沉箱浮游稳定性计算方法

2.5.3沉箱的特殊计算•验算内容:–①–②沉箱的吃水、干舷高度、浮游稳定性㈣沉箱的浮游稳定性验算•基本概念:①重心C:重力作用线通过的中心②浮心W:浮力作用线通过的中心,随物体水下部分形状而变化③定倾中心M:浮心运行轨迹的圆心④定倾半径ρ:定倾中心M至浮心W的距离⑤定倾高度m:定倾中心M到重心C的距离⑥a:重心C到浮心W的距离•1、物体浮游稳定原理-三个状态:–m=ρ-a0：重心在定倾中心下方,重力和浮力产生稳定力偶,促使沉箱扶正,稳定平衡–m=ρ-a=0：重心与定倾中心重合,随遇平衡(临界状态)–m=ρ-a0：重心在定倾中心上方,重力和浮力产生倾覆力偶,促使沉箱继续倾斜,不稳定•2、定倾高度m的限值:保证浮游稳定–规范规定:–①近程浮运：m≥0.2m–②远程浮运：•以块石和砂等固定物压载时：m≥0.4m•以液体压载时：m≥0.5m1.近程浮运：同一港区内或运程在30nmile以内2.远程浮运：整个浮运时间内有夜间航行或运程≥30nmilenmile（海里，1海里=1852米）•3、定倾半径ρ(矩形对称)•I-矩形沉箱在水面处的断面对纵向中心轴的惯性矩(m4)•L-沉箱长度(m)•B0-沉箱在水面处的宽度(m)•∑i-各箱格内压仓水面对该水面纵向中心轴的惯性矩之和(m4)•l1-横隔墙净距(m)；l2-纵隔墙净距(m)•V-沉箱排水量(m3)–不带趾:V=B0LT–双侧对称趾:V=B0LT+v•v为两侧悬臂部分总排水量•注意:–①当用液体压舱时,应对上式作修改(扣除自由液面的影响)–②当以砂或块石压舱时,不必扣除33012,,1212IiLBllIiV其中:•4、重心C到浮心W的距离a的计算–第一步：按重力矩法求Yc(含沉箱构件、压仓水等)–第二步：按体积矩法求Yw(含沉箱构件、压仓水等)–第三步：a=Yc-YwiiiiiWiiCiiVyVyVyYVG钢筋砼沉箱各部位重量对箱底的矩沉箱总重量2iiiWiTVvvyVyYVVV为沉箱总体积v为前后趾突出部位的总体积浮心W重心C7•5、注意点：①定倾高度要求精确到厘米,因此钢筋砼和水的重度应根据实测资料确定;如无实测资料,建议取钢筋砼重度标准值24.5kN/m3(计算沉箱吃水时取25kN/m3),水的重度标准值取10kN/m3(淡水)或10.25kN/m3(海水)②沉箱浮游稳定性不满足时的处理方法:a.压仓水:方便,但有自由液面存在,压仓效果不佳b.固体压仓:砂、石、砼,压仓效果好,但施工不便㈤沉箱吃水和干舷高度的验算•1、干舷高度验算–为了保证沉箱在溜放、漂浮、拖运时不没顶,沉箱应有足够的干舷高度02tan23FHTBhS•2、沉箱吃水–为保证沉箱顺利下水,浮起,浮运,吃水T必须满足:①当沉箱采用滑道或台车溜放下水时,T必须小于轨道或台车顶以上的水深,且有一定富裕水深:H≥T+富裕水深(溜放下水富裕水深≥0.3m)②浮运时,T必须小于航道水深(富裕水深0.3m~0.5m)③沉放时,T必须小于基床顶面水深(富裕水深0.3m~0.5m)④在船坞内制造时,T必须小于船坞水深(富裕水深0.5m)•注意:当沉箱吃水和干舷高度不满足要求时,可以不采用(或不全用)压舱方法保证沉箱的浮游稳定,而采用起重船或浮筒吊护的方法保证沉箱的浮游稳定(或者密封仓顶)102.5.4沉箱浮游稳定算例