泉州港围头港区一期工程重力式码头设计.docx

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除上海海事大学本科生毕业设计计算书泉州港围头港区一期工程重力式码头设计 学院（部）：海洋环境与工程学院专 业：港口航道与海岸工程班 级：港航081学 号：200810413021姓 名：宋怡青指导教师：李俊花完成日期：2012年5月摘 要本设计对晋江市泉州港围头港区一期工程建设进行了设计。整体上分为三部分：平面布置与工艺设计，码头结构方案设计和引堤断面设计。平面布置与工艺设计部分，主要依据海港总平面设计规范（JTJ211-99）等规范计算并确定了码头的主要尺度，也计算了堆场和仓库的面积，最后进行了港区总平面布置。码头结构方案设计部分，依据重力式码头设计与施工规范(JTJ290-98)等规范对码头进行了沉箱式结构断面设计。在确定了码头断面尺度后，计算了码头的主要设计荷载，其中主要有自重力、各种作用产生的土压力、系缆力、波浪力、和地震惯性力等。之后，进行稳定性验算，主要有抗滑、抗倾、承载力验算。引堤断面部分，依据防波堤设计与施工规范（JTJ298-98）等规范对引堤进行了斜坡式和直立式两种结构断面设计，并根据相应规范，进行了验算，且均满足要求。最后选择一种较合理的方案。关键词：平面布置，引堤断面设计，码头断面设计，荷载计算，稳定性验算。AbstractThe main purpose of this graduation project resolve a port area issue of engineering construction to the Jinjiang Quanzhou port to create the designs.Harbor Total Plane Design Standard (JTJ211-99) and other standards are used to carry on the computation of the wharfs main measures, the design of the wharf loading and unloading craft, the dump site and the warehouse area with emphasis, and last the arrangement to the port area total plane. Wharf structure design part, Gravity Pier Design Standard (JTJ290-98) and other standards determine the scale of the pier section, calculated design load of the pier, including self-gravity, the earth pressure generated by a variety of roles, the mooring force, wave force, and seismic inertia force. After the stability checking, there are sliding, anti-dumping, checking the bearing capacity. In the last part, Breakwater Design And Construction Standard (JTJ298-98) and other standards are used to carry on the pitch type and the straight vertical two kind of structures cross section design, and chose one kind of reasonable plan. Finally, choose a more reasonable solution.Key words: The total plane arrangement, the wharf cross section design, directs the dike cross section design, the load design, stable checking calculation.前 言作为一个优秀的港口工作者，必须具有以下基本素质：1掌握工程力学、海岸动力学和建筑结构学科的基本理论、基本知识；2掌握港口工程、航道工程和海岸工程的设计方法；3具有从事工程规划、勘测、设计、施工和管理的基本能力；4熟悉国家有关的方针、政策和法规；5了解港口工程、航道工程和海岸工程的发展动态；6掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有初步的科学研究和实际工作能力。本毕业设计进一步提高和训练了学生的工程制图、理论分析、结构计算、计算机应用、文献检索等方面的能力，使学生全面了解本专业工程设计过程，基本掌握设计方法，熟悉有关规范、手册和工具书的查阅与使用方法，为今后较快适应工作奠定基础。本毕业设计的任务是对晋江市泉州港围头港区一期工程建设进行设计。本设计第一章对港区总平面布置进行了设计，主要对码头主要尺度、装卸工艺、库场面积、平面布置进行了计算和设计，在部分内容上了做了一定的简化。第二章对码头断面进行了设计，采取重力式沉箱码头结构方案。第三章主要对引堤断面进行了设计，分别采取了斜坡式和直立式两种方案进行了设计和比较。在本设计当中，作者虽力求系统性、准确性、科学性，通俗易懂，便于阅览，但由于时间和水平有限，设计当中有不当和错误之处，敬请读者批评指正。最后，感谢我的指导老师李俊花老师以及刘文白老师、吴相豪老师、王亚玲老师、史旦达老师、蒋建平老师、李秀文老师的大力指导。 宋怡青2012年5月目录1 平面布置与工艺设计81.1 设计条件81.1.1 码头建设类型81.1.2 船型尺度81.1.3 营运任务81.1.4 设计水位81.2 码头主要尺寸确定91.2.1 泊位长度91.2.2 码头顶高程91.2.3 码头前沿水底高程91.3 装卸工艺设计111.3.1 件杂货装卸工艺111.3.2 集装箱装卸工艺111.4 库场面积确定111.4.1 件杂货库场面积111.5 辅助设施181.6 平面布置181.6.1 码头前沿作用地带181.6.2 货物堆存及疏运区181.6.3 集装箱拆装箱库182 码头结构方案设计182.1 设计条件182.1.1 结构安全等级182.1.2 自然条件192.1.2.1 设计水位192.1.2.2 波浪重现期192.1.2.3 地质资料192.1.2.4 地震烈度202.1.3 码头面荷载202.1.3.1 堆货荷载202.1.3.2 流动荷载202.1.4 材料重度标准值202.2 结构方案设计计算212.2.1 码头结构212.2.2 沉箱结构方案设计212.2.3 作用分类计算222.2.3.1 结构自重力（永久作用）222.2.3.2 土压力标准值计算242.2.3.3 堆货荷载产生的土压力（可变作用）262.2.3.4 沉箱上面的堆货荷载引起的竖向作用272.2.3.5 门机荷载产生的土压力计算272.2.3.6 船舶系缆力（可变作用）282.2.3.7 波浪力292.2.3.8 地震时的主动土压力标准值计算(偶然作用)472.2.3.9 地震惯性力（偶然作用）502.2.3.10 码头荷载标准值总汇512.2.3.11 码头荷载标准值汇总各水位下的作用分布图522.3 码头稳定性验算542.3.1 作用效应组合542.3.2 码头沿基床顶面的抗滑稳定计算542.3.2.1 持久组合和短暂组合542.3.2.2 偶然组合572.3.3 码头沿基床顶面的抗倾稳定计算582.3.3.1持久组合和短暂组合582.3.4 基床承载力验算622.3.4.1 基床顶面应力计算作用组合632.3.4.2持久组合情况一时基床顶面应力计算632.3.4.3持久组合状况二时基床顶面应力计算632.3.4.4 短暂组合情况时基床顶面应力计算642.3.4.5 偶然组合情况一基床顶面应力计算642.3.4.6 偶然组合情况二基床顶面应力计算652.3.5 沉箱吃水 干舷高度和浮游稳定性计算662.3.5.1 浮游稳定及沉箱吃水计算662.3.5.2 干舷高度计算683 引堤断面设计693.1 设计条件693.1.1 地质资料693.1.2 水位资料693.1.3 波浪资料693.1.4 水流资料693.1.5 引堤面载荷703.1.6 结构安全等级703.2 斜坡堤方案设计计算703.2.1 断面尺度确定703.2.1.1 胸墙顶高程703.2.1.2 堤顶宽度723.2.2 护面块体稳定重量和护面层厚度733.2.2.1 护面块体稳定重量733.2.2.2 抛石棱体重量743.2.2.3 护面层厚度743.2.3 垫层块石的重量和厚度753.2.3.1 垫层块石的重量753.2.3.2垫层块石的厚度753.2.4 堤前护底块石的稳定重量 厚度和宽度753.2.4.1 堤前最大波浪底流速753.2.4.2 护底块石的稳定重量763.2.4.3 护底块石的厚度即宽度773.2.5 内坡设计773.2.5.1 内坡护面773.2.5.2 内坡护底块石重量和厚度783.2.5.3 内坡坡度783.2.5.4 内坡垫层块石的重量和厚度783.2.6 地基稳定性验算793.2.6.1 承载能力极限状态793.2.7 地基沉降计算79参考文献801 平面布置与工艺设计1.1 设计条件1.1.1 码头建设类型拟建码头为一个万吨级多用途泊位和一个工作船泊位的多用途码头,属于开敞式码头。1.1.2 船型尺度设计船型尺度 表1.1船舶吨级设计船型尺度总长型宽型深满载吃水 10000吨集装箱船1522212.88.83000吨级杂货船97157.96.11.1.3 营运任务该码头设计吞吐量能力为集装箱2.4万标准箱，杂货24万吨。详细资料见表1.2货物吞吐量分析表1.2序号货种合计进口出口小计其中外贸小计其中外贸1石材1010102钢坯1010103水泥2214粮食2215集装箱2.40.80.81.61.6合计杂货量2414121010集装箱量240.80.81.61.6注：表中杂货单位为万吨，集装箱单位为万TEU。1.1.4 设计水位根据福建省交通规划设计院1994 年完成的“晋江市围头闽台贸易码头工程可行性报告”，拟建码头处的设计水位（理论深度基准面），得极端高水位：7.32m设计高水位：6.15m设计低水位：0.83m极端低水位：-0.09m1.2 码头主要尺寸确定1.2.1 泊位长度按照海港总平面设计规范（JTJ211-99）4.3.10条计算码头泊位长度设计船长由设计资料得:L=152m，则Lb=212.8228m250m所以拟建的码头长度为250m，符合船舶的停泊要求。1.2.2 码头顶高程根据（JTJ211-99）4.3.4条计算码头面高程设计高水位设计高水位时重现期为50年的（波列累计频率为1%的波高）净水面以上的波峰面高度码头上部结构高度波峰面以上至上部结构底面的富裕高度，可取01.0m由设计资料可知HWL=6.15m， 0=7.63/2 m，h 初步取3.0m，取0.2m可得： E=6.15+7.63/2+3.0+0.2=13.17（m）。由于码头上部结构允许承受波浪力，因此顶面高程取为 11.5m1.2.3 码头前沿水底高程根据（JTJ211-99）4.3.5条计算码头前沿设计水深设计船型满载吃水龙骨下最小富裕深度，海相冲积砂土取0.40m波浪富裕深度系数 顺浪取0.3，横浪0.5码头前允许停泊的波高，波列累计概率为4%的波高，根据当地波浪和港口条件确定船舶因配载不均匀而增加的船尾吃水值，杂货船可不计，散货船和油船取0.15m备淤富裕深度，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0.4m。根据海港总平面设计规范（JTJ211-99），龙骨下最小富裕深度Z1有表1.3确定龙骨下最小深度Z1 表1.3海底地质Z1淤泥土0.20含淤泥的砂、含粘土的砂和松砂土0.30含砂或含粘土的块状土0.40岩石土0.60注：对重力式码头，Z1应按岩石土考虑由设计资料知T=8.8m；查表1.3，且该码头海底底质为含粘土的砂，所以取Z1=0.3m；K按横浪取0.5，又据港口规划与布置第79页可知，对于开敞式码头，H4% =0.82.0m，在此取1.6m, 则Z2=KH4%-Z1=0.51.6-0.3=0.50,则Z2=0.5；取Z3=0.15，Z4=0.4m。由以上各值求得D=8.8+0.3+0.5+0.15+0.4=10.15m，所以，码头前沿水底高程=设计低水位-D=0.83-10.15=-9.32，而实际码头前沿水底高程为-12m，满足使用要求。1.3 装卸工艺设计根据已知资料，码头前沿布置2台10吨级门机。因为码头前沿距堆、库场距离较长，所以水平运输机械采用牵引车挂车和货车。堆、库场作业采用叉车和轮胎吊机。下面对件杂货和集装箱分别进行具体的布置，以便快速高效的完成装卸任务1.3.1 件杂货装卸工艺件杂货的品种多，就必须应用各式各样的件杂货吊货工夹具，以适应各种不同外形、不同种类的货物装卸。钢坯、水泥、粮食利用网络和吊钩来装卸，其中钢坯用的网络是钢丝绳材料编制而成，而水泥和粮食用的是带货网络，通常用白棕绳、锦纶绳和棉纶绳等材料制成。石材用货板进行装卸。1.3.2 集装箱装卸工艺对于集装箱的装卸，采用钢丝绳用吊钩起吊。钢丝绳起吊集装箱的方式由下图1.1所示的四种，其中A)、B)、C)种方式由于受力状态不好，一般只适用于轻箱、小箱。D）使用的方法在起吊大箱时采用。图1.11.4 库场面积确定1.4.1 件杂货库场面积根据（JTJ211-99）5.8.9.1条和5.8.10条计算E=QhKBKKrTykKtdcKBK=HmaxHA=EqKKE仓库或堆场所需容量（t）；Qh年货运量（t）；KBK仓库或堆场不平衡系数； Hmax月最大货物堆存吨天（td）；月平均货物堆存吨天（td）；Kr货物最大入仓库或堆场百分比（%）；Tyk仓库或堆场年营运天（d）,取350-365d；tdc货物在仓库或堆场的平均堆存期（d）；k堆场容积利用系数，对件杂货取1.0；对散货取0.7-0.9。A仓库或堆场的总面积（m2）；q单位或有效的货物堆存量（t/m2）；KK仓库或堆场总面积利用率，为有效面积占总面积的百分比（%）；根据海港总平面设计规范（JTJ211-99）第5.8.9.4条，集装箱码头堆场所需容量及地面箱位数可按下列公式计算：Ey=QhtdcKBKTykNs=EyN1AS式中 Ey-集装箱堆场容量（TEU）； Qh-集装箱年货运量（TEU）；tdc-到港集装箱平均堆存期(d)，按本港统计资料确定，若无资料可采用表1.7中的数值；KBK-堆场集装箱不平衡系数，按本港统计资料确定，若无资料可取1.11.3；Tyk-集装箱堆场年工作天数（d），取350-365d；Ns-集装箱堆场所需地面箱位数（TEU）；N1-堆场设备堆箱层数，采用表1.8中的数值；AS-堆场容量利用率（%），采用表1.8中的数值。根据海港总平面设计规范（JTJ211-99）第5.8.9.5条，集装箱码头拆装箱库所需容量可按下列公式计算：Ew=QhKcqtKBWTyktdc式中 Ew-拆装箱库所需容量（t）； Qh-集装箱码头年货运量（TEU）；Kc-拆装箱比例（%），不宜大于15%；qt-标准箱平均货物重量（t/TEU）,按本港统计资料确定，若无资料可取5-10(t/TEU)；KBW-堆场集装箱不平衡系数，按本港统计资料确定，若无资料可取1.1-1.3；tdc-到港集装箱平均堆存期(d)，按本港统计资料确定，若无资料可取3-5天；Tyk-集装箱堆场年工作天数（d），取350-365d；根据海港总平面设计规范（JTJ211-99）第5.8.13条可知，当货物在仓库或堆场平均堆存期无资料分析确定时，可采用表1.4中的数值。货物平均堆存期 表1.4货种平均堆存期（tdc）说明钢铁、机械设备712包括钢板、钢材、生铁等大宗件杂货710包括袋粮、化肥、水泥、盐等一般杂货1015散粮715根据海港总平面设计规范（JTJ211-99）第5.8.12条可知，库场总面积利用率应根据库场所选用的机械、货物特性、仓库结构和通道布置等因素确定。当缺乏资料时，可采取表1.5 中的数值库场总面积利用率 表1.5库场类型KK（%）大批量货物小批量货物单层库65756065多层库55655060堆场7080根据海港总平面设计规范（JTJ211-99）第5.8.11条可知， 单位有效面积的货物堆存量应根据库场条件、货物特性、堆垛要求及型式、所选用的机械和工艺要求确定。对大宗散货，应考虑货物实际堆高的因素。杂货单位有效面积的货物堆存量可采取表1.6中的数值杂货单位有效面积的货物堆存量 表1.6货物名称包装形式单位有效面积的货物堆存量q（t/m2）库场糖袋1.52.0-盐袋1.82.5-化肥袋1.82.5-水泥袋1.52.0-大米袋1.52.0-面粉袋1.31.8-棉花袋1.52.0-纯碱袋1.52.0-纸1.52.0-小五金1.21.5-橡胶块0.50.8-日用百货0.30.5-杂货箱0.71.0-综合货种-1.52.0生铁-2.54.0铝、铁、锌类-2.02.5马口铁、粗钢、钢板-4.06.0钢制品-3.45.0注：当开展成组装卸作业时，单位有效面积的货物堆存量应按设计条件确定，但不能低于表1.6所列数值大宗货物，如化肥、糖、大米、盐等宜在堆场堆垛，q值可取上限集装箱堆场平均堆存期 表1.7项目集装箱类型进口箱出口箱中转箱空箱冷藏箱危险品箱堆存期tdc（d）7-103-57102-41-3运量比例（%）-10-301-51-6集装箱堆场堆箱层数及容量利用率 表1.8项目堆场作业设备轮胎龙门吊跨运车轨道龙门吊正面吊空箱堆箱机堆箱层数N13-52-35-83-45-7容量利用率AS（%）55-7070-8060-7060-7070-801) 石材堆场面积计算有原始资料可知，Qh=10脳104（吨），KBK取1.5 ，Kr取100%，TyK取350，k取1.0，由表1.4可知，tdc取10，由表1.5可知，KK取80%，由表1.6，q取2则E=QhKBKKrTykKtdc=101041.5100%350110=4268（t）A=EqKK=4268280%=2679（m2）取2700m22) 钢坯堆场面积计算有原始资料可知，Qh=10脳104（吨），KBK取1.5 ，Kr取100%，TyK取350，k取1.0，由表1.4可知，tdc取10，由表1.5可知，KK取80%，由表1.6，q取5则E=QhKBKKrTykKtdc=101041.5100%350110=4268（t）A=EqKK=4268580%=1071.5（m2）取1100m23) 水泥库场面积计算有原始资料可知，Qh=2脳104（吨），KBK取1.5 ，Kr取100%，TyK取350，k取1.0，由表1.4可知，tdc取10，由表1.5可知，KK取60%，由表1.6，q取2则E=QhKBKKrTykKtdc=21041.5100%350110=858（t）A=EqKK=858260%=715（m2）取800m24) 粮食库场面积计算有原始资料可知，Qh=2脳104（吨），KBK取1.5 ，Kr取100%，TyK取350，k取1.0，由表1.4可知，tdc取10，由表1.5可知，KK取60%，由表1.6，q取2则E=QhKBKKrTykKtdc=21041.5100%350110=858（t）A=EqKK=858260%=715（m2）取800m25) 集装箱堆场面积计算有原始资料可知，进口箱Qh=0.8脳104（吨），出口箱Qh=1.6脳104（吨），KBK取1.2 ，TyK取350，由表1.7可知，进口箱tdc取8，出口箱tdc取4，由表1.8可得，As取60%， N1取3则Ey=QhtdcKBKTyk=（0.881.2+1.641.2）104350=439（TEU）Ns=EyN1AS=439360%=244(TEU)已知标准箱（TEU）的长为6.058m，宽为2.438m，面积为6.058脳2.438=14.769m2所以面积取15m2因此集装箱堆场面积244脳15=3660m2 取3700m26) 拆装箱容量计算有原始资料可知，年运量Qh=2.4脳104（吨），KBW取1.2 ，TyK取350，tdc取4， Kc取12%， qt取8，由表1.6可得，q取0.7，由表1.5可得，KK取60%则Ew=QhKcqtKBWTyktdc=2.410412%81.23504=316（t）A=EqKK=3160.760%=753（m2）取800m21.5 辅助设施除设置主要道路外，还需设置门房、维修车间、交配电站、办公室等辅助设施，具体布置见总平面布置图。1.6 平面布置1.6.1 码头前沿作用地带根据海港总平面设计规范（JTJ211-99）第5.2.15条可知，码头前沿作业地带宽度不低于40m，在此取为45m。根据港口装卸工艺学第56页，码头前沿和门座起重机海侧轨道中心线的间距取为4.5m，门机轨距取为10.5m。因为在码头前沿线设置一线堆场，将码头前方道路设置在一线堆场后面，其宽度取为6m，门座起重机和流动机械的货物交接地带纵深取为5m,一线堆场的纵深取19m。1.6.2 货物堆存及疏运区集装箱堆场总面积为14376m2。石材和钢坯堆场面积为2103 m2，水泥库场面积为920 m2，粮食库场面积为920 m2。具体位置布置见港口总平面布置图。1.6.3 集装箱拆装箱库集装箱拆装箱库面积为875 m2。具体位置布置见港口总平面布置图。另外，各库场之间的疏运通道及生活、生产辅助设施平面布置见港口总平面布置图。2 码头结构方案设计2.1 设计条件2.1.1 结构安全等级结构安全等级为2级2.1.2 自然条件2.1.2.1 设计水位根据福建省交通规划设计院1994 年完成的“晋江市围头闽台贸易码头工程可行性报告”，拟建码头处的设计水位（理论深度基准面），得极端高水位：7.32m设计高水位：6.15m设计低水位：0.83m极端低水位：-0.09m2.1.2.2 波浪重现期外海常风浪ESE，出现频率为40.7%，强浪向为ESE，最大波高7.0m次强浪向为NE和SE。码头：堤前水深12.0 m设计重现期为50 年：设计高水位：H1%=7.63m， T =8.42s，L =95.8m；设计低水位：H1%=5.21m， T =8.42s，L =87.1m；极端高水位：H1%=6.00m， T =8.42s，L =96.4m；重现期为5年设计高水位：, L=81.2m设计低水位：, L=78.1m2.1.2.3 地质资料整个海域属海湾浅海岩岸地貌，覆盖层厚度小，且均为海相冲积砂土，基岩埋藏浅，风化程度低，岩面起伏变化较大。根据地质钻探，拟建码头区各土层的分布（自上而下）及物理力学性能如下： 细砂：以0.10.25mm粒级的石英砂为主，0.250.5mm粒级的石英砂次之，泥质38，含少量粗砂及贝壳碎片。局部为中细砂，饱和、松散稍密。 辉绿岩残积粘土：属辉绿岩脉风化土，呈很湿、可塑偏硬硬塑状态。仅见于6孔。 强风化花岗岩：花岗岩呈碎片块状风化，稍湿，极硬，接近于中等风化。局部钻孔见有石英脉或钾长石脉。标贯N63.555100。中等风化花岗岩：花岗岩风化裂隙较发育，呈块状风化。微风化花岗岩：局部见有裂隙，但呈闭合状态，多见条带状或片麻状构造，风化轻微，往下新鲜未风化。岩石的主要物理力学性质指标：细砂天然重度18.7kN/m3压缩模量Es1-25.8Mpa容许承载力R120kPa辉绿岩残积粘土：r18.9kN/m3，Es7.2Mpa，R220kPa强风化花岗岩：R750kPa中等风化花岗岩：R2000kPa微风化花岗岩：R3800kPa2.1.2.4 地震烈度抗震设计烈度为8度。2.1.3 码头面荷载2.1.3.1 堆货荷载码头部分：25KN/m2堆场部分：60KN/ m2引堤部分：5KN/ m22.1.3.2 流动荷载按码头前沿布置2台10T级门机考虑2.1.4 材料重度标准值查重力式码头设计与施工规范表3.4.9-1和3.4.9-2，整理如下： 材料重度和内摩擦角标准值 表2.1材料名称重度内摩擦角混凝土胸墙23241314钢筋混凝土沉箱24251415块石171810112145细砂189在计算有利荷载时取小值，计算不利荷载时取大值。2.2 结构方案设计计算2.2.1 码头结构重力式结构具有坚固耐久、可承受较大的码头地面荷载、对码头地面超载和装卸工艺变化适应性强、施工较简单等优点，在地基条件合适情况下，常为首先考虑的码头结构型式。本工程地基基岩埋藏浅，风化程度低，具有很高的承载力，适合建造重力式结构；在使用上，码头面荷载较大，采用重力式结构比较合适。因此重力式结构是本码头最理想的结构型式。重力式码头断面有块体结构、沉箱结构、扶壁结构等，因块体结构和扶壁结构的整体性差不宜采用。沉箱结构具有水下工作量少，施工速度快等优点，主要缺点是需要专门的预制、下水设施。综上所述，该码头设计可采用沉箱结构。2.2.2 沉箱结构方案设计（1） 沉箱外形尺寸根据重力式码头设计与施工规范3.2.2可知，重力式码头变形缝间距一般采用1030m，所以取沉箱长度为25m，引堤总长为250m，故放10个沉箱，沉箱高度取决于基床顶高程和沉箱顶面高程，沉箱顶面高程要高于胸墙混凝土浇筑的施工水位，即 0.6*（设计高水位-设计低水位）=0.6*（6.15-0.83）=3.192m，沉箱基床顶高程为-12.0m，所以沉箱高度取20.75m。沉箱底宽为13m，包括前趾和后踵各1.5m的悬臂。（2） 箱内隔墙设置根据重力式码头设计与施工规范6.1.3条，共设1道纵隔墙和5道横隔墙。（3） 沉箱构件尺寸根据重力式码头设计与施工规范 6.1.4条，箱壁厚度取为400mm，底板厚度取为550mm,隔墙厚度取为280mm，在各构件接连处设置280mm*280mm的加强角来提高沉箱的整体性。（4） 胸墙尺寸采用阶梯式，现场浇注型式，底高程为8.5m（使沉箱嵌入胸墙25cm）（5） 基床尺寸采用暗基床，基床厚度取2.0m，前肩宽取3.0m，后肩宽取2.0m2.2.3 作用分类计算2.2.3.1 结构自重力（永久作用）结构自重力受水位影响，应对不同的水位情况分别计算（1） 极端高水位 表2.2计算项目自重力对前趾力臂X稳定力矩M沉箱前后壁、纵隔墙8398 6.554589 沉箱端板、横隔板3291 6.521393 沉箱底板3300 6.521450 沉箱前后趾956 6.56216 沉箱竖加强角585 6.53804 沉箱底加强角117 6.5758 沉箱抛石45797 6.5297679 胸墙12250 2.756188 胸墙22100 3.256825 胸墙33000 6.519500 上部结构抛石15063 7.7539234 上部结构抛石22925 8.2524131 沉箱后踵填石841511.596777合计86197598544每延米自重作用344823942（2） 设计高水位 表2.3计算项目自重力对前趾力臂X稳定力矩M沉箱前后壁、纵隔墙8714 6.556643 沉箱端板、横隔板3696 6.524025 沉箱底板3300 6.521450 沉箱前后趾956 6.56216 沉箱竖加强角607 6.53947 沉箱底加强角117 6.5758 沉箱抛石47447 6.5308406 胸墙12250 2.756188 胸墙22100 3.256825 胸墙33000 6.519500 上部结构抛石15063 7.7539234 上部结构抛石22925 8.2524131 沉箱后踵填石872311.5100309合计88898 617631 每延米自重作用3556 24705 （3） 设计低水位 表2.4计算项目自重力对前趾力臂X稳定力矩M沉箱前后壁、纵隔墙10151 6.565979 沉箱端板、横隔板5537 6.535993 沉箱底板3300 6.521450 沉箱前后趾956 6.56216 沉箱竖加强角707 6.54598 沉箱底加强角117 6.5758 沉箱抛石54951 6.5357180 胸墙12250 2.756188 胸墙22100 3.256825 胸墙33000 6.519500 上部结构抛石15063 7.7539234 上部结构抛石22925 8.2524131 沉箱后踵填石1011911.5116369合计101175704420每延米自重作用404728177（4） 施工期情况沉箱内填满块石，水位高程为6.25m，沉箱顶高程为8.75m 表2.5计算项目自重力对前趾力臂X1稳定力矩M1对后踵力臂X2稳定力矩M2沉箱前后壁、纵隔墙8714 6.556643 6.556643 沉箱端板、横隔板3696 6.524025 6.524025 沉箱底板3300 6.521450 6.521450 沉箱前后趾956 6.56216 6.56216 沉箱竖加强角607 6.53947 6.53947 沉箱底加强角117 6.5758 6.5758 沉箱抛石47447 6.5308406 6.5308406 上部结构抛石15063 7.7539234 5.2526578 上部结构抛石22925 8.2524131 4.7513894 沉箱后踵填石872311.51003091.513084合计81548585119475000每延米自重作用326223405190002.2.3.2 土压力标准值计算 码头后填料为块石,水上重度为18kg/m3，水下重度为11 kg/m3，内摩擦角为45o。根据重力式码头设计与施工规范（JTJ290-98）第3.5.1.2条规定Kan=tg2(450+2)沉箱顶面以下考虑 =3=4503=150 Kan=tg2450+2=tg2450+4502=0.172根据重力式码头设计与施工规范（JTJ290-98）附录表B.0.3-1，查得Kan=0.16所以水平土压力系数Kax=0.16cos=0.155土压力标准值按重力式码头设计与施工规范（JTJ290-98）3.5条计算：en1=i=0n-1ihiKancosen2=i=1nihiKancos式中：cos=1（1） 极端高水位情况e11.5=0e8.5=318Kan=3180.172=9.288（kPa）e8.5=318Kax=3180.155=8.37（kPa）e7.32=4.1818Kax=4.18180.155=11.66（kPa）e-12=(4.1818+19.3211)Kax=(4.1818+19.3211)0.155=44.60（kPa）土压力合力的水平分力：EH=0.59.2883+0.5(8.37+11.66)1.18+0.5(11.66+44.60)19.32=569(kN/m)水平土压力对前趾的倾覆力矩MEH=0.59.2883(1/33+20.5)+ 0.5(8.37+11.66)1.181.18/3(28.37+11.66)/（8.37+11.66）+19.32+ 0.5(11.66+44.60)19.3219.32/3(211.66+44.60)/( 11.66+44.60)=4760(kNm/m)土压力的竖向分立：EV=0.5(8.37+11.66)1.18+0.5(11.66+44.60)19.32tg150=149(kN/m)竖向土压力对前趾的稳定力矩：MEV=EV11.5=1710(kNm/m)（2）设计高水位各高处土压力水平分量e11.5=0e8.5=318Kan=3180.172=9.288（kPa）e8.5=318Kax=3180.155=8.37（kPa）e6.15=5.3518Kax=5.35180.155=14.93（kPa）e-12=(5.3518+18.1511)Kax=(5.3518+18.1511)0.155=45.87（kPa）土压力合力的水平分力：EH=0.59.2883+0.5(8.37+14.93)2.35+0.5(14.93+45.87)18.15=593(kN/m)水平土压力对前趾的倾覆力矩MEH=0.59.2883(1/33+20.5)+ 0.5(8.37+14.93)2.352.35/3(28.37+14.93)/（8.37+14.93）+18.15+ 0.5(14.93+45.87)18.1518.15/3(214.93+45.87)/(14.93+45.87)=4983(kNm/m)土压力的竖向分立：EV=0.5(8.37+14.93)2.35+0.5(14.93+45.87)18.15tg150=155(kN/m)竖向力对前趾的稳定力矩：MEV=EV11.5=1784(kNm/m)（3）设计低水位e11.5=0e8.5=318Kan=3180.172=9.288（kPa）e8.5=318Kax=3180.155=8.37（kPa）e0.83=10.6718Kax=10.67180.155=29.77（kPa）e-12=(10.6718+12.8311)Kax=(10.6718+12.8311)0.155=51.64（kPa）土压力合力的水平分力：EH=0.59.2883+0.5(8.37+29.77)7.67+0.5(29.77+51.64)12.83=682(kN/m)水平土压力对前趾的倾覆力矩MEH=0.59.2883(1/33+20.5)+ 0.5(8.37+29.77)7.677.67/3(28.37+29.77)/（8.37+29.77）+12.83+ 0.5(29.77+51.64)12.8312.83/3(229.77+51.64)/( 29.77+51.64)=5682(kNm/m)土压力的竖向分立：EV=0.5(8.37+29.77)7.67+0.5(29.77+51.64)12.83tg150=179(kN/m)竖向力对前趾的稳定力矩：MEV=EV11.5=2059(kNm/m)2.2.3.3 堆货荷载产生的土压力（可变作用）各种水位时，沉箱后面填土表面堆货荷载产生的土压力标准值均相同e11.58.5=250.175=4.3（kPa）e8.5-12=250.155=3.88（kPa）水平作用力：EqH=4.33+3.8820.5=92.44(kN/m)水平力对前趾产生的倾覆力矩：MqH=4.33(0.53+20.5)+ 3.8820.50.520.5=1099(kNm/m)产生的竖向土压力：EqV=3.8820.5tg15o=21.31kN/m)对前趾的稳定力矩：MqV=EqV11.5=245(kNm/m)2.2.3.4 沉箱上面的堆货荷载引起的竖向作用沉箱上面的堆载很少，并且也是起到稳定作用，将这部分力忽略，可以增大码头的安全性。2.2.3.5 门机荷载产生的土压力计算门机选用Mn-4-25型号。两个门机沿码头轨道线移动，因为沉箱长度为25m，.两门机的最小距离为1.5m，通过计算可以可知，最多三个支腿作用在同一个沉箱上。门机的间距