沉箱碼頭課程設(shè)計(jì)任務(wù)書及指導(dǎo)書

1、長沙理工大學(xué)水利工程學(xué)院沉箱碼頭課程設(shè)計(jì)任務(wù)書及指導(dǎo)書港航教研室2009年9月設(shè)計(jì)任務(wù)書(一)設(shè)計(jì)資料某沉箱碼頭斷面見圖1和沉箱結(jié)構(gòu)見圖2。碼頭高度為結(jié)構(gòu)14.5m，沉箱長12.5m,底寬11.0m。設(shè)計(jì)水位：設(shè)計(jì)高水位：3.24m；極端高水位：3.75m；設(shè)計(jì)低水位：-1.40m，極端低水位：-2.55m；沉箱沉放時(shí)水位+1.30m。設(shè)計(jì)荷載堆貨荷載情況一q=30kN/m2；情況二q=20kN/m2系纜力情況一P=350KN；情況二P=300KNRR波浪要素波高H=1.5m；波長L=30m(4)各種材料重度，及土體內(nèi)摩擦角混凝土：Y=23kN/m3鋼筋混凝土：Y=25kN/m3砂：Y=18k

2、N/m3；Y=10kN/m3Y=20kN/m3水上水下飽和石塊：Y=11kN/m3水下內(nèi)摩擦角Q=30；Q=25Q=25砂水上砂水下砂飽和混凝土標(biāo)號(hào)均為R25混凝土與拋石基床的摩擦系數(shù)f=0.6結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)7.(二)計(jì)算內(nèi)容*各水位情況下碼頭的抗傾、抗滑穩(wěn)定性和沿基床滑動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算；沉箱底面的應(yīng)力和基床底面的地基應(yīng)力計(jì)算；安放時(shí)沉箱壁的內(nèi)力，以及使用期沉箱內(nèi)填砂的側(cè)壓力作用下的箱壁內(nèi)力計(jì)算；使用期底板內(nèi)力和施工期墻后未回填時(shí)的底板內(nèi)力計(jì)算。*注：根據(jù)具體的分配任務(wù)不同，每個(gè)學(xué)生的計(jì)算內(nèi)容需做一定調(diào)整。圖圖1沉箱結(jié)構(gòu)1：100單位：mm4.00_9100L150013000(46004,3

3、200.*1uno回填細(xì)砂圖圖2沉箱結(jié)構(gòu)1：100單位：mmT乎面圖二設(shè)計(jì)指導(dǎo)書本課程設(shè)計(jì)主要進(jìn)行碼頭穩(wěn)定性計(jì)算和機(jī)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算。（一）穩(wěn)定性和地基應(yīng)力計(jì)算1.計(jì)算荷載主要計(jì)算荷載包括自重力，土壓力，地面使用荷載，波浪力，船舶荷載。其中，波浪力按立波波壓力計(jì)算，計(jì)算方法和計(jì)算公式參考海港水文規(guī)范，對于使用期，只考慮波谷波壓力。對于施工期則按波峰波壓力計(jì)算（此時(shí)沉箱內(nèi)回填了填料，但墻背后未回填料）。地面荷載布置根據(jù)不同的計(jì)算內(nèi)容考慮三種最不利的布置情況。本課程設(shè)計(jì)不考慮剩余水壓力。2.計(jì)算方法參考重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范（二）沉箱結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算1.計(jì)算荷載計(jì)算荷載包括施工期荷載和使用期荷載1）箱壁上

4、的荷載（1）施工期：主要考慮沉箱沉放時(shí)的水壓力，因?yàn)楸竟こ滩徊捎昧锓鸥∵\(yùn)的施工方法。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)沉放時(shí)水壓是箱壁的控制對象，其荷載圖示見圖3圖3沉放時(shí)水壓力根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)沉箱艙格灌水深度1.5L（L為箱格的計(jì)算長度）時(shí)具有最大的箱壁內(nèi)力。由于前后箱壁與側(cè)箱壁的箱格計(jì)算跨度L不同，故應(yīng)分別計(jì)算:對于前后箱壁：灌水深度：1.5L=5.5mt=1.5L+0.45=5.95m此時(shí)沉箱吃水：T=(G1+G2)/(12.459.32X8.52X0.25)G1沉箱自重G2艙格內(nèi)水重。G2=5.5X3.67X4.275X6Xy則水壓P則水壓P=(T-t)Y=w(T5.95)Y對于側(cè)箱壁：灌水深度：1.5L=1.5X

5、4.275=6.41m同理可求出水壓。（2）使用期主要包括箱內(nèi)填料產(chǎn)生的側(cè)壓力、波浪力、船舶擠靠力及撞擊力等。作為課程設(shè)計(jì)，只考慮箱內(nèi)填料側(cè)壓力及波浪力。波浪力計(jì)算同前面計(jì)算方法一樣，填料側(cè)壓力計(jì)算則采用揚(yáng)森公式計(jì)算。2）底板上的荷載（1）施工期：包括沉放時(shí)向上的水壓力（計(jì)算水壓力見前面計(jì)算方法）和箱內(nèi)回填料而墻背未回填情況下的內(nèi)填料豎向壓力、地基反力與底板自重壓力、波浪浮托力。（2）使用期：包括前趾最大地基反力、波浪浮托力，填料及上面荷重產(chǎn)生的豎向壓力及底板的自重，使用期底板的設(shè)計(jì)荷載圖示見圖4。2.計(jì)算方法為簡化計(jì)算，根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力情況，將箱壁分為兩格區(qū)段：底板以上1.5L（L格墻間距）區(qū)段和1.5L以上區(qū)段。前者按三邊固定一邊簡支的單孔板計(jì)算。后者多余兩跨時(shí)，按兩端固定的連續(xù)板計(jì)算，等于或少于兩跨時(shí)，按框架或兩端固定的單跨板計(jì)算。都以1m為計(jì)算單元。應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）箱壁按前后壁和側(cè)壁分別計(jì)算兩個(gè)區(qū)段。前后箱壁兩個(gè)區(qū)段為底板以上1.5L（5.5m）區(qū)段和5.5m以上區(qū)段，側(cè)壁則為1.5