扶壁码头计算书.doc

吊机段设计 第一章 扶壁式结构稳定性计算由设计说明书可知，500吨级泊位设有系缆柱的结构段受到的水平力较大，故取这一段扶壁式结构进行稳定性验算。1.1设计条件1.1.1设计船型长宽吃水=68.0m10.8m2.9m1.1.2 结构安全等级采用二级1.1.3自然条件（1） 设计水位及码头高程设计高水位：19.62m 设计低水位：17.83m 码头前沿面高程：19.7m 码头前沿底高程：14.14m（2）波浪： 陆集港建于京杭大运河上，水流平缓，故不考虑波浪作用。（3）地质资料 见设计说明书。 （4）地震设计烈度 8度1.1.4 码头作用标准值（1）码头后方堆载为整体计算时20。（2）剩余水压力：按扶壁式码头墙后水位比墙前水位高30cm计算。 1.1.5建筑材料的重度和内摩擦角标准值 ：重度；：浮重度；：内摩擦角。 混凝土：=23，=13 回填土：=19.3，=9.3，c = 0kpa 1.2码头作用分类和及计算计算段长度5m。1.2.1 结构自重力（永久作用）：1.2.1.1设计高水位（19.62m）：码头结构见图1-1,1-2计算结果见表1-1图1-1 扶壁式码头结构断面表1-1 设计高水位情况下的结构自重力设计高水位自重（KN）力臂 (m)力矩(KN*m)C30砼3.14*1.52*0.8*23+0.08*5*5*13+1.92*5*5*13= 78043119.984C25加石砼139*14 =1946 47784 基础自重合计2725.996 10903.98 干砌块石护面0.7*2.25*5*15=118.125块石（2.25*2+8*1.5）*5*11=907.5基床自重合计3751.6251.2.1.1设计低水位（17.83m）：码头结构见图1-1,1-2计算结果见表1-2表1-2 设计低水位情况下的结构自重力设计高水位自重（KN）力臂 (m)力矩(KN*m)C30砼3.14*1.52*0.8*23+（19.7-17.83）*5*5*23+（17.83-17.7）*5*5*14= 1223.11844892.472C25加石砼139*14 =1946 47784 基础自重合计2725.996 10903.98 干砌块石护面0.7*2.25*5*15=118.125块石（2.25*2+8*1.5）*5*11=907.5基床自重合计4194.7431.2.2 土压力 土压力计算顶面标高19.0m，设计高、低水位土压力荷载标准值作用图示见图1-2 图1-2 设计高水位土压力荷载标准值作用图示 永久作用部分： eaH=r h Ka （1-1） 可变作用部分： （1-2） （1-3） 式中：永久作用部分土压力强度，当时，取； 可变作用部分土压力强度；为主动土压力系数； 为回填土的内摩擦角，水上，水下。 在高水位情况下，墙后水取19.92m.所以土全部在水下。 水上： Ka0 =tan2（45-25/2）=0.4053 水下： Ka1 =tan2（45-23/2）=0.4375Ka2 =tan2（45-40/2）=0.217Ka3 =tan2（45-45/2）=0.1714Ka4 =tan2（45-45/2）=0.1714 1.2.2.1 堆货荷载产生的土压力（可变作用）（1）设计高水位： 对基础和对地基：表1-2 堆货荷载产生的侧向土压力第n层高标堆货荷载主动土压力系数Ka侧压力分布总侧压力力臂x倾覆弯矩Mx1上19200.437528518.75057021下14.14200.437528518.750570242.527773.63154.375812上14.14200.2171917774.343835532下13.74200.2171917774.343835531.73753411.73753423上13.74200.1713797243.427594493下12.94200.1713797243.427594492.7420760.41.09683024上12.94200.1713797243.427594494下11.44200.1713797243.427594495.141392对基础和地基的竖向土压力作用按 201.5=30kN 计算（2）设计低水位： 对基础和对地基：表1-3 堆货荷载产生的侧向土压力第n层高标堆货荷载主动土压力系数Ka侧压力分布总侧压力力臂x倾覆弯矩Mx1上19200.4053436758.106873511下18.1200.4053436758.106873517.2961865.6140.9316042上18.1200.437528518.75057022下14.14200.437528518.750570234.652263.18110.194183上14.14200.2171917774.343835533下13.74200.2171917774.343835531.73753411.73753424上13.74200.1713797243.427594494下12.94200.1713797243.427594492.7420760.41.09683025上12.94200.1713797243.427594495下11.44200.1713797243.427594495.141392对基础和地基的竖向土压力作用按 201.5=30kN 计算 1.2.2.2 回填料产生的土压力（永久作用） (1)设计高水位：上部路面产生的均布力：水泥混凝土重度水泥混凝土厚度水泥稳定碎石重度水泥稳定碎石厚度10%石灰石重度10%石灰石厚度q140.24110.26100.28.22侧压力分布：第n层竖向土压力主动土压力系数Ka侧压力z1上8.220.437528513.596484353z1下53.4180.4375285123.37189795z2上53.4180.21719177711.60195032z2下57.8180.21719177712.55759414z3上57.8180.1713797249.908832899z3下66.618041697447z4上66.618041697447z4下83.118024473992总侧压力计算表：第n层高标侧压力总侧压力力臂力矩1上193.596484351下14.1423.37189865.533169013.032042198.69932上14.1411.60195032下13.7412.55759414.8319088910.9933634.7998393上13.749.90883293下12.9411.41697458.5303229490.3865713.2975744上12.9411.41697454下11.4414.244739919.2462858 (2)设计低水位：上部路面产生的均布力：水泥混凝土重度水泥混凝土厚度水泥稳定碎石重度水泥稳定碎石厚度10%石灰石重度10%石灰石厚度 q240.24210.26200.215.22侧压力分布：竖向土压力Kpa主动土压力系数Ka侧压力z1上15.220.4053436756.16933074z1下32.320.40534367513.10070759z2上32.320.4375285114.14092145z2下69.1480.4375285130.25422142z3上69.1480.21719177715.01837696z3下73.5480.21719177715.97402078z4上73.548060463596z4下82.348011277754z5上82.348011277754z5下98.848094054299总侧压力计算表：第n层高标侧压力总侧压力力臂力矩1上196.169330741下18.113.10070768.6715172485.55604548.179342上18.114.14092142下14.1430.254221487.902382872.940452258.47273上14.1415.0183773下13.7415.97402086.1984795490.9979446.1857384上13.7412.6046364下12.9414.112777510.68696540.3924744.1943525上12.9414.11277755下11.4416.94054323.289990391.2.3剩余水压力（永久作用） 墙后水位比墙前水位高30cm ，取码头面高程19.70m 设计高水位（19.62m）设计高水位时，墙后水位取19.92m。水压力分布如图1-3所示1.2.4吊机荷载 吊机的最大力矩取2050 kNm，自重取850kN，载重10t1.3 码头稳定性计算 1.3.1设计高水位作用效应组合持久状况一：自重+土压力+水压力（0）+堆货持久状况二：自重+土压力+水压力（0）+机械1.3.2 承载能力极限状态设计表达式1.3.2.1根据重力式码头设计与施工规范JTJ290-98第3.6.1条,对岸壁码头，沿墙底面、墙身各水平缝和基床底面的的抗滑稳定性可按下式计算：（1）可不考虑波浪作用，且以可变作用产生土压力为主导可变作用 （1-21） （2）可不考虑波浪作用，且以系缆力为主导可变作用 (1-22) 式中： 结构重要性系数，取1.0； 结构系数，无波浪作用取1.0； 自重力分项系数，取1.0； 作用在计算面上的结构自重力标准值； 沿计算面的摩擦系数设计值，查重力式码头设计与施工规范JTJ290-98第3.4.10条得； 土压力分项系数，取1.35； 分别为计算面以上永久作用总主动土压力的水平分力标准值和竖直分力标准值； 分别为计算面以上可变作用总主动土压力的水平分力标准值和竖直分力标准值；剩余水压力分项系数，取1.05；作用在计算面剩余剩余水压力标准值系缆力分项系数；分别为计算面以上系缆力的水平分力标准值和竖直分力标准值； 作用效应组合系数，持久组合取0.7，短暂组合取1.0。 1.3.2.2 根据重力式码头设计与施工规范JTJ290-98第3.6.3条,对岸壁码头墙底面、墙身各水平缝及齿缝计算面前趾的的抗倾稳定性可按下式计算：（1）可不考虑波浪作用，且以可变作用产生土压力为主导可变作用 (1-23) （2）可不考虑波浪作用，且以系缆力为主导可变作用 (1-24) 式中：结构系数，无波浪作用取1.25 作用在计算面上的结构自重力标准值对计算面前趾的稳定力矩； 分别为计算面以上永久作用总主动土压力的水平分力标准值和竖直分力标准值对计算面前趾的倾覆力矩和稳定力矩；分别为计算面以上可变作用总主动土压力的水平分力标准值和竖直分力标准值对计算面前趾的倾覆力矩和稳定力矩；作用在计算面剩余剩余水压力标准值对计算面前趾的倾覆力矩； 系缆力标准值对计算面前趾的倾覆力矩。1.3.2.3 地基承载力 根据港口工程地基规范JTJ250-98第4.2.2条，地基承载力的验算应满足以下 ro rmaxr式中：ro结构重要性系数，取1.0r基床顶面最大应力分项系数，取1.0 max基床顶面最大应力标准值（kPa） r基床承载力设计值重力式码头的强身刚度一般很大，基床顶面应力可按直线分布，安偏心受压公式计算，对于矩形墙底，按下式计算： max，min = Vk/B (1 6e/B) 式中：max，min分别为基床顶面的最大和最小应力标准值B墙底宽度（m） Vk作用在基床顶面的竖向合力标准值 e墙底面合力标准值作用点的偏心距（m）,e=B/2- 合力作用点与墙前趾的距离（m）, =(MR-Mo)/ Vk MR、Mo分别为竖向合力标准值和倾覆力标准值对墙底前面趾的稳定力矩和倾覆力矩（kNm/m）1.3.3 稳定性计算结果见表1-5对吊机基础面的高水位情况进行抗滑验算：持久状况一：自重+土压力+水压力（0）+堆货分项系数荷载标准值有效值土压力（永久）1.3594.737127.895土压力（堆货）1.3552.170.334左式198.229自重1.12725.996 /5=545.1992599.7191土压力（永久）1.3580.127108.1715土压力（堆货）1.353040.5右式0.6*（599.7191+108.1715+40.5=449.0343对吊机基础面的高水位情况进行抗倾验算：持久状况二：自重+土压力+水压力（0）+吊机分项系数荷载标准值有效值土压力（永久）1.35212.92287.4427791吊机1.52050/5=410615左式902.4427791自重1.1（10903.98+950*4）/5=2940.7963234.876土压力（永久）1.35580.92075784.243右式3215.2