沉箱重力式碼頭課程設(shè)計報告計算書

-.z.目錄第一章設(shè)計資料-------------------------------------3第二章碼頭標(biāo)準(zhǔn)斷面設(shè)計------------------------5第三章沉箱設(shè)計-------------------------------------11第四章作用標(biāo)準(zhǔn)值分類及計算-----------------15第五章碼頭標(biāo)準(zhǔn)斷面各項穩(wěn)定性驗算-------44設(shè)計資料自然條件潮位：極端高水位：+6.5m；設(shè)計高水位：+5.3m；極端低水位：-1.1m；設(shè)計低水位：+1.2m；施工水位：+2.5m。波浪：擬建碼頭所在水域有掩護(hù)，碼頭前波高小于1米（不考慮波浪力作用）。氣象條件：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。地震資料：本地的地震設(shè)計烈度為7度。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，海底標(biāo)高為-4.0~-5.0m。根據(jù)勘探資料，碼頭所在地的地址資料見圖1。圖一地質(zhì)資料標(biāo)高土質(zhì)柱狀圖指標(biāo)海底至-7.9m淤泥γm=15.3kN/m3φ固=12.8oC固=0~~~~~~~~~~~-7.9m以下亞粘土γm=19.4kN/m3φ固=25oC固=25kpa碼頭前沿設(shè)計高程：對于有掩護(hù)碼頭的頂標(biāo)高，按照兩種標(biāo)準(zhǔn)計算：基本標(biāo)準(zhǔn)：碼頭頂標(biāo)高=設(shè)計高水位+超高值（1.0~1.5m）=5.30+（1.0~1.5）=6.30~6.80m復(fù)核標(biāo)準(zhǔn)：碼頭頂標(biāo)高=極端高水位+超高值（0~0.5m）=6.50+（0~0.5）=6.50~7.00m碼頭結(jié)構(gòu)安全等級及用途：碼頭結(jié)構(gòu)安全等級為二級，件雜貨碼頭。材料指標(biāo)：擬建碼頭所需部分材料及其重度、內(nèi)摩擦角的標(biāo)準(zhǔn)值可按表1選用。材料名稱重度γ（kN/m3）內(nèi)摩擦角φ（度）水上水下水上水下混凝土23~2413~14//鋼筋混凝土24~2514~15//塊石17104545渣石18102929表1使用荷載：堆貨荷載：前沿q1=20kpa；前方堆場q2=30kpa。門機(jī)荷載：按《港口工程荷載規(guī)*》附錄C荷載代號Mh-10-25設(shè)計。鐵路荷載：港口通過機(jī)車類型為干線機(jī)車，按《港口工程荷載規(guī)*》表中的鐵路豎向線荷載標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)計。船舶系纜力：按普通系纜力計算，設(shè)計風(fēng)速22m/s。設(shè)計船型：萬噸級雜貨船總長L×型寬B×型深H×滿載吃水T：146×22×13.1×8.7m碼頭標(biāo)準(zhǔn)斷面設(shè)計碼頭各部分標(biāo)高碼頭（胸墻）頂標(biāo)高對于有掩護(hù)碼頭的頂標(biāo)高，按照兩種標(biāo)準(zhǔn)計算：基本標(biāo)準(zhǔn)：碼頭頂標(biāo)高=設(shè)計高水位+超高值（1.0~1.5m）=5.30+（1.0~1.5）=6.30~6.80m復(fù)核標(biāo)準(zhǔn)：碼頭頂標(biāo)高=極端高水位+超高值（0~0.5m）=6.50+（0~0.5）=6.50~7.00m碼頭頂標(biāo)高取6.60m。沉箱頂標(biāo)高沉箱頂標(biāo)高=施工水位+（0.3~0.5m）=2.50+（0.3~0.5）=2.80~3.00m根據(jù)**地區(qū)施工水位，沉箱頂標(biāo)高取2.90m。胸墻底標(biāo)高胸墻底標(biāo)高=沉箱頂標(biāo)高－（0.3~0.5m）=2.90－（0.3~0.5m）=2.40~2.60m胸墻底標(biāo)高取2.50m。碼頭（沉箱）底標(biāo)高碼頭前沿設(shè)計水深D=T+Z1+Z2+Z3+Z4其中：T——設(shè)計船型滿載吃水（m），T=8.7m；Z1——龍骨下最小富余水深（m），與海底質(zhì)有關(guān)，對重力式碼頭應(yīng)按巖石土考慮，取Z1=0.6m；Z2——波浪富余深度（m），Z2=KH4%－Z1=0.5×1.0－0.6=﹣0.1＜0，取Z2=0；Z3——船舶因配載不均勻而增加的尾吃水（m），對雜貨船取Z3=0；Z4——備淤深度（m），取Z4=0.4m。則：碼頭前沿設(shè)計水深D=T+Z1+Z2+Z3+Z4=8.7+0.6+0+0+0.4=9.7m碼頭底標(biāo)高=設(shè)計低水位－碼頭前沿設(shè)計水深=1.20－9.7=﹣8.5m碼頭底標(biāo)高取﹣8.50m。拋石基床底標(biāo)高取拋石基床厚度為1.5m，則基床底標(biāo)高=﹣8.50－1.50=﹣10.0m拋石棱體頂標(biāo)高拋石棱體頂標(biāo)高=沉箱頂標(biāo)高+（<0.5m）=2.90+（<0.5）=（<3.40m）拋石棱體頂標(biāo)高取3.40m。二片石頂標(biāo)高拋石棱體頂面和坡面的表層應(yīng)拋設(shè)0.5~0.8m厚的二片石，取其厚度為0.5m，其上再設(shè)置倒濾層。二片石頂標(biāo)高=3.40+0.5=3.90m。倒濾層頂標(biāo)高倒濾層采用碎石倒濾層，且不分層，采用級配較好的混合石料石渣，其厚度不得小于0.8m，取其厚度為0.8m。倒濾層頂標(biāo)高=3.90+0.8=4.70m沉箱尺度的確定外形尺度泊位長度設(shè)計泊位為順岸式碼頭連續(xù)多個泊位的中間泊位，泊位長度Lb=L+2d（設(shè)計船長+富裕長度），其中L=146m，d=12~15m，取d=15m，Lb=L+2d=146+30=176m。泊位采用11個沉箱平接，沉箱長度取16.00m，沉箱安裝縫采用50mm，則泊位的實(shí)際長度為11×16.00+10×0.05=176.50m。沉箱長度沉箱長度取16.00m。沉箱高度沉箱高度=沉箱頂標(biāo)高－沉箱底標(biāo)高=2.90－（﹣8.50）=11.40m沉箱寬度根據(jù)經(jīng)驗取（0.6～0.7）倍碼頭高度（胸墻頂?shù)匠料涞祝?，即?.6～0.7）×[6.60－（﹣8.50）]=9.06～10.57m，則沉箱寬度取10.50m。細(xì)部尺寸隔墻厚度隔墻厚度取隔墻間距的1/25~1/20，且不得小于0.2m，隔墻厚度取0.2m。外壁厚度外壁厚度由計算確定，且不得小于250mm，在本設(shè)計中外壁厚度分0.3m、0.35m、0.4m三級，外壁厚度取0.3m。底板厚度底板厚度由計算確定，且不宜小于壁厚，在本設(shè)計中底板厚度分0.4m、0.45m、0.5m、0.55m四級，底板厚度取0.4m。箱內(nèi)隔墻布置箱內(nèi)隔墻采用對稱布置，隔墻間距分別取4.10m、3.70m。加強(qiáng)角寬度加強(qiáng)角寬度一般為150~200mm，取200mm。沉箱的其他細(xì)部尺寸見附圖1。沉箱體積和重量計算沉箱重量時，鋼筋混凝土重度標(biāo)準(zhǔn)值采用25.0kN/m3。沉箱材料體積和重量計算見下表2：沉箱材料體積和重量計算表編號構(gòu)件名稱體積計算式體積Vi（m3）重量Gi（KN）1前壁0.3×16.0×11.454.721368.002后壁0.3×16.0×11.454.721368.003側(cè)壁0.3×8.4×11.4×257.461436.504底板0.4×8.4×15.451.741293.505橫隔墻0.2×15.4×11.033.88847.006縱隔墻0.2×4.1×11.0×654.121353.007端內(nèi)加強(qiáng)角0.5×0.22×11.0×40.8822.008內(nèi)加強(qiáng)角0.5×0.22×11.0×286.16154.009底加強(qiáng)角0.5×0.22×（4.1+3.7）×162.5062.5010前趾0.5×0.3×0.75×16.01.8045.000.40×0.75×16.04.80120.0011后趾0.5×0.3×0.75×16.01.8045.000.40×0.75×16.04.80120.00總和329.388234.50表2沉箱重量=840.26t，小于沉箱預(yù)制場大平臺可制作沉箱的最大重量2000t，滿足預(yù)制場的預(yù)制能力。上部結(jié)構(gòu)設(shè)計胸墻斷面設(shè)計胸墻頂寬胸墻采用L型，頂寬取3.00m。胸墻底寬胸墻底寬由胸墻穩(wěn)定性要求確定，根據(jù)經(jīng)驗應(yīng)大于1/2沉箱頂寬度，即大于0.5×9.00=4.50m，底寬取5.00m。胸墻高度胸墻高度=胸墻頂標(biāo)高－胸墻底標(biāo)高=6.60－2.50=4.10m。系船的選擇計算船舶系纜力：F*w=73.6×10-5A*wv*2ζ1ζ2Fyw=49.0×10-5Aywvy2ζ1ζ2按75%保證率、壓載或空載狀況，取A*w=1570m2，Ayw=382m2設(shè)計風(fēng)速v*=22m/s,vy=0m/s查表取得ζ1*=0.8，ζ1y=1.0，ζ2=1.3（按船舶水面以上建筑高度15米取，），故：F*w=581.64KNFyw=0KN系船柱結(jié)合碼頭按25m等間距布置，共計布置7個，實(shí)際受力系船柱為3個N=α=30°，β=15°，n=3，K=1.3N=521.87KN取N=522KN門機(jī)布置門機(jī)的軌距、跨距均為10.5m，門機(jī)前軌距碼頭前沿2m，布置在胸墻上，后軌布置在單獨(dú)設(shè)置的軌道梁上，距貨場外邊線之間的安全凈距取2m。鐵路布置門機(jī)下對稱布置兩條鐵路線，每條鐵路線的鐵路標(biāo)準(zhǔn)軌距為1435mm，軌枕寬度為2500mm。兩條鐵路線的中心線距離為4.5m，兩條鐵路線的中心線距近側(cè)門機(jī)軌道的距離為3m。鋼軌上的線荷載標(biāo)準(zhǔn)值按干線機(jī)車為140KN/m。管溝設(shè)計管溝用于放置為船舶供水和供電而鋪設(shè)的水管和電纜，設(shè)在胸墻內(nèi)，管溝中心線距碼頭前沿1.3m，要求管溝底面高程應(yīng)高于平均高潮位，故采用小管溝，尺寸（寬×高）為0.4m×0.6m。護(hù)舷設(shè)計護(hù)舷類型和規(guī)格的選擇1有效撞擊能量其中，取0.8，m查規(guī)*得1萬噸級雜貨船滿載排水量m=14800t，=0.15m/s，所以×0.8×14800×0.152=133.2KJ查橡膠護(hù)舷性能表，選擇低反力型鼓型護(hù)舷H1000，反力R=360KN，吸能量E=136.0KJ。護(hù)舷的布置橡膠護(hù)舷間斷布置，在每個沉箱的中心位置布置一個護(hù)舷，即每16米布置一個，每個泊位共11個。船舶擠靠力標(biāo)準(zhǔn)值為了使船舶在不同水位和不同吃水深度時都能用船體干舷部分接觸護(hù)舷，兼顧小船靠泊及防止船舶搖擺對碼頭產(chǎn)生碰撞，在3.5m高程處懸掛低反力型鼓型護(hù)舷，在5.5m高程處沿前沿線懸掛D300水平護(hù)舷。其他設(shè)計問題拋石棱體作用設(shè)置拋石棱體是為了防止回填土的流失，并且減少墻后回填土對沉箱和胸墻產(chǎn)生的土壓力。材料拋石棱體采用10~100kg塊石。頂寬回填土（渣石）：內(nèi)摩擦角φ=29°，破裂角θ1=32.7°（假設(shè)α、β均為0，δ=φ）；塊石：內(nèi)摩擦角φ=45°，破裂角θ2=23.9°（假設(shè)α、β均為0，δ=φ）。二者總厚度H=h1+h2=15.10m，破裂面與水平面夾角，且滿足，試算得=25.8°，h1=3.26m，h2=11.84m，拋石棱體頂寬d=8.65m。坡度拋石棱體坡度采用1:1。二片石拋石棱體頂面和坡面的表層拋設(shè)0.5m厚的二片石，坡度為1:1。倒濾層設(shè)置倒濾層是為了防止墻后回填土流失。倒濾層采用碎石倒濾層，且不分層，采用級配較好的混合石料石渣，取其厚度為0.8m，碎石層坡度采用1:1.5。拋石基床作用將墻身傳來的外力擴(kuò)散到較大*圍的地基上，以減少地基應(yīng)力和建筑物的沉降；保護(hù)地基免受波浪和水流的淘刷；整平基面，便于墻身的砌筑和安裝。型式因原泥面水深小于碼頭前設(shè)計水深，故采用暗基床的型式。材料采用10~100kg塊石且有一定級配。厚度拋石基床厚度取1.5m。肩寬和底寬外肩寬不宜小于1.5倍基床厚度，取2.3m；內(nèi)肩寬不宜小于0.5倍基床厚度，取0.8m。底寬=10.5+2.3+0.8=13.6m。挖泥邊坡根據(jù)地質(zhì)資料柱狀圖，挖泥邊坡坡度采用淤泥1:5、亞粘土1:3。變形縫設(shè)置變形縫是為了減小由于不均勻沉降和溫度變化在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的附加應(yīng)力。變形縫為上下通縫，即胸墻的變形縫設(shè)在兩個沉箱的接頭處，間距為16m，縫寬采用50mm，用彈性材料填充。沉箱設(shè)計沉箱浮游穩(wěn)定性驗算計算資料沉箱浮運(yùn)距離15km左右，為近程浮運(yùn)，要求滿足m≥0.2m。無實(shí)測資料，鋼筋混凝土重度標(biāo)準(zhǔn)值為25.0KN/m3，海水重度標(biāo)準(zhǔn)值為10.25KN/m3，木材重度標(biāo)準(zhǔn)值為8KN/m3。因該沉箱前后對稱，故沉箱的重心在沉箱寬度的中心線上，不需預(yù)加平衡壓載水。沉箱的浮游穩(wěn)定計算沉箱材料體積和體積矩計算沉箱材料體積和體積矩計算表編號構(gòu)件名稱體積計算式體積Vi（m3）形心位置（m）體積矩（m4）yivi·yi1前壁0.3×16.0×11.4054.725.70311.902后壁0.3×16.0×11.4054.725.70311.903側(cè)壁0.3×8.4×11.40×257.465.70327.524底板0.4×8.4×15.451.740.2010.355縱隔墻0.2×15.4×11.0033.885.90199.896橫隔墻0.2×4.1×11.00×654.125.90319.317端內(nèi)加強(qiáng)角0.5×0.22×11.00×40.885.905.198內(nèi)加強(qiáng)角0.5×0.22×11.00×286.165.9036.349底加強(qiáng)角0.5×0.22×（4.1+3.7）×162.500.471.1810前趾0.5×0.3×0.75×16.01.800.500.900.40×0.75×16.04.800.200.9611后趾0.5×0.3×0.75×16.01.800.500.900.40×0.75×16.04.800.200.96總和329.381527.3注：前趾O點(diǎn)為*、y坐標(biāo)原點(diǎn)沉箱的重心位置：全部艙加水深2.5m時的浮游穩(wěn)定計算沉箱的重力和重心高度計算沉箱重力和重心高度計算表計算項目計算式重力g（KN）重心高度y（m）重力矩g·y（KN·m）沉箱本身329.38×25.08234.54.6438208.08平臺木材8.44×867.5211.60783.23全部艙加水深2.5m[4.1×3.7×2.5×8－2.50－0.5×0.22×2.5×32]×10.253067.831.655061.91∑11369.8544053.22重心高度（2）沉箱排水體積及浮心高度總排水體積：前后趾懸臂的排水體積v=2×（1.8+4.8）=13.20m3沉箱吃水：浮心高度：（3）定傾高度重心距浮心的距離定傾半徑定傾高度＞0.2m故滿足沉箱浮游穩(wěn)定。沉箱吃水驗算滑道末端吃水驗算沉箱加壓載水后吃水為T=7.61m，考慮富裕深度為0.5m，則T＜滑道末端水深－富裕深度=9.5－0.5=9.0m，所以滑道末端吃水滿足要求。航道中吃水驗算沉箱加壓載水后吃水為T=7.61m，考慮富裕深度為0.5m，航道水深D=T+Z0+Z1+Z2+Z3+Z4=8.7+0.18+0.3+0.45+0+0.4=10.03m（假設(shè)船舶航速6kn，船、浪夾角45°），D取10.10m，則T＜航道水深－富裕深度=10.10－0.5=9.6m，所以航道中吃水滿足要求。沉放地點(diǎn)吃水驗算沉箱加壓載水后吃水為T=7.61m，考慮富裕深度為0.5m，基床頂面水深為9.7m，則T＜基床頂面水深－富裕深度=8.5－0.5=8m，所以沉放地點(diǎn)吃水滿足要求。沉箱干舷高度驗算沉箱的干舷高度F=H－T=11.4－7.61=3.79m，考慮沉箱干舷富裕高度S=1.0m，波高h(yuǎn)=1.0m，沉箱的傾斜角度θ=8°，沉箱頂寬B0=8.00m，則F＞，所以沉箱干舷高度滿足要求。作用標(biāo)準(zhǔn)值分類及計算本次設(shè)計僅考慮極端高水位、設(shè)計高水位和極端低水位情況，按承載能力極限狀態(tài)，采用作用效應(yīng)的持久組合進(jìn)行計算和驗算。結(jié)構(gòu)自重力（永久作用）設(shè)計高水位計算圖式如下：其中：混凝土重度：水上24KN/m3水下14KN/m3鋼筋混凝土重度：水上25KN/m3水下15KN/m3設(shè)計高水位自重作用計算表項目計算式距前沿胸墻13.0×1.3×24×161497.62.253369.6胸墻22.8×3.0×14×1613442.253024胸墻32.0×2.8×14×161254.44.755958.4胸墻上填料2.0×1.3×18×16748.84.753556.8沉箱329.38×154940.75.2525938.68沉箱上填料（4.0×2.4×18+4.0×1.3×10）×163596.87.7527875.2沉箱內(nèi)填石[4.1×3.7×11.0×8－0.5×0.22×11.0×32－0.5×0.22×（4.1+3.7）×16]×1013254.245.2569452.2沉箱后趾填石10.75×（1.3×18+13.0×10）×161840.810.12518638.1沉箱后趾填石20.75×0.5×0.3×10×161810.25184.5∑28495.34157997.48每延米自重作用1780.969874.84極端高水位計算圖式如下：其中：混凝土重度：水上24KN/m3水下14KN/m3極端高水位自重作用計算表項目計算式距前沿胸墻13.0×0.1×24×16115.22.25259.2胸墻23.0×3.0×14×1620162.254536胸墻32.0×2.8×14×161254.44.755958.4胸墻上填料2.0×（0.1×18+1.2×10）×16441.64.752097.6沉箱329.38×154940.75.2525938.68沉箱上填料（4.0×0.1×18+4.0×2.6×10）×161779.27.7513788.8沉箱內(nèi)填石[4.1×3.7×11.0×8－0.5×0.22×11.0×32－0.5×0.22×（4.1+3.7）×16]×1013254.245.2569452.2沉箱后趾填石10.75×（0.1×18+14.2×10）×161725.610.12517471.7沉箱后趾填石20.75×0.5×0.3×10×161810.25184.5∑25544.94139687.08每延米自重作用1596.568730.44鋼筋混凝土重度：水上25KN/m3水下15KN/m3極端低水位計算圖式如下：極端低水位自重作用計算表項目計算式距前沿胸墻13.0×1.3×24×161612.82.253628.8胸墻25.0×2.8×24×1638403.2512480胸墻上填料2.0×1.3×18×16748.84.753556.8沉箱93.12×25+（329.38－93.12）×155871.95.2530827.48沉箱上填料3.0×（1.9×18+1.8×17）×163110.47.7524105.6沉箱內(nèi)填石（4.1×3.7×4.0×8－0.5×0.22×4.0×32）×17+[4.1×3.7×7.0×8－0.5×0.22×7.0×32－0.5×0.22×（4.1+3.7）×16]×1016634.45.2587330.6沉箱后趾填石10.75×（1.9×18+5.8×17+6.6×10）×162385.610.12524154.2沉箱后趾填石20.75×0.5×0.3×10×161810.25184.5∑34221.9186267.98每延米自重作用2138.8711641.75其中：混凝土重度：水上24KN/m3水下14KN/m3鋼筋混凝土重度：水上25KN/m3水下15KN/m3拋石基床自重基床厚1.5m，拋石基床每延米自重=（10.5+1.5+0.5+2）×1.5×10=217.5KN/m土壓力（永久作用、可變作用）碼頭后填料土壓力（永久作用）查《重力式碼頭設(shè)計與施工規(guī)*》附錄C得第n層土的主動土壓力系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值如下：渣石：內(nèi)摩擦角=29°，=0°，=0.347（假設(shè)α、β均為0）；塊石：內(nèi)摩擦角=45°，=0°，=0.172內(nèi)摩擦角=45°，==15°，=0.160（假設(shè)α、β均為0）。土壓力強(qiáng)度計算公式按下式計算：第n層填料頂層：永久作用可變作用第n層填料底層：永久作用可變作用-.z.設(shè)計高水位時設(shè)計高水位時碼頭后填料土壓力強(qiáng)度計算計算層面編號土層n土層高程（m）土層厚度hn（m）回填材料材料重度γn（KN/m3）外摩擦角δn（°）主動土壓力系數(shù)Kan土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計算永久作用eni（kPa）計算式數(shù)值1116.601.30渣石1800.3470.00125.3018×1.3×0.347=23.4×0.3478.122125.300.601023.4×0.3478.12224.70（23.4+10×0.6）×0.347=29.4×0.34710.203134.701.80塊石1000.17229.4×0.1725.06322.90（29.4+10×1.8）×0.172=47.4×0.1728.154142.9011.40150.16047.4×0.1607.5842-8.50（47.4+11.4×10）×0.160=161.4×0.16025.82-.z.設(shè)計高水位時碼頭后填料自重力產(chǎn)生的土壓力合力（永久作用）標(biāo)準(zhǔn)值及其力矩的計算計算土層n土層高程（m）土層頂土壓力強(qiáng)度en1（kPa）土層底土壓力強(qiáng)度en2（kPa）土層厚度hn（m）土壓力合力標(biāo)準(zhǔn)值En（KN）水平分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的傾覆力矩豎向分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩頂?shù)子嬎闶綌?shù)值水平分力EHn（KN）力臂LHn（m）傾覆力矩MEHn（KN·m）豎向分力EVn（KN）力臂LVn（m）穩(wěn)定力矩MEVn（KN·m）16.605.300.008.121.30（0+8.12）×1.3/25.285.2814.2375.130025.304.708.1210.200.60（8.12+10.20）×0.6/25.505.5013.4974.200034.702.905.068.151.80（5.06+8.15）×1.8/211.8911.8912.23145.410042.90-8.507.5825.8211.40（7.58+25.82）×11.4/2190.38183.894.66856.9349.2710.50517.34∑206.561151.6749.27517.34其中：設(shè)計高水位時胸墻后填料土壓力強(qiáng)度計算計算層面編號土層n土層高程（m）土層厚度hn（m）回填材料材料重度γn（KN/m3）外摩擦角δn（°）主動土壓力系數(shù)Kan土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計算永久作用eni（kPa）計算式數(shù)值1116.601.30渣石1800.3470.00125.3018×1.3×0.347=23.4×0.3478.122125.302.801023.4×0.3478.12222.50（23.4+10×2.8）×0.347=51.4×0.34717.84設(shè)計高水位時胸墻后填料自重力產(chǎn)生的土壓力合力（永久作用）標(biāo)準(zhǔn)值及其力矩的計算計算土層n土層高程（m）土層頂土壓力強(qiáng)度en1（kPa）土層底土壓力強(qiáng)度en2（kPa）土層厚度hn（m）土壓力合力標(biāo)準(zhǔn)值En（KN）水平分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的傾覆力矩豎向分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩頂?shù)子嬎闶綌?shù)值水平分力EHn（KN）力臂LHn（m）傾覆力矩MEHn（KN·m）豎向分力EVn（KN）力臂LVn（m）穩(wěn)定力矩MEVn（KN·m）16.605.300.008.121.30（0+8.12）×1.3/25.285.283.3317.580025.302.508.1217.842.80（8.12+17.84）×2.8/236.3436.341.2344.7000∑41.6262.2800其中：極端高水位時極端高水位時碼頭后填料土壓力強(qiáng)度計算計算層面編號土層n土層高程（m）土層厚度hn（m）回填材料材料重度γn（KN/m3）外摩擦角δn（°）主動土壓力系數(shù)Kan土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計算永久作用eni（kPa）計算式數(shù)值1116.600.10渣石1800.3470.00126.5018×0.1×0.347=1.8×0.3470.622126.501.80101.8×0.3470.62224.70（1.8+10×1.8）×0.347=19.8×0.3476.873134.701.80塊石1000.17219.8×0.1723.41322.90（19.8+10×1.8）×0.172=37.8×0.1726.504142.9011.40150.16037.8×0.1606.0542-8.50（37.8+11.4×10）×0.160=151.8×0.16024.29極端高水位時碼頭后填料自重力產(chǎn)生的土壓力合力（永久作用）標(biāo)準(zhǔn)值及其力矩的計算計算土層n土層高程（m）土層頂土壓力強(qiáng)度en1（kPa）土層底土壓力強(qiáng)度en2（kPa）土層厚度hn（m）土壓力合力標(biāo)準(zhǔn)值En（KN）水平分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的傾覆力矩豎向分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩頂?shù)子嬎闶綌?shù)值水平分力EHn（KN）力臂LHn（m）傾覆力矩MEHn（KN·m）豎向分力EVn（KN）力臂LVn（m）穩(wěn)定力矩MEVn（KN·m）16.606.500.000.620.10（0+0.62）×0.1/20.030.0315.030.450026.504.700.626.871.80（0.62+6.87）×1.8/26.746.7413.8593.350034.702.903.416.501.80（3.41+6.50）×1.8/28.928.9212.21108.910042.90-8.506.0524.2911.40（6.05+24.29）×11.4/2172.94167.054.56761.7544.7610.50469.98∑182.74964.4644.76469.98其中：極端高水位時胸墻后填料土壓力強(qiáng)度計算計算層面編號土層n土層高程（m）土層厚度hn（m）回填材料材料重度γn（KN/m3）外摩擦角δn（°）主動土壓力系數(shù)Kan土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計算永久作用eni（kPa）計算式數(shù)值1116.600.10渣石1800.3470.00126.5018×0.1×0.347=1.8×0.3470.622126.504.00101.8×0.3470.62222.50（1.8+10×4.0）×0.347=41.8×0.34714.50極端高水位時胸墻后填料自重力產(chǎn)生的土壓力合力（永久作用）標(biāo)準(zhǔn)值及其力矩的計算計算土層n土層高程（m）土層頂土壓力強(qiáng)度en1（kPa）土層底土壓力強(qiáng)度en2（kPa）土層厚度hn（m）土壓力合力標(biāo)準(zhǔn)值En（KN）水平分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的傾覆力矩豎向分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩頂?shù)子嬎闶綌?shù)值水平分力EHn（KN）力臂LHn（m）傾覆力矩MEHn（KN·m）豎向分力EVn（KN）力臂LVn（m）穩(wěn)定力矩MEVn（KN·m）16.606.500.000.620.10（0+0.62）×0.1/20.030.033.630.110026.502.500.6214.504.00（0.62+14.50）×4.0/230.2430.241.3942.0300∑30.2742.1600其中：極端低水位時極端低水位時填料土壓力強(qiáng)度計算計算層面編號土層n土層高程（m）土層厚度hn（m）回填材料材料重度γn（KN/m3）外摩擦角δn（°）主動土壓力系數(shù)Kan土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計算永久作用eni（kPa）計算式數(shù)值1116.601.90渣石1800.3470.00124.7018×1.9×0.347=34.2×0.34711.872124.701.80塊石1700.17234.2×0.1725.88222.90（34.2+17×1.80）×0.172=64.8×0.17211.143132.904.00150.16064.8×0.16010.3732-1.10（64.8+17×4.00）×0.160=132.8×0.16021.25414-1.107.4010132.8×0.16021.2542-8.50（132.8+7.40×10）×0.160=206.8×0.16033.09極端低水位時填料自重力產(chǎn)生的土壓力合力（永久作用）標(biāo)準(zhǔn)值及其力矩的計算計算土層n土層高程（m）土層頂土壓力強(qiáng)度en1（kPa）土層底土壓力強(qiáng)度en2（kPa）土層厚度hn（m）土壓力合力標(biāo)準(zhǔn)值En（KN）水平分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的傾覆力矩豎向分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩頂?shù)子嬎闶綌?shù)值水平分力EHn（KN）力臂LHn（m）傾覆力矩MEHn（KN·m）豎向分力EVn（KN）力臂LVn（m）穩(wěn)定力矩MEVn（KN·m）16.604.700.0011.871.90（0+11.87）×1.9/211.2811.2813.83156.000024.702.905.8811.141.80（5.88+11.14）×1.8/215.3215.3212.61193.190032.90-1.1010.3721.254.00（10.37+21.25）×4.0/263.2461.099.17560.2016.3710.50171.894-1.10-8.5021.2533.097.40（21.25+33.09）×7.4/2201.06194.213.43666.1452.0410.50546.42∑281.901575.5366.54718.31其中：堆貨荷載產(chǎn)生的土壓力（可變作用）碼頭后堆貨荷載產(chǎn)生的土壓力強(qiáng)度計算計算層面編號土層n土層高程（m）土層厚度hn（m）回填材料外摩擦角δn（°）主動土壓力系數(shù)Kan土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計算可變作用（堆貨荷載）eqni（kPa）滿布的均布荷載計算式數(shù)值1116.601.90渣石00.34720×0.3476.94124.706.942124.700.99塊石00.17220×0.1723.44223.713.443133.710.813.44322.903.444142.904.96150.16020×0.1603.2042-2.063.20515-2.066.443.2051-8.503.20碼頭后堆貨荷載產(chǎn)生的土壓力計算圖式如下：碼頭后堆貨荷載產(chǎn)生的土壓力合力（可變作用）標(biāo)準(zhǔn)值及其力矩的計算計算土層n土層高程（m）土層頂土壓力強(qiáng)度en1（kPa）土層底土壓力強(qiáng)度en2（kPa）土層厚度hn（m）土壓力合力標(biāo)準(zhǔn)值En（KN）水平分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的傾覆力矩豎向分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩頂?shù)子嬎闶綌?shù)值水平分力EHn（KN）力臂LHn（m）傾覆力矩MEHn（KN·m）豎向分力EVn（KN）力臂LVn（m）穩(wěn)定力矩MEVn（KN·m）滿布均布荷載16.604.706.946.941.906.94×1.9013.1913.1913.83182.420024.702.903.443.441.803.44×1.806.196.1912.376.140032.90-8.503.203.2011.403.20×11.4036.4835.245.7200.879.4410.5099.14∑54.62459.439.4499.14胸墻后堆貨荷載產(chǎn)生的土壓力計算圖式如下：胸墻后堆貨荷載產(chǎn)生的土壓力強(qiáng)度計算計算層面編號土層n土層高程（m）土層厚度hn（m）回填材料外摩擦角δn（°）主動土壓力系數(shù)Kan土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計算可變作用（堆貨荷載）eqni（kPa）計算式數(shù)值1116.604.10渣石00.34720×0.3476.94122.506.94胸墻后堆貨荷載產(chǎn)生的土壓力合力（可變作用）標(biāo)準(zhǔn)值及其力矩的計算計算土層n土層高程（m）土層頂土壓力強(qiáng)度en1（kPa）土層底土壓力強(qiáng)度en2（kPa）土層厚度hn（m）土壓力合力標(biāo)準(zhǔn)值En（KN）水平分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的傾覆力矩豎向分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩頂?shù)子嬎闶綌?shù)值水平分力EHn（KN）力臂LHn（m）傾覆力矩MEHn（KN·m）豎向分力EVn（KN）力臂LVn（m）穩(wěn)定力矩MEVn（KN·m）滿布均布荷載16.604.706.946.941.906.94×1.9013.1913.192.7536.2700∑13.1936.2700鐵路荷載產(chǎn)生的土壓力（可變作用）設(shè)計機(jī)車為干線機(jī)車，鐵路線荷載是140KN/m，軌枕長度為2.5m，軌枕上均布荷載為q=140/2.5=56kPa。鐵路荷載主要穿過渣石層，計算土壓力*圍時采用渣石層的破裂角θ=32.2°。計算碼頭后鐵路荷載產(chǎn)生的土壓力時只考慮后面的鐵路荷載作用，前面的鐵路荷載對碼頭只產(chǎn)生穩(wěn)定力矩，故不考慮。計算胸墻后鐵路荷載產(chǎn)生的土壓力時只考慮前面的鐵路荷載作用，后面的鐵路荷載不能作用在胸墻上，故不考慮。碼頭后鐵路二線荷載產(chǎn)生的土壓力強(qiáng)度計算計算層面編號土層n土層高程（m）土層厚度hn（m）回填材料外摩擦角δn（°）主動土壓力系數(shù)Kan土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計算可變作用（堆貨荷載）eqni（kPa）計算式數(shù)值1116.601.59渣石00.34750×0.34717.35125.0117.352125.010.31017.35224.7017.353134.701.80塊石00.17250×0.1728.60322.908.60碼頭后鐵路二線荷載產(chǎn)生的土壓力合力（可變作用）標(biāo)準(zhǔn)值及其力矩的計算計算土層n土層高程（m）土層頂土壓力強(qiáng)度en1（kPa）土層底土壓力強(qiáng)度en2（kPa）土層厚度hn（m）土壓力合力標(biāo)準(zhǔn)值En（KN）水平分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的傾覆力矩豎向分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩頂?shù)子嬎闶綌?shù)值水平分力EHn（KN）力臂LHn（m）傾覆力矩MEHn（KN·m）豎向分力EVn（KN）力臂LVn（m）穩(wěn)定力矩MEVn（KN·m）15.605.0117.3517.351.5917.35×1.5927.5927.5914.31394.810025.014.7017.3517.350.3117.35×0.315.385.3813.3671.880034.702.908.608.601.808.00×1.8014.4014.4012.30177.1200碼頭上部分鐵路荷載產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩00259.50237.50∑47.37643.8125237.50胸墻后鐵路一線荷載產(chǎn)生的土壓力強(qiáng)度計算計算層面編號土層n土層高程（m）土層厚度hn（m）回填材料外摩擦角δn（°）主動土壓力系數(shù)Kan土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計算可變作用（堆貨荷載）eqni（kPa）計算式數(shù)值1115.601.98渣石00.34750×0.34717.35124.7017.352124.700.08塊石00.17250×0.1728.60224.628.60胸墻后鐵路一線荷載產(chǎn)生的土壓力合力（可變作用）標(biāo)準(zhǔn)值及其力矩的計算計算土層n土層高程（m）土層頂土壓力強(qiáng)度en1（kPa）土層底土壓力強(qiáng)度en2（kPa）土層厚度hn（m）土壓力合力標(biāo)準(zhǔn)值En（KN）水平分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的傾覆力矩豎向分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩頂?shù)子嬎闶綌?shù)值水平分力EHn（KN）力臂LHn（m）傾覆力矩MEHn（KN·m）豎向分力EVn（KN）力臂LVn（m）穩(wěn)定力矩MEVn（KN·m）16.604.7017.3517.351.9017.35×1.9033.0033.003.15103.950024.704.628.608.600.088.60×0.080.690.692.161.4900胸墻上部分鐵路荷載產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩0062.55.00312.50∑33.69105.4462.5312.50由此可見，鐵路一線荷載對胸墻的穩(wěn)定力矩遠(yuǎn)大于傾覆力矩，故在驗算胸墻穩(wěn)定性時不予考慮，只考慮堆貨荷載；鐵路二線荷載對碼頭整體的穩(wěn)定力矩遠(yuǎn)小于傾覆力矩，因而在驗算碼頭整體穩(wěn)定性時應(yīng)考慮鐵路二線荷載。門機(jī)（后軌）荷載產(chǎn)生的土壓力（可變作用）門機(jī)Mh-10-25支腿荷載計算圖式如下：0.75×4+10.5+1.5=15m<16m，由此可知，一個沉箱長度上最多可以安放三個支腿（兩臺門機(jī)）。荷載圖式如下：吊臂朝前時前軌上的兩個支腿的豎向荷載P=660KN，前軌線荷載=660×3/16=123.75KN/m后軌上的兩個支腿的豎向荷載P=240KN，后軌線荷載=240×3/16=45KN/m軌道梁底面寬1.20m，軌道梁上的均布荷載q1=45/1.20=37.5kPa碼頭后門機(jī)荷載產(chǎn)生的土壓力強(qiáng)度計算計算層面編號土層n土層高程（m）土層厚度hn（m）回填材料外摩擦角δn（°）主動土壓力系數(shù)Kan土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計算可變作用（堆貨荷載）eqni（kPa）計算式數(shù)值1111.842.71塊石150.16037.5×0.1606.0012-0.876.00碼頭后門機(jī)荷載產(chǎn)生的土壓力合力（可變作用）標(biāo)準(zhǔn)值及其力矩的計算計算土層n土層高程（m）土層頂土壓力強(qiáng)度en1（kPa）土層底土壓力強(qiáng)度en2（kPa）土層厚度hn（m）土壓力合力標(biāo)準(zhǔn)值En（KN）水平分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的傾覆力矩豎向分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩頂?shù)子嬎闶綌?shù)值水平分力EHn（KN）力臂LHn（m）傾覆力矩MEHn（KN·m）豎向分力EVn（KN）力臂LVn（m）穩(wěn)定力矩MEVn（KN·m）11.84-0.876.006.002.716.00×2.7116.2615.718.99141.234.0710.5042.74碼頭上門機(jī)前軌荷載產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩00123.752.75340.31∑15.71141.23127.82383.05吊臂朝后時前軌上的兩個支腿的豎向荷載P=240KN，前軌線荷載=240×3/16=45KN/m后軌上的兩個支腿的豎向荷載P=660KN，后軌線荷載=660×3/16=123.75KN/m軌道梁底面寬1.20m，軌道梁上的均布荷載q2=123.75/1.20=103.13kPa碼頭后門機(jī)荷載產(chǎn)生的土壓力強(qiáng)度計算計算層面編號土層n土層高程（m）土層厚度hn（m）回填材料外摩擦角δn（°）主動土壓力系數(shù)Kan土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計算可變作用（堆貨荷載）eqni（kPa）計算式數(shù)值1111.842.71塊石150.160103.13×0.16016.5012-0.8716.50碼頭后門機(jī)荷載產(chǎn)生的土壓力合力（可變作用）標(biāo)準(zhǔn)值及其力矩的計算計算土層n土層高程（m）土層頂土壓力強(qiáng)度en1（kPa）土層底土壓力強(qiáng)度en2（kPa）土層厚度hn（m）土壓力合力標(biāo)準(zhǔn)值En（KN）水平分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的傾覆力矩豎向分力標(biāo)準(zhǔn)值及其產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩頂?shù)子嬎闶綌?shù)值水平分力EHn（KN）力臂LHn（m）傾覆力矩MEHn（KN·m）豎向分力EVn（KN）力臂LVn（m）穩(wěn)定力矩MEVn（KN·m）11.84-0.8716.5016.502.7116.50×2.7144.7243.208.99388.3711.5710.50121.49碼頭上門機(jī)前軌荷載產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩00452.75123.75∑43.20388.3756.57245.24船舶系纜力（可變作用）計算沿墻底的穩(wěn)定性時系纜力作用在碼頭地面上0.5m處，不考慮豎向力的作用。垂直于碼頭岸線方向的系纜力水平力標(biāo)準(zhǔn)值NH=Nsincos=522×sin30°×cos15°=252.11KN，系纜力沿碼頭線方向的分布長度等于碼頭分段長度16m，每延米碼頭的系纜力水平分力的標(biāo)準(zhǔn)值PRH及其對墻底的傾覆力矩MRH分別為：PRH=NH/16=252.11/16=15.76KN/mMRH=（0.5+6.6+8.5）PRH=15.6×15.76=245.86KN·m/m計算胸墻的穩(wěn)定性時垂直于碼頭岸線方向的系纜力水平力標(biāo)準(zhǔn)值NH=Nsincos=522×sin30°×cos15°=252.11KN，系纜力豎向力標(biāo)準(zhǔn)值NV=Nsin=522×sin15°=135.10KN，系纜力沿碼頭線方向的分布長度=1.0+3.7×2=8.4m。每延米碼頭的系纜力水平分力的標(biāo)準(zhǔn)值PRH及其對胸墻底的傾覆力矩MRH分別為：PRH=NH/8.4=252.11/8.4=30.01KN/mMRH=（0.5+3.7）PRH=4.2×30.01=126.06KN·m/m每延米碼頭的系纜力豎向分力的標(biāo)準(zhǔn)值PRV及其對胸墻底的傾覆力矩MRV分別為：PRV=NV/8.4=135.10/8.4=16.08KN/mMRV=1.0×PRV=1.0×16.08=16.08KN·m/m每延米碼頭的系纜力對胸墻底的傾覆力矩為：MR=126.06+16.08=142.14KN·m/m作用標(biāo)準(zhǔn)值匯總胸墻作用標(biāo)準(zhǔn)值匯總胸墻作用標(biāo)準(zhǔn)值匯總表作用分類荷載情況垂直力（kN/m）水平力（kN/m）穩(wěn)定力矩（kN·m/m）傾覆力矩（kN·m/m）永久作用自重力設(shè)計高水位302.800994.300極端高水位239.200803.20填料土壓力設(shè)計高水位041.62062.28極端高水位030.27042.16可變作用堆貨土壓力013.19036.27鐵路一線62.533.69312.50105.44船舶系纜力16.0830.010142.14碼頭作用標(biāo)準(zhǔn)值匯總碼頭作用標(biāo)準(zhǔn)值匯總表作用分類荷載情況垂直力（kN/m）水平力（kN/m）穩(wěn)定力矩（kN·m/m）傾覆力矩（kN·m/m）永久作用自重力設(shè)計高水位1780.969874.84極端低水位2138.8711641.75填料土壓力設(shè)計高水位49.27206.56517.341151.67極端低水位66.54281.90718.311575.53可變作用堆貨土壓力9.4454.6299.14459.43前沿堆貨195.001096.88鐵路一線125.00718.75鐵路二線2547.37232.50643.81門機(jī)（吊臂朝前）127.8215.71383.05142.23門機(jī)（吊臂朝后）56.5743.20245.24388.37船舶系纜力15.76245.86碼頭標(biāo)準(zhǔn)斷面各項穩(wěn)定性驗算胸墻穩(wěn)定性驗算本次胸墻設(shè)計考慮設(shè)計高水位、極端高水位情況。作用效應(yīng)組合組合原則：水平力最大、垂直力最小，計算以下兩種組合：持久組合一：自重力+系纜力+堆貨+土壓力（自重、堆貨引起）持久組合二：自重力+系纜力+鐵路+土壓力（自重、鐵路引起）（門機(jī)前軌產(chǎn)生穩(wěn)定力和穩(wěn)定力矩，故不計門機(jī)荷載）沿胸墻底面抗滑穩(wěn)定性驗算沿胸墻底面抗滑穩(wěn)定性計算組合情況系纜力為主導(dǎo)可變作用結(jié)論狀況水位結(jié)果結(jié)果持久組合一極端高水位1.01.2530.271.3030.010.713.1989.321.01.0239.21.3016.080.55120.06穩(wěn)定設(shè)計高水位1.01.3541.621.4030.010