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, 5.16,0,0.38h

t h h m t m h h

ΔΔ=====

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。每个条体的自重力连同作用于其上的垂直荷载为g。整体稳定安全系数为：

(cos )

M R g tg cl K M gr

αδΣ⋅⋅+Σ=

=

Σ稳定滑动

（5-4-23）

计算图示见图5-4-15，计算结果见表5-4-50。

图5-4-14 圆心位置图

表5-4-50 土坡稳定计算表 土条编号 ○1 ○2 ○3 ○4 ○5 ○6 ○7 ○8 Σ ()i b m 4.15 4.15 2.6 3.4 8.5 3.02 3.05 3.05 ()i h m 1.46 2.67 3.24 3.30 2.52 12.619.77 6.04 3(/)kN m γ 18 18 18 18 18 18 18 18 (/)q kN m

0 0 0 0 236 60 60 60 g 109 199 151 201 621 745 596 391 i r -8.86 -4.71 -1.32 1.67 7.62 13.4 16.4 19.6 ()i a ° -24.6 -12.8 -3.56 4.5 21.0 39.0 50.5 67.4 cos α -0.90 -0.97 -0.99 1.00 0.94 0.78 0.64 0.39 ()δ° 14 33 33 33 45 45 45 32 tg δ 0.24 0.65 0.65 0.65 1.0 1.0 1.0 0.63 ()C kPa 4 0 0 0 0 0 0 0 ()l m 2.4 — — — — — — — cos g tg αδ

-23.5 -125.4 -97.184.9 584 582 382 96 1483 cl 9.6 0 0 0 0 0 0 0 9.6 gr -967

-938 -199 335 4732 9983 9774

7663 28847

(cos )21.26(14839.6)

1.1128847

M R g tg cl K M gr αδΣ⋅⋅+Σ×+=

=

==Σ稳定滑动

因此满足规范要求。

图5-4-15 条分法土坡稳定计算图