港口水工建筑物課程設(shè)計(jì)范本方塊

-PAGE32-目錄第一篇設(shè)計(jì)任務(wù)書 11 設(shè)計(jì)資料 11.1 碼頭設(shè)計(jì)用途及等級 11.1.1 潮位 11.1.2 地形地質(zhì)條件 11.1.3 波浪 11.1.4 氣象條件 11.1.5 地震資料 11.2 材料指標(biāo) 51.3 使用荷載 61.3.1堆貨荷載 61.3.2門機(jī)、鐵路荷載 61.3.3 船舶系纜力 61.3.4汽車荷載及其它起重設(shè)備機(jī)械 61.4 船型 6第二篇設(shè)計(jì)計(jì)算書 71 尺寸的確定 71.1 泊位長度 71.2泊位寬度 71.3 碼頭頂高程 71.4 碼頭前沿水底高程 71.5 碼頭立面方塊寬度 71.6 尺縫寬度 71.7 系船柱間隔 71.8 變形縫間距 72 作用的分類及計(jì)算 82.1 結(jié)構(gòu)自重力 82.1.1 極端高水位情況 92.1.2 設(shè)計(jì)高水位情況 92.1.3 設(shè)計(jì)低水位情況 102.2 土壓力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 112.2.1 墻后塊石棱體產(chǎn)生的土壓力標(biāo)準(zhǔn)值(永久作用) 112.2.2 碼頭面堆貨荷載 162.2.3門機(jī)和鐵路荷載產(chǎn)生的土壓力 192.3 船舶荷載(可變作用) 202.3.1 系纜力 202.3.2 撞擊力、擠靠力 213 碼頭穩(wěn)定性驗(yàn)算 223.1 持久狀況 223.1.1 作用效應(yīng)組合 223.1.2 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式 223.2 短暫狀況 273.3 偶然狀況 274 基床和地基承載力驗(yàn)算 274.1 基床頂面應(yīng)力計(jì)算 274.1.1 持久狀況 274.1.2 短暫狀況 294.1.3 偶然狀況 294.1.4 4.2 地基承載力驗(yàn)算 294.2.1 計(jì)算數(shù)據(jù) 294.2.2 承載力計(jì)算 295 卸荷塊體承載力計(jì)算 315.1 作用的標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算（以單寬m計(jì)） 315.2 作用效應(yīng) 31參考文獻(xiàn) 32第一篇設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)資料碼頭設(shè)計(jì)用途及等級：該碼頭為一件雜貨碼頭，結(jié)構(gòu)形式為順岸重力式碼頭，建筑物等級為Ⅰ級建筑物。1.1自然條件1.1.1潮位校核高水位（五十年一遇）﹢5.00米校核低水位（五十年一遇）﹣1.15米設(shè)計(jì)高水位(歷時(shí)累積頻率1%)﹢4.00米設(shè)計(jì)低水位(歷時(shí)累積頻率98%)﹢0.45米施工水位﹢2.20米1.1.2地形地質(zhì)條件碼頭位置處海底地勢平緩，底坡平均為1/200，海底地面標(biāo)高為﹣4.5米～﹣5.5米不等,見圖1-1-1根據(jù)勘探資料，碼頭所在處的地質(zhì)剖面圖和有關(guān)的資料見表1-1-1及圖1-1-2.1.1.3波浪擬建碼頭所在水域有掩護(hù)，碼頭前波高小于1米。1.1.4碼頭所在地區(qū)常風(fēng)主要為北向，其次為東南向；強(qiáng)風(fēng)向（7級以上大風(fēng)）主要為北～北北西向，其次為南南東～東南向。1.1.5本地的地震烈度為6°。（不計(jì)算地震力）。表1-1-1擬建碼頭處地質(zhì)剖面柱狀圖標(biāo)高地質(zhì)指標(biāo)海底至﹣7.9淤泥Υm=1.53t/m3,Ψ=12°8′,C=0.14kg/m2。﹣7.9以下亞粘土e=0.7，Ip=12.4，IL=0.58，ES=110.87kg/cm2，r=1.94t/m3，c=0.25kg/cm2，Ψ=20°。亞粘土的壓縮曲線00.51.02.03.0e0.7000.6870.6780.6630.652圖1-1-2碼頭所在處土壤特性1.2材料指標(biāo)擬建碼頭所需部分材料及其容重、內(nèi)摩擦角等指標(biāo)可按下表1-1-2選用。表1-1-2材料指標(biāo)材料名稱重度（KN/M3）內(nèi)摩擦角Φ（°）飽和水下?飽和路面混凝土C302414鋼筋混凝土卸荷塊體C302515混凝土方塊C252414混凝土胸墻C302414墻后回填10~100kg塊石棱體181121451.3使用荷載1.3.1堆貨荷載：碼頭前沿堆存荷載q1=2t/m2前方堆場q2=4t/m2（當(dāng)用于構(gòu)件計(jì)算時(shí)）q2=3t/m2（當(dāng)用于整體計(jì)算時(shí)）1.3.2門機(jī)荷載、鐵路荷載按《港口工程荷載規(guī)范》JTJ215—98附錄C的Mh—4—25設(shè)計(jì)。（以等代均布荷載代替，取q=30kpa按干線機(jī)車計(jì)算。1.3.3船舶系纜力ω=0.6KN/m2按普通系纜力計(jì)算1.3.4汽車荷載、其它起重設(shè)備機(jī)械汽車荷載及其它起重設(shè)備機(jī)械不計(jì)。1.4設(shè)計(jì)船型表1-1-3設(shè)計(jì)船型船型船長(m)船寬(m)型深(m)滿載吃水(m)B144.019.411.28.2F162.021.712.78.7第二篇設(shè)計(jì)計(jì)算書1.碼頭主要尺寸確定泊位長度按單泊位計(jì)算，即泊位長度（L）=船長（LC）+2×代纜長度（d）。d根據(jù)船長LC=162m，按規(guī)范富裕長度d取20m,所以L=162.0+2×20=201.2泊位寬度碼頭前沿停泊水位寬度B不小于2倍船寬，取B=45m。碼頭頂高程按《海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ211-99）基本標(biāo)準(zhǔn):碼頭前沿標(biāo)高=設(shè)計(jì)高水位+超高即：H=4.0+1.0~1.5=5.0~5.5m，且本碼頭有掩護(hù)，可取為5.5碼頭前沿底高程根據(jù)《海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ211-99）碼頭前沿水深D=T+Z1+Z2+Z3+Z4碼頭前沿底高程=設(shè)計(jì)低水位—D表2-1-1碼頭前沿水深計(jì)算船型10000噸件雜貨船設(shè)計(jì)船型滿載吃水T8.7龍骨下最小富裕水深Z10.2波浪富裕深度Z20配載不均勻增加值Z30.15備淤富裕深度Z40.4碼頭前沿水深計(jì)算值D9.45設(shè)計(jì)低水位0.45碼頭前沿底高程設(shè)計(jì)值-9.00碼頭立面方塊寬度若設(shè)起吊重量180t，算得寬度為5000mm。尺縫寬度尺縫寬度為20mm。系船柱間隔系船柱間隔為25mm變形縫間隔變形縫間距取25m，設(shè)在兩個(gè)系船柱中央線上。作用的分類及計(jì)算2.1結(jié)構(gòu)自重力（永久作用）自重力的的計(jì)算圖式見圖2-2-1.2.1.1極端高水位情況自重力：計(jì)算見表2-2-1（以單寬m計(jì)）力臂：計(jì)算見表2-2-2穩(wěn)定力矩：MGi=Gi×di，計(jì)算結(jié)果見表2-2-3.表2-2-1自重力計(jì)算結(jié)果（KN）層號第一層第二層第三層第四層第五層Gi133.5411.665181.3168211.4本層以上ΣGi133.5545.165726.465894.4651105.865表2-2-2力臂di計(jì)算（m）Gieq\o(\s\up7(層),\s\do3(號))G1G2G3G4G5第一層1.48第二層0.983.536第三層0.983.5362.015第四層0.983.5362.0152.0第五層2.384.9363.4153.42.848表2-2-3力矩MGi計(jì)算結(jié)果（KN??m）Gi eq\o(\s\up6(層),\s\do2(號))G1G2G3G4G5G5第一層197.58197.58第二層130.831455.6471586.447第三層130.831455.647365.3201951.797第四層130.831455.647365.3203362287.797第五層317.732031.978619.140571.2602.0674142.1152.1.2設(shè)計(jì)高水位情況自重力：計(jì)算見表2.2.4。力臂：計(jì)算見表2.2.5.穩(wěn)定力矩：MGi=Gi×di,計(jì)算結(jié)果見表2.2.6.表2.2.4自重力計(jì)算結(jié)果（KN）層號第一層第二層第三層第四層第五層Gi160.5441.765181.3168211.4本層以上∑Gi160.5602.265783.565951.5651162.965表2.2.5力臂di計(jì)算結(jié)果（m）Gi層號G1G2G3G4G5第一層1.435第二層0.9354.112第三層0.9354.1122.015第四層0.9354.1122.0152.0第五層2.3355.5123.4153.42.848表2.2.6力矩MGi計(jì)算結(jié)果（KN·m）Gi層號G1G2G3G4G5∑第一層230.318230.318第二層150.0681816.5381966.606第三層150.0681816.538365.3202331.926第四層150.0681816.538365.3203362667.926第五層374.7682435.009619.140571.2602.0674602.1842.1.3設(shè)計(jì)低水位情況自重力：計(jì)算見表2-2-7（以單寬m計(jì)）力臂：計(jì)算見表2-2-8穩(wěn)定力矩：MGi=Gi×di，計(jì)算結(jié)果見表2-2-9.表2-2-7自重力計(jì)算結(jié)果（KN）層號第一層第二層第三層第四層第五層Gi204565.323181.3168211.4本層以上ΣGi204769.323950.6231118.6231330.023表2-2-8力臂di計(jì)算(m)Gieq\o(\s\up6(層),\s\do2(號))G1G2G3G4G5第一層1.441第二層0.9413.959第三層0.9413.9592.015第四層0.9413.9592.0152.0第五層2.3415.3593.4153.42.848表2-2-9力矩MGi計(jì)算結(jié)果(kN﹒m)Gieq\o(\s\up6(層),\s\do2(號))G1G2G3G4G5∑第一層293.964293.964第二層191.9642238.1142430.078第三層191.9642238.114365.3202795.398第四層191.9642238.114365.3203363131.398第五層477.5643029.566619.140571.2602.0675299.5372.2土壓力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算主動土壓力系數(shù)計(jì)算卸荷塊體與胸墻組成的墻背近似L型，墻后填料為塊石，Φ=45°按《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（JTJ290-98）3.5.1.2條規(guī)定，可近似按公式（3.5.1-10）計(jì)算：Ka=tg2(45°-Φ/2)=tg2(45°-45°/2)=0.172卸荷塊體以下墻背按3.取：δ=Φ/3=45°/3=15°查表B.0.3－1,Ka=0.16水平土壓力系數(shù)Kax=Ka﹒cosδ=Kacos15°=0.16×cos15°=0.155垂直土壓力系數(shù)Kay=Ka﹒sinδ=Kasin15°=0.16×sin15°=0.041土壓力標(biāo)準(zhǔn)值按（JTJ290－98）3.5條計(jì)算。式中：cosα＝12.2.1墻后塊石棱體產(chǎn)生的土壓力標(biāo)準(zhǔn)值(永久作用)：極端高水位情況：土壓力強(qiáng)度計(jì)算值，按規(guī)范《JTJ290-98》規(guī)范3.5.1條計(jì)算。e0=0e1=0.5×18×0.172=1.548(Kpa)e2=(0.5×18+5.0×11)×0.172=11.008(Kpa)e2′=0e3=11×2.75×0.16=4.84(Kpa)e4=(0.5×18+5.0×11+6.21×11)×0.16=21.170(Kpa)e5=21.170+2.79×11×0.16=26.08(Kpa)主動土壓力分布圖見圖2-2-2a)合力計(jì)算：土壓力合力Ei的計(jì)算結(jié)果見表2-2-10（以單寬m計(jì)算）。水平力EHi作用的力臂di，計(jì)算結(jié)果見表2-2-11。水平力EHi作用產(chǎn)生的傾覆力矩MEHi=EHi×di，計(jì)算結(jié)果見表2-2-12。垂直力EVi作用的力臂Li，計(jì)算結(jié)果見表2-2-13。垂直力EVi作用產(chǎn)生的傾覆力矩MEVi=EVi×Li,計(jì)算結(jié)果見表2-2-14.表2－2－10土壓力計(jì)算結(jié)果(KN)層號第一層第二層第三層第四層第五層Ei10.17021.6088.01139.26070.254EHi=Eicosδ10.17021.6087.73837.92167.858EVi=Eisinδ002.07310.16118.182本層以上∑EHi10.17031.77839.51677.437145.295本層以上∑EVi002.07312.19830.380注：第一、第二層中δ=0，第三~五層中δ=15°表2－2－11力臂di計(jì)算結(jié)果（m）Ehieq\o(\s\up6(層),\s\do2(號))EH1EH2EH3EH4EH5第一層1.061第二層3.5611.136第三層6.5614.1360.969第四層9.5617.1363.9691.230第五層12.56110.1366.9694.2301.442表2－2－12傾覆力矩MEhu計(jì)算結(jié)果（kN﹒m）Ehieq\o(\s\up6(層),\s\do2(號))EH1EH2EH3EH4EH5∑第一層10.79010.790第二層36.21524.54760.762第三層66.72589.3717.498163.594第四層97.235154.19530.71246.434328.785第五層127.745219.01953.926160.40697.851658.947表2－2－13力臂Li計(jì)算結(jié)果（m）Evieq\o(\s\up6(層),\s\do2(號))Ev1Ev2Ev3Ev4Ev5第一層--第二層--第三層--4.0第四層--4.04.0第五層-5.45.45.4表2－2－14穩(wěn)定力矩MEvi計(jì)算結(jié)果（kN﹒m）EVieq\o(\s\up6(層),\s\do2(號))EV1EV2EV3EV4EV5∑第一層-第二層--第三層--8.2928.292第四層--8.29240.64448.936第五層--11.19454.87098.183164.247（2）設(shè)計(jì)高水位情況：①土壓力強(qiáng)度計(jì)算：e0=0e1=1.5×18×.172=4.644(Kpa)e2=(1.5×18+4×11)×0.172=12.212(Kpa)e2′=0e3=2.75×11×0.16=4.84(Kpa)e4=(1.5×18+4×11+6.21×11)×0.16=22.290(Kpa)e5=22.290+2.79×11×0.16=27.20(Kpa)主動土壓力分布圖見圖2-2-2b)。②合力計(jì)算：土壓力合力Ei的計(jì)算結(jié)果見表2.2.15.。③水平力EHi作用的力臂di，計(jì)算結(jié)果見表2.2.16。④水平力EHi作用產(chǎn)生的傾覆力矩MEhi=EHi×di,計(jì)算結(jié)果見表2.2.17。⑤垂直力Evi作用的力臂Li，計(jì)算結(jié)果見表2.2.13。⑥垂直力Evi作用產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩MEvi=Evi×Li,計(jì)算結(jié)果見表2.2.18。表2－2－15土壓力計(jì)算結(jié)果(KN)層號第一層第二層第三層第四層第五層Ei12.57824.6188.02341.00073.609EHi=Eicosδ12.57824.6187.74939.60271.100EVi=Eisinδ002.07610.61119.050本層以上∑EHi12.57837.19644.94584.547155.647本層以上∑EVi002.07612.68731.737注：第一、二層中δ=0，第三~五層中δ=15°表2－2－16力臂di計(jì)算結(jié)果（m）Ehieq\o(\s\up6(層),\s\do2(號))EH1EH2EH3EH4EH5第一層1.054第二層3.5541.150第三層6.5544.1500.988第四層9.5547.1503.9881.223第五層12.55410.1506.9884.2231.445表2－2－17傾覆力矩MEhu計(jì)算結(jié)果（kN﹒m）Ehieq\o(\s\up6(層),\s\do2(號))EH1EH2EH3EH4EH5∑第一層13.25713.257第二層44.70228.31173.013第三層82.436102.1657.656192.257第四層120.170176.01930.90348.433375.525第五層157.904249.87354.150167.239102.740731.870表2－2－18力臂Li計(jì)算結(jié)果（m）EVieq\o(\s\up6(層),\s\do2(號))EV1EV2EV3EV4EV5第一層-第二層--第三層--4.0第四層--4.04.0第五層--5.45.45.4表2－2－19穩(wěn)定力矩MEvi計(jì)算結(jié)果（kN﹒m）EVieq\o(\s\up6(層),\s\do2(號))EV1EV2EV3EV4EV5∑第一層00第二層000第三層008.3048.304第四層008.30442.44450.748第五層0011.21057.299102.87171.379(3)設(shè)計(jì)低水位情況：①土壓力強(qiáng)度計(jì)算：e0=0e1=5.05×18×0.172=15.635(Kpa)e2=15.635+0.45×11×0.172=16.486(Kpa)e2′=0e3=4.84(Kpa)e4=(5.05×18+0.45×11+6.21×11)×0.16=26.266(Kpa)e5=26.266+2.79×11×0.16=31.176(Kpa)②合力計(jì)算：土壓力合力Ei的計(jì)算結(jié)果見表2－2－19。③水平力EHi作用的力臂di，計(jì)算結(jié)果見表2－2－20。④水平力EHi作用產(chǎn)生的傾覆力矩MEhi=EHi×di,計(jì)算結(jié)果見表2－2－21。⑤垂直力EVi作用的力臂Li,計(jì)算結(jié)果見表2－2－13。⑥垂直力EVi產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩MEVi=EVi×Li，計(jì)算結(jié)果見表2－2－22。表2－2－19土壓力計(jì)算結(jié)果(KN)層號第一層第二層第三層第四層第五層Ei13.93232.7748.05447.01985.515EHi=Eicosδ13.93232.7747.78045.41682.599EVi=Eisinδ002.08412.16922.131本層以上∑EHi13.93246.70654.48699.902182.501本層以上∑EVi002.08414.25336.384表2－2－20水平力臂di計(jì)算結(jié)果（m）Ehieq\o(\s\up6(層),\s\do2(號))EH1EH2EH3EH4EH5第一層1.0第二層3.51.313第三層6.54.3130.985第四層9.57.3133.9851.203第五層12.510.3136.9854.2031.452表2－2－21傾覆力矩MEhu計(jì)算結(jié)果（kN﹒m）Ehieq\o(\s\up6(層),\s\do2(號))EH1EH2EH3EH4EH5∑第一層13.93213.932第二層48.76243.03291.794第三層90.558141.3547.663239.575第四層132.354239.67631.00354.636457.669第五層174.15337.99854.343190.884119.934877.309表2－2－22垂直力臂Li計(jì)算結(jié)果(m)Ehieq\o(\s\up6(層),\s\do2(號))EH1EH2EH3EH4EH5第一層－第二層－－第三層－－4.0第四層－－4.04.0第五層－－5.45.45.4表2－2－23穩(wěn)定力矩MEvi計(jì)算結(jié)果（kN﹒m）EVieq\o(\s\up6(層),\s\do2(號))EV1EV2EV3EV4EV5∑第一層－第二層－－第三層－－8.3368.336第四層－－8.33648.67657.012第五層－－11.25465.713119.507196.4742.2.2q=20Kpa產(chǎn)生的土壓力標(biāo)準(zhǔn)值（可變作用）主動土壓力系數(shù)同前。土壓力強(qiáng)度計(jì)算，按《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（JTJ290—98）3.5.1條計(jì)算。e=qKqKa,其中kq=Kq=所以e=qka.e0=20×0.172=3.44(kpa)e1=20×0.16=3.2(Kpa)土壓力分布圖見圖2-2-3圖2－2－3a)均布荷載產(chǎn)生的主動土壓力分布圖(kpa)b)門機(jī)，鐵路荷載產(chǎn)生的主動土壓力分布圖(kpa)合力計(jì)算（以單寬m計(jì)算）：土壓力合力Eq1的計(jì)算結(jié)果見表2-2-23。水平力Eq1Hi作用的力臂di，計(jì)算結(jié)果見表2-2-24。水平力作用產(chǎn)生的傾覆力矩MEq1Hi=Eq1Hi×di，計(jì)算結(jié)果見表2-2-25。垂直力Eq1vi作用的力臂Li，計(jì)算結(jié)果見表2-2-13.。垂直力Eq1vi作用產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩MEq1vi=Eq1vi×Li,計(jì)算結(jié)果見表2-2-26.。表2－2－23土壓力計(jì)算結(jié)果(KN)層號第一層第二層第三層第四層第五層Eq1i10.328.60.0525.1359.58Eq1Hi=Eqiicosδ10.328.60.0504.9609.253Eq1Vi=Eq1isinδ000.0141.3292.479本層以上∑Eq1Hi10.3218.9218.9723.9333.183本層以上∑Eq1Vi000.0141.3433.822注：第一、第二層δ=0，第三~五層δ=15?。表2－2－24力臂di計(jì)算結(jié)果（m）Ehieq\o(\s\up6(層),\s\do2(號))EH1EH2EH3EH4EH5第一層1.5第二層4.01.25第三層7.04.250.083第四層10.07.253.0831.122第五層13.010.256.0834.1221.313表2－2－25傾覆力矩MEhu計(jì)算結(jié)果（kN﹒m）Ehieq\o(\s\up6(層),\s\do2(號))EH1EH2EH3EH4EH5∑第一層15.4815.48第二層43.8610.7554.61第三層74.8236.550.004111.374第四層103.262.350.1545.565171.269第五層134.1688.150.30420.44512.149255.208表2－2－26力臂Li計(jì)算結(jié)果（m）Evieq\o(\s\up6(層),\s\do2(號))Ev1Ev2Ev3Ev4Ev5第一層--第二層--第三層--4.0第四層--4.04.0第五層-5.45.45.4表2－2－27穩(wěn)定力矩MEvi計(jì)算結(jié)果（kN﹒m）EVieq\o(\s\up6(層),\s\do2(號))EV1EV2EV3EV4EV5∑第一層--第二層第三層--0.0560.056第四層--0.0565.3165.372第五層--0.0767.17713.38720.6402.2.3門機(jī)鐵路荷載在實(shí)際工程中采用等代均布荷載的方式處理：沿鋼軌長度方向?qū)⑤唹毫癁榫€荷載，再將這些線荷載通過軌枕道渣等沿碼頭橫向傳布，達(dá)一定深度后成均布荷載，并移至地面。取等代均布荷載為30kPa。(1)土壓力強(qiáng)度計(jì)算，按（JTJ290-98）規(guī)范3.5.1條計(jì)算eo=30×0.172=5.16(kPa)e1=30×0.16=4.8(kPa)土壓力分布圖見圖2-2-3b)合力計(jì)算（以單寬m計(jì)）：土壓力合力的計(jì)算結(jié)果見表2.2.27。水平力Eq2Hi作用的力臂di，計(jì)算結(jié)果見表2.2.28水平力Eq2Hi作用產(chǎn)生的傾覆力矩MEq2Hi=Eq2Hi×di，計(jì)算結(jié)果見表2.2.29垂直力Eq2Vi作用的力臂Li，計(jì)算結(jié)果見表2.2.13。垂直力Eq2Vi作用產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩MEq2Vi=Eq2Vi×Li，計(jì)算結(jié)果見表2.2.30表2.2.27土壓力計(jì)算結(jié)果（KN）層號第一層第二層第三層第四層第五層Eq2i15.4812.90.047.2914.37Eq2Hi=Eq2icosδ15.4812.90.047.0413.88Eq2Vi=Eq2isinδ000.011.893.72本層以上∑Eq2Hi15.4828.3828.4235.4649.34本層以上∑Eq2Vi000.011.95.62表2.2.28力臂di計(jì)算結(jié)果（m）Eq2Hi層號Eq2H1Eq2H2Eq2H3Eq2H4Eq2H5第一層1.5第二層4.01.25第三層7.04.250.083第四層10.07.253.0831.072第五層13.010.256.0834.0721.498表2.2.29傾覆力矩MEhi計(jì)算結(jié)果（KN·m）Eq2Hi層號Eq2H1Eq2H2Eq2H3Eq2H4Eq2H5∑第一層23.2223.22第二層61.9216.1378.05第三層108.3654.830.00163.19第四層154.893.530.127.55256.00第五層201.24132.230.2428.6720.79383.17表2.2.30穩(wěn)定力矩MEvi計(jì)算結(jié)果（KN·m）Eq2Hi層號Eq2H1Eq2H2Eq2H3Eq2H4Eq2H5∑第一層--第二層第三層--0.040.04第四層--0.047.567.60第五層--0.5410.20620.08830.834船舶荷載(可變作用)系纜力船舶受力面積:本算例按貨船考慮,只考慮風(fēng)向垂直船舶縱軸時(shí),九級風(fēng)速v=22m/s情況,按(JTJ215－98)規(guī)范10.2.2條計(jì)算。滿載時(shí)：logAXW=－0.036+0.742logDW=0.036+0.742log10000=2.932AXW=855(m2)半滿載或壓載時(shí)：logAXW=0.283+0.727logDW=0.283+0.727log10000=3.191AXW=1552(m2)作用在船舶上的計(jì)算風(fēng)壓力，按（JTJ215－98）規(guī)范(10.2.1－1)式計(jì)算。FXW=73.6×10-5AXWV2ζ，式中V=22m/s;ζ―――風(fēng)壓不均勻系數(shù)，根據(jù)船長L=165.0m，查（JTJ215－98）規(guī)范表10.2.3，取0.884。滿載時(shí)：FXW=73.6×10-5×855×222×0.884=269.3(kN)半滿載時(shí)：FXW=73.6×10-5×1552×222×0.884=488.3(kN)系纜力：按（JTJ215－98）規(guī)范10.4節(jié)計(jì)算系纜力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算：式中：N、NX、NY、NZ－分別為系纜力標(biāo)準(zhǔn)值及其橫向、縱向和豎向分力（kN）?！艶X、∑FY－分別為可能同時(shí)出現(xiàn)的風(fēng)和水流對船舶作用產(chǎn)生的橫向分力總和及縱向分力總和（kN）。n－計(jì)算船舶同時(shí)受力的系船柱數(shù)目，由表10.4.2查得n=4。K－系船柱受力分布不均勻系數(shù)，當(dāng)實(shí)際受力的系船柱數(shù)目n=2時(shí)，K取1.2，n>2時(shí)，取1.3。α－系纜力的水平投影與碼頭前沿線所成的夾角（30°）。β－系船纜與水平面之間的夾角（15°）。α、β按表10.4.3取值：α=30β=15∑FX=FXW，∑FY=0（水流速度很小，因此產(chǎn)生的系纜力忽略不計(jì)）按照（JTJ215－98）規(guī)范10.4.5條規(guī)定，DW=10000t的船舶系纜力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)不小于400Kn,取N=400kN。橫向分力：NX=Nsinαcosβ=400×sin30cos15=193.185(kN)豎向分力：NY=Nsinβ=400×sin15=103.528(kN)系纜力的橫向分力NX沿碼頭高度的分布及其產(chǎn)生的傾覆力矩,計(jì)算結(jié)果見表2.2.32。系纜力的垂直分力NZ沿碼頭高度的分布，見表2.2.32。系纜力產(chǎn)生的總傾覆力矩：,計(jì)算結(jié)果見表2.2.33。表2.2.31NX的分布層號分布寬度B(m)水平力PRHi=力臂di(m)傾覆力矩第一層6.032.1980.5+3.0=3.5112.693第二層7.5225.6890.5+5.5=6.0154.134第三層10.0419.2420.5+8.7=9.2177.026第四層12.5415.4050.5+11.9=12.4197.022第五層15.0412.8450.5+15.1=15.6202.382表2.2.31NZ的分布層號分布寬度B(m)垂直力PRVi=力臂di(m)傾覆力矩第一層6.017.2551.017.255第二層7.5213.7670.56.884第三層10.0410.3120.55.156第四層12.548.2560.54.128第五層15.046.884213.768(注：系纜力分布寬度B如圖2－2－4所示，系船柱高度0.5米計(jì))。表2.2.33MPRi計(jì)算結(jié)果層號第一層第二層第三層第四層第五層129.948161.018182.182201.15214.152.3.2撞擊力、擠靠力對該碼頭的結(jié)構(gòu)計(jì)算不起控制作用，略。碼頭穩(wěn)定性驗(yàn)算3.1持久狀況3.1.1作用效應(yīng)組合持久組合一:極端高水位時(shí)的永久作用+系纜力(主導(dǎo)可變)+均載、門機(jī)鐵路荷載(非主導(dǎo)可變)持久組合二:設(shè)計(jì)高水位時(shí)的永久作用+系纜力(主導(dǎo)可變)+均載、門機(jī)鐵路荷載(非主導(dǎo)可變)持久組合三:設(shè)計(jì)低水位時(shí)的永久作用+系纜力(主導(dǎo)可變)+均載、門機(jī)鐵路荷載(非主導(dǎo)可變)3.1.2承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式

(1)碼頭分層穩(wěn)定驗(yàn)算不考慮波浪作用，系纜力為主導(dǎo)可變作用，均載、門機(jī)鐵路荷載為非主導(dǎo)可變作用時(shí)，用下式計(jì)算（只計(jì)算胸墻及卸荷塊體二層）：抗滑穩(wěn)定：γ0（γEEH+γPRPRH+ψγEEqH）≤1/γd(γGG+γEEV-γPRPRV+ψγEEqv)f抗傾穩(wěn)定：γ0（γEMEH+γPRMPR+ψγEMEqH）≤1/γd(γGMG+γEMEV+ψγEMEqv)γG－――自重力的分項(xiàng)系數(shù)，取1.0。γPR－――系纜力的分項(xiàng)系數(shù)G―――作用在計(jì)算面上的結(jié)構(gòu)自重力的標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；F―――沿計(jì)算面的摩擦系數(shù)設(shè)計(jì)值，按第3.4.10條規(guī)定采用。γ0－――結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；γE－――土壓力的分項(xiàng)系數(shù)；EH、EV－――分別為填料所產(chǎn)生的主動土壓力在計(jì)算面以上的水平力和垂直分力的標(biāo)準(zhǔn)值（kN）PRH―――系纜力水平分力的標(biāo)準(zhǔn)值（kN）EqH、Eqv―――分別為碼頭面可變作用所產(chǎn)生的主動土壓力在計(jì)算面以上的水平分力和垂直分力的標(biāo)準(zhǔn)值(kN)；Ψ―――作用效應(yīng)組合系數(shù)，取0.7；PRV－――系纜力垂直分力的標(biāo)準(zhǔn)值（kN）MEqH、MEqv―――分別為碼頭面可變作用產(chǎn)生的主動土壓力標(biāo)準(zhǔn)值對計(jì)算面前趾的傾覆力矩和穩(wěn)定力矩（kN﹒m）；MPR―――系纜力標(biāo)準(zhǔn)值對計(jì)算面前趾的傾覆力矩（kN﹒m）；本算例剩余水壓力為零。均載位置見圖2－3－1、圖2－3－2，計(jì)算結(jié)果見表2.3.1~2.3.6。（2）沿基床底面抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算根據(jù)前述抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果比較，持久組合一位控制情況，以此鐘組合驗(yàn)算碼頭沿基床底抗滑。計(jì)算公式：γ0（γEEH+γPRPRH+ψγEEqH）≤1/γd(γGG+γEEV+ψγEEqv)f式中，f為拋石基床與地基土（粘土）之間的摩擦系數(shù)。①基床拋石增加的自重（見圖2-3-3）：△G=（11.4×3-0.5×3×3）×11=326.7（kN）②墻前被動土壓力：ep=3×11×tg2(45°+45°/2)=192.338(kPa)Ep=0.58192.388×3×0.3=86.552（kN）（折減系數(shù)取0.3）③計(jì)算結(jié)果見表2.3.7。根據(jù)上述穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果，只有第一層（即胸墻）的穩(wěn)定不滿足，施工中的措施是將胸墻與卸荷塊體之間用型鋼連接為一整體。(3)卸荷塊體后傾穩(wěn)定驗(yàn)算：參考《海港工程設(shè)計(jì)手冊》中冊第三章“重力式碼頭”進(jìn)行驗(yàn)算。碼頭的可變作用為均載q＝50kpa；計(jì)算圖式如圖2－3－4。后傾穩(wěn)定按下式計(jì)算：γ0M0≤1/γd(γGMG其中,γ0=1.1γd=1.25,γG=1.0M0A點(diǎn)右側(cè)的卸荷塊體以上的結(jié)構(gòu)自重力和其上的均載，門機(jī)、鐵路荷載自重力對A點(diǎn)的矩。計(jì)算得M0=313.267kNm(以單寬m計(jì)算，下同)MGA點(diǎn)左側(cè)的卸荷塊體以上的結(jié)構(gòu)自重力對A點(diǎn)的矩，MG=1987.45kNm,γ0M0=1.0×313.267=313.267（kNm1/γd(γGMG)=1/1.25×(1.0×1987.45)=1589.96（kNm）滿足穩(wěn)定要求。表2-3-2持久組合一抗傾穩(wěn)定驗(yàn)算表2.3.3持久組合二抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算層號ψγ0γGγEγdγPRfG(kN)EH(kN)EV(kN)EqH(kN)EqV(kN)PRH(kN)PRV(kN)M1M2備注第一層0.71.11.01.351.251.01.31.0160.512.578010.32032.19817.25578.991136.343穩(wěn)定第二層0.71.11.01.351.251.01.30.55602.26537.196018.92025.68913.767114.465320.645穩(wěn)定表2.3.4持久組合二抗傾穩(wěn)定驗(yàn)算0.71.11.01.351.251.251.3230.31813.257015.480129.948235.898184.2540.71.11.01.351.251.251.31966.60673.013054.610161.018413.1591573.285表2.3.5持久組合三抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算表2.3.6持久組合三抗傾穩(wěn)定驗(yàn)算表2.3.7沿基床底面抗滑穩(wěn)定計(jì)算γ0γEγEPγPRγGψfM1M2備注基床底面1.11.251.351.01.31.00.70.4482.885485.160穩(wěn)定EH(kN)PBH(kN)EqH(kN)EV(kN)EP(kN)EqV(kN)G(kN)基床底面145.295200.38282.52330.38086.5529.4421162.9653.2短暫狀況因波浪不大，要求施工工序跟上，計(jì)算略。偶然狀況地震烈度為6級，忽略不計(jì)?；埠偷鼗休d力驗(yàn)算4.1基床頂面應(yīng)力計(jì)算4.4.1持久狀況(1)作用效應(yīng)組合持久組合一：極端高水位時(shí)的永久作用+系纜力作用+均載、門機(jī)鐵路荷載持久組合二：設(shè)計(jì)高水位時(shí)的永久作用+系纜力作用+均載、門機(jī)鐵路荷載持久組合三：設(shè)計(jì)低水位時(shí)的永久作用+系纜力作用+均載、門機(jī)鐵路荷載(2)基床頂面應(yīng)力計(jì)算按（JTJ290-98）規(guī)范3.6.7條確定持久組合一：穩(wěn)定力矩MR，傾覆力矩M0，豎向合力Vk標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算結(jié)果見表2-4-1。基床頂面應(yīng)力計(jì)算結(jié)果見表2-4-4。持久組合二：穩(wěn)定力矩MR，傾覆力矩M0，豎向合力Vk標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算結(jié)果見表2-4-2?；岔斆鎽?yīng)力計(jì)算結(jié)果見表2-4-4。持久組合三：穩(wěn)定力矩MR，傾覆力矩M0，豎向合力Vk標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算結(jié)果見表2-4-1。基床頂面應(yīng)力計(jì)算結(jié)果見表2-4-4。表2-4-1MR、M0、VK、標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算MR(KN?m)MGMEVMEq1VMEq2VΣ4142.115164.24720.64030.8344357.836M0(KN?m)MEHMEq1HMPRMEq2HΣ658.947255.208214.15383.171511.475VK(KN)GEVEqVPRVΣ1105.86530.383.822+5.626.8841152.571表2-4-2MR、M0、VK、標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算MR(KN?m)MGMEVMEq1VMEq2VΣ4602.184171.37920.64030.8344825.037M0(KN?m)MEHMEq1HMPRMEq2HΣ731.87255.208214.15383.171584.398VK(KN)GEVEqVPRVΣ1162.96531.7373.822+5.626.8841199.201表2-4-3MR、M0、VK、標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算MR(KN?m)MGMEVMEq1VMEq2VΣ5299.537196.47420.64030.8345547.485M0(KN?m)MEHMEq1HMPRMEq2HΣ877.309255.208214.15383.171729.837VK(KN)GEVEqVPRVΣ1330.02336.3843.822+5.626.8841382.733表2.2.4基床頂面應(yīng)力計(jì)算結(jié)果水位持久組合碼頭前方均載、鐵路門機(jī)荷載極端高水位一無4357.8361511.4751152.5712.4705.40.230267.985158.894有290953.55311.3361511.4751442.5712.6345.40.066286.734247.553設(shè)計(jì)高水位二無4825.0371584.3981199.2012.7025.4-0.002222.563221.581有290953.55778.5371584.3981489.2012.8165.4-0.116311.323240.230設(shè)計(jì)低水位三無5547.4851729.8371382.7332.7615.4-0.061273.432238.701有290953.56500.9851729.8371672.7332.8525.4-0.152362.081257.446注：①表中ξ=（MR-M0）/VK;e=B/2-ξ，emax=Vk/B(1+6e/B),emin=Vk/B(1-6e/B)△G碼頭前方均載、門機(jī)、鐵路荷載作用的自重力，△G=20×7.3+30×4.8=290KN△MG△G為底層方塊前趾處的穩(wěn)定力矩?！鱉G==20×7.3(7.3/2+0.9)+30×4.8×(2.4+3.4)=953.5KN?m②在設(shè)計(jì)高、低水位情況下結(jié)構(gòu)出現(xiàn)后傾，但偏心不大，前后趾應(yīng)力差不多4.1.2短暫狀況本狀況不控制，略。4.1.3偶然狀況(6度地震)本狀況不控制，略。4.1.4結(jié)果上述計(jì)算結(jié)果，基床頂面最大應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值σmax＝362.081kpa，根據(jù)（JTJ290-98）規(guī)范3.6.6條計(jì)算：γ0γσσmax≤σγ其中γ0＝1.1γσ=