沉箱重力式码头课程设计第一讲.ppt

1、沉箱重力式码头课程设计,目的：综合运用港口水工建筑物、港口规划与布置 等课程的知识，培养分析和解决工程实际问题的能力。 学时：集中1.5周 1.5学分 必修 时间：2015年11月30日-12月20日 集中辅导时间及地点：11月30 15点17点 1-109 12月7 14点17点 1-109 指导教师：宋向群、姜萌 答疑地点：教师办公室，综合3#楼406、407,1、潮位： 港工1班 港工2班 极端高水位： 5.1m 5.05m 极端低水位： -1.15m -1.14m 设计高水位： 4.01m 3.98m 设计低水位： 0.45m 0.44m 施工水位： 2.2m 2.16m （四）材料指

2、标：渣石内摩擦角（度）？按学号尾号： 0-25；1-26；2-27；3-28；4-29；5-30；6-26；7-27 ；8-28 （五）使用荷载: 门机荷载代号: 按学号尾号 03:Mh-16-30；46:Mh-10-25；79:Mh-10-30 铁路:机车类型按学号尾号，单号-干线机车；双号-调车机车。,第一节 设计资料（见设计任务书）,第二节 码头标准断面的构造及其轮廓尺寸,一、码头各部分标高,1. 码头顶标高 即胸墙顶标高 原则：大潮时不淹没； 便于作业和前后方高程的衔接。,基本标准:设计高水位11.5m 复核标准:极端高水位00.5m,有掩护、实体码头,2. 沉箱顶标高：施工水位+0.

3、30.5m 3. 胸墙底标高: 沉箱顶标高-0.30.5m 嵌入沉箱顶0.30.5m,4. 码头前沿设计底标高（抛石基床顶或沉箱底标高） 设计低水位-码头前沿设计水深 5. 基床底标高：当基床顶面应力地基承载力时,由地基承载力确定,厚度1m;否则厚度0.5m； 6. 抛石棱体顶标高：棱体顶面应高出沉箱0.5m；棱体表层应抛设0.50.8m厚二片石,其上再设倒滤层。 7. 倒滤层顶标高：取决于倒滤层厚度。碎石层坡度1:1.5,码头前沿设计水深 D=T+Z1+Z2+Z3+Z4 设计低水位，设计船型在满载吃水情况下安全停靠的水深。 T设计船型荷载吃水；Z1 龙骨下最小富裕深度（与海底质有关）； Z2

4、 波浪富裕深度； Z3 配载不均匀增加的尾吃水；Z4 备淤深度。,倒滤层 厚度,分层：5-20mm瓜米石、粗砂或砾砂层组成,每层厚度0.3m, 总厚度0.6m 不分层：级配较好的混合石料，如石渣、砂卵石等，厚度0.8m； 或粒径5100mm碎石，厚度0.6m,1、泊位长度 中间泊位：Lb L+d (设计船长富裕长度) 富裕长度按海港总体设计规范选取，与船长有关。 2、沉箱长度: 根据沉箱预制厂能力和泊位长度综合确定。 （尽量少的个数） 沉箱安装缝宜采用沉箱高度的4，一般50mm。 3、沉箱高度沉箱顶标高沉箱底标高 4、沉箱宽度:由码头稳定性确定，通过试算。（包括趾） 经验:取（0.60.7）倍

5、码头高度（胸墙顶到沉箱底）,二、沉箱外形尺度确定,（由泊位尺度、预制能力等综合确定）,沉箱尺度确定,本设计沉箱用平接方式,1、外壁、底板和隔墙厚度 外壁厚由计算确定，250mm（有抗冻要求300mm） 300,350,400mm 底板厚度由计算确定， 壁厚（比壁厚大50100mm） 400,450,500,550m 隔墙厚度取隔墙间距的1/251/20，200mm 加强角宽度150-200mm，以减少应力集中。 2、箱内隔墙布置 宜对称布置，间距35m，内隔墙上部挖洞时，孔洞下边缘至箱底的距离不宜小于隔墙间距的1.5倍 3、沉箱重量（预制场预制能力）、干舷、浮游稳定性、吃水验算 （列表计算、汇

6、总）,三、沉箱细部尺寸,四、上部结构设计,（一）胸墙断面设计（现浇砼） 常见L型、梯形等形式 1、胸墙顶宽：0.8m（系船柱、门机前轨、管沟） 2、胸墙底宽：由胸墙稳定性要求定。经验:1/2沉箱宽度。 3、胸墙高度胸墙顶标高胸墙底标高 （二）系船柱设计 1、系船柱中心距码头前沿0.51.0m，2030m等间距。 2、选择系船柱吨级： 按75%保证率 计算值、下限值，取值；用定型产品（三）门机布置:轨距、跨距10.5m，前轨到码头前沿2m， 荷载图式?,2、选择系船柱吨级： 风压力垂直于码头前沿的横向分力 见荷载附录E Fxw=73.610-5Axwvx212 vx 设计风速（九级风，v22m/

7、s） 1 风压不均匀折减系数（0.61.0），与轮廓尺寸有关; 2 风压高度变化修正系数（1.01.54）,与船舶水面以上高度有关。 Axw 船体受风面积，查荷载附录H，根据船型、吨位， 按75%保证率选取。 水流力（有掩护码头，本设计可忽略） 系缆力标准值,n同时受力的系船柱数目，与船长有关，查荷载表 K系船柱受力分布不均匀系数，n=2时，K=1.2；n2时，K=1.3 系船缆的水平投影与码头前沿线的夹角（30） 系船缆与水平面的夹角（15） 系缆力标准值荷载的规定值,对载重量10000t的船舶,400kN。,门机荷载图式:,（四）铁路布置 计算铁路荷载产生的土压力时，钢轨上的线荷载标准值按

8、调车机车（125kN/m）或干线机车（140kN/m） 。,（五）管沟设计 作用：供水、电； 尺寸（宽高）：小管沟，0.40.6m，大管沟，1.01.2m,（六）护舷设计,1、选择护舷类型和规格,有效撞击能量 选取护舷：查橡胶护舷性能表（或曲线）选反力低，吸能大的型号, 有效动能系数0.70.8 m满载排水量，荷载附录H 75% Vn海船法向靠岸速度（m/s），查表,2、悬挂高程:不同水位和吃水时,船体干舷部分接触护舷, 兼顾小船靠泊，则可偏低。沿前沿线D300水平护舷。 护舷间距：520m,510船长。（每个沉箱一个）,五、其它,码头前沿（作业地带）宽度：2+10.5+1.5 变形缝：沉箱安

9、装缝：沉箱高度4，50mm 胸墙缝（沉降）：12个沉箱一组，2cm宽 抛石基床：底宽码头墙底宽+2倍基床厚 挖泥边坡：亚粘土1:3,淤泥1:5 10 100kg块石 抛石棱体 坡度 1:1 顶宽:自己给定。 出坡点、土压力,计算墙后主动土压力时先找出坡点P，按两种指标计算土压力。 从墙体后踵作主动破裂面与棱体坡面交点=出坡点P， 其位置可按 近似确定。 重力式规范2.4.3.1和附录C 值按两种填料的破裂角标准值由层厚加权平均确定； 步骤：假设 ，约2528 画图得h1和h2， 查附录C表得1,2， 试算得到,出坡点,计算土压力时： 出坡点以上按回填土， 以下按棱体。,第三节 码头各项稳定性验

10、算,四种设计状况，两种极限状态： 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。 短暂状况的承载能力极限状态设计（施工期或使用初期） 地震状况的承载能力极限状态设计 偶然状况的承载能力极限状态设计,本次课程设计：持久状况承载能力极限状态 对计算面前趾的抗倾稳定性 沿墙底和各水平缝抗滑稳定性 沿基床底面和基槽底面的抗滑稳定性 基床和地基承载力 墙底面合力作用点位置 整体稳定性（略） 各构件的承载能力（略）,作用： 永久作用： 结构自重（包含填料自重），水位重度。 永久作用引起的土压力（如:由土自重引起的不变的土压力） 可变作用： 堆货荷载 （码头前沿和前方堆场的均布荷载）；

11、起重机械荷载； 铁路荷载； 系缆力； 可变作用引起的土压力等。 作用组合原则： 最不利组合：稳定力最小不稳定力最大。 对抗滑、抗倾稳定性：最大水平力最小竖向力 对基床和地基承载力：最大水平力最大竖向力（大偏心） 最大水平力最小竖向力,水位（因时间所限，特规定）： 极端高水位（胸墙稳定性验算 ） 设计高水位（胸墙稳定性验算，码头抗倾抗滑稳定性验算 ） 极端低水位（基床和地基承载力验算 ）,1、持久组合一： 自重系缆力堆货土压力（土重和堆货引起） 水位：设计高水位，极端高水位 2、持久组合二： 自重系缆力铁路土压力（土重和铁路荷载引起） 水位：设计高水位，极端高水位 （门机前腿产生稳定力和稳定力矩

12、，故不计门机荷载）,一、胸墙稳定性验算 （抗滑、抗倾）,1、持久组合一： 自重系缆力堆货土压力 水位：设计高水位 2、持久组合二： 自重系缆力门机铁路土压力 门机：与胸墙情况不同，此时门机产生的不稳定力和力矩可以大于稳定力和力矩，所以要考虑。吊臂朝后。 水位：设计高水位,二、码头抗滑（沿基床顶面、底面） 抗倾稳定性（绕沉箱前趾）验算,另需注意：,各种作用换算成单位长度（m）断面上的作用值。 系缆力，门机、铁路都要换算。 为达到倾覆力矩或水平力最大，堆载应布在计算面之后。 土压力计算，胸墙用朗金理论，沉箱用库仑理论。附录C 门机和铁路换算成均布荷载，可直接布在码头面上,（偏于安全）。 要考虑同时

13、作用在一个沉箱上的多台门机产生的荷载。 沿基床底面的抗滑稳定性验算 自重中计入BDEE 基床的自重力； 计入基床被动土压力(作用于EE 面) 其标准值乘折减系数0.3,分项系数取1) 基床厚度较薄或墙前土层软弱时， 可不考虑这部分被动土压力,另需注意：,三、基床承载力验算,0结构重要性系数,二级，取1 基床顶面最大应力分项系数,取1 max 基床顶面最大应力标准值（KPa） R 基床承载力设计值，取600 KPa,水位低时,自重增大,取极端低水位。 Vmax：门机铁路自重； 堆货（满布码头面）自重。 Hmax：土压力、系缆力,0max R,合力作用点与墙身前趾距离：,Vk：作用在基床顶面的竖向

14、合力标准值（kN/m） MR:竖向合力标准值对墙底面前趾的稳定力矩（kN.m/m） Mo:倾覆力标准值对墙底面前趾的倾覆力矩（kN.m/m）,B/3时：,B/3时：,偏心距：,四、墙底合力作用点位置:非岩石地基,要求 B/4 1.基床底面应力标准值： 2.地基承载力验算公式：,r0-结构重要性系数,取1;rR-抗力分项系数,23; Vd 、Vk-作用于计算面上竖向合力的设计值、标准值(KN/m)； Fk-地基承载力的竖向合力标准值(kN/m); rs-综合分项系数,取1。,五、地基承载力验算 港口工程地基规范,B1-墙底实际受压宽度,当B/3, B1=B;否则B1=3； r-块石的水下重度标准

15、值; d-基床厚度； 基床底面计算宽度Be=B1+2d ； 前、后端竖向应力标准值 Pv2=max Pv1=min,5.1.1 基础形状为条形的地基承载力验算可按平面问题考虑。 5.1.4 持久状况宜采用直剪固结快剪强度指标。 5.1.5 对不计波浪力的建筑物，持久状况宜取极端低水位；,3.计算地基承载力的竖向合力标准值Fk：,当0,均质土地基、均布边载,bj-1,bj极限承载力竖向应力的平均值:,cK、K、rK、 qK 、Nr 、Nq、Nc ?,将计算宽度Be分成M个小区间bj-1,bj:,Nr、Nc 承载力系数,附录H,列表计算Fk,合力的倾斜率：,Hk-作用于计算面以上的水平合力标准值(kN/m),包括基床厚度范围内的主动土压力.,定倾高度m=- a0.2m a -重心到浮心距离a =Y重-Y浮