重力式码头的基本计算

1、Port Engineering Teaching and Research SectionHarbor Engineering Structure重力式码头的基本计算一一. . 重力式码头的设计状态和计算内容重力式码头的设计状态和计算内容重力式码头的设计应考虑三种设计状况重力式码头的设计应考虑三种设计状况、持久状况：、持久状况：在结构使用期按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。在结构使用期按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。、短暂状况：、短暂状况：施工期或使用期可能临时承受某种特殊荷载时按承载能力极限施工期或使用期可能临时承受某种特殊荷载时按承载能力极限状态设计，必要时也需按正常使

2、用极限状态设计。状态设计，必要时也需按正常使用极限状态设计。、偶然状况：、偶然状况：在使用期遭受偶然荷载时仅按承载能力极限状态设计。在使用期遭受偶然荷载时仅按承载能力极限状态设计。Port Engineering Teaching and Research SectionHarbor Engineering Structure二、 重力式码头上的重力式码头上的作用按时间变异可分为以下三类：重力式码头上的作用按时间变异可分为以下三类：永久作用：永久作用：自重（建筑物，固定机械设备），填土产生的土压力。自重（建筑物，固定机械设备），填土产生的土压力。可变作用：可变作用：地面使用荷载产生的土压力，船

3、舶荷载，施工荷载，冰荷载，波浪地面使用荷载产生的土压力，船舶荷载，施工荷载，冰荷载，波浪力等。力等。偶然作用：偶然作用：地震作用。地震作用。、建筑物的自重：、建筑物的自重：G=G=VV（ 的选取）的选取）材料重度：材料重度：水上采用天然容重，水下采用浮容重。水上采用天然容重，水下采用浮容重。填料重度：填料重度：无粘性土，以墙后地下水位为界，地下水位以上采用天然容重，以无粘性土，以墙后地下水位为界，地下水位以上采用天然容重，以下采用浮容重。粘性土：根据当地经验选用，（应考虑饱和区）下采用浮容重。粘性土：根据当地经验选用，（应考虑饱和区）Port Engineering Teaching and

4、Research SectionHarbor Engineering Structure概念：概念：墙后地下水位高于墙前计算低水位时产生的水压力差值，一般按静水墙后地下水位高于墙前计算低水位时产生的水压力差值，一般按静水压力考虑。压力考虑。剩余水压力应根据码头排水的好坏和后方填料的透水性来确定。剩余水压力应根据码头排水的好坏和后方填料的透水性来确定。、墙后为抛石棱体或粗于中砂的填料，可不考虑剩余水压力。墙后为抛石棱体或粗于中砂的填料，可不考虑剩余水压力。、墙后为中砂或细于中砂的填料（包括粘性土）时：墙后为中砂或细于中砂的填料（包括粘性土）时：、潮汐港：、潮汐港：剩余水头取剩余水头取1/51/3

5、1/51/3的平均潮差；的平均潮差；、河港：、河港：取决于排水措施和墙前、后地下水位情况。取决于排水措施和墙前、后地下水位情况。Port Engineering Teaching and Research SectionHarbor Engineering Structure（一）土压力计算方法（一）土压力计算方法、朗金公式、朗金公式假定：土体为半无限弹性体，滑假定：土体为半无限弹性体，滑动楔体内土体每一点均达到塑性动楔体内土体每一点均达到塑性极限平衡状态。极限平衡状态。公式（略）公式（略）适用条件：适用条件：、适用于粘性土（、适用于粘性土（C C ）及砂）及砂性土（性土（C=0 C=0 ）；

6、）；、适用于地面水平，墙背垂直、适用于地面水平，墙背垂直且光滑。且光滑。Port Engineering Teaching and Research SectionHarbor Engineering Structure 2 2、库伦公式、库伦公式由滑裂楔体平衡条件推得由滑裂楔体平衡条件推得适用条件：适用条件：适用于无粘性土，不适用于粘性土；适用于无粘性土，不适用于粘性土；适用于地面倾斜或水平，墙背倾斜或适用于地面倾斜或水平，墙背倾斜或垂直的陡墙，不适用于坦墙；垂直的陡墙，不适用于坦墙；适用于墙背粗糙或光滑，即适用于墙背粗糙或光滑，即或或=。Port Engineering Teaching

7、and Research SectionHarbor Engineering Structure、港口工程中土压力的计算、一般原则：、一般原则：、主动土压力、主动土压力无粘性土：陡墙情况（无粘性土：陡墙情况（ -15-15），按库伦公式计算；），按库伦公式计算； 坦墙情况：按坦墙情况：按假想墙背简化，并按朗金公式计算，假想墙背至实际墙背之间的土重应计假想墙背简化，并按朗金公式计算，假想墙背至实际墙背之间的土重应计入结构中。入结构中。粘性土：按当地经验选用（按朗金公式计算；用经验内摩擦角或等代内摩粘性土：按当地经验选用（按朗金公式计算；用经验内摩擦角或等代内摩擦角取代擦角取代C C， 值，采用库

8、仑公式计算）值，采用库仑公式计算）、被动土压力、被动土压力无论是粘性土还是无粘性土均按朗金公式计算。无论是粘性土还是无粘性土均按朗金公式计算。Port Engineering Teaching and Research SectionHarbor Engineering Structure、特殊情况下主动土压力的计算、距墙背一定距离的均布荷载、距墙背一定距离的均布荷载Port Engineering Teaching and Research SectionHarbor Engineering Structure、距墙背一定距离的集中荷载、距墙背一定距离的集中荷载Port Engineerin

9、g Teaching and Research SectionHarbor Engineering StructureMM点以上按填土计算土压力点以上按填土计算土压力MM点以下按填石计算土压力点以下按填石计算土压力MM点位置以两种填料的综合破点位置以两种填料的综合破裂角裂角 确定：确定：填料填料1 1：h1h1，11，11；填料填料2 2：h h， ， ，则：，则：1 1 4545- 1 /2- 1 /2，22 4545- - /2/2 (1 (1 h1+ h1+ 2 2 h2)/h2)/ (h1 + h(h1 + h) )、墙后有减压棱体的土压力的计算、墙后有减压棱体的土压力的计算Port

10、Engineering Teaching and Research SectionHarbor Engineering Structure、有卸荷板的码头的土压力计算上墙：上墙：C-CC-C 按朗金公式，计算，按朗金公式，计算，=0=0。下墙：相当于情况。下墙：相当于情况。Port Engineering Teaching and Research SectionHarbor Engineering Structure、系缆力沿码头方向的分布、计算稳定时，不考虑撞击力、挤靠力。计算稳定时，不考虑撞击力、挤靠力。、系缆力：系缆力：NyNy对码头影响不大，不考虑。对码头影响不大，不考虑。NzNz数

11、数值较小，计算墙身稳定性时不考虑，而在计算系船值较小，计算墙身稳定性时不考虑，而在计算系船块体和胸墙稳定性时应考虑。块体和胸墙稳定性时应考虑。NzNz按各分层沿按各分层沿码头长度方向的分布长度考虑。码头长度方向的分布长度考虑。、对于阶梯形方块码头：沿墙以对于阶梯形方块码头：沿墙以4545 向下扩散，遇竖向下扩散，遇竖缝中止，然后再从缝底端向下继续扩散。缝中止，然后再从缝底端向下继续扩散。、对于护壁码头：沿墙以对于护壁码头：沿墙以4545 向下扩散，遇竖缝中止。向下扩散，遇竖缝中止。、对于现浇砼和浆砌石码头、沉箱码头，在验算沿墙对于现浇砼和浆砌石码头、沉箱码头，在验算沿墙底稳定是，以分段长度作为

12、船舶荷载的分布长度。底稳定是，以分段长度作为船舶荷载的分布长度。因为此类码头在分段长度内为一整体。因为此类码头在分段长度内为一整体。Port Engineering Teaching and Research SectionHarbor Engineering Structure三、 重力式码头的基本1 1、码头稳定性验算、码头稳定性验算）抗滑稳定性验算）抗滑稳定性验算组合一：组合一：不考虑波浪力作用，由可变作用产生的土压力不考虑波浪力作用，由可变作用产生的土压力为主导可变作用时，抗滑为主导可变作用时，抗滑稳定性应满足下式：稳定性应满足下式：组合二：组合二：不考虑波浪力作用，沿胸墙底面的抗滑稳

13、定性，系缆力为主导可变作用不考虑波浪力作用，沿胸墙底面的抗滑稳定性，系缆力为主导可变作用Port Engineering Teaching and Research SectionHarbor Engineering Structure组合三：组合三：考虑波浪力作用，波浪力为主导可变作用时：考虑波浪力作用，波浪力为主导可变作用时：组合四：组合四：考虑波浪力作用，堆载土压力为主导可变作用时：考虑波浪力作用，堆载土压力为主导可变作用时：此为一种水位情况，若将水位作为一个组合条件，则可得此为一种水位情况，若将水位作为一个组合条件，则可得十几中组合情况。十几中组合情况。Port Engineering

14、 Teaching and Research SectionHarbor Engineering Structure注意：注意：计算暗基床底面的抗滑稳定性时，计算暗基床底面的抗滑稳定性时，应考虑基床垂直面上的被动土压力应考虑基床垂直面上的被动土压力EpEp，且且G G中应包括中应包括EEDBEEDB的重量。的重量。但：但： Ep Ep 取计算被动土压力的取计算被动土压力的30%30%，当，当暗基床较薄或土质较软时可以不考虑。暗基床较薄或土质较软时可以不考虑。f f砂性土时，取砂性土时，取f=tgf=tg；粘性土时，；粘性土时，取等代内摩擦角取等代内摩擦角 f=tg=tg(+c/) f=tg=t

15、g(+c/)Port Engineering Teaching and Research SectionHarbor Engineering Structure）抗倾稳定性验算组合一：组合一：不考虑波浪力作用，由可变作用产生的土压力不考虑波浪力作用，由可变作用产生的土压力为主导可变作用时，为主导可变作用时，抗倾稳定性应满足下式：抗倾稳定性应满足下式：组合二：组合二：不考虑波浪力作用，对胸墙底面前趾的抗倾稳定性，系缆力产生的不考虑波浪力作用，对胸墙底面前趾的抗倾稳定性，系缆力产生的倾覆力矩为主导可变作用时：倾覆力矩为主导可变作用时：Port Engineering Teaching and Re

16、search SectionHarbor Engineering Structure 组合三：组合三：考虑波浪力作用，波浪作用为主导可变作用时：考虑波浪力作用，波浪作用为主导可变作用时： 组合四：组合四：考虑波浪力作用，堆载土压力为主导可变作用时：考虑波浪力作用，堆载土压力为主导可变作用时：Port Engineering Teaching and Research SectionHarbor Engineering Structure2、承载力验算）基床承载力验算）基床承载力验算、基底应力计算、基底应力计算 按刚性墙计算，基底应力呈直线分布，按偏心受压公式计算，对矩形墙底：按刚性墙计算，基底

17、应力呈直线分布，按偏心受压公式计算，对矩形墙底： 式中：式中：VkVk作用在基床底面的竖向合力标准值作用在基床底面的竖向合力标准值(KN/m)(KN/m)；e e合力偏心距；合力偏心距； 合力作用点至前趾的距离，合力作用点至前趾的距离， =(MR-M0)/Vk=(MR-M0)/Vk。Port Engineering Teaching and Research SectionHarbor Engineering Structure由公式可知：由公式可知：当当B/3B/3时，时， min0min0，此时应将基，此时应将基底应力进行重分布。底应力进行重分布。maxmax 3/2=Vk max=2Vk

18、/33/2=Vk max=2Vk/3min=0min=0 过小过小，会出现应力集中，产生过大的不均匀沉降，会出现应力集中，产生过大的不均匀沉降，甚至出现工程事故；规范：对非岩基，甚至出现工程事故；规范：对非岩基，B/4B/4，若，若B/4B/3B/3，eB/6eB/6，B1=BB1=B 、B/3B/6eB/6，B1=3B1=3两种情况的基床底面最大，最小应力标准值和合力两种情况的基床底面最大，最小应力标准值和合力作用点偏心距可按下式计算：作用点偏心距可按下式计算： max=B1max/(B1+2d)+rd max=B1max/(B1+2d)+rd min=B1min/(B1+2d)+rd min=B1min/(B1+2d)+rd e=(B1+2d1)/6+(max min)/(max + min) e=(B1+