沉箱重力式碼頭課程設(shè)計(jì)第一講課件

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2015年11月30日-12月20日集中輔導(dǎo)時(shí)間及地點(diǎn)：11月3015點(diǎn)～17點(diǎn)1-10912月714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、4071、潮位：

港工1班

港工2班極端高水位：5.1m5.05m極端低水位：-1.15m-1.14m設(shè)計(jì)高水位：

4.01m3.98m設(shè)計(jì)低水位：0.45m0.44m施工水位：

2.2m2.16m（四）材料指標(biāo)：渣石內(nèi)摩擦角φ（度）？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)0～3:Mh-16-30；4～6:Mh-10-25；7～9: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＋1～1.5m復(fù)核標(biāo)準(zhǔn):極端高水位＋0～0.5m有掩護(hù)、實(shí)體碼頭2.沉箱頂標(biāo)高：施工水位+0.3～0.5m3.胸墻底標(biāo)高:沉箱頂標(biāo)高-0.3～0.5m嵌入沉箱頂0.3～0.5m1、泊位長(zhǎng)度中間泊位：Lb＝L+d(設(shè)計(jì)船長(zhǎng)＋富裕長(zhǎng)度)

富裕長(zhǎng)度按《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》選取，與船長(zhǎng)有關(guān)。2、沉箱長(zhǎng)度:根據(jù)沉箱預(yù)制廠能力和泊位長(zhǎng)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):?。?.6～0.7）倍碼頭高度（胸墻頂?shù)匠料涞祝┒⒊料渫庑纬叨却_定（由泊位尺度、預(yù)制能力等綜合確定）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50～100mm）400,450,500,550m隔墻厚度取隔墻間距的1/25～1/20，≮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3～5m，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(chǎng)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2、選擇系船柱噸級(jí)：⑴風(fēng)壓力垂直于碼頭前沿的橫向分力見《荷載》附錄E

Fxw=73.6×10-5Axwvx2ζ1ζ2vx—設(shè)計(jì)風(fēng)速（九級(jí)風(fēng)，v＝22m/s）ζ1—風(fēng)壓不均勻折減系數(shù)（0.6～1.0），與輪廓尺寸有關(guān);ζ2—風(fēng)壓高度變化修正系數(shù)（1.0～1.54）,與船舶水面以上高度有關(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。⑵水流力（有掩護(hù)碼頭，本設(shè)計(jì)可忽略）⑶系纜力標(biāo)準(zhǔn)值

n—同時(shí)受力的系船柱數(shù)目，與船長(zhǎng)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；n＞2時(shí)，K=1.3α—系船纜的水平投影與碼頭前沿線的夾角（30°）β—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，0.4×0.6m，大管溝，1.0×1.2m

（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)ρ—有效動(dòng)能系數(shù)0.7～0.8m—滿載排水量，《荷載》附錄H75%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：5～20m,5～10％船長(zhǎng)。（每個(gè)沉箱一個(gè)）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?！吨亓κ揭?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25°～28°

畫圖得h1和h2，

查附錄C表得θ1,θ2，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)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)

①對(duì)計(jì)算面前趾的抗傾穩(wěn)定性②沿墻底和各水平縫抗滑穩(wěn)定性

③沿基床底面和基槽底面的抗滑穩(wěn)定性

④基床和地基承載力

⑤墻底面合力作用點(diǎn)位置⑥整體穩(wěn)定性（略）⑦各構(gòu)件的承載能力（略）作用：①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）②可變作用：

堆貨荷載（碼頭前沿和前方堆場(chǎng)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。③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：①各種作用換算成單位長(zhǎng)度（m）斷面上的作用值。

系纜力，門機(jī)、鐵路都要換算。②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。③土壓力計(jì)算，胸墻用朗金理論，沉箱用庫侖理論。附錄C④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）。⑤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。⑥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600KPa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）ξ<B/3時(shí)：ξ≥B/3時(shí)：偏心距：3.計(jì)算地基承載力的豎向合力標(biāo)準(zhǔn)值Fk：②當(dāng)φ＞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、φK、rK、qK、Nr、Nq、Nc?①將計(jì)算寬度Be分成M個(gè)小區(qū)間[bj-1,bj]:j{前趾處b0=0}12…M∑備注bj=j△B△B=Be/MPvj{由Pv2=σ’maxPv1=σ’min}△B∑=VdPzj△B∑=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.七、沉箱吃水及干舷高度的驗(yàn)算1.沉箱吃水驗(yàn)算

*鋼混