沉箱码头稳定验算和内力计算

码头稳定性验算（一）作用效应组合持久组合一：设计高水位（永久作用）+堆货门机（主导可变作用）+波谷压力（非主导可变作用）持久组合二：设计高水位（永久作用）+波谷压力（主导可变作用）+堆货门机（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）不考虑地震作用去1（二）码头延基床顶面的抗滑稳定性验算根据《重力式码头设计与施工规范》（JTJ290-98）第3.6.1规定应考虑波浪作用，堆货土压力为主导可变时：按（JTJ290-98）中公式（3.6.1-4）计算。01()()EHEqHPBGEVEqVuBUdEEPGEEPf应考虑波浪作用，波浪力为主导可变时：fEPEGEPEqVEBuuVEGdqHEBPHE1o短暂组合情况，按《防波堤设计与施工规范》（JTJ298-98）公式5.2.7计算fPGPBuuGBp)(0式中：o——结构重要系数，一般港口取1.0；E——土压力分项系数；取1.35PW——剩余水压力分项系数；取1.05PR——系缆力分项系数；1.40——作用效应组合系数，持久组合取0.7；VHEE、——码头建筑物在计算面以上的填料、固定设备自重等永久作用所产生的总主动土压力的水平分力和竖向分力的标准值；WP——作用在计算面以上的总剩余水压力标准值；RHP——系缆力水平分力的标准值；qVqHEE、——码头面上的可变作用在计算面上产生的总主动土压力的水平分力和竖向分力的标准值；RVP——系缆力垂直分力的标准值；G——结构自重力的分项系数，取1.0；G——计算面以上的结构自重力标准值；f——沿计算面的摩擦系数设计值，查表可得0.6，胸墙0.55d——结构系数，不考虑波浪作用，取1.0（三）码头延基床顶面抗倾稳定性验算根据JTJ290-98第3.6.3规定应考虑波浪作用，堆货土压力为主导可变时，按JTJ290-98公式3.6.3-4计算：PBuuEqvEEVEGGdPBPEqHEEHEoMMMMMMM1应考虑波浪作用，且波浪力为主导可变作用时，按JTJ290-98公式3.6.3-3计算：EqVEPBUUEVEGGdEqHEPBPEHEoMMMMMMM1短暂组合情况，按《防波堤设计与施工规范》（JTJ298-98）公式5.2.5计算GGdPBuuPBPMMM1)(0抗倾稳定性见表抗滑稳定性计算表组合项目土压力为主导可变作用时0()EHEqHPBEEP1()GEVEqVuBUdGEEPf结论qHEPBP结果dGGfVEqVEuBUP结果组合111.35432.8820.920.71.21797301.113273.230.6110.797.211.301938.4稳定组合项目波压力为主导可变作用qHEBPHEEPEo短暂组合BpP0fEPEGqVEBuuVEGd1fPGBuuG)(结论qHEPBP结果dGGfVEqVEuBUP结果组合211.35432.8820.920.71.21798181.113273.230.6110.797.211.301917稳定短暂组合11.35020.92/1.2172206.4/123110.6001.229.821365稳定0EHE0EHE抗倾稳定性验算计算表组合项目土压力为主导可变作用时PBPEqHEEHEoMMMPBuuEqvEEVEGGdMMMM1结论EHMEqHMPPBM结果dGGMEVMEqvMuPBuM结果组合111.3538341027.90.71.32361.687131.35121118.41439.1271.961.3017354.3稳定组合项目波浪力为主导可变作用时EqHEPBPEHEoMMM短暂组合)(0PBuuPBPMMEqVEPBUUEVEGGdMMMM1GGdM1结论EHMPPBMEqHMPBuM结果dGGMEVMUPBuMEqVM结果组合211.3538341.30.72361.61027.9/92171.35121118.41439.11.30271.9617272.7稳定短暂组合11.3501.2/2052.3021727231.25115136.701.2/012109.4稳定0E0E2013届港口航道与海岸工程毕业设计（论文）（四）基床承载力验算1.基床顶面应力计算组合持久组合情况一：设计低水位（永久作用）+波谷压力（主导可变作用）+（堆货+前沿堆货+门机情况）（非主导可变作用）短暂组合情况：设计高水位（永久作用）+波峰期波峰压力（主导可变作用）2.持久组合一基床顶面应力计算：)/(28.43917.2745.1177.24139021.9722.3547mkNVK)/(02.30077934429096.2715.10285.152671.22951mmkNMR)/(1.805112019.10273.175185.40700mmkNM3)(02.528.43911.805102.3077Bm)(53.102.521.13mekPa600)1.1353.161(1.1328.43915.5749.171maxmin3.短暂组合情况基床顶面情况计算：)/(228182.292311mkNVk)/(7.15136mmkNMR)/(3.22692173.20520mmkNM3)(64.5228122697.15136Bm)(91.064.521.13mekPa600)1.1391.061(1.1322817.2469.143maxmin满足承载能力要求（五）码头整体稳定性验算按照《港口工程地基规范》第5.1.3条规定，取设计低水位进行验算。计算采用费伦纽斯提出的圆弧滑动法。最危险滑动面圆心位置的确定：最危险滑动面圆心位置是任意的，因此求得的K值并不代表建筑物的最小稳定系数。需计算一系列的圆心位置和半径。因此，初选圆心位置，以最小半径R(对重力式码头而言就是圆弧通过岸壁后趾的总半径)，求出O1对应稳定安全系数K1。然后通过O1作水平线，沿此直线在O1的左右逐次取圆心O2、O3、O4等，直到做出一圆心On，其左右的安全系数均比它大为此。通过On作垂线，沿此直线在On的上下逐次取圆心，及其对应稳定安全系数，直到做出一圆心Om其上下的安全系数均比它大，与Om相应的安全系数即为所求最小安全系数Kmin。初选圆心位置(−3.40,4.4)，以最小半径R=24.9m(对重力式码头而2013届港口航道与海岸工程毕业设计（论文）言就是圆弧通过岸壁后趾的总半径)画出圆弧，圆弧中包括建筑和一部分土的体积，用垂线将圆弧分成6个条体。每个条体的自重力连同作用于其上的垂直荷载为g。整体稳定安全系数为：计算图示见图，计算结果见表土坡稳定计算表土条编号123456)(mbi8.584.994.3213.112.760.748)(mhi)/(3mkN)/(3mkNqgir)(iacos)(itg)(kPaCl(m)tggcosclgr2013届港口航道与海岸工程毕业设计（论文）（六）沉箱吃水及浮游稳定性计算根据JTJ290-98《重力式码头设计与施工规范》P36中规定，近程浮运沉箱时，定倾高度0.2mm，沉箱的干舷高度应满足下式：223BhFtgS式中：F—沉箱的干舷高度(m)；B—沉箱在水面处的宽度(m)，此处B=11.1m；h—波高（m）；—沉箱的倾斜角度，溜放时，采用滑道末端的坡角，浮运时采用008~6；S—沉箱干舷富裕高度，一般取m0.1~5.0则11.122.280.52.7423Ftgm1.沉箱未灌水之前的浮游稳定性计算①沉箱重力及重心高度：先求得沉箱各部分的重量及其形心高度计算对底板底面的重力矩，进而求得沉箱的重心高度。经计算沉箱的体积：3488.17Vm，重力：2525488.1712204GVKN重力矩：68366KN·m，重心高度：683665.612204cym②沉箱吃水及浮心高度沉箱排水体积：3122041190.610.25Vm沉箱前后趾悬臂部分的排水体积：31(1.10.7)117.7231.862vm沉箱吃水：119031.865.8911.117.7VvTmA悬臂形心高度：12(0.70.80.3)0.50.40.70.720.4870.5(0.71.1)1vySySymS三角形矩形梯形沉箱浮心高度：1190.631.865.89/231.860.487()/22.881190.6vwVvTvyymV5.62.882.72cwayym2013届港口航道与海岸工程毕业设计（论文）定倾半径：33/1217.711.1/121.691190.6ILBmVV1.692.721.030.2mamm所以沉箱浮游不稳定，需采取加水措施改善③加1.5m深的水时浮游稳定性验算本次6个空仓均加水，通过计算得加水的总体积为2403m，加水的重力为2460KN，加水的重力矩为3567KNm则沉箱总重力：KNG14664246012204沉箱的总重力矩：68366356771933GMKN重心高度：719334.914664cym，沉箱排水体积：314664143110.25Vm沉箱前后趾悬臂部分的排水体积：31(1.10.7)117.7231.862vm沉箱吃水：143131.867.1211.117.7VvTmA悬臂形心高度：12(0.70.80.3)0.50.40.70.720.4870.5(0.71.1)1vySySymS三角形矩形梯形沉箱浮心高度：143131.867.12/231.860.31()/23.481431vwVvTvyymV4.93.481.41cwayym定倾半径：33123317.711.1445121.29143112LBllIimVV定倾高度：1.291.411.120.2mamm所以此时浮游稳定性不满足要求④加2.5m深的水时浮游稳定性验算本次6个空仓均加水，通过计算得加水的总体积为4003m，加水的重力为4100KN，加水的重力矩为7995KNm则沉箱总重力：KNG163044100122042013届港口航道与海岸工程毕业设计（论文）沉箱的总重力矩：68366799576361GMKN重心高度：763614.6816304cym，沉箱排水体积：316304159110.25Vm沉箱前后趾悬臂部分的排水体积：31(1.10.7)117.7231.862vm沉箱吃水：159131.867.9311.117.7VvTmA悬臂形心高度：12(0.70.80.3)0.50.40.70.720.4870.5(0.71.1)1vySySymS三角形矩形梯形沉箱浮心高度：159131.867.93/231.860.487()/23.891591vwVvTvyymV4.683.890.78cwayym定倾半径：33123317.711.1445121.16159112LBllIimVV定倾高度：1.160.780.3