1、沉箱重力式码头课程设计,目的：综合运用港口水工建筑物、港口规划与布置等课程的知识，培养分析和解决工程实际问题的能力。 学时：集中1.5周 1.5学分 必修 时间：2015年11月30日-12月20日 集中辅导时间及地点：11月30 15点17点 1-10912月7 14点17点 1-109 指导教师：宋向群、姜萌 答疑地点：教师办公室，综合3#楼406、407,1、潮位：港工1班 港工2班 极端高水位： 5.1m 5.05m 极端低水位： -1.15m -1.14m 设计高水位： 4.01m 3.98m 设计低水位： 0.45m 0.44m 施工水位： 2.2m 2.16m （四）材料指标：渣
2、石内摩擦角（度）？按学号尾号：0-25；1-26；2-27；3-28；4-29；5-30；6-26；7-27 ；8-28 （五）使用荷载: 门机荷载代号: 按学号尾号03:Mh-16-30；46:Mh-10-25；79:Mh-10-30 铁路:机车类型按学号尾号，单号-干线机车；双号-调车机车。,第一节 设计资料（见设计任务书）,第二节 码头标准断面的构造及其轮廓尺寸,一、码头各部分标高,1. 码头顶标高即胸墙顶标高 原则：大潮时不淹没； 便于作业和前后方高程的衔接。,基本标准:设计高水位11.5m 复核标准:极端高水位00.5m,有掩护、实体码头,2. 沉箱顶标高：施工水位+0.30.5m
3、3. 胸墙底标高: 沉箱顶标高-0.30.5m 嵌入沉箱顶0.30.5m,4. 码头前沿设计底标高（抛石基床顶或沉箱底标高）设计低水位-码头前沿设计水深 5. 基床底标高：当基床顶面应力地基承载力时,由地基承载力确定,厚度1m;否则厚度0.5m； 6. 抛石棱体顶标高：棱体顶面应高出沉箱0.5m；棱体表层应抛设0.50.8m厚二片石,其上再设倒滤层。 7. 倒滤层顶标高：取决于倒滤层厚度。碎石层坡度1:1.5,码头前沿设计水深 D=T+Z1+Z2+Z3+Z4设计低水位，设计船型在满载吃水情况下安全停靠的水深。T设计船型荷载吃水；Z1 龙骨下最小富裕深度（与海底质有关）；Z2 波浪富裕深度； Z
4、3 配载不均匀增加的尾吃水；Z4 备淤深度。,倒滤层 厚度,分层：5-20mm瓜米石、粗砂或砾砂层组成,每层厚度0.3m,总厚度0.6m 不分层：级配较好的混合石料，如石渣、砂卵石等，厚度0.8m；或粒径5100mm碎石，厚度0.6m,1、泊位长度中间泊位：Lb L+d (设计船长富裕长度)富裕长度按海港总体设计规范选取，与船长有关。 2、沉箱长度: 根据沉箱预制厂能力和泊位长度综合确定。（尽量少的个数）沉箱安装缝宜采用沉箱高度的4，一般50mm。 3、沉箱高度沉箱顶标高沉箱底标高 4、沉箱宽度:由码头稳定性确定，通过试算。（包括趾）经验:取（0.60.7）倍码头高度（胸墙顶到沉箱底）,二、沉
5、箱外形尺度确定,（由泊位尺度、预制能力等综合确定）,沉箱尺度确定,本设计沉箱用平接方式,1、外壁、底板和隔墙厚度 外壁厚由计算确定，250mm（有抗冻要求300mm）300,350,400mm 底板厚度由计算确定， 壁厚（比壁厚大50100mm）400,450,500,550m 隔墙厚度取隔墙间距的1/251/20，200mm加强角宽度150-200mm，以减少应力集中。 2、箱内隔墙布置 宜对称布置，间距35m，内隔墙上部挖洞时，孔洞下边缘至箱底的距离不宜小于隔墙间距的1.5倍 3、沉箱重量（预制场预制能力）、干舷、浮游稳定性、吃水验算 （列表计算、汇总）,三、沉箱细部尺寸,四、上部结构设计
6、,（一）胸墙断面设计（现浇砼）常见L型、梯形等形式 1、胸墙顶宽：0.8m（系船柱、门机前轨、管沟） 2、胸墙底宽：由胸墙稳定性要求定。经验:1/2沉箱宽度。 3、胸墙高度胸墙顶标高胸墙底标高 （二）系船柱设计 1、系船柱中心距码头前沿0.51.0m，2030m等间距。 2、选择系船柱吨级： 按75%保证率计算值、下限值，取值；用定型产品（三）门机布置:轨距、跨距10.5m，前轨到码头前沿2m，荷载图式?,2、选择系船柱吨级： 风压力垂直于码头前沿的横向分力 见荷载附录E Fxw=73.610-5Axwvx212vx 设计风速（九级风，v22m/s）1 风压不均匀折减系数（0.61.0），与轮
7、廓尺寸有关;2 风压高度变化修正系数（1.01.54）,与船舶水面以上高度有关。Axw 船体受风面积，查荷载附录H，根据船型、吨位，按75%保证率选取。 水流力（有掩护码头，本设计可忽略） 系缆力标准值,n同时受力的系船柱数目，与船长有关，查荷载表 K系船柱受力分布不均匀系数，n=2时，K=1.2；n2时，K=1.3 系船缆的水平投影与码头前沿线的夹角（30） 系船缆与水平面的夹角（15） 系缆力标准值荷载的规定值,对载重量10000t的船舶,400kN。,门机荷载图式:,（四）铁路布置计算铁路荷载产生的土压力时，钢轨上的线荷载标准值按调车机车（125kN/m）或干线机车（140kN/m） 。
8、,（五）管沟设计 作用：供水、电； 尺寸（宽高）：小管沟，0.40.6m，大管沟，1.01.2m,（六）护舷设计,1、选择护舷类型和规格,有效撞击能量 选取护舷：查橡胶护舷性能表（或曲线）选反力低，吸能大的型号, 有效动能系数0.70.8 m满载排水量，荷载附录H 75% Vn海船法向靠岸速度（m/s），查表,2、悬挂高程:不同水位和吃水时,船体干舷部分接触护舷,兼顾小船靠泊，则可偏低。沿前沿线D300水平护舷。护舷间距：520m,510船长。（每个沉箱一个）,五、其它,码头前沿（作业地带）宽度：2+10.5+1.5 变形缝：沉箱安装缝：沉箱高度4，50mm胸墙缝（沉降）：12个沉箱一组，2c
9、m宽 抛石基床：底宽码头墙底宽+2倍基床厚挖泥边坡：亚粘土1:3,淤泥1:510 100kg块石 抛石棱体 坡度 1:1 顶宽:自己给定。出坡点、土压力,计算墙后主动土压力时先找出坡点P，按两种指标计算土压力。 从墙体后踵作主动破裂面与棱体坡面交点=出坡点P， 其位置可按 近似确定。 重力式规范2.4.3.1和附录C值按两种填料的破裂角标准值由层厚加权平均确定； 步骤：假设 ，约2528画图得h1和h2，查附录C表得1,2，试算得到,出坡点,计算土压力时： 出坡点以上按回填土，以下按棱体。,第三节 码头各项稳定性验算,四种设计状况，两种极限状态： 持久状况：在结构使用期按承载能力极限状态和正常
10、使用极限状态设计。 短暂状况的承载能力极限状态设计（施工期或使用初期） 地震状况的承载能力极限状态设计 偶然状况的承载能力极限状态设计,本次课程设计：持久状况承载能力极限状态 对计算面前趾的抗倾稳定性 沿墙底和各水平缝抗滑稳定性 沿基床底面和基槽底面的抗滑稳定性 基床和地基承载力 墙底面合力作用点位置整体稳定性（略） 各构件的承载能力（略）,作用： 永久作用：结构自重（包含填料自重），水位重度。永久作用引起的土压力（如:由土自重引起的不变的土压力） 可变作用：堆货荷载 （码头前沿和前方堆场的均布荷载）；起重机械荷载； 铁路荷载； 系缆力；可变作用引起的土压力等。 作用组合原则：最不利组合：稳定
11、力最小不稳定力最大。 对抗滑、抗倾稳定性：最大水平力最小竖向力对基床和地基承载力：最大水平力最大竖向力（大偏心）最大水平力最小竖向力,水位（因时间所限，特规定）： 极端高水位（胸墙稳定性验算 ） 设计高水位（胸墙稳定性验算，码头抗倾抗滑稳定性验算 ） 极端低水位（基床和地基承载力验算 ）,1、持久组合一：自重系缆力堆货土压力（土重和堆货引起）水位：设计高水位，极端高水位2、持久组合二：自重系缆力铁路土压力（土重和铁路荷载引起） 水位：设计高水位，极端高水位（门机前腿产生稳定力和稳定力矩，故不计门机荷载）,一、胸墙稳定性验算 （抗滑、抗倾）,1、持久组合一：自重系缆力堆货土压力水位：设计高水位
12、2、持久组合二：自重系缆力门机铁路土压力门机：与胸墙情况不同，此时门机产生的不稳定力和力矩可以大于稳定力和力矩，所以要考虑。吊臂朝后。水位：设计高水位,二、码头抗滑（沿基床顶面、底面）抗倾稳定性（绕沉箱前趾）验算,另需注意：,各种作用换算成单位长度（m）断面上的作用值。系缆力，门机、铁路都要换算。 为达到倾覆力矩或水平力最大，堆载应布在计算面之后。 土压力计算，胸墙用朗金理论，沉箱用库仑理论。附录C 门机和铁路换算成均布荷载，可直接布在码头面上,（偏于安全）。 要考虑同时作用在一个沉箱上的多台门机产生的荷载。 沿基床底面的抗滑稳定性验算 自重中计入BDEE 基床的自重力； 计入基床被动土压力(
13、作用于EE 面) 其标准值乘折减系数0.3,分项系数取1) 基床厚度较薄或墙前土层软弱时， 可不考虑这部分被动土压力,另需注意：,三、基床承载力验算,0结构重要性系数,二级，取1 基床顶面最大应力分项系数,取1 max 基床顶面最大应力标准值（KPa） R 基床承载力设计值，取600 KPa,水位低时,自重增大,取极端低水位。 Vmax：门机铁路自重；堆货（满布码头面）自重。 Hmax：土压力、系缆力,0max R,合力作用点与墙身前趾距离：,Vk：作用在基床顶面的竖向合力标准值（kN/m） MR:竖向合力标准值对墙底面前趾的稳定力矩（kN.m/m） Mo:倾覆力标准值对墙底面前趾的倾覆力矩（
14、kN.m/m）,B/3时：,B/3时：,偏心距：,四、墙底合力作用点位置:非岩石地基,要求 B/4 1.基床底面应力标准值：2.地基承载力验算公式：,r0-结构重要性系数,取1;rR-抗力分项系数,23; Vd 、Vk-作用于计算面上竖向合力的设计值、标准值(KN/m)； Fk-地基承载力的竖向合力标准值(kN/m); rs-综合分项系数,取1。,五、地基承载力验算 港口工程地基规范,B1-墙底实际受压宽度,当B/3, B1=B;否则B1=3； r-块石的水下重度标准值; d-基床厚度； 基床底面计算宽度Be=B1+2d ； 前、后端竖向应力标准值 Pv2=max Pv1=min,5.1.1
15、基础形状为条形的地基承载力验算可按平面问题考虑。 5.1.4 持久状况宜采用直剪固结快剪强度指标。 5.1.5 对不计波浪力的建筑物，持久状况宜取极端低水位；,3.计算地基承载力的竖向合力标准值Fk：,当0,均质土地基、均布边载,bj-1,bj极限承载力竖向应力的平均值:,cK、K、rK、 qK 、Nr 、Nq、Nc ?,将计算宽度Be分成M个小区间bj-1,bj:,Nr、Nc 承载力系数,附录H,列表计算Fk,合力的倾斜率：,Hk-作用于计算面以上的水平合力标准值(kN/m),包括基床厚度范围内的主动土压力.,定倾高度m=- a0.2m a -重心到浮心距离a =Y重-Y浮 -定倾半径,六、沉箱浮游稳定性验算,钢混重度24.5,海水重度10.25,七、 沉箱吃水及干舷高度的验算,1.沉箱吃水验算 *钢混重度25滑道溜放下水时：沉箱吃水滑道末端水深-(台车高度+0.3m)浮运时: 沉箱吃水航道水深(0.30.5m)沉放时: 沉箱吃水基床顶面水深-(0.30.5m) 2.沉箱干舷高度的验算 保证沉箱不没顶干舷高度,H、B、T-沉箱高度、宽度、吃水； S-富裕高度0.51.0; h-波高; -沉箱倾斜角度,溜放时用滑道末端坡角;浮运时68,
