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沉箱码头计算书讲解

12米,低水位7.4米,设计船型20000吨,波高小于1
20kpa,Mh—16—30门座式起重机,地基承载力不足,须抛石


. 拟定沉箱尺寸:
20000吨,查规范得相应的船型参数:


m) 型宽 (m) 满载吃水 (m)
27.6 10.5
10.5米。

10.512.1DkTm

7.4米,则底高程:7.412.14.7m,因此定底高程-5.1m处。由于沉箱定
此处胸墙为现浇钢筋混凝土结构,要求满足施工水位高于设计低水
12.1m。
1310.214lbhmmm。

.拟定胸墙尺寸:
0.8m,对于停靠小型内河船舶的码头不小于
。此处设计胸墙的顶宽为1.0m。设其底宽为5.5m,检验其滑动和倾覆稳定性要求是
(由于此处现浇胸墙部分钢筋直接由沉箱顶部插入,可认为其抗滑稳定性满足

设计高水位时胸墙有效重力小于设计低水位时,对于胸墙的整体抗倾不利,故考虑设计

3
/kNm
,水下为313.5/kNm ,则在设计

1
1.51
1.51.55.5123.53.111.55.513.113.5
4.64.[{]62}G()
227.83GkN。
G对O点求矩:
77.10.533.49675.510.47922/35.51/3=733.56MkNm()() 。
胸墙的水平土压力最大,此处门机荷载折算为线性荷

10
qkPa 。

2
45350.()7)(=2Katantan。


1
2=0.27178.5748.21;10.27181.5178.5755.5;120.27181.59.53.1178.5763.46.abPKahqkPaPKahqkPaPKahhqkPa

1.548.2155.50.53.155.563.46262.17EKN


211
4.62.37.293.10.57.963.10.50.57.291.53.11(())
3yEm 。
O点的弯矩值为:
2.2576.77MKNm

=733.56576.77MkNmMKNm ,即说明在高水位时胸墙能保持抗倾稳定。
1.0m,底宽为5.5m,高为4.6m。


、荷载作用分类及计算:
1)结构自重力(永久作用):
、设计高水位情况:

计算式 Gi(KN) Xi(m) Gi*Xi(KN*m)
(13.05*0.3*+13.05*2)*13*15 2035.80 5.50 11196.90
(13.05*4.25*0.3*4+13.05
)*15 1663.90 5.50 9151.45
(9.3*0.25*13)*15 816.10 5.50 4488.55
(0.45+0.85)*0.9*0.5*13*15 114.10 0.50 56.60
4.25*4*13.05*9.5*6 12645.45 5.50 69549.98
[(1+2.5)*1.5*0.5*23.5+(2.5+5.5)
2979.00 0.40 1191.60
[(4.8+7.8)*3.1*0.5*9.5+(7.8+9.3)
5414.00 4.12 22305.68
25668.35 117940.76
25668.35/13 1974.49 9072.37
、设计低水位情况:

计算式 Gi(kN) Xi(m) GiXi(kN*m)

2*(0.3*12.5*13*15 +0.3*1.05*13*25) +0.2*12.5*13*15+
2223.00 5.55 12337.65
2*(0.3*12.4*12.5* 15+0.3*12.4*1.05
)+0.2*12.4*12.5
2120.40 5.55 11768.22
10.2*0.45*13*15 895.05 5.55 4967.53
0.85*0.9*13*15 149.18 0.45 67.13
6*(3.4*3.65*12.5*9.5
) 10249.42 5.55 56884.28
(1+5.5)*4.6/2*
4567.23 2.79 12719.72
(3.8+8.3)*4.6/2*13*18 6512.22 7.04 45819.98
26716.49 144564.50
2055.11 11120.35
2)、土压力标准值计算:
水上水下的内摩擦角=35 ,沉箱以下外摩擦角35
==11.7
3 。

2
2coscos35==0.29
)sin
11.7)sin35
aK
=cos0.29cos11.70.28aKK ;
=cos0.29sin11.70.06aKK。

a
()Kcosnniiieh
a
()Kcosnniiieh
cos=1 。

码头后填料土压力(永久作用):

0e;
181.50.297.8ahKkPea;
181.50.25'87.6ahKkPea(与12.0e相差很小,近似忽略)
-5.1122+181.5+9.517.10.2854.94ahhKkPae)()(。


117.81.57.854.9417.1542.56/
2EKNm;

ncos542.56cos11.7=531.29/EEKNm;

nsin542.56sin11.7=110.02/EEKNm;

1.517.1117.1
7.817.1++7.817.1+54.94-7.817.1
3223
m)/m EHM()() 。

110.02=1122.20(0.2)/1EMKNmm。

0e;
0.29186.131.84ahKPeka;
0.28186.130'.75ahKkPae(相差不大,近似和7.4e相等);
-5.1122+186.1+9.512.50.2866.28ahhKkPae)()(。


1
31.8431.84266.2812.5713.76/
2nEKNm();

ncos713.76cos11.7=698.93/EEKNm;

nsin713.76sin11.7=144.74/EEKNm;

6.112.5112.5
31.8412.5++31.8412.5+66.28-31.8412.5
3223
m)/m EHM()() 。

144.74=1476.35(0.2)/1EMKNmm。
、堆货荷载产生的土压力:

200.295.80ekPa ;
200.285.60ekPa。(近似相等,均取5.80kPa)


18.6107.88/
EKNm;

tan11.7107.88tan11.7=22.34/qqHEEKNm;

18.6107.882006.57()/
qHMEKNmm;

18.622.34415.52()/
qHMEKNmm。
、码头前沿堆货引起的竖向作用:
7m计算。
20140/GKNm


(10.27)938()/
GMKNmm。
、门机荷载产生的土压力计算(可变作用):
13m,故考虑时仅按一台门机产生的土压力计算,在吊臂处于不同位置下各种

3:A、B前腿为1100KN、400KN,C、D后腿为400KN、1100KN。

1500/13/10.20.286.33
axPeKkPa


16.3310.232.28/
HEKNm
32.285.1=164.64()/HMKNmm

32.28tan11.76.68/EKNm
6.6810.2=68.19()/MKNmm

/13115.38/GKNm
2.75=317.30()/
MKNmm
1和2情况下,后腿竖向荷载小于3情况,故产生的附加土压力
3情况,考虑最不利情况时,仅需考虑3情况即可。
、船舶系缆力(可变作用)
cos
NN ;
cossinNN。
=30=15
, 。

cos=500sin30cos15=241.48
NNKN;

/
RHPKNm ;
18.6345.59()/
MKNmm。
4)、码头荷载标准值汇总


荷载情况 垂直力 (KN/m) 水平力 (KN/m) 稳定力矩 (KN*m/m 倾覆力矩 (KN*m/m)



自 重 力 设计高水位 1974.49 9072.37 设计低水位 2055.11 11120.35 填 料


设计高水位 110.02 531.29 1122.20 3540.73 设计低水位 144.74 698.93 1476.35 4795.74



堆货土压力 22.34 107.88 415.52 2006.57 前沿堆货 140.00 938.00 门机作用 122.06 32.28 385.49 164.64
18.58
、码头稳定性验算
1)作用荷载效应组合
+堆货(主导可变作用);(波浪力为0)
0,故此不予考虑;


2)码头沿基床顶面的抗滑稳定性验算:

EHEqHvqv1(E+E+)(G+E+E+)PBGEEd
Pf
3)码头沿机床顶面的抗倾稳定性验算:

EEHEEqHGGEEvEEqvu
1(M+M+)((M+M+M+)PPBPBuMM

项目

土压力为主导可变作用: r0(re1EH+rE2EqH+фrpPB) 1/rd(rgG+rE1Ev+Re2Eqv+фruPBu)f
rE1 EH rE2 EqH ф rp PB 结果 rd rg G Ev Eqv ru PBu f 结果 结论

高水位 1.0 1.35 531.29 1.25 107.88 0.7 1.2 0 852.09 1.1 1.0

1974.49 110.02 22.34 1.2 0 0.6 1173.24 稳定
1.0 1.35 698.93 1.25 107.88 0.7 1.2 0 1078.41 1.1 1.0 2055.11 144.74 22.34 1.2 0 0.6 1242.78 稳定

项目

土压力为主导可变作用: r0(re1MEH+rE2MEqH+фrpMPB) 1/rd(rgMG+rE1MEv+Re2MEqv+фruMPBu)
rE1 MEH rE2 MEqH ф rp MPB 结果 rd rg MG MEv MEqv ru MPBu 结果 结论

高水位 1.0 1.35 3540.7 1.25 2006.6 0.7 1.2 0 7228.2 1.35 1.0 9072.37 1122.20 1739.0 1.2 0 9452.66 稳定
1.0 1.35 4795.7 1.25 2006.6 0.7 1.2 0 8982.4 1.35 1.0 11120.3 1476.35 1739.0 1.2 0 11323.8 稳定
4)基床承载力验算:
+堆货(可变作用);(波浪力为0)
0,故此不予考虑;



144.7422.34140122.062484.25/
KNmV ;
415.52938385.49111214335.57/0.3
MKNmm ;
2006.57164.6469476695.74.95/MKNmm ;
14335.76995.95
2.9525R
MMVm ;
=2.95m2=30kV ;

222484.25=561.41332.956000kVkPakPa ;

、地基承载力验算:
2m,则验算地基表面应力:
max
'2BdBd ;
min
'2BdBd ;
,
B 故13B 。

max
2.953561.41'=112386.6522.95322BdkPaBd ;
min
'=011222.002BdkPaBd 。

'386.65500'22.00kPakPakPa ,



25kN/m

vixi=276.325845.1766=5.43m
viyi=276.325224.1914=5.88m
沉箱的浮有稳定性验算 由于不加压仓水,沉箱重力G和中心高度cy不变。
:
V=36.793
.109.8131m3
v=2.34+5.265=7.605 m

T=
V)(v=76.52.10*13605.7-36.793m
Yw=
vyTvV2)(=m87.236.7932*605.75.0*76.5*605.7-36.793)(
iI=36.7931214*133=3.75 xiyivixiviyi前壁0.3*13*1454.61.057.22557.33394.49后壁0.3*13*1454.610.057.225548.73394.49侧壁0.3*8.7*14*273.085.557.225405.594528.003底壁0.45*8.7*12.448.5465.550.23269.4311.17纵膈腔0.2*12.4*13.0532.3645.556.98179.62225.9横隔墙0.2*4.25*15.05*444.375.55179.62246.25309.7断内加强角0.5*0.22*13.55*41.0845.556.986.0168.1内加强角0.5*0.22*13.05*205.225.5526.2528.97137.71底加强角0.5*0.32*(3.65+3.4)*123.8075.557.47521.132.0940.5*0.4*0.9*132.340.66.0161.4041.3570.45*0.9*135.2650.457.2252.371.21总和325.2761766.8451914.224前趾构件形心位置(m)体积矩(m4)体积计算式体积(m3)
m=-a=3.75-3.01=0.64m>0


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