沉箱码头计算书讲解

任务要求：

码头设计高水位12米，低水位7.4米，设计船型20000吨，波高小于1米，地面堆货20kpa ，Mh —16—30门座式起重机，地基承载力不足，须抛石基床。

一．拟定码头结构型式和尺寸

1． 拟定沉箱尺寸：

船舶吨级为20000吨，查规范得相应的船型参数：

即吃水为10.5米。

其自然资料不足，故此码头的前沿水深近似估算为：

1.1510.51

2.1D kT m ==⨯=，

设计低水位7.4米，则底高程：7.412.1 4.7m -=-，因此定底高程-5.1m 处。由于沉箱定高程即为胸墙的底高程，此处胸墙为现浇钢筋混凝土结构，要求满足施工水位高于设计低水位，因此沉箱高度要高于码头前沿水深12.1m 。

综上，选择沉箱尺寸为： 1310.214l b h m m m ⨯⨯=⨯⨯。 下图为沉箱的尺寸图：

2．拟定胸墙尺寸：

如图，胸墙的顶宽由构造确定，一般不小于0.8m ，对于停靠小型内河船舶的码头不小于0.5m 。此处设计胸墙的顶宽为1.0m 。设其底宽为5.5m ，检验其滑动和倾覆稳定性要求是否满足要求：（由于此处现浇胸墙部分钢筋直接由沉箱顶部插入，可认为其抗滑稳定性满足要求，只需验算其抗倾稳定性）

设计高水位时胸墙有效重力小于设计低水位时，对于胸墙的整体抗倾不利，故考虑设计高水位时的抗倾稳定。

沉箱为现浇钢筋混凝土，其重度在水上为3

23.5/kN m ，水下为3

13.5/kN m ，则在设计高水位时沉箱的自重为：

()][()5.511 1.511 1.5 1.5 5.5123.5 3.11 1.5 5.51 3.113.5

2 4.6 4.[{]62

}G -=⨯+⨯⨯⨯-⨯+⨯+⨯+-⨯⨯⨯（）则 227.83G kN =。

自重G 对O 点求矩：

G 77.10.533.4967 5.510.47922/3 5.51/3=733.56M kN m =⨯+⨯-⨯⨯+（）（） 。

考虑到有门机在前沿工作平台工作时，胸墙的水平土压力最大，此处门机荷载折算为线性荷载为：

25010

178.5714

q kPa ⨯==

。 （此处近似用朗肯土压力进行验算）朗肯主动土压力系数：

224545350.()7)(=2Ka tan tan ϕ=-=-。

则其土压力分布如上图： 如上图，其各点的土压力强度为：

()()()()()01112=0.27178.5748.21;

10.2718 1.5178.5755.5;

120.2718 1.59.5 3.1178.5763.46.

a b P Ka h q kPa P Ka h q kPa P Ka h h q kPa γγγγ+=⨯==+=⨯⨯+==++=⨯⨯+⨯+=

则其土压力为：

()()0.5 1.548.2155.50.5 3.155.563.46262.17E KN =⨯⨯++⨯⨯+=。

作用点至墙底的距离为：

221148.21 4.6 2.37.29 3.10.57.96 3.10.50.57.29 1.5 3.11

(())3=2.203y E m =

⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+ 。则土压力对墙前O 点的弯矩值为：

262.17 2.2576.77M KN m =⨯=。

综上：G =733.56576.77M kN m M KN m >= ，即说明在高水位时胸墙能保持抗倾稳定。 即胸墙的尺寸为：顶宽为1.0m ，底宽为5.5m ，高为4.6m 。 则码头的结构形式及尺寸如图：

二、计算高低水位时抗滑、抗倾稳定性及地基应力

1、荷载作用分类及计算：

（1）结构自重力（永久作用）：

a、设计高水位情况：

设计高水位自重作用计算表

项目计算式Gi（KN) Xi(m) Gi*Xi(KN*m) 沉箱前、后面板、纵隔墙(13.05*0.3*+13.05*2)*13*15 2035.80 5.50 11196.90

沉箱侧板、横隔墙（13.05*4.25*0.3*4+13.05

*4.25*0.2*4）*15

1663.90 5.50 9151.45

沉箱底板（9.3*0.25*13）*15 816.10 5.50 4488.55 沉箱前趾（0.45+0.85）*0.9*0.5*13*15 114.10 0.50 56.60 沉箱内填土 4.25*4*13.05*9.5*6 12645.45 5.50 69549.98

胸墙[(1+2.5)*1.5*0.5*23.5+(2.5+5.5)

*3.1*0.5*13.5]*13

2979.00 0.40 1191.60

胸墙后填土[(4.8+7.8)*3.1*0.5*9.5+(7.8+9.3)

*1.5*0.5*18]*13

5414.00 4.12 22305.68

总计25668.35 117940.76 每延米自重作用25668.35/13 1974.49 9072.37

b 、设计低水位情况：

设计低水位自重作用计算表

项目计算式Gi(kN) Xi(m) GiXi(kN*m)

沉箱前面板、后面板、纵隔墙2*（0.3*12.5*13*15

+0.3*1.05*13*25）

+0.2*12.5*13*15+

0.2*1.05*13*25

2223.00 5.55 12337.65

沉箱侧板，横隔板

2*（0.3*12.4*12.5*

15+0.3*12.4*1.05

*25）+0.2*12.4*12.5

*15+0.2*12.4*1.05*25

2120.40 5.55 11768.22

沉箱底板10.2*0.45*13*15 895.05 5.55 4967.53 沉箱前趾0.85*0.9*13*15 149.18 0.45 67.13

沉箱内填石6*（3.4*3.65*12.5*9.5

+3.4*3.65*1.05*18）

10249.42 5.55 56884.28

胸墙（1+5.5）*4.6/2*

13*23.5

4567.23 2.79 12719.72

胸墙后填土(3.8+8.3)*4.6/2*13*18 6512.22 7.04 45819.98 总计26716.49 144564.50 每延米自重作用2055.11 11120.35

（2）、土压力标准值计算：