重力式码头稳定计算书

码头稳定性验算1.计算模型
2.计算荷载
设计高水位=2.77m ;设计低水位=-2.89m
1) 结构自重力
①重力（设计高水位2.77m）
G1护栏作用力不计
G2胸墙=(1.73*23+0.02*13)*1.3=52.065KN G3砼挡墙=0.5*(1.914+2.589)*1.75*13+
0.5*(2.589+3.375)*1.0*13=93.21kn
力臂计算:
稳定力矩计算:
②重力（设计低水位-2.89m ） G1护栏 作用力不计
G2胸墙=1.75*1.3*23=52.325KN G3砼挡墙=0.5*(1.914+2.589)*1.75*23+ 0.5*(2.589+3.375)*1.0*23=164.91kn 力臂计算:
稳定力矩计算:
2)土压力强度计算
后方回填碎石,二片石,开山石 ︒=45ϕ γ=18kn/m
第二破裂角： 0
05.22)(2
1)90(21'=---=βεϕθ
=β0
=ε005.22452
1
=⨯=
δ
有 15°<α1,α2<θ' ，故土压力可按公式2.4.1.1计算 对胸墙: α=0 ,cos α=1
对砼挡墙: 01
95.155
.31
==-tg
α ; cos α=0.961
3.作用分析
1) 永久作用
①设计高水位2.77m
永久作用土压力强度 cos α1=1 ,cos α2=0.961
11e = 0
e 12=(18×1.48+11×0.02)×Kan ×cos α1=26.86×0.1597 =4.29kpa
1597.0)841.01(924.05
.00cos 5.22cos 45sin 5.67sin 1)5.22cos(145cos )cos()cos()sin()sin(1)cos(cos )
(cos 20000
022
2
2=+⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡︒+⨯=
⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡-+-+++-=
βαδαβϕδϕδαααϕαn n n n n n n k 2835.0)
9319.01(723.0765
.095.15cos 45.38cos 45sin 5.67sin 1)45.38cos()95.15(cos 05.29cos )cos()cos()sin()sin(1)cos(cos )
(cos 20000
20
22
2
2=+⨯=⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡︒+⨯=
⎥
⎦
⎤
⎢⎣⎡-+-+++-=
βαδαβϕδϕδαααϕαn n n n n n n k
e 21 =(18×1.48+11×0.02)×0.2835×0.961=7.318kpa e 2=57.11×kan ×cos α2=57.11×0.2835×
0.961=15.559kpa 胸墙后土压力合力
水平合力:Eh n =
竖直合力:Ev n = 计算得:(按填料分层，单位kn)
力臂计算
水平力壁di 和倾覆力矩MEHi 计算
竖直力壁di 和稳定力矩MEVi 计算
)cos(
25.011n an n n i n n i i K h h r h r δα+⎪⎭
⎫
⎝⎛+∑-=)sin(25.011n an n n i n n i i K h h r h r δα+⎪⎭
⎫ ⎝⎛+∑-=
②设计低水位-2.89m
永久作用土压力强度 cos α1=1 ,cos α2=0.961 e 11=0
e 12=(18×1.5)×Kan ×cos α1=27×0.1597×1 =4.312kpa e 21=(18×1.5)×Kan ×cos α1=27×0.2835×0.961 =7.356kpa
e 22=76.5×kan ×cos α2=76.5×0.2835×0.961=20.842kpa 胸墙后土压力合力
水平合力:Eh n =
竖直合力:Ev n = 计算得:(按填料分层，单位kn)
力臂计算
水平力臂di 和倾覆力矩MEHi 计算
)cos(
25.011n an n n i n n i i K h h r h r δα+⎪⎭
⎫
⎝⎛+∑-=)sin(25.011n an n n i n n i i K h h r h r δα+⎪⎭
⎫ ⎝⎛+∑-=
竖直力臂di和稳定力矩MEVi计算
2)可变作用取可变荷载Q=30kn/m
①可变作用土压力强度
胸墙Eq1=q·kq·Kan·hn
=30×1×0.1597×1.5=7.187kn 砼挡墙Eq2=q·kq·Kan·hn
=30×1×0.2835×2.75=23.389kn
胸墙后土压力合力
水平分力Eqh1=7.19×cos22.5°= 6.64kn
竖向分力Eqv1=7.19×sin22.5°= 2.752kn
砼挡墙后土压力合力
水平分力Eqh2=23.39×cos38.45°= 18.313kn 竖向分力Eqv2=23.39×sin38.45°= 14.548kn 可变土压力合力
水平力 Eqh=6.64+18.304 = 24.954kn 竖向力 Eqv=2.75+14.56 = 17.300kn ②可变土压力力臂及力矩计算
水平力臂di 和倾覆力矩MEqhi 计算
竖直力臂di 和稳定力矩MEqvi 计算
3）波浪作用,地震作用和系缆力,剩余水压力暂不考虑。

4.抗滑稳定性验算
不考虑波浪作用，且由可变作用产生的土压力为主导时， 按下列公式验算：
f qV E E V E E G G d
RH P pR qH E E W P PW H
E
E )(1)(0γγγγ
ψγγγ
γγ++≤+++
其中0.6f ,1G ,1d ,1.35E ,10=====γγγγ
1）设计高水位2.77m
第一层胸墙：
左边滑动作用=1.35*2.985+1.35*6.64=12.994KN
右边抗滑作用=0.6*(52.065+1.35*1.237+1.35*2.752) =34.471KN >12.994KN
故抗滑安全。

第二层砼挡墙：
左边滑动作用=1.35*33.347+1.35*24.954=70.968KN
右边抗滑作用=0.6*(145.275+1.35*20.803+1.35*17.3) =118.029KN >70.968KN
故抗滑安全。

2）设计低水位-2.89m
第一层胸墙：
左边滑动作用=1.35*2.988+1.35*6.64=12.998KN
右边抗滑作用=0.6*(52.325+1.35*1.239+1.35*2.752) =34.628KN >12.998KN
故抗滑安全。

第二层砼挡墙：
左边滑动作用=1.35*33.347+1.35*24.954=78.706KN
右边抗滑作用=0.6*(217.235+1.35*25.355+1.35*17.3) =164.892KN >78.706KN
故抗滑安全。

5.抗倾稳定性验算
不考虑波浪作用，且由可变作用产生的土压力为主导时， 按下列公式验算：
)(1)(0EqV
M E EV M E G M G d
pR M pR EqH M E PW M
PW
EH
M
E
γγγγψγγγγγ++≤+++ 其中
1）设计高水位2.77m 1G ,1.25d ,1.35E ,10====γγγγ
第一层胸墙：
左边倾覆作用=1.35*1.493+1.35*3.32=6.497KN
右边稳定作用=0.8*(33.842+1.35*1.609+1.35*3.578)
=32.675KN >6.497KN 故抗倾安全。

第二层砼挡墙：
左边倾覆作用=1.35*39.504+1.35*46.762=116.459KN
右边稳定作用=0.8*(246.384+1.35*64.285+1.35*47.877)
=290.566KN >116.459KN
故抗倾安全。

2）设计低水位-2.89m
第一层胸墙：
左边倾覆作用=1.35*1.493+1.35*3.32=6.499KN
右边稳定作用=0.8*(34.011+1.35*1.610+1.35*3.5788)
=32.812KN >6.499KN
故抗倾安全。

第二层砼挡墙：
左边倾覆作用=1.35*44.806+1.35*46.762=123.617KN
右边稳定作用=0.8*(348.193+1.35*70.551+1.35*44.351)
=402.649KN >123.617KN
故抗倾安全。

6.系船柱块体处胸墙的计算(暂时没有)
7.基床和地基承载力验算
基床承载力按下公式计算：
R σσγγσ=max 0
1)在设计高水位作用下： 竖
向
合
力
力
矩
R M =226.604+56.836+44.351=327.792KN*m
水平合力力矩O M =39.504+46.762=86.266KN*m 竖向合力标准值K V =145.275+20.803+17.3=183.378KN K
O
R V M M -=
ξ=1.317 故ξ>B/3=1.292 使用公式⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=⎪⎭
⎫ ⎝⎛+=B e B V B e B V k k 6161min
max σσ计算
e =ξ-2/B =0.0.62
⎪⎭
⎫ ⎝⎛+=B e B V k 61max σ=92.784Kpa ⎪⎭
⎫
⎝
⎛-=B e B V k 61min σ=1.863Kpa
按规范设计荷载R σ取450Kpa 故R σσ<max ,基床承载力满足要求。

1)在设计低水位作用下： 竖
向
合
力
力
矩
R M =348.193+70.551+44.351=463.095KN*m
水平合力力矩O M =44.806+46.762=91.568KN*m 竖向合力标准值K V =217.235+25.355+17.3=259.89KN
K
O
R V M M -=ξ=1.43
故ξ>B/3=1.292 使用公式
⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=⎪⎭
⎫
⎝⎛+=B e B V B e B V k k 6161min
max σσ计算
e =ξ-2/B =0.508 ⎪
⎭⎫ ⎝
⎛+=B e B V k 61max σ=119.817Kpa ⎪
⎭⎫ ⎝
⎛-=
B e B
V k
61min σ=14.32Kpa
按规范设计荷载R σ取450Kpa
故R σσ<max ,基床承载力满足要求。

8.计算桩承载力
在低水位下，结构自重较大，故只需计算低水位下桩承载力
重力分项系数G γ=1.2，并考虑护拦影响。

故需重新计算基床承载力。

基床承载力： 竖向合力力矩
R M =348.193*1.2+18.4*1.2*1.075+70.551+44.351
=556.47KN*m
水平合力力矩O M =44.806+46.762=91.568KN*m 竖向合力标准值
K V =217.235*1.2+18.4*1.2+25.355+17.3=325.417KN K
O
R V M M -=
ξ=1.429 故ξ>B/3=1.292 使用公式
⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=⎪⎭
⎫ ⎝⎛+=B e B V B e B V k k 6161min
max σσ计算
e =ξ-2/B =0.509 ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=
B e B V k 61max σ=150.147Kpa ⎪⎭
⎫
⎝⎛-=B e B V k 61min σ=17.81Kpa 桩间眼码头轴向间距为5m ，故两桩需承受分部荷载为：
max Q = 150.147*5= 750.735kn/m min Q = 89.05kn/m
桩荷载示意图如下：
求得Fa=1010.79KN Fb=405.74KN 即桩承载力。

9.整体稳定性验算
[计算简图]
[控制参数]:
采用规范: 通用方法
计算目标: 安全系数计算
滑裂面形状: 圆弧滑动法
不考虑地震
[坡面信息]
坡面线段数4
坡面线号水平投影(m) 竖直投影(m) 超载数
1 0.500 0.500 0
2 5.500 0.000 0
3 0.100 2.750 0
4 50.000 0.000 2
超载1 距离0.010(m) 宽15.000(m) 荷载(10.00--10.00kPa)270.00(度)
超载2 距离15.000(m) 宽35.000(m) 荷载(100.00--100.00kPa)270.00(度)
[土层信息]
坡面节点数 5
编号 X(m) Y(m)
0 0.000 0.000
-1 0.500 0.500
-2 6.000 0.500
-3 6.100 3.250
-4 56.100 3.250
附加节点数 24
编号 X(m) Y(m)
1 6.100 3.250
2 7.400 1.500
3 8.01
4 1.500
4 8.800 -1.250
5 5.425 -1.250
6 5.425 -0.250
7 5.925 -0.250
8 6.000 0.500
9 7.400 3.250
10 1.070 0.035
11 4.925 -1.250
12 10.050 -1.250
13 14.550 0.250
14 60.000 0.250
15 60.000 -20.000
16 -40.000 -20.000
17 -40.000 0.000
18 7.400 2.450
19 9.500 2.450
20 13.383 -0.139
21 60.000 3.250
22 60.000 0.750
23 12.050 0.750
24 5.425 -20.000
不同土性区域数7
不考虑水的作用，算出安全系数偏小，结果趋于安全。

[计算条件]
圆弧稳定分析方法: 瑞典条分法
土条重切向分力与滑动方向反向时: 当下滑力对待
稳定计算目标: 自动搜索最危险滑裂面
条分法的土条宽度: 1.000(m)
搜索时的圆心步长: 1.000(m)
搜索时的半径步长: 0.500(m)
计算结果如下:
条件一，当基床下层淤泥处理到砼挡墙前趾(x=5.425m)时计算结果:
最不利滑动面:
滑动圆心= (3.860,2.270)(m)
滑动半径= 6.069(m)
滑动安全系数= 1.504
总的下滑力= 219.653(kN)
总的抗滑力= 330.289(kN)
土体部分下滑力= 219.653(kN)
土体部分抗滑力= 330.289(kN)
筋带在滑弧切向产生的抗滑力= 0.000(kN)
筋带在滑弧法向产生的抗滑力= 0.000(kN)
条件二，当基床下层淤泥处理到砼挡墙后趾(x=8.8m)时，其他相同条件下的计算结果：
最不利滑动面:
滑动圆心= (4.280,2.230)(m)
滑动半径= 5.708(m)
滑动安全系数= 1.050
总的下滑力= 208.481(kN)
总的抗滑力= 218.946(kN)
土体部分下滑力= 208.481(kN)
土体部分抗滑力= 218.946(kN)
筋带在滑弧切向产生的抗滑力= 0.000(kN)
筋带在滑弧法向产生的抗滑力= 0.000(kN)
条件三，当淤泥未经处理,其他相同条件下的计算结果:
最不利滑动面:
滑动圆心= (4.580,1.910)(m)
滑动半径= 5.885(m)
滑动安全系数= 1.013
总的下滑力= 221.576(kN)
总的抗滑力= 224.533(kN)
土体部分下滑力= 221.576(kN)
土体部分抗滑力= 224.533(kN)
筋带在滑弧切向产生的抗滑力= 0.000(kN)
筋带在滑弧法向产生的抗滑力= 0.000(kN)
结论：
按（JTJ250-98）规范表5.4.1，滑动安全系数应取Rγ=1.1-1.5，并且Rγ值越大，稳定性越高。

故条件一Rγ=1.504满足规范要求，条件二Rγ=1.05，条件三Rγ=1.013不满足规范要求。

条件一下码头圆弧滑动示意图如下：
γ=1.504
R。