1、沉箱重力式碼頭課程設(shè)計(jì)目的：綜合運(yùn)用港口水工建筑物、港口規(guī)劃與布置 等課程的知識(shí)，培養(yǎng)分析和解決工程實(shí)際問題的能力。學(xué)時(shí)：集中1.5周 1.5學(xué)分 必修時(shí)間：2015年11月30日-12月20日集中輔導(dǎo)時(shí)間及地點(diǎn)：11月30 15點(diǎn)17點(diǎn) 1-109 12月7 14點(diǎn)17點(diǎn) 1-109指導(dǎo)教師：宋向群、姜萌答疑地點(diǎn)：教師辦公室，綜合3#樓406、407 1、潮位： 港工1班 港工2班極端高水位： 5.1m 5.05m極端低水位： -1.15m -1.14m設(shè)計(jì)高水位： 4.01m 3.98m設(shè)計(jì)低水位： 0.45m 0.44m施工水位： 2.2m 2.16m（四）材料指標(biāo)：渣石內(nèi)摩擦角（度）？

2、按學(xué)號(hào)尾號(hào)： 0-25；1-26；2-27；3-28；4-29；5-30；6-26；7-27 ；8-28（五）使用荷載:門機(jī)荷載代號(hào): 按學(xué)號(hào)尾號(hào) 03:Mh-16-30；46:Mh-10-25；79:Mh-10-30 鐵路:機(jī)車類型按學(xué)號(hào)尾號(hào)，單號(hào)-干線機(jī)車；雙號(hào)-調(diào)車機(jī)車。第一節(jié) 設(shè)計(jì)資料（見設(shè)計(jì)任務(wù)書）第二節(jié) 碼頭標(biāo)準(zhǔn)斷面的構(gòu)造及其輪廓尺寸一、碼頭各部分標(biāo)高1. 碼頭頂標(biāo)高 即胸墻頂標(biāo)高原則：大潮時(shí)不淹沒；便于作業(yè)和前后方高程的銜接?；緲?biāo)準(zhǔn):設(shè)計(jì)高水位11.5m復(fù)核標(biāo)準(zhǔn):極端高水位00.5m有掩護(hù)、實(shí)體碼頭 2. 沉箱頂標(biāo)高：施工水位+0.30.5m3. 胸墻底標(biāo)高: 沉箱頂標(biāo)高-0.

3、30.5m 嵌入沉箱頂0.30.5m4. 碼頭前沿設(shè)計(jì)底標(biāo)高（拋石基床頂或沉箱底標(biāo)高） 設(shè)計(jì)低水位-碼頭前沿設(shè)計(jì)水深5. 基床底標(biāo)高：當(dāng)基床頂面應(yīng)力地基承載力時(shí),由地基承載力確定,厚度1m;否則厚度0.5m；6. 拋石棱體頂標(biāo)高：棱體頂面應(yīng)高出沉箱0.5m；棱體表層應(yīng)拋設(shè)0.50.8m厚二片石,其上再設(shè)倒濾層。7. 倒濾層頂標(biāo)高：取決于倒濾層厚度。碎石層坡度1:1.5碼頭前沿設(shè)計(jì)水深 D=T+Z1+Z2+Z3+Z4 設(shè)計(jì)低水位，設(shè)計(jì)船型在滿載吃水情況下安全?？康乃睢?T設(shè)計(jì)船型荷載吃水；Z1 龍骨下最小富裕深度（與海底質(zhì)有關(guān)）； Z2 波浪富裕深度； Z3 配載不均勻增加的尾吃水；Z4 備淤

4、深度。倒濾層厚度分層：5-20mm瓜米石、粗砂或礫砂層組成,每層厚度0.3m, 總厚度0.6m不分層：級(jí)配較好的混合石料，如石渣、砂卵石等，厚度0.8m； 或粒徑5100mm碎石，厚度0.6m1、泊位長度 中間泊位：Lb L+d (設(shè)計(jì)船長富裕長度) 富裕長度按海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范選取，與船長有關(guān)。2、沉箱長度: 根據(jù)沉箱預(yù)制廠能力和泊位長度綜合確定。 （盡量少的個(gè)數(shù)） 沉箱安裝縫宜采用沉箱高度的4，一般50mm。3、沉箱高度沉箱頂標(biāo)高沉箱底標(biāo)高4、沉箱寬度:由碼頭穩(wěn)定性確定，通過試算。（包括趾） 經(jīng)驗(yàn):?。?.60.7）倍碼頭高度（胸墻頂?shù)匠料涞祝┒?、沉箱外形尺度確定（由泊位尺度、預(yù)制能力等綜合

5、確定）沉箱尺度確定本設(shè)計(jì)沉箱用平接方式1、外壁、底板和隔墻厚度外壁厚由計(jì)算確定，250mm（有抗凍要求300mm） 300,350,400mm底板厚度由計(jì)算確定， 壁厚（比壁厚大50100mm） 400,450,500,550m隔墻厚度取隔墻間距的1/251/20，200mm 加強(qiáng)角寬度150-200mm，以減少應(yīng)力集中。2、箱內(nèi)隔墻布置宜對(duì)稱布置，間距35m，內(nèi)隔墻上部挖洞時(shí)，孔洞下邊緣至箱底的距離不宜小于隔墻間距的1.5倍3、沉箱重量（預(yù)制場預(yù)制能力）、干舷、浮游穩(wěn)定性、吃水驗(yàn)算 （列表計(jì)算、匯總）三、沉箱細(xì)部尺寸四、上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）胸墻斷面設(shè)計(jì)（現(xiàn)澆砼） 常見L型、梯形等形式1、胸墻頂

6、寬：0.8m（系船柱、門機(jī)前軌、管溝）2、胸墻底寬：由胸墻穩(wěn)定性要求定。經(jīng)驗(yàn):1/2沉箱寬度。3、胸墻高度胸墻頂標(biāo)高胸墻底標(biāo)高（二）系船柱設(shè)計(jì)1、系船柱中心距碼頭前沿0.51.0m，2030m等間距。2、選擇系船柱噸級(jí)： 按75%保證率 計(jì)算值、下限值，取值；用定型產(chǎn)品（三）門機(jī)布置:軌距、跨距10.5m，前軌到碼頭前沿2m， 荷載圖式?2、選擇系船柱噸級(jí)：風(fēng)壓力垂直于碼頭前沿的橫向分力 見荷載附錄E Fxw=73.610-5Axwvx212 vx 設(shè)計(jì)風(fēng)速（九級(jí)風(fēng)，v22m/s） 1 風(fēng)壓不均勻折減系數(shù)（0.61.0），與輪廓尺寸有關(guān); 2 風(fēng)壓高度變化修正系數(shù)（1.01.54）,與船舶水面

7、以上高度有關(guān)。 Axw 船體受風(fēng)面積，查荷載附錄H，根據(jù)船型、噸位， 按75%保證率選取。水流力（有掩護(hù)碼頭，本設(shè)計(jì)可忽略）系纜力標(biāo)準(zhǔn)值 n同時(shí)受力的系船柱數(shù)目，與船長有關(guān)，查荷載表 K系船柱受力分布不均勻系數(shù)，n=2時(shí)，K=1.2；n2時(shí)，K=1.3系船纜的水平投影與碼頭前沿線的夾角（30）系船纜與水平面的夾角（15）系纜力標(biāo)準(zhǔn)值荷載的規(guī)定值,對(duì)載重量10000t的船舶,400kN。 門機(jī)荷載圖式:（四）鐵路布置 計(jì)算鐵路荷載產(chǎn)生的土壓力時(shí)，鋼軌上的線荷載標(biāo)準(zhǔn)值按調(diào)車機(jī)車（125kN/m）或干線機(jī)車（140kN/m） 。（五）管溝設(shè)計(jì)作用：供水、電；尺寸（寬高）：小管溝，0.40.6m，大管

8、溝，1.01.2m （六）護(hù)舷設(shè)計(jì)1、選擇護(hù)舷類型和規(guī)格有效撞擊能量選取護(hù)舷：查橡膠護(hù)舷性能表（或曲線）選反力低，吸能大的型號(hào) 有效動(dòng)能系數(shù)0.70.8 m滿載排水量，荷載附錄H 75%Vn海船法向靠岸速度（m/s），查表2、懸掛高程:不同水位和吃水時(shí),船體干舷部分接觸護(hù)舷, 兼顧小船靠泊，則可偏低。沿前沿線D300水平護(hù)舷。 護(hù)舷間距：520m,510船長。（每個(gè)沉箱一個(gè)）五、其它碼頭前沿（作業(yè)地帶）寬度：2+10.5+1.5變形縫：沉箱安裝縫：沉箱高度4，50mm 胸墻縫（沉降）：12個(gè)沉箱一組，2cm寬拋石基床：底寬碼頭墻底寬+2倍基床厚 挖泥邊坡：亞粘土1:3,淤泥1:5 10 100

9、kg塊石拋石棱體坡度 1:1頂寬:自己給定。 出坡點(diǎn)、土壓力計(jì)算墻后主動(dòng)土壓力時(shí)先找出坡點(diǎn)P，按兩種指標(biāo)計(jì)算土壓力。從墻體后踵作主動(dòng)破裂面與棱體坡面交點(diǎn)=出坡點(diǎn)P，其位置可按 近似確定。 重力式規(guī)范2.4.3.1和附錄C 值按兩種填料的破裂角標(biāo)準(zhǔn)值由層厚加權(quán)平均確定；步驟：假設(shè) ，約2528 畫圖得h1和h2， 查附錄C表得1,2， 試算得到 出坡點(diǎn)計(jì)算土壓力時(shí)：出坡點(diǎn)以上按回填土， 以下按棱體。第三節(jié) 碼頭各項(xiàng)穩(wěn)定性驗(yàn)算 四種設(shè)計(jì)狀況，兩種極限狀態(tài)：持久狀況：在結(jié)構(gòu)使用期按承載能力極限狀態(tài)和 正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。短暫狀況的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)（施工期或使用初期）地震狀況的承載能力極限狀態(tài)設(shè)

10、計(jì)偶然狀況的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)本次課程設(shè)計(jì)：持久狀況承載能力極限狀態(tài) 對(duì)計(jì)算面前趾的抗傾穩(wěn)定性 沿墻底和各水平縫抗滑穩(wěn)定性 沿基床底面和基槽底面的抗滑穩(wěn)定性 基床和地基承載力 墻底面合力作用點(diǎn)位置 整體穩(wěn)定性（略） 各構(gòu)件的承載能力（略） 作用：永久作用： 結(jié)構(gòu)自重（包含填料自重），水位重度。 永久作用引起的土壓力（如:由土自重引起的不變的土壓力）可變作用： 堆貨荷載 （碼頭前沿和前方堆場的均布荷載）； 起重機(jī)械荷載； 鐵路荷載； 系纜力； 可變作用引起的土壓力等。作用組合原則： 最不利組合：穩(wěn)定力最小不穩(wěn)定力最大。 對(duì)抗滑、抗傾穩(wěn)定性：最大水平力最小豎向力 對(duì)基床和地基承載力：最大水平力最

11、大豎向力（大偏心） 最大水平力最小豎向力水位（因時(shí)間所限，特規(guī)定）：極端高水位（胸墻穩(wěn)定性驗(yàn)算 ）設(shè)計(jì)高水位（胸墻穩(wěn)定性驗(yàn)算，碼頭抗傾抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算 ）極端低水位（基床和地基承載力驗(yàn)算 ）1、持久組合一： 自重系纜力堆貨土壓力（土重和堆貨引起） 水位：設(shè)計(jì)高水位，極端高水位2、持久組合二： 自重系纜力鐵路土壓力（土重和鐵路荷載引起） 水位：設(shè)計(jì)高水位，極端高水位 （門機(jī)前腿產(chǎn)生穩(wěn)定力和穩(wěn)定力矩，故不計(jì)門機(jī)荷載）一、胸墻穩(wěn)定性驗(yàn)算 （抗滑、抗傾）1、持久組合一： 自重系纜力堆貨土壓力 水位：設(shè)計(jì)高水位2、持久組合二： 自重系纜力門機(jī)鐵路土壓力 門機(jī)：與胸墻情況不同，此時(shí)門機(jī)產(chǎn)生的不穩(wěn)定力和力矩可

12、以大于穩(wěn)定力和力矩，所以要考慮。吊臂朝后。 水位：設(shè)計(jì)高水位二、碼頭抗滑（沿基床頂面、底面） 抗傾穩(wěn)定性（繞沉箱前趾）驗(yàn)算另需注意：各種作用換算成單位長度（m）斷面上的作用值。 系纜力，門機(jī)、鐵路都要換算。為達(dá)到傾覆力矩或水平力最大，堆載應(yīng)布在計(jì)算面之后。土壓力計(jì)算，胸墻用朗金理論，沉箱用庫侖理論。附錄C門機(jī)和鐵路換算成均布荷載，可直接布在碼頭面上,（偏于安全）。要考慮同時(shí)作用在一個(gè)沉箱上的多臺(tái)門機(jī)產(chǎn)生的荷載。沿基床底面的抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算自重中計(jì)入BDEE 基床的自重力；計(jì)入基床被動(dòng)土壓力(作用于EE 面)其標(biāo)準(zhǔn)值乘折減系數(shù)0.3,分項(xiàng)系數(shù)取1)基床厚度較薄或墻前土層軟弱時(shí)，可不考慮這部分被動(dòng)土

13、壓力另需注意：三、基床承載力驗(yàn)算0結(jié)構(gòu)重要性系數(shù),二級(jí)，取1 基床頂面最大應(yīng)力分項(xiàng)系數(shù),取1max 基床頂面最大應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值（KPa）R 基床承載力設(shè)計(jì)值，取600 KPa水位低時(shí),自重增大,取極端低水位。Vmax：門機(jī)鐵路自重； 堆貨（滿布碼頭面）自重。Hmax：土壓力、系纜力0max R 合力作用點(diǎn)與墻身前趾距離：Vk：作用在基床頂面的豎向合力標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m）MR:豎向合力標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)墻底面前趾的穩(wěn)定力矩（kN.m/m）Mo:傾覆力標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)墻底面前趾的傾覆力矩（kN.m/m）B/3時(shí)：B/3時(shí)：偏心距：四、墻底合力作用點(diǎn)位置:非巖石地基,要求 B/4 1.基床底面應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值：2.地基承載力驗(yàn)算

14、公式：r0-結(jié)構(gòu)重要性系數(shù),取1;rR-抗力分項(xiàng)系數(shù),23;Vd 、Vk-作用于計(jì)算面上豎向合力的設(shè)計(jì)值、標(biāo)準(zhǔn)值(KN/m)；Fk-地基承載力的豎向合力標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m); rs-綜合分項(xiàng)系數(shù),取1。五、地基承載力驗(yàn)算 港口工程地基規(guī)范B1-墻底實(shí)際受壓寬度,當(dāng)B/3, B1=B;否則B1=3；r-塊石的水下重度標(biāo)準(zhǔn)值; d-基床厚度；基床底面計(jì)算寬度Be=B1+2d ；前、后端豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值 Pv2=max Pv1=min5.1.1 基礎(chǔ)形狀為條形的地基承載力驗(yàn)算可按平面問題考慮。5.1.4 持久狀況宜采用直剪固結(jié)快剪強(qiáng)度指標(biāo)。5.1.5 對(duì)不計(jì)波浪力的建筑物，持久狀況宜取極端低水位；3.計(jì)算地基承載力的豎向合力標(biāo)準(zhǔn)值Fk：當(dāng)0,均質(zhì)土地基、均布邊載,bj-1,bj極限承載力豎向應(yīng)力的平均值: cK、K、rK、 qK 、Nr 、Nq、Nc ?將計(jì)算寬度Be分成M個(gè)小區(qū)間bj-1,bj:j前趾處b0=012M備注bj=jBB=Be/MPvj 由Pv2=max Pv1=minB =VdPzjB=PZP*vj=K* PvjK* =PZ/VdMin(Pzj,P*vj)B=FKNr、Nc 承載力系數(shù),附錄H列表計(jì)算Fk合力的傾斜率：Hk-作用于計(jì)算面以上的水平合力標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m),包括基床厚度范圍內(nèi)的主動(dòng)土壓力.定傾高度m=- a0.2ma -重心到浮心距離a =Y