xxx港区杂货码头工程设计重力式沉箱结构

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精益求精，善益求善。xxx港区杂货码头工程设计重力式沉箱结构天津大学博士、硕士学位论文统一格式自动生成模板天津大学博士、硕士学位论文统一格式自动生成模板设计背景工程概述该工程地处烟台xxx港区，xxx港区位于烟台市北部的xxx内，是烟台港现有的核心港区。针对烟台出口加工区成为全国首批拓展保税物流功能试点区的发展机遇，烟台港正与烟台出口加工区、烟台海关一起加快区港一体化建设，实施xxx港区与烟台出口加工区A区的联动发展，在积极拓展国际中转、国际采购、分拨配送和国际转口贸易等功能业务的基础上，最终将xxx港区发展成为现代化的自由贸易港区。设计原则总体设计符合国家、地方经济发展规划和总体部署，遵循国家和行业有关工程建设法规、政策和规定。结合国情，采用成熟的技术、设备和材料，使工程设计安全可靠、使用方便、工程量少、总造价低、施工进度快，获得较好的经济效益和社会效益。注重工程区域生态环境保护，不占用土地，方便管理，节省投资。设计依据设计依据主要有《港口航道工程规范汇编》、《港口规划与平面布置》、《港工建筑物》、《港口工程钢筋混凝土结构》等。设计任务根据使用要求，设计文件的深度应能达到确定港内外配套项目的建设规模，水陆域总平面布置，装卸工艺，设备选型和数量，水工及其他主要建筑物的结构型式等。设计资料本部分分析项目的工程环境和条件对工程设计、建设、运行的可能影响。在港口航道与海岸工程的设计工作中，设计资料主要包括地形、地质、水文、气象、施工、地震以及与设计相关的标准、规范、手册、参考书等。地形条件本工程位于烟台xxx港区。气象条件计算风速取22m/s。按照码头前船舶作业标准，根据当地实测风、雨、雾、雷暴、波浪等影响因素的资料统计，并扣除各因素相互重叠的影响天数后，5万吨船舶作业天为339天。该港区处烟台海洋站所在的芝罘岛上，本次将采用烟台海洋站多年观测资料作统计分析。烟台海洋站气象观测场位于芝罘岛上，地理坐标为：北纬37°33.3´、东经121°23.5´。拔海高度为74.3m，风速仪距地面高度10.4m。气温年平均气温：13.4平均最高气温：17.7平均最低气温：11.1极端最高气温：37.1极端最低气温：-11.7降水年平均降水量：425.1mm年最大降水量：616.7mm一日最大降水量：76.5mm年平均降水量日数为95.6天降水强度≥中雨年降水日数为13.4天降水强度≥大雨年降水日数为4.2天降水强度≥暴雨年降水日数为0.2天该区降水有显著的季节变化，雨量多集中于每年的6、7、8月份，这三个月的降水量为年降水量的53％，冬季降水量最少，12月至翌年的2月降水量仅为年降水量的9％。风多年每日24次风速、风向资料统计，该区常风向为N向，出现频率为13.3％，次常风向为NW、W向出现频率分别为12.12％、11.55％。强风向为NW向，该向≥7级风出现频率为0.46％，次强风向为N向。具体见风频率统计表和风玫瑰图。表2-1风频率统计表风速频率（％）风向≤7.9（m/s）8.0-10.7（m/s）10.8-13.8（m/s）13.9-17.1（m/s）≥17.2（m/s）合计N10.291.920.940.1413.30NNE4.020.580.180.044.83NE3.870.290.080.014.24ENE1.720.110.031.85E5.690.410.060.016.17ESE2.770.170.022.97SE8.301.270.310.019.89SSE4.121.030.370.040.015.57S6.121.150.300.037.61SSW2.090.250.060.012.41SW6.240.280.066.59WSW3.530.120.013.66W11.090.420.0411.55WNW2.380.430.102.91NW6.793.081.790.420.0412.12NNW3.430.630.240.034.34C合计82.4512.154.590.750.06100.00雾多年平均每年大雾日为29.0天，大雾多出现于每年的4~7月，为全年雾日的65％，而每年的8月以后，大雾日显著减少。平均每年大雾实际出现天数为10.9天。灾害性天气本区灾害性天气过程主要为台风（含热带风暴，强热带风暴）和寒潮。据多年资料统计影响烟台附近海域的台风每年有1~2个，一般多出现于7~9月份。每当台风路经本区时，将出现大风、大浪、暴潮和暴雨。如8509号台风，烟台出现33.3m/s、SSE向大风，最高潮位达3.73m；受9216号台风影响，烟台港风速达18~30m/s，出现解放以来最高历史潮位（4.03m）。多年资料统计，每年11月~翌年3月为寒潮出现季节，平均每年3.2次，受寒潮影响本海区出现偏N向大风，风速可达9~10级，且有偏N向的大浪，持续时间可达3~4天。水文条件设计水位设计高水位：2.46m；设计低水位：0.25m；极端高水位：3.56m；极端低水位：-0.95m。波浪要素表2-2码水位/波向/波要素极端高水位设计高水位设计低水位H1%H13%EQ\x\to(T)H1%H13%EQ\x\to(T)H1%H13%EQ\x\to(T)NNE4.43.19.64.43.19.64.33.19.6E4.73.37.74.73.37.74.63.37.7注：H（m），EQ\x\to(T)（s）潮流条件水流设计流速0.9m/s，流向与船舶纵轴接近平行。潮位国家海洋局第一海洋研究所对烟台xxx海区建港条件进行了调查和部分水文要素的短期观测，并于1994年12月完成了“烟台初旺湾－芦洋湾自然环境调查报告”。潮位是利用初旺湾验潮站1987年3月4日~4月13日一个月的潮位资料和烟台同步资料及烟台1953~1994年长期资料统计分析。用差比方法求得工程海域的设计参数。本次设计采用上述计算值。1、高程关系：1.33m1.33m1.25m0.08m黄海平均海面平均海平面当地理论最低潮面2、潮位特征值：（以下水位值均从当地理论最低潮面起算）工程海域为正规的半日潮，其(HK1+HO1)/H平方米=0.32最高高潮位：3.67m最低低潮位：－0.77m平均高潮位：2.10m平均低潮位：0.61m平均潮差：1.49m平均潮面：1.33m在此尚应说明2003年10月10日~12日，由于强冷空气南下影响，烟台港出现仅低于1992年的特高水位，调查值为3.77m。3、设计水位：设计高水位：2.46m设计低水位：0.25m极端高水位：3.56m极端低水位：-0.95m4、乘潮水位表2-3不同延时不同保证率乘潮水位表频率（％）水位（m）延时80859095乘潮一小时1.811.751.671.49乘潮二小时1.751.691.601.43乘潮三小时1.631.581.471.31乘潮四小时1.471.421.321.17海流海流观测分两个区域进行，第一个区域位于龙洞咀及以南的初旺湾，芦洋湾海域，共布设六个测点；第二区域为龙洞咀东北的天然深槽和龙洞咀以西的海域，共布设六个测点，分别进行大、小潮连续25小时观测。观测日期为：大潮第二区域为7月15日09时至16日10时，第一区域为7月16日17时至17日19时；小潮第二区域为7月22日09时至23日12时，第一区域为7月23日16时至24日19时。垂线测点采用六点法，依据实测资料，本海区海流特征如下：1、潮流特征：测验海区的潮流为不规则半日潮流其（WK1+WO1）/W平方米在0.76~1.45之间，浅水分潮流影响比较明显，潮流的运动属往复流性质。2、潮流流场：龙洞咀以南第一测区涨、落潮潮流平均流向呈南北走向，龙洞咀以被第二测区涨、落潮潮流平均流向呈东西走向。3、最大流速：大潮期间涨、落潮实测垂线平均最大流速第一测区出现在L05站，流速值分别为0.55m/s、0.77m/s，流向分别为150°、325°，测点最大涨、落潮流速为0.74m/s、0.88m/s，流向分别为174°、344°，出现在L03站表层。第二测区垂线平均最大流速出现在L09和L07站，流速为0.58m/s和0.90m/s，流向分别为81°、278°；测点最大涨、落潮流速为0.76m/s、0.96m/s，流向分别为74°、260°，出现在L07站和L09站表层。4、余流：本海区余流较小，垂线平均余流流速、流向见表2-4。表2-4垂线平均余流流速、流向L01L02L03L04L05L06L07L08L09L10L11L12大潮流速（m/s）0.060.030.060.070.060.010.060.040.200.050.020.01流向（°）62086911615913815216667224142153小潮流速（m/s）0.050.010.040.020.030.020.030.030.060.010.040.01流向（°）342354312015526020518123163260304波浪1、资料概况该港区的烟台海洋站在芝罘岛北侧进行了长期的波浪观测工作（1980年至今）。芝罘岛测波资料有着极好的代表性，基本代表了xxx港区深水处的波况。本次取用芝罘岛多年观测资料作统计分析。2、波浪概况烟台海洋站位于芝罘岛，地理坐标为北纬37°36´、东经121°26´，测波浮标在测点的N向，水深约为17.3m，使用仪器为HAB－2型岸用测波仪，仪器的拔海高度为75.9m，每日进行4次（08、11、14、17）观测，大风浪过程中进行加密观测。多年观测资料分析结果：该区常波向为NNW、NW，出现频率分别为8.20％、8.19％；次常波向为N、NNE，出现频率分别为5.91％、5.77％。强波向为NNW向，次强波向为N向，这两个方向H4％>1.5m出现频率分别为3.07％、2.45％。详见波玫瑰图和波高、周期频率统计表。表2-5烟台波高频率统计表波高（m）频率%波向≤0.50.6-0.70.8-0.91.0-1.21.3-1.51.6-2.02.1-2.4≥2.5合计N0.210.770.620.800.951.110.550.795.91NNE0.240.890.831.091.010.890.370.395.77NE0.060.340.340.390.230.200.080.031.67ENE0.210.570.450.330.190.190.060.022.01E0.080.280.160.180.050.080.030.020.88ESE0.010.050.060.030.030.010.010.18SE0.030.160.060.010.010.26SSE0.010.070.020.010.010.010.12S0.010.010.01SSW0.010.01SW0.010.010.01WSW0.010.010.01W0.040.150.090.050.010.010.020.36WNW0.130.440.490.390.300.020.050.032.05NW0.441.791.481.451.071.180.460.328.19NNW0.371.221.011.191.341.460.760.858.20C64.3564.35合计66.186.755.686.015.185.352.402.45100表2-6烟台波周期频率统计表波周期（s）频率%波向≤2.93.0-3.94.0-4.95.0-5.96.0-6.9≥7.0合计N0.120.811.672.120.990.185.91NNE0.090.942.231.840.640.025.77NE0.080.260.630.540.151.67ENE0.120.610.870.320.092.01E0.120.340.310.090.020.88ESE0.060.050.040.020.010.18SE0.190.060.010.26SSE0.090.020.010.010.12S0.010.010.01SSW0.010.010.01SW0.010.010.01WSW0.010.010.01W0.090.180.060.020.010.36WNW0.120.590.820.430.080.012.05NW0.431.993.072.090.560.058.19NNW0.231.262.792.770.990.168.20C64.3564.35合计66.117.1312.5110.263.550.431003、波高－周期联合分布对于一个新开辟的港区，应分析波高和周期的联合分布，其目的是了解是否存在小波高对应长周期波浪的出现，小波高长周期的波浪对港内波稳有重要的影响。多年观测资料统计结果如下：表2-7波高－周期联合分布表波高（m）频率%周期≤0.80.9-1.21.3-1.51.6-2.02.1-2.5≥2.6合计≤4.9（s）75.866.552.340.480.160.0485.425.0-5.9（s）0.141.613.723.911.310.4311.126.0-6.9（s）0.120.681.411.043.257.0-7.9（s）0.050.160.20合计76.018.166.185.072.931.66100上述统计结果表明，本区波高周期对应关系为大波高对应大周期，小波高对应大周期出现的可能性不大。4、不同重现期波要素用芝罘岛测波站多年观测资料作年频率计算，不同重限期波要素如下：表2-8不同重限期波要素表重现期波要素波向50年一遇25年一遇2年一遇H4％（m）EQ\x\to(T)(S)H4％（m）EQ\x\to(T)(S)H4％（m）EQ\x\to(T)(S)N5.29.44.88.93.36.7NNE5.49.65.09.13.36.6NE3.88.23.57.82.05.7ENE4.28.43.87.92.05.4E4.07.63.67.21.54.8WNW3.27.93.07.52.05.4NW5.48.45.08.12.76.3NNW5.38.94.98.53.36.6a)设计水位设计高水位：2.46m；设计低水位：0.25m；极端高水位：3.56m；极端低水位：-0.95m。b)波浪要素表2-9码水位/波向/波要素极端高水位设计高水位设计低水位H1%H13%EQ\x\to(T)H1%H13%EQ\x\to(T)H1%H13%EQ\x\to(T)NNE4.43.19.64.43.19.64.33.19.6E4.73.37.74.73.37.74.63.37.7注：H（m），EQ\x\to(T)（s）潮流条件水流设计流速0.9m/s，流向与船舶纵轴接近平行。泥沙条件该工程港区沿岸主要为基岩海岸，沿岸以低山丘陵台地为主，泥沙来源不甚丰富，主要是海岸侵蚀来沙和人为供沙。港区沿岸岩性多为白云石大理岩，在海浪和海流作用下产生部分泥沙，数量很少；沿海养殖及其加工业产生的废弃贝壳，堆积在海滨，也是局部泥沙的重要来源，但数量有限，对于港口建设不会构成很大影响。根据国家海洋局第一海洋研究所观测资料分析，该海区近岸及岸滩泥沙较粗，海域平均含沙量为46.6mg/L，如果所搬运的泥沙全部沉淀，每平方米也只有46.9kg，即沉积厚度2总之，该海区泥沙来源很少、泥沙搬运沉积不甚活跃，近岸泥沙不会对建港构成危害。地质条件拟建码头处地基为陆相沉积的中粗砂层，承载能力设计值为350kPa。各岩土层分布特征勘察区域码头孔M孔布孔30个，F孔10个，C孔27个，除C1，C4，C16尚未勘察，C24，C25，C26，C27C孔因处于礁石区及附近陈家码头上被取消勘察外，其余钻孔已全部完成，根据勘察结果，区域土层自上而下根据形成原因及性质分层如下：第一层，海相沉积层该层存在于勘察区域的表层，分布不均匀，在勘察区域按性质存在三大层。=1\*GB3①1粉土层灰色、灰褐色，稍密状，该层主要分布在勘察区的部分钻孔中，土层相对较薄，厚度在1.0～3.0m范围内，不是十分稳定，平均标贯击数N＝8.1=1\*GB3①2粉细砂层灰色、灰褐色，松散～稍密状，该层广泛存在于勘察区域内，分布相对稳定，厚度不均，在0.8～7.0m范围内，平均标贯击数N＝9.3=1\*GB3①3淤泥质粉质粘土层灰色、灰褐色，软塑状，高塑性，该土层零星存在于勘察区域内，个别土层因含水量原因为粉质粘土，平均标贯击数N＝1.1第二层，陆相沉积砂层该层在勘察区域内广泛存在，为陆相沉积砂层。②中粗砂层黄色、黄褐色，中密～密实状，该土层在勘察钻孔中均有揭露，层位稳定，土质不均匀，混有碎贝壳，平均标贯击数N＝37.8第三层，陆相沉积粉质粘土层该层在勘察区域内一定深度下均可揭露，层位相对稳定。③粉质粘土层黄色、黄褐色，硬塑状，中～中上塑性，该层在所勘察钻孔中，最浅标高-17.45m，最深标高-29.06m第四层，粗砾砂层该层在勘察区域内一定深度下广泛存在，层位稳定。④粗砾砂层黄褐色，密实状，该层在所勘察钻孔中，最浅标高-28.12m，最深标高-37.57m处揭露，层位稳定，土质不均匀，其中多含角砾，小块碎石等物，平均标贯击数N＝43.9。各岩土层主要物理、力学性质指标及容许承载力各岩土层主要物理、力学性质指标按算术平均值法进行了综合统计。结合现场原位测试和土工试验成果表，给出了各岩土层的地基土容许承载力f。详见各岩土层主要物理、力学性质指标统计表1。说明：统计表中各土层标贯击数N值未经任何修正。地震条件根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），本区域地震基本烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g。荷载条件本工程主要货种为杂货，采用门机装卸船。针对工程使用要求，作用于水工建筑物上的主要荷载有：码头后填料土压力，堆货土压力，门机荷载，系缆力，波浪力等。码头面均布堆货荷载：码头前沿20m范围内为30Kpa；20m以外为40Kpa。门机荷载：轨距10.5m，基距10.5m，工作状态下前轨最大轮压80KN（220KN），后轨最大轮压220KN（80KN）。施工条件施工所需的构件预制场、施工码头等可依托本港现有设施。本工程属港口扩建，具有良好的“三通一平”条件。本地区砂石料资源丰富，开采运输条件良好，各种规格的砂石料可就近采购，能满足本工程建设需要。该工程由中交一航局承建，其材料供应、现场施工条件（水、电、运输）、施工技术力量及机械性能、混凝土构件的预制能力、水上施工能力等均能满足施工需要。工程设计能够与施工能力相匹配，以便顺利实施。设计成果总体设计成果本工程位于烟台港西港区，拟建一个5万吨级泊位的码头（水工结构按停靠5万吨级船设计），兼顾同时停靠两个2000～5000吨级液体化工船舶。码头面高程为4.06m，码头前沿水深为-14.5m，航道水深为15.95m，船舶回旋水域设在进出港口的地点，方便船舶靠离码头，水深为15.35m，回旋水域园直径为458m，码头前沿港池宽度为64.6m。装卸工艺为：装卸船采用门机，水平运输采用拖挂车。结构方案成果本码头采用重力式沉箱结构，沉箱长度为20m，宽度为12m，高为16m，总共设15个沉箱（端部沉箱为异型）。沉箱仓格纵向分为5格，横向分为2格，以减少集中应力。作用在码头上的荷载分为永久作用和可变作用，永久作用为沉箱自重作用、墙后填料产生的土压力作用、贮仓压力；可变作用为由码头面堆载和流动机械荷载产生的土压力作用、船舶系缆力、波浪力。施工图设计成果本设计对沉箱抗滑稳定性、抗倾稳定性进行验算，对基床承载力和地基承载力进行验算均稳定。绘制6张工程图，包括码头总平面布置图、沉箱模板图（包括沉箱纵剖面图、沉箱横剖面图、沉箱底剖面图）、前板配筋图、后板配筋图、码头结构断面图、沉箱平面布置、码头结构图。关键性技术要求施工过程采用流水施工即所有施工过程按一定的时间间隔依次投入施工，各个施工过程陆续开工、陆续竣工、使同一施工过程的施工班组保持连续、均衡施工，不同施工过程尽可能平行搭接施工。设计成果评价本次设计强化了我对基本知识和基本技能的理解和掌握，培养了我收集资料和调查研究的能力，加强了一定的方案比较、论证的能力，一定的理论分析与设计运算能力，进一步提高应用计算机绘图的能力以及编写编制能力。通过重力式码头的设计，使我将以前的知识来了一次大的综合，并且理论结合实际；掌握资料的收集和分析、相关规范的选择和运用；另外对培养我独立思考问题和解决问题的能力，为今后工作做好技术储备。总平面设计总平面设计主要包括工程规模确定、主要水工建筑物的总体尺度、生产作业工艺设计、平面布置方案比选。不同的工程其具体的设计内容也不同。港口工程：水域布置及尺度（港外水域，如进港航道、港外锚地；港内水域，如港内航道、船舶转头水域、港内锚地、船舶制动水域、船舶回旋水域、港池、码头前水域；导航助航标志；防波堤），码头布置及尺度（码头水工建筑物、前方作业地带、仓库、堆场和连接通道），陆域布置及尺度（仓储、集疏运、生产生活辅助设施等），装卸作业工艺设计（选择装卸作业机械化系统→确定合理的工艺流程→配备装卸作业系统基本要素，如操作人员、库场以及各种附属设施）等；航道整治工程：一般包括整治水位确定、整治线的布置、各种整治建筑物的尺度及其布置等；渠化工程：一般包括渠化梯级的确定、各种过船建筑物的主要尺度及其布置等；围垦与海塘工程：一般包括围垦方案的确定、围垦后各部分的利用规划以及平面布置等。工程规模本工程位于烟台市xxx，远离市区，邻近经济开发区，-10米以上深水岸线贴岸，发展空间开阔，经济活力强劲，地理位置优越。扼渤海南侧湾口，背靠山东半岛，北望辽东半岛，东邻日本、韩国。使烟台港西港区成为环渤海地区理想的水运中转货物的集散地、连接东北与华东的交通枢纽、山东半岛与日韩贸易最便捷的进出口口岸。本项目建设1个50000吨级泊位的杂货码头。码头前水深-14.5米。码头顶面高程为4.06米。设计年吞吐量90万吨。码头前沿水深为-14.5米，码头顶面高程为4.06米。建设的必要性：1、是加快腹地内石化工业发展的需要烟台港腹地内拥有一批全国知名的石化企业，加快腹地内石化工业的发展是烟台港腹地各省市，实施化学工业发展规划的重点。在充分研究和分析腹地经济发展优势的基础上，结合实际，加强资源本地化利用规划。培育优势化工产业，力争在化肥、塑料、聚氯乙烯（又称PVC）、无机盐生产方面建成一批具备较强竞争能力的现代化化工生产装置，形成腹地内液体化工的主导产业。根据目前腹地内液体化工生产状况，化工产品运往华东和华南地区是市场供需的必然结果。烟台港位于环渤海湾南侧，邻近华东、华南地区，具有优越的水陆联运条件，建设液体化工中转码头可以充分为供需双方进行优质服务。2、是烟台港改善经济效益，经营战略的需要烟台港经过多年的建设和发展，目前已经成了环渤海湾经济区颇具规模的港口，2004年货物吞吐量3431.1万吨。近年烟台港正在摆脱计划经济的束缚，采取多种灵活性强的市场经济经营方式，实践证明，这种经营方式在市场竞争中获得了较好的经济效益。引来国内外多家大型知名企业集团，要求通过烟台港大规模进出口液体化工产品，拓宽了烟台港的投资渠道，建设烟台港液体化工码头是烟台港在继续扩大铁矿石、原油等散货运输的基础上，培育新的经营思路的良好契机。液体化工品市场需求巨大，是当前港口发展的重点货种之一。烟台港腹地内既可以提供大量的液体化工产品出口，同时更需要进口大量的液体化工产品及原料，以满足腹地内的各种需求，因此建设装卸效率高，专业化液体化工泊位可以更好地改善烟台港的经济效益。3、是烟台港长远发展规划的需要根据烟台港“十五”及2015年远景目标纲要，烟台港今后除了将重点发展金属矿石、原油、化肥等货类及集装箱运输，建设一批专业化泊位外，烟台港还将逐步发展成为环渤海地区的多功能综合性港口，建设烟台港液体中转码头提升了烟台港的功能，将为烟台港今后有序建设创造一个良好的条件。布置原则总平面布置应满足本区域岸线规划的要求，满足港口整体发展的需要，充分与已建工程和将来预留发展工程相协调。总平面布置与当地的自然条件相适应，结合岸线资源使用现状，远近结合并留有发展余地。充分利用已有的设施和依托条件，尽量减少工程数量，节省建设投资。码头及航道布置合理，满足码头、船舶安全作业要求。符合国家环保、安全、卫生等有关规定。设计船型根据港口使用要求（未来货物吞吐量水平以及港口装卸能力），参考《海港总平面设计规范》JTJ211—99附录A选取的船型见表4-1。表4-150000DWT杂货船尺度总长L型宽B型深H满载吃水T229m32.3m19.1m12.8m作业条件风作业天数确定：大风持续天数不足24小时但大于12小时计为一天；不足12小时，但大于6小时计为半天。参考烟台港风玫瑰图和《港口规划与平面布置》“第三章”表6-4可知：引船靠近船舶，引水员上船，拖船对船舶强制引水：0.75%×365=3天，除此之外风对作业天数的影响可忽略不计。雨根据自然条件可知本地区降水强度≥中雨的天数：13.4+4.2+0.2=18天。雾根据自然条件可知平均每年大雾实际出现天数为10.9天，约合11天。灾害性天气根据自然条件可知本区灾害性天气过程主要为台风（含热带风暴，强热带风暴）和寒潮。持续天数约7天。泥沙本地区泥沙来源很少，泥沙搬运沉积不甚活跃，所以泥沙的影响可忽略不计。波浪因为此码头设有掩护的防波堤，故波浪因素的影响可忽略不计。综上所诉年作业天数为：339天。总体尺度码头泊位长度本码头为有掩护水域的码头，所以其单个泊位长度可以由以下公式确定:（所有公式编号右对齐，通过增加公式与编号间的空格使得公式大体居中）（4-1）式中：Lb：一个泊位的长度（m）；L：设计船长（m）；d：泊位间富裕长度（m）。其中，富裕长度d根据船长的大小确定，L=113m。的数值有表4-2确定：表4-2泊位间富裕长度取值表(m)<4041～8586～150151～200201～230>230(m)58～1012～1518～2022～2530故取d=30m。所以得码头泊位长度为＝229+2×30＝289（m）。码头前沿高程包括码头前沿的码头面高程及设计底标高（由码头前沿水深决定）。（1）码头前沿设计水深，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的安全停靠水深。按下面公式确定：=++++（4-2）式中：：设计船型满载吃水12.8m；：龙骨下最小富裕深度，含淤泥的沙地基取0.6m；：波浪富裕深度，因是掩护水域条件差故取0.6m；：船舶因配载不均匀而增加的尾吃水，取0.15；：港池备淤深度，考虑一年进行一次维护性挖泥，取0.6m。综合以上各值，得＝14.75m。故码头前沿水底高程＝设计低水位－＝0.25—14.75=－14.5m（2）码头面高程：码头顶面高程为4.06米。按规范计算，基本标准：设计高水位＋1.0~1.5＝2.46+1.0~1.5=3.46～3.96m；复核标准：极端高水位+0~0.5=3.56+0~0.5＝3.56~4.06m；故码头顶面标高4.06m符合设计要求。码头前沿停泊水域尺度码头前沿停泊水域宽度：在码头前沿停泊水域宽度内水深需保持不变。码头前沿停泊水域宽度不小于2倍船宽:2×32.3＝64.6m。码头前船舶回旋水域尺度回旋水域的尺度应考虑当地风、浪、流等条件和港作拖船配备、定位标志等因素。航道设计水深：航道通航水深+Z4=14.75+0.6=15.35m船舶自行掉头回旋圆直径为：2.0L=2.0×229=458m包括船舶回旋水域宽度及回旋水域设计底标高陆域设计高程航道设计尺度（1）航道水深：与确定码头水深相比须考虑船舶航行时船体下沉增加的富裕水深。航道设计水深D的计算公式如下：

（4-3）其中：T——设计船型满载吃水12.8m；——船舶航行时船体下沉增加的富裕水深0.2m；——航行时龙骨下最小富裕深度0.6m：——波浪富裕深度0.6m；——船舶装载纵倾富裕深度0.15m；——备淤富裕深度0.6m。综合以上各值，得＝14.95m。航道通航水深Do=D－=14.95－0.6=14.35m。（2）航道设计底宽W:由三个部分组成，即航迹带宽度A、船舶间错船富裕间距b和克服岸吸作用的船舶与航道侧壁间富裕间距C。参考《港口规划与平面布置》“第五章”有双向航道：W=2A+B+2C=2×1.59×(229×sin10+31)+31+2×0.75×31=305.5m。（3）设计底标高为-14.5m平面方案比选(1)库场面积的确定：件杂货仓库和堆场的总面积按下式计算：(4-4)式中：Q为年货运量，90万吨；为仓库（堆场）不平衡系数，取1.5；为货物最大入库（场）百分比，取100％（不考虑直取作业）；q为单位有效面积的货物堆存量，取1.5t/；为仓库（堆场）年营运天数，取350d；为仓库总面积利用率，取65％；为货物在库（场）的平均堆存期，取10d。从而可求得＝39560，取40000。（2）平面布置码头前沿地带：宽取25m，门机前轮距码头前沿线4m，门机轨距10.5m。该地带主要作为布置前方铁路线、道路、门机轨道以及进行货物装卸作业和流动起重运输机械回转运行的区域。前方堆场：宽取30m。主要是用来堆放装卸下来临时堆存的货物。件杂货堆场：分为一线二线，一线库场的容量按一艘设计船型的装卸量考虑，取20000m²，矩形布置，长200m，宽100m，面积2000m²。二线库场取相同的布置，则件杂货的库场总面积为40000m²。总平面图如图5-1-2所示：4-1总平面图装卸工艺设计装卸船采用门机，水平运输采用拖挂车，库场作业采用铲车和轮胎吊机。25t门机台时效率一般为70~90t，取80t，昼夜装卸作业时间取18h，码头全年工作天数取339d，则每台门机全年可完成装卸量48.8万吨，根据90万吨的设计吞吐能力，需配置2台25t门机。水平运输拖挂车一拖三挂为一组，运距按100m计算，挂车每次运量取10t，行车速度按5km/h计算，拆、挂钩及调头等时间按每次100s计算，每小时可运输10次，配3组拖挂车完全可以满足两台门机的作业。检修等机动机械数量，全港统一考虑。结构选型结构型式平面方案一：利用码头结构自身形成半掩护港池。码头采用混合式结构型式，即东部港池侧采用连片的重力式沉箱结构形成码头岸壁，西部临海侧采用人工块体护面的抛石斜坡式防波堤结构抵御NW及NNW向波浪的作用，码头承受NNE及E向的波浪作用。平面方案二：西侧设有人工块体护面的抛石斜坡式防波堤，形成半掩护港池。码头采用高桩墩台结构，码头由三个工作平台及四个系缆墩组成，斜坡式防波堤东侧受NNE及E向的波浪作用。重力式沉箱结构与高桩墩台结构方案比较：表5-1各方案的优缺点比较方案重力式沉箱方案高桩墩台方案优点便于分期建设，对荷载适应能力强。码头顶标高低，便于小船型靠泊。码头整体性好，耐久性好，不需专设防腐处理。安装速度快，近期形成岸壁快，适应开敞海域的施工。沉箱安放一次出水，施工周期短，施工难度小。与后方陆域直接相连，便于管线的布设。结构简单，安装工作量少。使用材料总量较少。挖泥和抛石棱体工程量少。缺点基槽挖泥和抛石棱体工程量较大。耗用钢材量大。码头顶面较高，需设置专用靠船设施才能兼顾较小船舶。在开敞海域现浇混凝土数量多。通过管线钢桥与后方陆域相连，不便于管线的布设。钢管桩及钢桥均需防腐处理，且需定期维护。构造尺度沉箱外形尺寸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。该码头的施工条件良好，没有特殊要求和限制，为减少由于不均匀沉降和温度变化在结构内产生的附加应力故应设计变形缝，间距一般采用10～30m，取沉箱长度为为20m，码头总长度300m，共15个沉箱（其中端部沉箱为异性箱）。沉箱高程取决于机床顶面高程和沉箱顶面高程，箱顶高程要高于胸墙混凝土浇筑的施工水位，取1.5m（乘潮浇筑），基床顶高程取港池底高程－14.5m，故沉箱高度为15.9m。沉箱宽度主要由码头的水平滑动及倾覆的稳定性和机床及低级的承载力确定，根据工程经验一般为码头墙高的0.6倍左右，初步取12m（包括前趾和后踵各1m的悬臂）。箱内隔墙设置为了增加沉箱的刚度和减小箱壁和底板的计算跨度，在箱内设置一道纵向隔墙和4道横向隔墙。沉箱构件尺寸根据规范对沉箱构件的构造要求和本码头的受荷情况及工程经验，初步拟定沉箱各构件的尺寸为：箱壁厚度35cm，底板厚度50cm，隔墙厚度20cm，在各构件连接处设置20cm×20cm的加强角，以减少应力集中。沉箱各部分尺寸示意图见图5-1、5-1、5-3所示。图5-1沉箱横剖图图5-2沉箱纵剖图图5-3沉箱平面图胸墙尺寸采用阶梯式胸墙（2阶），底高程取1.4m（使沉箱嵌入胸墙10cm），顶宽5.1m。基床尺寸暗机床，基床厚度取11.6m，底宽取10m，前肩宽3.0m，后肩宽2.0m作用分析永久作用量值随时间的变化与平均值相比可以忽略的作用。如结构自重力、预加应力、土重力及由永久作用引起的土压力、固定设备重力、固定水位的静水压力及浮托力等。（原指示书中的内容选择性保留，不要全部都留着）沉箱码头主要包括：结构自重、墙后填土产生的土压力、贮仓压力、水压力等。一．结构自重力结构自重力受水位影响，应对不同的水位情况分别计算，为了方便列表计算。表5-2材料重度和内摩擦角标准值表材料名称重度（kN/m3）内摩擦角γ水上γ水下（°）混凝土胸墙C252414-钢筋混凝土沉箱C302515-块石181145极端高水位情况：计算图示见图5-4所示。图5-4表5-3极端高水位自重作用计算表计算项目自重力G（KN）值对前趾力臂X（m）稳定力矩沉箱前后壁、纵隔墙0.9×15.4×20×154158624948沉箱端板、横隔墙1.5×15.4×4.55×2×153153.15618918.9沉箱底板10×0.5×20箱前、后趾（0.5+0.8）×1×1/2×15×2×2039062340沉箱竖加强角1/2×15.3×40×15184.861108.8沉箱底加强角1/2×(4.0+3.62)×2×10×1545.726274.32沉箱前仓填石[3.7×4.55×7.5-1/2××7.4×4-1/2××(4.0+3.62)×2]×5×116895.1133.62524994.786沉箱后仓填石[3.7×4.55×15.4-1/2××15.3×4-1/2××(4.0+3.62)×2]×5×1114175.168.375118716.973胸墙1（0.5×24＋1.66×14）×5.1×203594.483.5512760.4胸墙20.5×10×14×20140068400沉箱上填石（0.5×18＋1.66×11）×20×5.93216.688.5527502.614沉箱后踵填石（15.9+15.6）×1/2×11×20×1346511.539847.5合计44208.705288812.293每延米自重作用2108.90514440.615设计高水位情况计算图示见图5-5所示。图5-5表5-3设计高水位自重作用计算表计算项目自重力G（KN）值对前趾力臂X（m）稳定力矩沉箱前后壁、纵隔墙0.9×15.4×20×154158624948沉箱端板、横隔墙15.4×1.5×4.55×2×153153.15618918.9沉箱底板10×0.5×20箱前、后趾（0.5+0.8）×1×1/2×15×2×2039062340沉箱竖加强角1/2×15.3×40×15184.861108.8沉箱底加强角1/2×(4.0+3.62)×2×10×1545.726274.32沉箱前仓填石[3.7×4.55×7.5-1/2××7.4×4-1/2××(4.0+3.62)×2]×5×1168950.1133.62524994.786沉箱后仓填石[3.7×4.55×15.4-1/2××15.3×4-1/2××(4.0+3.62)×2]×5×1114175.168.375118716.973胸墙1（1.6×24＋0.56×14）×5.1×204716.483.5516743.504胸墙20.5×10×14×20140068400沉箱上填石（1.6×18＋0.56×11）×20×5.94125.288.5535271.144沉箱后踵填石（15.9+15.6）×1/2×11×20×1346511.539847.5合计44208.705300563.927每延米自重作用2210.43515028.196设计低水位情况计算图示见图5-6所示：图5-6表5-4极端低水位自重作用计算表计算项目自重力G（KN）值对前趾力臂X（m）稳定力矩沉箱前后壁、纵隔墙（1.15×25＋14.25×15）×（0.35×2＋0.2）×204365626190沉箱端板、横隔墙（1.15×25＋14.25×15）×（0.35×2＋0.2×4）×4.55×23310.125619860.75沉箱底板10×0.5×20箱前、后趾（0.5+0.8）×1×1/2×15×2×2039062340沉箱竖加强角（1.15×25＋14.05×15）×1/2××40192.861156.8沉箱底加强角1/2×(4.0+3.62)×2×10×1545.726274.32沉箱前仓填石[3.7×4.55×7.5-1/2××7.4×4-1/2××(4.0+3.62)×2]×5×116895.1133.62524994.786沉箱后仓填石(3.7×1.25×4.55-1/2××1.15×4)×5×18+[3.7×4.55×14.25-1/2××14.15×4-1/2××(4.0+3.62)×2]×5×1114849.558.375124364.98胸墙12.16×5.1×24×205287.683.5518771.26胸墙20.5×10×24×202400614400沉箱上填石2.16×18×20×5.94587.848.5539226.032沉箱后踵填石[（14.25+14.45）×1/2×11+1.65×18]×1×20375111.543136.5合计47574.828323715.431每延米自重作用2378.74116185.7724）施工期情况施工期结构自重力由沉箱和沉箱内填石组成，由于沉箱后未填土，波浪力对沉箱有一定的作用，使得沉箱有象陆侧倾倒的趋势，故计算施工期时的力矩应以后址为作用点按照设计高水位情况计算。根据表3－4中沉箱自重和沉箱内填石自重的计算结果得＝4158+3153.15+1500+390+184.8+45.72+6895.113+14175.161=30501.945（）=沉箱自重力矩+前仓填石重×8.375+后仓填石重×3.625=24948+18918.9+9000+2340+1108.8+274.32+6895.113×8.375+14175.16×3.625=165721.55()每延米自重作用为＝/15＝27416.92/20=1525.097()=/15=151166.6/20=8286.077()计算图示见图5-7所示。图5-7二.土压力重力式码头所受的土压力，因其产生的条件不同而分为两类：由墙后填料产生的土压力属于永久作用；由码头面堆载和流动机械荷载产生的土压力属于可变作用。码头墙后填料为块石，水上重度，水下重度，内摩擦角＝，沉箱顶面以下考虑墙背外摩擦角。作用于码头墙背的土压力按JTJ290－98《重力式码头设计与施工规范》的有关规定计算，本设计的计算项目包括码头的土压力（永久作用）、堆货荷载产生的土压力（可变作用）和门机荷载产生的土压力（可变作用），堆货与门机荷载产生的土压力计算比较简单，而且不受水位变化的影响，码头墙后填料产生的土压力受水位变化的影响，应对不同的水位分别进行计算。作用于码头墙背的土压力按照JTJ290-98《重力式码头设计与施工规范》计算，所以得主动土压力系数：＝＝0.172沉箱顶面以下考虑外摩擦角，根据JTJ290-98《重力式码头设计与施工规范》，可查得Kan＝0.16，则水平土压力系数竖向土压力系数1土压力标准值按照JTJ290-98《重力式码头设计与施工规范》计算：(5-1)(5-2)式中：en1、en2：第n层土表和土底的土压力水平分力（）：第层土的重度（）hi：第层土的高度（m）＝11）码头墙后填料产生的土压力（永久作用）①极端高水位情况在此情况下各高程处土压力水平向强度（）计算如下：土压力引起的水平作用：=0.387+7.757+296.258土压力引起的竖向作用：土压力对码头前趾的倾覆力矩=7.05+130.129+1784.2土压力对码头前趾的稳定力矩设计高水位情况：土压力引起的水平作用：=3.96+6.314+315.218土压力引起的竖向作用：土压力对码头前趾的倾覆力矩土压力对码头前趾的稳定力矩设计低水位情况：土压力引起的水平作用：=10.95+10.379+342.259土压力引起的竖向作用：土压力对码头前趾的倾覆力矩土压力对码头前趾的稳定力矩三贮仓压力JTJ290-98《重力式码头设计与施工规范》规定沉箱内填料对箱壁和底板的作用按贮仓压力计算，下面按该规定计算前后仓格的贮仓压力。由前后仓的仓格尺寸及填料情况均相同，这里只计算前仓的贮仓压力，后仓情况相同。1）前仓格贮仓压力仓格截面尺寸为L×B=4.55m×3.7m，填料高度H=7.5m。由，根据JTJ290－98《重力式码头设计与施工规范》的规定按深仓计算。箱内填料为块石，仓内填料内摩擦角标准值为º，填料与仓壁之间的外摩擦角标准值为＝30º，仓内填料的重度标准值为＝11kN/m3.根据（JTJ290－98）公式（F.0.1-4）仓内填料的侧压力系数。仓格截面的周长U＝2（3.7+4.55）＝16.5（m）。面积S＝3.7×4.55＝16.835（m2）。根据（JTJ290－98）公式（F.0.1-1~3）可求得系数A=＝0.166（1/m）则任意深度处的垂直压力和侧压力按公式计算。（5-3）（5-4）在填料表面压力为零，沿深度z按指数曲线变化，箱底压力最大。可变作用堆货荷载产生的土压力:各种水位时，堆货荷载产生的土压力标准值均相同＝30×0.172＝5.16（）＝30×0.155＝4.65（）堆货荷载引起的土压力水平作用为=5.16×2.66＋4.65×15.9＝13.725+73.935=87.66（）堆货荷载引起的土压力竖向作用为＝73.935×tg15°＝19.81（）堆货荷载所产生的土压力倾覆力矩为＝13.725×（2.66/2＋15.9）＋73.935×15.9/2＝824.26（）堆货荷载所产生的土压力稳定力矩为＝19.81×12＝237.72（）码头前沿堆货引起的竖向作用：码头前沿堆货范围按5m计算G=5×30=150（KN/m）码头前沿堆货产生的稳定力矩；=150×(7+5.0/2)=1425（）门机荷载产生土压力计算:由于拟建码头采用最大幅度为30m的25t门机，查《港口工程荷载规范》（JTJ215-98）知代号为－6－25。查附录三可知最大轮压力为250kN，两机荷载图式间的最小距离为1.50m，支腿的竖向荷载标准值见下表。表5-5支腿的竖向荷载标准值表支腿编号1234支腿竖向荷载2202208080当两门机的最大轮压作用在同一沉箱上时，沉箱受到的荷载最大，20m长沉箱上最多有4个门机腿共同作用，故每个沉箱上共作用24个轮子，考虑两种作业情况各种水位中，门机产生的土压力分布范围相同。见图5-8.图5-8门机产生的土压力第一种情况:前轮80KN/轮，后轮220KN/轮。门机后轮产生的附加土压力简化为三角形分布，集中荷载对墙后土压力的影响深度范围：门机后轮产生的附加土压力强度：式中：=0.155；=4.39m；P=220×24/20=264(kN/m)=2×264/4.39×0.155=18.642(KPa)门机后轮产生附加土压力引起的水平作用和倾覆力矩：＝1//2×18.642×4.39＝40.919（kN/m）＝40.919×.4.39/2＝89.82（）门机后轮产生附加土压力引起的竖向作用和稳定力矩：＝40.919×＝10.966（kN/m）＝10.966×11＝120.63（）门机前轮产生附加土压力引起的竖向作用和稳定力矩：G＝80×24/20＝96（kN/m）＝96×4＝384（）第二种情况:前轮220KN/轮，后轮80KN/轮。门机后轮产生的附加土压力强度：P=80×24/20=96（kN/m）=2×96/4.4.39×0.155=6.77(KPa)门机后轮产生附加土压力引起的水平作用和倾覆力矩：＝1//2×6.77×4.39＝14.86（kN/m）＝14.86×4.39/2＝32.62（）门机后轮产生附加土压力引起的竖向作用和稳定力矩：＝14.86×＝3.98（kN/m）＝3.98×11＝43.8（）门机前轮产生附加土压力引起的竖向作用和稳定力矩：G＝220×24/20＝264（kN/m）＝264×4＝1056（）船舶系揽力:系船柱块体与码头胸墙浇筑在一起，船舶系缆力通过系船柱和胸墙传给码头墙身，船舶撞击力和挤靠力对码头起稳定作用，不需考虑。下面按照（JTJ215－98）《港口工程荷载规范》的有关规定计算船舶系缆力，有关公式中的符号与该规范一致，不在另加说明。船舶水面以上受风面积计算（按货船计算）：按（JTJ215－98）10.2.2条中10.2.2-1~2计算船舶横向受风面积。满载时：2822.513半载或压载时：5002.073作用在船舶上计算风压力的垂直于码头前沿线的横向分力计算：按照《港口工程荷载规范》JTJ215-98的式10.2.1计算风压力的横向分力式中：ξ：风压不均匀折减系数；：设计风速V的横向分量。由任务书已知烟台港的风速最不利情况，根据船长取带入数据可得系缆力标准值按“规范”10.4条中10.4.1-1~4式计算式中：、:按表10.4.3取值，，，n：根据表10.4.2取6，K:取1.3根据（JTJ215-98）10.4.5条规定系揽力标准值500KN，计算大于此值，故以计算系揽力为准。系缆力引起的垂直、水平作用力和倾覆力矩分别为波浪力（可变作用）波峰作用和波谷作用的波浪力方向相反，需要按照不同的的计算项目取用。但是由于波峰作用时波浪力对码头结构的稳定起有利作用，故本设计此环节只进行码头墙前波谷作用时的波浪压力和计算层底面的波浪力浮托力标准值以及其各自产生的力矩。另因波浪力受水位变化的影响，需对不同的水位要分别计算波浪力。波浪力标准值计算按照《海港水文规范》（JTJ213-98）的有关条款及规定计算。极端高水位情况：已知条件＝4.7m，＝7.7s，d＝3.56+12.4=18.06m，g＝9.81波长计算：按（JTJ213-98）中第4.1.3条计算（5-5）式中≈1；L=由d＝18.06/92.52=0.1952查水文规范（JTJ213-98）附录G得dL=0.22108，从而得到波长为波压力强度计算：根据（JTJ213-98）第8.1.1条判断波态。又d=18.06m>2H=2×4.7=9.4(m)，所以墙前产生立波。波峰作用时：，按（JTJ213-98）第8.1.4.1条计算：静水面以上高为4.7m处的波浪压力强度为0。静水面处的波浪强度==10.25×4.7=48.175静水面以下深度Z处的波浪压力强度Pz=（5-6）计算Z=0，4，8m时波压力强度=10.25×4.7=48.175=10.25×4.7×=37.172=10.25×4.7×=29.743水底处波浪压力强度===22.6365墙底浮托力：波谷作用时：静水面处的波压力强度为零静水面以下深度：H-=4.7-0.962=3.738m处波压力强度：水底处波压力强度：波谷压力引起的水平作用和倾覆力矩：1/2×38.3145×3.738+1/2(38.3145+22.6365)×（18.06-3.738）=71.61+436.47=454.53(KN/m)梯形重心高度计算：=1/0.842设计高水位情况：已知条件＝4.7m，＝7.7s，d＝2.46+14.5=16.96m，g＝9.81波长计算：按（JTJ213-98）中第4.1.3条计算式中≈1；L=由d＝16.96/92.52=0.1833查水文规范（JTJ213-98）附录G得dL=0.1993，从而得到波长为波压力强度计算：根据（JTJ213-98）第8.1.1条判断波态。又d=16.96m>2H=2×4.7=9.4(m)所以墙前产生立波。波峰作用时：0.139<<0.2按（JTJ213-98）第8.1.3条计算：波浪中线超出静水面的高度：静水面以上高度处的波压力强度为零水底处波压力强度：静水面处波压力强度：波谷作用时：水底处波压力强度：墙底浮托力：静水面处波压力强度为0静水面以下深度处波压力强度：波谷压力引起的水平作用和倾覆力矩：设计低水位情况：已知条件＝4.6m，＝7.7s，d＝0.25+14.5=14.75m，g＝9.81波长计算：按（JTJ213-98）中第4.1.3条计算式中≈1；L=由d＝0.1594查水文规范（JTJ213-98）附录G得dL=0.19116，从而得到波长为2）波压力强度计算：根据（JTJ213-98）第8.1.1条判断波态。又d=14.75m>2H=2×4.6=9.2(m)墙前产生立波。波峰作用时：，按（JTJ213-98）第8.1.3条计算：波浪中线超出静水面的高度：静水面以上高度处的波压力强度为零水底处波压力强度：静水面处波压力强度：波谷作用时：水底处波压力强度：墙底浮托力：静水面处波压力强度为0静水面以下深度处波压力强度：波谷压力引起的水平作用和倾覆力矩：施工期间波浪力计算：施工期波浪只考虑设计高水位波峰作用时的情况。已知条件＝4.65m，＝7.7s，d＝2.46+14.5=16.96m，g＝9.81波长计算：按（JTJ213-98）中第4.1.3条计算式中≈1；L=由d＝16.96/92.52=0.1833查水文规范（JTJ213-98）附录G得dL=0.1993，从而得到波长为波压力强度计算：按（JTJ213-98）第8.1.3条计算：波浪中线超出静水面的高度：静水面以上高度处的波压力强度为零水底处波压力强度：静水面处波压力强度：墙底浮托力：波峰压力引起的水平作用和倾覆力矩：按沉箱顶面高程1.5m计算；由P1.5=47.7293，(六)施工期沉箱沉放时面板所受水压力计算沉箱面板所受水压力最大时，是在沉箱内灌水1.5l深度时，故只计算沉箱下沉中，箱内灌水1.5l（l=3.7）=5.55m深度时的水压力。沉箱总重：根据表1-3-3中沉箱项自重力计算的结果得：(极端水位)加入1.5l深水后的沉箱总重为：沉箱体积计算：减去前、后趾的体积：沉箱吃水计算：沉箱面板所受水压力：码头荷载标准值汇总表5-6码头荷载标准值汇总表作用分类荷载情况垂直力水平力稳定力矩倾覆力矩(）(）()()永久作用自极端高水位2108.914440.615重设计高水位2210.43515028.196力设计低水位2378.74116185.77施工期1525.09710015.089填料土压力极端高水位79.387304.402952.61921.38设计高水位84.46325.491013.522098.58设计低水位94.47363.591133.642412.78可变作用波谷压力极端高水位135.819508.08543.2764671.45设计高水位143.396480.48573.5863943.743设计低水位156.24415.247624.962871.98施工期波浪力-141.87570.995081.721134.96堆货土压力竖向力19.8187.66237.72824.26前沿堆货1501425门机作用（情况一）106.9740.919432.1489.82门机作用（情况二）267.9814.861099.832.62船舶系缆力-6.6412.39238.426沉箱浮游稳定验算（一）空箱浮运的稳定性验算根据规范的规定，沉箱在近距离浮运时，定倾高度≥0.2m时，沉箱的干舷高度：h:施工期波高2.7m计算定倾高度时，钢筋混凝土的重度：=24.5kN/m3；水的重度：=10.25kN/m3；计算沉箱吃水时，钢筋混凝土的重度：=25kN/m3。重心位置的确定表5-7沉箱材料和体积矩计算表计算项目体积计算式形心体积矩（m3）(m)(m4)沉箱前后壁、纵隔墙0.9×15.4×20277.28.22273.4沉箱侧壁、横隔墙1.3×15.4×10200.28.21641.64沉箱底板10×0.5×201000.2525沉箱前、后趾1/2×(0.5+0.8)×1.0×20×2260.338.58沉箱竖加强角1/2×(0.2)²×15.3×4012.248.2100.368沉箱底加强角1/2×(0.2)²×(4.55+3.62)×2×103.270.571.8639618.914050.85重心高度沉箱吃水及浮心高度沉箱排水体积前后趾排水体积沉箱吃水沉箱浮心高度定倾高度重心距浮心的距离定倾半径定倾高程故沉箱浮游不稳定，需采取措施降低重心，以保证浮游稳定性。（二）加水2.0m时的沉箱的浮游稳定性重心位置的确定沉箱重力计算见表5-3-6。重心高度表5-8沉箱重力计算表计算项目重力计算式()重心(m)重力矩(m)沉箱本身618.91×24.513605.15.5976052.5前后舱各加水2.0m[3.62×4.55×2-1/2×(0.2)²×2×4-3.27/10]×10.25×103326.641.54989.96∑16931.7481042.46沉箱吃水及浮心高度沉箱排水体积前后趾排水体积沉箱吃水沉箱浮心高度定倾高度重心距浮心的距离定倾半径定倾高程故此时沉箱不满足浮游稳定条件。（三）加水3.0m时的沉箱的浮游稳定性重心位置的确定表5-9沉箱重力计算表计算项目重力计算式()重心(m)重力矩(m)沉箱本身555.31×24.513605.14.7965168.429前后舱各加水3.0m[3.62×4.55×3-1/2×(0.2)²×3×4-3.27/10]×10.25×105006.72210013.44∑18611.8275181.87重心高度沉箱吃水及浮心高度沉箱排水体积前后趾排水体积沉箱吃水沉箱浮心高度定倾高度重心距浮心的距离定倾半径由于无掩护，定倾高程故此时沉箱满足浮游稳定条件。结构计算6.1稳定性验算6.1.1作用效应组合根据JTJ290-98《重力式码头设计与施工规范》的规定，作用效应组合应考虑持久组合、短暂组合和偶然组合，结合本工程实际情况，在码头稳定性验算时考虑了以下作用效应组合：持久组合Ⅰ：极端高水位（永久作用）+堆货产生的土压力（主导可变作用）+波浪力波谷作用（非主导可变作用）；持久组合Ⅱ：设计高水位（永久作用）+堆货产生的土压力（主导可变作用）＋波浪力波谷作用（非主导可变作用）；持久组合Ⅲ：设计高水位（永久作用）+波浪力波谷作用（主导可变作用）＋堆货产生的土压力（非主导可变作用）；持久组合Ⅳ：极端高水位（永久作用）+波浪力波谷作用（主导可变作用）＋堆货产生的土压力（非主导可变作用）；短暂组合：设计高水位（永久作用）+波峰压力（主导可变作用）偶然组合：因该地区地震烈度为6度，根据《水运工程抗震设计规范》（JTJ225-98）第1.0.2条的规定可不进行抗震计算。6.1.2抗滑稳定性验算按照JTJ290－98《重力式码头设计与施工规范》中的规定来进行码头沿基床顶面的抗滑稳定性验算：①应该考虑波浪力，并且波浪力为主导可变作用时，按照JTJ290－98《重力式码头设计与施工规范》验算：（6-1）=2\*GB3②应该考虑波浪力，堆货产生的土压力为主导可变作用时，按照JTJ290－98《重力式码头设计与施工规范》验算：(6-2)式中：：结构重要性系数，建筑物安全等级为2级，取为1.0。：结构系数，取为1.1。：自重力分项系数，取为1.0。G：作用在计算面上的结构自重力的标准值（）。f：沿计算面的摩擦系数设计值，按照JTJ290－98《重力式码头设计与施工规范》取为0.6。：土压力的分项系数，取为1.35。EH、EV：分别为计算面以上永久作用所产生总主动土压力的水平分力和竖向分力的标准值（）。：系缆力分项系数，在持久组合的设计高水位和设计低水位时取1.4，在持久组合的极端高水位和极端低水位时取为1.3。：系缆力水平分力的标准值（）。、：码头面上的可变作用在计算面以上产生的总主动土压力的水平分力和竖向分力的标准值（）。Ψ：作用效应组合系数，持久组合取为0.7，短暂组合取为1.0。PRV：系缆力水平分力的标准值（）。：波浪水平力分项系数，在持久组合的设计高水位和设计低水位时取为1.3，在持久组合的极端高水位和极端低水位时取为1.2。PB：波谷作用时，作用在计算面以上水平波压力的标准值（）。：波浪浮托力分项系数，在持久组合的设计高水位和设计低水位时取为1.35，在持久组合的极端高水位和极端低水位时取为1.25。PBU：波谷作用时作用在计算底面以上波浪浮托力的标准值（）。6.1.3抗倾稳定性验算按照JTJ290－98《重力式码头设计与施工规范》中的规定来进行码头沿基床顶面的抗滑稳定性验算：=1\*GB3①应该考虑波浪力，并且波浪力为主导可变作用时，按照JTJ290－98《重力式码头设计与施工规范》验算：(6-3)=2\*GB3②应该考虑波浪力，堆货产生的土压力为主导可变作用时，按照JTJ290－98《重力式码头设计与施工规范》验算：(6-4)式中：：结构自重力标准值对计算面前的稳定力矩（）。、：码头墙体后回填料所产生的土压力水平分力和竖向分力标准值对计算面前趾的倾覆力矩和稳定力矩（）。、：码头面上可变作用所产生的土压力的水平分力和竖向分力标准值对计算面前趾的倾覆力矩和稳定力矩（）。：结构系数，不考虑波浪作用时取为1.25；考虑波浪作用时取为1.35。：波谷作用时水平波压力标准值对计算面前趾的倾覆力矩（）。：波谷作用时波浪浮托力标准值对计算面前趾的稳定力矩（）。6.1.4基床承载力验算基床承载力验算按照JTJ290－98《重力式码头设计与施工规范》章节3.6.6中的规定进行：式中：：结构重要性系数，本结构安全等级为2级，取＝1.0。：基床顶面最大应力分项系数，取＝1.0。：基床顶面最大应力标准值（）。：基床承载力设计值，取600（）。基床顶面应力计算作用组合：持久组合=1\*ROMANI：极端高水位+波谷压力（主导可变作用）＋堆货、门机产生的土压力（非主导可变作用）；持久组合=2\*ROMANII：设计低水位，波谷压力（主导可变作用）＋堆货、门机情况产生的土压力（非主导可变作用）；短暂组合：设计高水位（永久作用）+施工期波峰压力（主导可变作用）偶然组合：因该地区地震烈度为7度，根据《水运工程抗震设计规范》（JTJ225-98）第1.0.2条的规定可不进行抗震计算。1）持久组合=1\*ROMANI情况的基床顶面应力计算：按照JTJ290－98《重力式码头设计与施工规范》章节3.6.7中的规定计算：作用在基床顶面的竖向合力标准值（/m）为＝2108.9+79.387+135.819+19.81＝2343.916（/m）竖向合力标准值对墙底面前趾的稳定力矩（m/m）为＝14440.615+952.6+543.276+237.72＝16174.2（m/m）倾覆力标准值对墙底面前趾的倾覆力矩（m/m）为＝1921.38+4671.45+824.26＝7417.09（m/m）合力作用点距前趾的距离ξ(m)为ξ＝（－）/＝3.736(m)<B/3＝4(m)则基床顶面最大和最小应力标准值计算如下（）<＝600（）＝0（）地基应力满足要求。2）持久组合=2\*ROMANII情况的基床顶面应力计算：按照JTJ290－98《重力式码头设计与施工规范》章节3.6.7中的规定计算。作用在基床顶面的竖向合力标准值（/m）为＝2378.741+94.47+156.24+150+19.81+106.97＝2906.231（/m）竖向合力标准值对墙底面前趾的稳定力矩（m/m）为＝16185.772+113.64+624.96+1425+237.72+432.14＝19019.23（m/m）倾覆力标准值对墙底面前趾的倾覆力矩（m/m）为＝2412.78+2871.98+89.82+824.26＝6198.84（m/m）合力作用点距前趾的距离ξ(m)为ξ＝（－）/＝4.41(m)＞B/3＝4(m)墙底面合力标准值作用点的偏心矩e(m)为e＝B/2－ξ＝1.59(m)则基床顶面最大和最小应力标准值计算如下＝VK/B(1+6e/B)＝434.72（）＝VK/B(1-6e/B)＝49.65（）由＝1.0，＝1.0，则＝473.77（）＜＝600（），地基应力满足要求。3）短暂组合情况的基床顶面应力计算：按照JTJ290－98《重力式码头设计与施工规范》章节3.6.7中的规定计算。作用在基床顶面的竖向合力标准值（/m）为＝1525.097-141.87=1383.23（/m）竖向合力标准值对墙底面前趾的稳定力矩（m/m）为＝10015.089（m/m）倾覆力标准值对墙底面前趾的倾覆力矩（m/m）为＝5081.72+1134.96=6216.68（m/m）合力作用点距前趾的距离ξ(m)为ξ＝（－）/＝2.75(m)<B/3＝4(m)则基床顶面最大和最小应力标准值计算如下＝＝335.328（）＝0（）由＝1.0，＝1.0，则＝361.26（）＜＝600（），地基应力满足要求。基床顶面应力分布见下图：图6-1基床顶面压力分布6.1.5地基承载力验算该基床为有抛石基床，初定基床厚度d=3m，由基床承载力验算，得：作用于抛石基床底面上的竖向合力标准值为=1383.23（KN/m）作用于抛石基床底面上的水平合力标准值为=304.402+87.66+508.08=900.142（KN/m）倾斜率：=900.142/1383.23=0.65该地基土层为中粗砂，由《港口工程地基规范》（JTJ250－98），表E.0.4，查得=140（KPa）由表E.0.6，查得基础宽度的承载力修正系数：=1.8基础埋深的承载力修正系数：=2.4由相关资料，得=11（KN/m³），=9（KN/m³），=10（KN/m³），基床有效宽度=12m，基础埋深d=3m=140