天津港某多用途码头结构方案设计研究.docx

学号 2009101110密级 2009101110哈尔滨工程大学本科生毕业论文天津港某多用途码头结构方案设计研究院（系）名称：船舶工程学院专业名称：港口航道与海岸工程学生姓名：刘新浩指导教师：花健灵 副教授哈尔滨工程大学2013年6月天津港某多用途码头结构方案设计研究 刘新浩 哈尔滨工程大学学号 2009101110密级 2009101110天津港某多用途码头结构方案设计研究The Research on Tianjin Multi-purpose Port Wharf Structure Design学 生 姓 名：刘新浩所 在 学 院：船舶工程学院所 在 专 业：港口航道与海岸工程指 导 教 师：花健灵职 称：副教授所 在 单 位：论文提交日期：论文答辩日期：学位授予单位：哈尔滨工程大学本科生毕业论文摘 要由于对国外施工技术的引进，以及国内外各设计、施工单位的竟争，天津新港的码头结构型式也作了一些新的尝试，目前摆在使用、设计、科研、施工各单位面前的首要任务是如何选择码头结构型式的最佳方案工程质量好，使用维修方便，建设速度快，投资省，经济效益好。天津港某多用途码头结构方案初步设计主要以码头主要尺度确定、结构选型、码头主要结构和构件的设计、码头的施工组织设计和码头方案比选等为主要内容。根据参考资料和当地的环境初步选定两种合适结构，分别为重力式实心方块和重力式沉箱结构。本论文侧重于对重力式码头结构计算，对选定的两种结构方案进行设计。还分别验算码头结构的抗滑、抗倾覆稳定性。对两种码头方案的施工工艺进行了论述与分析，并且找出重力式码头施工中的常见问题，并结合所学知识提出有效合理的预防措施。结构选型及方案比选：在对地质资料分析的基础上，通过计算，列出了各方案在使用、施工、维修等方面的优缺点，对拟定2个可行性的方案合理比较，并进行全面的技术经济论证，择优选用了沉箱码头结构。关键词：方块码头；沉箱码头；施工AbstractDue to the introduction of foreign construction technology, as well as the competition between the design unit and the construction unit at home and abroad,the designers of Tianjin xingang are also making some new attempts.Now the biggest problem faced by the design unit and the construction unit is how to choose the optimal scheme of wharf structure.The preliminary design of Tianjin multi-purpose port wharf structure scheme is mainly about Wharf structure selection, the main dimensions of apron space, structure design of main structure and components, the design of construction organization and comparing scheme to choose the best construction。According to the reference data and the local environment preliminary selecte two kinds appropriate structure,that is concrete block quay wall and concrete caisson quay wall. This paper focused on the gravity type wharf structure calculation, calculating two kinds of Selected structure scheme. Also，the solutions of two terminals construction process are discussed and analysis, and find out the common problems in gravity wharf construction, then put forward effective and reasonable prevention measures。The final part of the paper is structure selection and scheme comparison： on the basis of the analysis of geological data and calculation, lists the advantages and disadvantages s in the processing of constructing,using and maintenance, etc。of the proposed two reasonable feasibility of the scheme comparison, and to conduct a comprehensive technical and economic argumentation, select the caisson wharf structure.Key words:Concrete block quay wall;concrete caisson quay wall;The construction目录第1章绪论11.1 天津港口概述11.2 本文主要设计内容1第2章码头结构方案设计22.1 设计依据22.2 设计基础资料22.2.1 设计船型22.2.2 水文及气象资料32.2.3 地质条件32.2.4 地震32.2.5 施工条件42.2.6 结构安全等级42.3 码头结构选型42.3.1 方块码头断面结构方案42.3.2 沉箱码头断面结构方案52.4 装卸工艺62.4.1 一般要求62.4.2 多用途码头的装卸工艺选择62.5 码头设备72.5.1 系船设备布置72.5.2 缓冲设备72.6 码头结构方案设计82.6.1 码头平面设计82.6.2 码头立面设计82.6.3 码头断面设计102.7 本章小结11第3章重力式实心方块码头结构计算123.1 计算内容123.2 计算资料123.2.1 自然条件133.2.2 结构安全等级133.2.3 码头面荷载133.2.4 材料重度和内摩擦角标准值143.3 作用分类及计算153.3.1 结构自重力（永久作用）153.3.2 波浪力（可变作用）173.3.3 土压力标准值计算173.3.4 船舶系缆力253.3.5 堆货荷载283.3.6 门机荷载计算303.3.7 地震时主动土压力计算313.4 码头稳定性验算313.4.1 作用效应组合313.4.2 承载能力极限状态设计表达式323.4.3 对墙底面和墙身计算面前趾的倾覆稳定性验算333.4.4 基底应力和地基应力验算333.5 本章小结47第4章沉箱码头结构计算484.1 计算内容484.2 计算资料484.3 作用分类及计算484.3.1 结构自重力494.3.2 波浪力（可变作用）544.3.3 土压力标准值计算554.3.4 堆货荷载产生的土压力（可变作用）：554.3.5 码头前沿堆货引起的竖向作用（可变作用）564.3.6 船舶系缆力564.3.7 门机荷载产生的土压力计算（可变作用）584.3.8 贮仓压力（永久作用）604.3.9 地震时主动土压力计算604.4 码头稳定性验算604.4.1 作用效应组合614.4.2 码头沿基床顶面的抗滑稳定性验算614.4.3 码头沿基床顶面的抗倾稳定性验算634.4.4 基床承载力验算654.4.5 地基承载力的验算674.5 本章小结67第5章码头结构的施工组织及相关问题685.1 施工组织及方案685.1.1 实心方块码头施工方案685.1.2 沉箱码头施工方案及施工内容705.2 港口重力式码头结构施工中问题及对策715.2.1 重力式码头科学施工对策715.3 本章小结72第6章码头结构型式比选736.1 码头结构方案736.2 施工条件736.3 结构比选736.3.1 沉箱码头736.3.2 实体方块码头746.4 结构选择746.5 本章小结74结论75参考文献76致谢78第一章绪论第1章绪论1.1天津港口概述天津港是环渤海中与华北、西北等内陆地区距离最短的港口，是首都北京的海上门户，也是亚欧大陆桥最短的东端起点。天津港是我国华北、西北和京津地区的重要水路交通枢纽，对外交通十分发达，已形成了颇具规模的立体交通集疏运体系。天津港的发展史：1951-1953:年，在苏联专家的帮助下，改建了1#-4#码头。从此，天津新港焕发了生机。1958年扩建了5#码头，1959一1960年新建了14#-18#号码头，1965年改建了6# 装盐码头，从而使天津港在国民经济建设中起到了积极的作用。1973年周总理提出了“三年改变港口面貌”的号召。天津新港迎来了大规模建设的新时期，三年内建成了一突堤、二突堤(东半部)、三突堤，共13个深水泊位。特别是党的十一届三中全会以来，实行改革开放政策，使港口建设产生了新的活力。1984年天津港下放地方管理，建港资金由国家统筹安排改为以港养港，并给予一定的外汇使用权和进口设备权，使新港的建设出现了一个新的高潮。与此同时，由于对国外施工技术的引进，以及国内外各设计、施工单位的竟争，天津新港的码头结构型式也作了一些新的尝试，由多年来一直采用的高桩梁板承台式，演变到沉箱重力式和低桩墩台梁板式(在建工程)，并且已经着手研究大直径圆筒深埋重力式码头，初步形成了一个百花争艳的局面，这将为天津新港的码头结构型式的完善和发展起到推动作用。在这种百花争艳的形势下，为了更好地促进天津新港的发展，避免过多的浪费，目前摆在使用、设计、科研、施工各单位面前的首要任务是如何选择码头结构型式的最佳方案一一工程质量好，使用维修方便，建设速度快，投资省，经济效益好。1.2本文主要设计内容主要依据所给的设计资料和天津当地的水文情况进行分析研究，结合相关数据，确定天津港某多用途码头结构形式和拟建码头泊位。同时根据规范资料和码头设计要求拟选用两种合理的结构形式，列出各方案在使用、施工、维修等方面的优缺点和工程造价，进行全面的技术经济论证，择优选用。设计内容主要包括：码头平面设计、确定码头前沿水底高程、确定变形缝间距、护舷间距和水深、结构计算、稳定性验算等。79第2章码头结构方案设计第2章码头结构方案设计2.1 设计依据通过查阅港口规划与布置、海港工程设计手册、水运工程施工、港口水工工建筑物、港口工程施工手册等相关资料，可知：码头的结构型式分类主要有板桩式、重力式、高桩式和混合式等。高桩码头是由一系列的基础桩（桩基）和其上的上部结构组成。高桩码头一般适用于软土地基。其缺点是对地面超载和装卸工艺变化的适应性差；耐久性不如重力式和板状式码头，构建易损环而且难以修复。板桩式码头是靠打入地基的一系列的连续的板型桩来挡土。所以要受到较大的土压力。由于板桩墙是薄壁结构，承受较大的土压力，且耐久性不如重力式码头。因此板桩式码头适用于墙身高度不太大的中、小型码头。重力式码头的常用型式为重力式方块码头和沉箱码头。其结构坚固耐久、抗冻和抗冰性能好;能承受较大的地面荷载和船舶荷载，对较大的集中荷载以及码头地面超载和装卸工艺变化性较强，维修费用少，施工进度也快。但重力式码头的自重大，适用于土质较好的地基。除上述的三种基本形式之外，根据当地的具体的地基、水文、以及施工条件等状况，也可以采用各种形式的混合结构但如果当地质条件较好，满足时重力式码头要求时，通常重力式是港务部门和施工单位首选的结构形式。2.2 设计基础资料某海港根据经济发展规模，需新建2个泊位的多用途码头。由当地经验得知混凝土浇筑的施工水位为+1.4米。2.2.1设计船型1.5万吨级集装箱船：船长*船宽*型深*满载吃水=148*22.6*14.2*6.9m 2500吨级普通货船：船长*船宽*型深*满载吃水=95*15.2*7.5*6.4m 2.2.2水文及气象资料1、气候该港所在地区年平均气温13.5C，最高气温36C，最低气温-9C。常年不封冻。2、水位极端高水位：3.10m；设计高水位：2.64m；设计低水位：0.20m；极端低水位：-0.8m；3、流水流设计流速：V=1m/s；流向：与船舶纵轴接近平行。4、波浪有防波堤掩护，波高小于1m。5、风按九级风设计，风速：V=22m/s。2.2.3地质条件表2.1地质条件地层编号土层名称标高（m）重度标准值（kN/m3）地基容许承载力（kPa）1淤泥质粘土-4.0-5.518.0902粉质粘土-5.5-17.018.82503风化岩-17.0以下6002.2.4地震该地区地震基本烈度为6度。2.2.5施工条件当地有混凝土构件预制厂，可预制各种型式的梁、板等构件和混凝土人工块体。当地砂石充裕，且质量好、价格低。2.2.6结构安全等级安全等级为二级。2.3 码头结构选型天津港的地质条件最适用桩式码头，这也是天津港码头的基本结构型式，但高桩梁板结构易受海水腐蚀，耐久性差，对荷载变化的适应性差，超载时易使构件开裂，过大超载能引起承台塌陷，在使用上要有所限制。与此相比重力式码头其结构坚固耐久、抗冻和抗冰性能更好;能承受更大的地面荷载和船舶荷载，对较大的集中荷载以及码头地面超载和装卸工艺变化性较强，维修费用少，施工进度快15。因此当地质条件允许的情况下，在选择码头结构时重力式为首选。由所得资料参考当地的的地质状况以及规范规定，地质条件比较好，首先考虑重力式码头的方案。重力式码头可分为方块码头、沉箱码头、扶壁码头、大圆筒码头、格形钢板桩结构等1。大圆筒码头、格形钢板桩结构是近些年采用的码头形式，但在施工技术和机械设备方面国内还不够成熟。扶壁码头在我国南方采用的比较多，对于重力式码头，常用型式为重力式方块码头和沉箱码头。所以，在本次设计时初步确定码头的两种结构为重力式方块码头和沉箱码头。2.3.1方块码头断面结构方案1、方块尺寸块体一般采用预制的正六面体素混凝土方块，有些小码头也可采用浆砌实方块。混凝土方块主要用于重力式码头、防波堤和栈桥墩，以及其它一些港口建筑物的上部结构和护脚。外形简单、预制方便，但又自重大、件数多、吊放效率低。混凝土方块按外形分为矩形方块、半圆形方块、削角方块、L形方块等。矩形方块边长尺寸与高度比值应不大于3.0(5/3)，短边尺寸与高度之比不小于1.0(4/3)，个别方块不得小于0.5，同时短边尺寸不小于0.8m。本设计采用两种方块，矩形方块和削角方块。尺寸共三种形式（长5m，宽5m，高3m；长5m，宽5m，高2m;长5m，宽6.1m，高3m并带有前趾）。2、结构形式随着起重设备能力增大，方块码头建筑物不断向块大、空心、断面重心靠后和减小土压力等方面发展。采用大尺度的块体，在结构横断面的宽度上只安设一个方块，从而消除了断面上的垂直错缝，同时减小块体层数。衡重式和卸荷板式结构的共同点是建筑物的重心靠后和减小了所承受的土压力；重心靠后可增大抗倾力矩和使建筑物的基底应力分布均匀，有利于抗倾稳定性和满足地基承载力。本设计采用卸荷板式实心方块码头的断面形式。3、卸荷板卸荷板的长度和厚度可根据码头岸墙的高度拟定，经计算确定。卸荷板悬臂长度一般在1.53.0m最长到3.4m，厚度一般为0.81.5m。当卸荷板长度与厚度之比小于1.5时，其混凝土强度已够，不用配筋。悬臂长2.10 厚度取 1.5本设计采用悬臂式卸荷板。4、实心方块的相互搭接在横断面上不小于块体高度的二分之一，并不小于0.8m；块体之间的垂直缝设计宽度一般为2030mm，取20mm。2.3.2沉箱码头断面结构方案1、沉箱外形尺寸该码头施工条件较好，没有特殊的要求与限制，重力式码头变形缝间距一般采用10到30m，取沉箱长度20m，考虑变形缝宽50mm，共17个沉箱。同时沉箱长度由施工设备能力，施工要求和码头变形缝间距确定。沉箱高度取决于基床顶面高程与沉箱顶面高程，箱顶高程要高于胸墙混凝土浇筑的施工水位取+1.4m，基床顶高程取港池底高程-7.9m，则沉箱高度取9.5m。沉箱宽度主要由码头的水平滑动及倾覆的稳定性和基床及地基的承载力确定，根据工程经验一般为码头墙高的0.6倍，初步取5.6m，包括前趾和后踵各0.6m的悬臂。2、箱内隔墙设置对于矩形沉箱，为了减小箱壁和箱底的计算跨度增强沉箱的刚度，在箱内设置一道纵隔墙，四道横隔墙。隔墙间距一般采用35m，取5m。3、沉箱构件尺寸根据规范对沉箱构件要求与本码头受荷载情况及工程经验，初步拟定沉箱各构件尺寸为：隔墙厚度20cm，箱壁厚度35cm，底板厚度40cm，各构件连接处设置2020cm的加强角，以减少应力集中。2.4 装卸工艺2.4.1一般要求（1）装卸系统各环节的能力应基本平衡，并以保证船舶装卸为主；（2）装卸机械的类型应在可能的条件下统一，规格简化，以便于维修管理；（3）优先选用技术可靠的国产装卸机械；（4）工艺流程设计应减少环节。各流程之间可灵活转换，以提高系统作业的可靠度。2.4.2多用途码头的装卸工艺选择因为本题为天津某多用途码头设计，多用途码头通过的主要货种，除集装箱外，通常主要装卸的杂货是大件、五金钢材、木材、成套设备等装卸单元重量较大的货种，所以多用途码头的装卸作业需要配置起重量较大的岸机完成装卸船作业。此多用途码头装卸的主要货种有：各种化工原料、粮食、建材、煤炭、非矿等；大型设备、钢结构件、集装箱等。则采用多用途门机多用途门机与港口传统门机的主要区别是起重能力大, 能够处理集装箱。多用途门机本身具有吊勾、抓斗和专用集装吊具三种功能。三种功能之中对散杂货的装卸适应性相对比较差。多用途门座起重机的普通的门机起重机相似，具有提升、变幅、旋转、大车行走等功能，并在基础上，对起升系统做了必要的修改，使其可根据装卸货种的需要，配装不同的吊具（集装箱专用伸缩吊具散货抓斗或吊钩），可对不同的各种货物进行装卸作业。尤为适合在通过集装箱与大件、件杂货等货种组合的多用途码头上的装卸船。主要技术参数为：轨距：10.5m；基距：10.5m；起重量: 吊具下25t；吊钩下25t；抓斗取料16t/斗；行走轮数：海侧腿24个陆侧腿24个最大轮压：海侧腿250kN /轮陆侧腿250kN /轮最大幅度：20m。多用途门机海侧轨道离码头前沿的距离为4m7。2.5码头设备2.5.1系船设备布置设计任务中的风力为九级，故只需布置普通系船柱。其中心位置距码头前沿线一般为0.51.2m，取0.8m；间距一般为1545m，考虑船舶总长为148m和95m两种，故取20m。对称布置，码头端部宜设系船柱。2.5.2缓冲设备防冲设备应根据其适用条件、码头结构型式、靠泊船型和靠泊方式及安装、使用和维修要求等，通过技术经济比较后确定。防冲设备应尽可能多的吸收船舶撞击能量，同时产生的反力要尽量小，具有足够的抗剪性能和适当的面压值。本设计采用固定式橡胶护舷（橡胶价格高，初期投资大，但由于使用年限长，维修费用低，所以总费用比较低）。橡胶护舷可用于任何型式、任何吨级的码头10。选用D型橡胶护舷。弧线的布置，护舷在码头高度方向的布置，应使船舶在不同水位和不同吃水深度时都能用船体干舷部分接触护舷。护舷在码头长度方向的布置，即护舷的水平间距，与护舷的型式及尺寸、码头结构型式、船舶尺度、船舶靠泊角度有关，国内已建造的码头护舷间距一般在520m。由文献海港工程设计手册（中）4和港工建筑物1确定间距本题取10m。2.6码头结构方案设计2.6.1码头平面设计1、码头泊位长天津某海港根据经济发展规模，需新建2个泊位的多用途码头。根据海港总平面设计规范7有关规定确定当同一码头线上连续布置泊位时端部泊位按下式确定：Lb=L+1.5d （2-1）式中:Lb泊位长度(m);L设计船型长度(m);d泊位富裕长度，取14m；富裕长度虑1.5万吨级杂货船长148m按规定取15m;由于为两个泊位的码头,故最终的码头泊位长度综上得Lb=1482+143=338m；码头岸线总长取340m。码头前沿停泊水域宽度B不小于两倍船宽,取22.62=45.2,取46m;2、变形缝的设置变形缝间距对方块码头现浇胸墙，一般不超过20m7。本设计取变形缝宽50mm，间距20m。2.6.2码头立面设计1、码头顶顶高程.码头前沿设计高程应考虑码头的重要性、设计船型、码头布置及型式、前后方高程衔接条件、地形、地貌和工程投资等因素。一般应为设计高水位加超高，超高值宜取0.10.5m。表2.2码头前沿高程计算表3基本标准复核标准计算水位超高值（m）计算水位超高值(m)设计高水位0.1-0.5极端高水位0.0-0.5本码头的码头前沿设计高程=设计高水位+超高值（0.10.5m）基本标准=3.14并且在极端高水位时码头不被淹没,所以取码头高程3.50m;2、码头前沿设计水深根据规范港口规划与布置2，4.3.5，是指在设计低水位以下的保证设计船型在满载吃水情况下安全停靠的水深。其值可按下式确定：D=T+ Z1+Z2+Z3+Z4 （2-2）式中：D码头前沿设计水深（m）；T设计船型满载吃水（m），载重量为15000t的船型满载吃水为6.9m；Z1 龙骨下最小富裕深度（m），可按海港总平面设计规范7确定：则由表中查得0.3m；Z2波浪富裕深度，；K系数，顺浪取0.3，横浪取0.5；H4%码头前允许停泊的波高（m），在有掩护的水域通常小于1.0m,故Z2为负值，取0；船舶应配载不均匀而增加的船尾吃水值（m），散货和油轮取0.4m；备淤富裕深度（m），根据回淤强度、维护挖泥间隔期及挖泥设备的性能确定，不小于0.40m，取0.50m；则 D=6.9+0.3+0+0.4+0.5=8.10，即码头前沿设计水深为8.10m。3、码头前沿水底高程码头前沿水底高程HD为码头设计低水位减去码头前沿设计水深，即为：码头前沿水底高程=设计低水位-D2HD = 0.2-8.10=-7.92.6.3码头断面设计1、胸墙尺寸当胸墙采用现场砌筑结构时,胸墙顶面高程一般高于施工水位0.3m，胸墙的底宽应根据抗倾、抗滑的稳定性及构造要求确定；顶宽由构造确定，应根据系船柱、门机轨道梁、辅助设施的管沟布设要求综合考虑，不宜小于0.8m12。对沉箱码头，采用阶梯式的胸墙。对方块码头，采用梯形胸墙。2、抛石基床设计方案一和方案二均采用暗基床；基床厚度取1.5m；基槽底宽根据基床应力扩散范围来定，不宜小于码头建筑物墙底宽度加两倍基床厚度，取10.6米；基槽底边线距墙底前趾与后趾的距离，对于墙后有填土的码头建筑物，分别不宜小于1.5d、0.5d，即分别为3m、1.5m；基槽底边坡度，一般根据土质由经验确定，施工时岸坡稳定；取1：21。3、墙后回填重力式墙后回填：抛填棱体：对薄壁结构的码头建筑物，如沉箱、扶壁、空心方块码头，由于它的稳定性的一部分或大部分是依靠结构内部填料的重量，设置抛填棱体，对其减压效果不显著，对实体结构码头如实心方块码头，的减压效果比较显著。主要为防止回填土的流失而设置的抛填棱体，多采用三角形断面形式，这种断面抛填材料用量最少。实心方块码头墙身的安装缝多且散，为不使回填土料从缝隙中流失和减小墙后土压力，从方便施工的角度考虑采用梯形断面的抛填棱体。棱体的坡度采用1:1。为了避免在棱体密实下沉后填土从墙身缝隙中流失，棱体顶面应高出预制安装的墙身不小于0.3m。4、倒滤层为防止墙后回填土流失，在抛石棱体的顶面和坡面，胸墙变形缝的后面，以及卸荷板安装缝的顶面与侧面应设置倒滤层。在抛石棱体的顶面与坡面先铺设一层0.3m（0.3-0.5m）厚的二片石并加以整平，然后在其上设置到滤层。沉箱墙后回填：沉箱码头由于安装缝少且集中，可仅在安装缝处设置倒滤空腔或倒滤井，而不设抛填棱体全部用抛填棱体或土回填。本设计采用设置倒滤空腔。2.7 本章小结本章主要依据港口规划与布置、港工建筑物、海港工程设计手册、水运工程施工、港口工程施工手册、等相关资料，结合设计基本资料，初步选定本设计的两种结构形式方块和沉箱。并就结构的具体尺寸和码头机械设备进行设计，初步确定了结构的平面、立面、断面基本尺寸以及码头具体设备。第3章重力式实心方块码头结构计算第3章重力式实心方块码头结构计算设计码头前沿高程为3.50m，设计水底高程为-7.90m，码头分段长度为20m，断面如下图3.1所示：实心方块码头断面图3.13.1计算内容对极端高水位、设计高水位和设计低水位情况，按承载能力极限状态，采用作用效应的持久组合，进行以下计算：1、沿基床顶面、基床底面的抗滑稳定性验算；2、对码头前趾的抗倾覆稳定性验算；3、基床承载力验算和地基应力计算。3.2计算资料3.2.1自然条件1、设计水位极端高水位：3.10m设计高水位：2.64m设计低水位：0.20m2、波浪要素不考虑波浪荷载作用3、地质资料基床底地基为中粗砂，内摩擦角标准值=30；=9.5kN/m；粘聚力标准值C=0。4、地震烈度地震烈度为度，不考虑地震设防。3.2.2结构安全等级结构安全等级为二级，0=1.0。3.2.3码头面荷载参考港口工程荷载规范8等资料。1、堆货荷载对于多用途码头，门机轨距是10.5米，海侧轨道距码头前沿线4米，路侧轨安全距离为1.5米。堆货荷载标准值取q=30Kpa2、门机荷载荷载代号：Mh-4-25，最大起重量10t，最大幅度25m，自重200t，轨距10.5m，支腿纵距10.5m，荷载250kN。门机荷载：工作状态：前轮最大轮压220KN后轮最大轮压250KN非工作状态：前轮最大轮压80KN后轮最大轮压200KN3.2.4材料重度和内摩擦角标准值1、墙背外摩擦角的标准值根据地基条件、墙背形式、粗糙程度和地面坡度可按下列规定取值：（1）仰斜的混凝土或砌体强背采用/22/3；梯型墙背采用2/3；（2）垂直的混凝土或砌体强背采用/3/2；卸荷板以下墙背采用/3；（3）俯斜的混凝土或砌体墙背采用/3。减压棱体和卸荷板对土压力的影响（图3.2）可按下列规定确定。图3.2土压力卸荷板，M点以上的土压力不计卸荷板一点以上重力影响，N点以下的土压力按无卸荷板的情况计算，M、N之间按直线过度。材料的重度和内摩擦角标准值见下表8：2、摩擦系数设计值混凝土与抛石基床：f=0.60抛石基床与地基：f=0.50混凝土面与混凝土面：f=0.553、抛石基床承载力设计值抛石基床承载力设计值： =600kPa粉质粘土承载力： =250kPa表3.1 材料指标材料重度标准值 kN/m3内摩擦角水上水下混凝土胸墙C302313混凝土方块C252313路面混凝土C302313混凝土卸荷块体C302313块石181145中砂189.5323.3作用分类及计算3.3.1结构自重力（永久作用）1、极端高水位情况（1）自重力：计算见表3.1（以单宽m计）。表3.1极端高水位自重计算结果 (kN)层号第一层第二层第三层第四层第五层Gi84.92243.82130195237.9本层以上Gi84.92328.74458.74653.74891.64（2）力臂：计算见表3.2。表3.2力臂d1计算 (m) 力臂d1G1G2G3G4G5第一层1.31第二层1.314.20第三层1.314.202.50第四层1.314.202.502.50第五层2.415.303.603.603.07注：di为重心距计算前趾的距离（3）稳定力矩：，计算见表3.3。表3.3力矩计算结果 (kNm) 力矩MG1G1G2G3G4G5第一层111.33111.33第二层111.331023.561134.89第三层111.331023.56325.001459.89第四层111.331023.56325.00487.501947.39第五层204.741291.76468.00702.00730.353396.852、设计高水位情况（1）自重力：计算见表3.4表3.4 自重力计算结果 （kN）层号第一层第二层第三层第四层第五层Gi113.15242.426130195223.6本层以上Gi113.15355.576485.576680.576904.176（2）力臂：计算见表3.5。表3.5 力臂d1计算 （m） 力臂d1G1G2G3G4G5第一层1.25第二层1.254.19第三层1.254.192.50第四层1.254.192.502.50第五层2.355.293.603.603.22（3）稳定力矩：，计算见表3.6表3.6 力矩计算结果 (kN) 力矩MG1G1G2G3G4G5第一层141.10 141.10 第二层141.10 1016.49 1157.59 第三层141.10 1016.49 325.00 1482.59 第四层141.10 1016.49 325.00 487.50 1970.09 第五层265.56 1283.16 468.00 702.00 720.44 3439.16 3、设计低水位情况（1）自重力：计算见表3.7。表3.7 自重力计算结果 (kN)层号第一层第二层第三层第四层第五层Gi143.45378.07130195223.6本层以上Gi143.45521.52651.52846.521070.12(2)力臂：计算见表3.8。表3.8 力臂d1计算 (m) 力臂d1G1G2G3G4G5第一层1.28第二层1.284.11第三层1.284.112.50第四层1.284.112.502.50第五层2.385.213.603.603.22(3)力矩：稳定力矩：，计算见表3.9表3.9 力矩计算结果 (kNm) 力矩MG1G1G2G3G4G5第一层183.90183.90第二层183.901552.361736.26第三层183.901552.36325.002061.26第四层183.901552.36325.00487.502548.76第五层341.701968.23468.00702.00720.444200.373.3.2波浪力（可变作用）本设计码头有防波堤掩护，根据规范，当波高小于1m，不考虑波浪作用。3.3.3土压力标准值计算墙后设有抛石棱体时计算墙后主动土压力，可从墙体的后踵作主动破裂面，与棱体坡面交于M点，此点称为出坡点。M点以上的土压力按回填土指标计算，M点以下按棱体材料指标计算。墙后主动破裂面与竖直面之间的夹角近似取210，破裂面与抛石棱体表面（包括到滤层）交于M点，M点以上按中砂计算，M点以下按块石。码头墙后填料为块石，水上重度为18，水下重度为10，内摩擦角=450，卸荷板以上不考虑外摩擦角作用，卸荷板以下考虑墙背与填料的外摩擦角=3= 150。1、主动土压力系数标准值 （3-1）卸荷板以上不考虑外摩擦角作用，即=0时，主动土压力系数计算公式可为 （3-2）主动土压力系数标准值如下：块石=0 =15 2、土压力强度计算计算图式见图3.3、3.4、3.5第n层填料顶层：永久作用 （3-3）可变作用 （3-4）第n层填料底层：永久作用 （3-5）可变作用 （3-6）按以上公式并根据码头墙背轮廓特点，列表计算极端高水位、设计高水位、设计低水位时的各土层土压力强度，如表；并绘出码头墙背水平土压力分布曲线，如图。1、极端高水位情况土压力强度计算：e0=0.00 e1=1.58 e2=7.26e2，=0.00e3=3.70e4=10.62e5=16.82土压力计算图示见图3.3图3.3合力计算：土压力合力计算见表3.10（以单宽m计算）。表3.10土压力计算结果KN层号第一层第二层第三层第四层第五层Ei4.828.763.5223.1542.53Ehi=Ecos4.828.763.5123.0642.35EV1=EIsin0.000.000.916.0011.01本层以上EHi4.8213.5817.0940.1482.50本层以上EVi0.000.000.916.9117.92水平力作用的力臂di：计算结果见表3.11。表3.11力臂计算结果 m力臂diEH1EH2EH3EH4EH5第一层0.7第二层2.20.69第三层4.22.690.67第四层7.25.693.671.22第五层10.28.696.674.221.41水平力倾覆力矩计算结果MEHi计算结果见表3.12。表3.12倾覆力矩计算结果KNmMEHiEH1EH2EH3EH4EH5第一层3.373.37第二层10.606.0416.65第三层20.2423.562.3546.16第四层34.7049.8412.8728.13125.55第五层49.1676.1223.3897.3059.72305.70垂直力作用的力臂L1计算：计算结果见表3.13表3.13力臂计算结果m力臂L1Ev1EV2EV3EV4EV5第一层第二层第三层5第四层55第五层6.16.16.1垂直力作用产生的稳定力矩MEVi：计算结果见表3.14表3.14稳定力矩计算结果KNmMEViEV1EV2EV3EV4EV5第一层0.000.00第二层0.000.000.00第三层0.000.004.564.56第四层0.000.004.5629.9834.54第五层0.000.005.5636.5767.19109.322、设计高水位情况土压力强度计算：e0=0.00 e1=2.66e2=7.47e2，=0e3=3.70e4=14.83e5=21.03土压力计算图示见图3.3图3.4合力计算（以单宽m计）：土压力合力计算结果见表3.15表3.15土压力计算结果KN层号第一层第二层第三层第四层第五层Ei6.5811.443.5215.7455.15Ehi=Ecos6.5811.443.4015.2153.28EV1=EIsin0.000.000.914.0814.28本层以上EHi6.5818.0221.4236.6289.90本层以上EVi0.000.000.914.9919.27水平力作用的力臂di：计算结果见表3.16表3.16 力臂计算结果 m力臂diEH1EH2EH3EH4EH5第一层0.74第二层2.240.76第三层4.242.760.72第四层7.245.763.722.29第五层10.248.766.725.291.48水平力倾覆力矩计算结果MEHi计算结果见表3.17。表3.17 水平力倾覆力矩计算结果KNmMEHiEH1EH2EH3EH4EH5第一层4.844.84第二层14.718.6423.35第三层47.6031.522.4681.58第四层47.6065.8412.6634.80160.90第五层67.33100.1622.