边固定计算。

底板的受力图式见图5-1-3。

图5-1-3
根据（JTJ290-98）第3.7.1条的规定，底板计算的分项系数分别取：贮仓压力取1.35，底板自重取1.3，基床反力取1.35。

底板受力情况：p=1.35×33.32+1.3×25×0.4=57.98kPa
5.2 正常使用极限状态下的内力计算
根据以上计算得出的沉箱构件（前面板、前底板）内力的控制情况，进行正常使用极限状态计算。

作用组合情况与承载力极限状态下的相同。

1）沉箱前面板：
根据（JTJ215-98）第3.3.11条规定，短暂状况的永久作用与可变作用的代表值取标准值分项系数1.0，持久状况的可变作用的准永久值系数 取0.6。

前面板受由外向里的荷载作用时（短暂状况）：
根据图计算得前面板的受力情况：p=59.14kPa,其计算见图如图5-2-1。

图5-2-1
前面板受由里向外的荷载作用时（持久状况）：
根据贮仓压力的计算得其受力情况：p1=1.53kPa，p2=9.76kPa。

其计算简图见图5-2-2。

图5-2-2
2）沉箱底板计算：其底板受力情况，不考虑波浪力的作用，仅考虑受自重和贮仓压力的作用：
P=33.32+25×0.4=43.32（kPa）
其底板计算简图见图5-2-3。

图5-2-3
3）内力汇总：沉箱前面板、底板的内力计算均采用电算程序运算。

注：所有作用分布图及计算简图见书后附图。

沉箱的主视图、俯视图及侧视图见书后001、002号图。

参考资料
1、《港口水工建筑物》，韩理安主编，人民交通出版社，2000年8月第1版
2、《重力式码头设计与施工规范》JTJ290-98 ，交通部第四航务工程局主编，人民交通出版社，1998年8月第1版
3、《海港水文规范》JTJ213-98 ，交通部第一航务工程勘察设计院主编，人民交通出版社，1998年8月第1版
4、《水运工程抗震设计规范》JTJ225-98 , 中交水运规划设计院、交通部第一航务工程勘察设计院主编，人民交通出版社，1998年8月第1版
5、《港口工程地基规范》JTJ250-98,天津港湾工程研究所主编，人民交通出版社，1998年8月第1版
6、《港口工程荷载规范》JTJ215-98, 交通部第一航务工程勘察设计院、交通部第二航务工程勘察设计院主编，人民交通出版社，1998年8月第1版
忽略此处..。