重力式沉箱码头稳定性计算书

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()()E H E qH P B G E V E qV u BU dE E P G E E P fγγγψγγγγψγγ++≤+++应考虑波浪作用，波浪力为主导可变时：()()f E P E G E P E qV E Bu u V E GdqH E B P H E ψγλγγγψγγγγ+++≤++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f P G P Bu u G B p )(0λλλλ-≤式中：o γ——结构重要系数，一般港口取1.0；E γ——土压力分项系数；取1.35 PW γ——剩余水压力分项系数；取1.05 PR γ——系缆力分项系数；1.40ψ——作用效应组合系数，持久组合取0.7；V H E E 、——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；W P ——作用在计算面以上的总剩余水压力标准值； RH P ——系缆力水平分力的标准值；qV qH E E 、——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；RV P ——系缆力垂直分力的标准值；G γ——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 γ——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：()()PBu u Eqv E EV E G GdPB P EqH E EH E o M M M M M M M ψλγγγγγγγγ+++≤ψ++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：()()E q VE PBU U EV E G GdEqH E PB P EH E o M M M M M M M ψλγγγγγγγγ+++≤ψ++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 G G dPBu u PB P M M M λλλλλ1)(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()E H E qH P B E E P γγγψγ++1()G E V E qV u BU dG E E P fγγγψγγ+++结论qHEψP γB P 结果d γG γGfV EqVEu γBU P结果组合11 1.35432.8820.92 0.7 1.2179 730 1.11 3273.23 0.6 110.7 97.21 1.3 0 1938.4稳定组合项目波压力为主导可变作用()qH E B P H E E P E ψγγγγ++o 短暂组合Bp P λλ0()fE P E G qV E Bu u V E Gdψγλγγγ+++1f P G Bu u G )(λλ-结论qHEψP γB P结果d γG γGfV EqVEu γBU P结果组合2 1 1.35 432.88 20.92 0.7 1.2 179818 1.1 1 3273.23 0.6 110.7 97.21 1.3 0 1917 稳定短暂组合11.3520.92/1.2172 206.4/123110.61.229.821365稳定γEγHE 0γEγHE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()PB P EqH E EH E oM M M γγγγψ++()PBu u Eqv E EV E G G dM M M M ψλγγγγ+++1结论EH MEqHMψP γPB M结果d γG γG MEV MEqvMu λPBu M结果组合11 1.353834 1027.9 0.7 1.32361.6 8713 1.35 1 21118.4 1439.1 271.96 1.3 0 17354.3稳定组合波浪力为主导可变作用时 ()EqH E PB P EH E o M M M γγγγψ++短暂组合)(0PBu u PB P M M λλλ+ ()EqV E PBU U EV E G GdM M M M ψλγγγγ+++1GG dM λλ1结论EH M P γψPB MEqHMPBu M 结果d γ G γG MEV MU γPBu MEqVM结果组合2 11.3538340.72361.6 1027.9 /9217 1.35 121118.4 1439.1 1.30 271.96 17272.7稳定短暂组合 1 1.35 0 1.2 / 2052.30 217 2723 1.25 1 15136.71.2 / 0 12109.4稳定γEγ0γEγ（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：)/(28.43917.2745.1177.24139021.9722.3547m kN V K =+++++=)/(02.30077934429096.2715.10285.152671.22951m m kN M R ?=+++++=)/(1.805112019.10273.175185.40700m m kN M ?=+++=3)(02.528.43911.805102.3077Bm >=-=ξ)(53.102.521.13m e =-=kPa 600)1.1353.161(1.1328.43915.5749.171maxmin =<=?±=λσσ3.短暂组合情况基床顶面情况计算： )/(228182.292311m kN V k =-=)/(7.15136m m kN M R ?=)/(3.22692173.20520m m kN M ?=+=3)(64.5228122697.15136Bm >=-=ξ)(91.064.521.13m e =-=kPa 600)1.1391.061(1.1322817.2469.143maxmin =<=?±=λσσ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。

任务要求：码头设计高水位12米，低水位7.4米，设计船型20000吨，波高小于1米，地面堆货20kpa ，Mh —16—30门座式起重机，地基承载力不足，须抛石基床。

一．拟定码头结构型式和尺寸1． 拟定沉箱尺寸：船舶吨级为20000吨，查规得相应的船型参数：设计船型总长 （m ） 型宽 （m ） 满载吃水 （m ） 18327.610.5即吃水为10.5米。

其自然资料不足，故此码头的前沿水深近似估算为：1.1510.512.1D kT m ==⨯=，设计低水位7.4米，则底高程：7.412.1 4.7m -=-，因此定底高程-5.1m 处。

由于沉箱定高程即为胸墙的底高程，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位，因此沉箱高度要高于码头前沿水深12.1m 。

综上，选择沉箱尺寸为： 1310.214l b h m m m ⨯⨯=⨯⨯。

下图为沉箱的尺寸图：2．拟定胸墙尺寸：如图，胸墙的顶宽由构造确定，一般不小于0.8m，对于停靠小型河船舶的码头不小于0.5m。

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否满足要求：（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要求，只需验算其抗倾稳定性）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，故考虑设计高水位时的抗倾稳定。

沉箱为现浇钢筋混凝土，其重度在水上为323.5/kN m ，水下为313.5/kN m ，则在设计高水位时沉箱的自重为：()][()5.511 1.511 1.5 1.5 5.5123.5 3.11 1.5 5.51 3.113.52 4.6 4.[{]62}G -=⨯+⨯⨯⨯-⨯+⨯+⨯+-⨯⨯⨯（）则 227.83G kN =。

自重G 对O 点求矩：G 77.10.533.4967 5.510.47922/3 5.51/3=733.56M kN m =⨯+⨯-⨯⨯+（）（） 。

目录第一章设计资料------------------------------------- 3第二章码头标准断面设计------------------------ 5第三章沉箱设计------------------------------------- 11第四章作用标准值分类及计算----------------- 15第五章码头标准断面各项稳定性验算------- 44第一章设计资料(一)自然条件1.潮位：极端高水位：+6.5m；设计高水位：+5.3m；极端低水位：-1.1m；设计低水位：+1.2m；施工水位：+2.5m。

2.波浪：拟建码头所在水域有掩护，码头前波高小于1米（不考虑波浪力作用）。

3.气象条件：码头所在地区常风主要为北向，其次为东南向；强风向（7级以上大风）主要为北~北北西向，其次为南南东~东南向。

4.地震资料：本地的地震设计烈度为7度。

5.地形地质条件：码头位置处海底地势平缓，底坡平均为1/200，海底标高为-4.0~-5.0m 。

根据勘探资料，码头所在地的地址资料见图1。

图一 地质资料(二)码头前沿设计高程：对于有掩护码头的顶标高，按照两种标准计算：基本标准：码头顶标高=设计高水位+超高值（1.0~1.5m ）=5.30+（1.0~1.5）=6.30~6.80m 复核标准：码头顶标高=极端高水位+超高值（0~0.5m ）=6.50+（0~0.5）=6.50~7.00m(三) 码头结构安全等级及用途：码头结构安全等级为二级，件杂货码头。

(四) 材料指标：拟建码头所需部分材料及其重度、内摩擦角的标准值可按表1选用。

表1(五)使用荷载：1.堆货荷载：前沿q1=20kpa；前方堆场q2=30kpa。

2.门机荷载：按《港口工程荷载规范》附录C荷载代号Mh-10 -25 设计。

3.铁路荷载：港口通过机车类型为干线机车，按《港口工程荷载规范》表7.0.3-2中的铁路竖向线荷载标准值设计。

1、某重力式方块码头，初步拟定的断面尺寸见图，设计计算资料如下 （1）回填1层，水上γ=18KN/m3，水下γ=9KN/m3，φ=30°； 回填2层，水上γ=19KN/m3，水下γ=11KN/m3，φ=45°。

（2）计算水位：5.0m ；不考虑剩余水压力。

朗金主动土压力公式：20=tan 452nan K φ⎛⎫- ⎪⎝⎭，库伦主动土压力公式22cos =cos nan K φ⎡⎢⎢⎣绘制土压力分布图，计算土压力强度、总土压力及土压力产生的倾覆力矩。

答1、土压力计算q=20kpa5.002、土压力计算（1）土压力系数计算回填一层按朗金公式计算土压力：n 0δ=，02020301=tan 45=tan 45=223n an K φ⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭回填二层按库伦公式计算土压力：0n 15δ=，22cos ==0.194nan K φ⎡⎢⎢⎣（2）土压力强度计算：11183183H a e KP =⨯⨯=0211 1.50.194tan15 3.09H a e KP =⨯⨯⨯=03(18311 1.511 2.12)0.194tan1517.58H a e KP =⨯+⨯+⨯⨯⨯=04(18311 1.511 2.1211 1.38)0.194tan1520.43H a e KP =⨯+⨯+⨯+⨯⨯⨯=5120 6.673H a e KP =⨯=06200.194tan15 3.75H a e KP =⨯⨯=（3）水平土压力分块合力及对前趾的倾覆力矩永久作用：11183272aH E KN =⨯⨯= 1186108EH M KN m =⨯=• 213.09 1.5 2.322aH E KN =⨯⨯= 2 2.3249.28EH M KN m =⨯=• 3 3.09 2.12 6.55aH E KN =⨯= 3 6.55 2.4415.98EH M KN m =⨯=•412.12(17.583.09)15.362aH E KN=⨯⨯-=4115.36( 2.12 1.38)32.053EH M KN m =⨯⨯+=•517.58 1.3824.26aH E KN =⨯= 5124.26 1.3816.742EH M KN m =⨯⨯=•611.38(20.4317.58) 1.972aH E KN=⨯⨯-=611.97 1.380.903EH M KN m =⨯⨯=•77.46Hn E KN ∑= 182.95EHn M KN m ∑=•可变作用：7 6.67320aH E KN =⨯= 720 6.513EH M KN m =⨯=•813.75 2.12 3.982aH E KN=⨯⨯=813.98(1.38 2.12)8.303EH M KN m =⨯+⨯=•9 3.75 1.38 5.18aH E KN =⨯= 915.18 1.38 3.572EH M KN m =⨯⨯=•29.16Hn E KN ∑= 24.87EHn M KN m ∑=•（4）竖向土压力合力及其对后趾的稳定力矩 永久作用：01()tan (77.4627)tan1513.52Vn Hn aH E E E KNδ∑=∑-⨯=-⨯=3.713.52 3.750.03EVn vn M E KN m ∑=∑⨯=⨯=•可变作用：07()tan (29.1620)tan15 2.45qVn Hn aH E E E KNδ∑=∑-⨯=-⨯=3.7 2.45 3.79.07qEVn qvn M E KN m ∑=∑⨯=⨯=•2、某重力式方块码头，初步拟定的断面尺寸见图，设计计算资料如下 （1）重度：混凝土，水上γ=24KN/m3，水下γ=14KN/m3； （2）堆货：q=20KN/m 2。

任务要求：码头设计高水位12米，低水位7.4米，设计船型20000吨，波高小于1米，地面堆货20kpa ，Mh —16—30门座式起重机，地基承载力不足，须抛石基床。

一．拟定码头结构型式和尺寸1． 拟定沉箱尺寸：船舶吨级为20000吨，查规范得相应的船型参数：即吃水为10.5米。

其自然资料不足，故此码头的前沿水深近似估算为：1.1510.512.1D kT m ==⨯=，设计低水位7.4米，则底高程：7.412.1 4.7m -=-，因此定底高程-5.1m 处。

由于沉箱定高程即为胸墙的底高程，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位，因此沉箱高度要高于码头前沿水深12.1m 。

综上，选择沉箱尺寸为： 1310.214l b h m m m ⨯⨯=⨯⨯。

下图为沉箱的尺寸图：2．拟定胸墙尺寸：如图，胸墙的顶宽由构造确定，一般不小于0.8m ，对于停靠小型内河船舶的码头不小于0.5m 。

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否满足要求：（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要求，只需验算其抗倾稳定性）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，故考虑设计高水位时的抗倾稳定。

沉箱为现浇钢筋混凝土，其重度在水上为323.5/kN m ，水下为313.5/kN m ，则在设计高水位时沉箱的自重为：()][()5.511 1.511 1.5 1.5 5.5123.5 3.11 1.5 5.51 3.113.52 4.6 4.[{]62}G -=⨯+⨯⨯⨯-⨯+⨯+⨯+-⨯⨯⨯（）则 227.83G kN =。

自重G 对O 点求矩：G 77.10.533.4967 5.510.47922/3 5.51/3=733.56M kN m =⨯+⨯-⨯⨯+（）（） 。

考虑到有门机在前沿工作平台工作时，胸墙的水平土压力最大，此处门机荷载折算为线性荷载为：25010178.5714q kPa ⨯==。

重力式码头计算报告书工程编号: 计算: 校核: 审定:工程条件1.1 设计采用的技术规a．《重力式码头设计与施工规》(JTS 167-2-2009)b．《港口工程荷载规》(JTS 144-1-2010)c．《水运工程混凝土结构设计规》（JTS 151-2011）d．《水运工程抗震设计规》(JTS 146-2012)1.2 工程基本信息码头顶面高程(m):0.00码头前沿泥面高程(m):-6.00结构前水底坡度：1：0.00墙后泥面与水平面夹角(°):0.00不考虑剩余水压力设计高水位(m)：-.5设计低水位(m)：-7各区域角点坐标点编号点坐标X(m) 点高程(m)1 0 0各区域参数梯形挡土墙截面参数结构截面尺寸参数(m):b0(m)=0.80, b1(m)=0.00, b2(m)=1.00, b3(m)=3.50, b4(m)=0.80h1(m)=7.00, h2(m)=1.00墙后填料参数:墙后土层参数土层类型水上重度(kN/m^3)水下重度(kN/m^3)摩擦角(°)水下摩擦角(°)外摩擦角(°)墙后填土17 20 45 45 15基床水上重度(kN/m^3)17,基床水下重度(kN/m^3)20,摩擦系数.6,基床承载力设计值(kPa)600 1.3 土层物理参数土层名称饱和重度(m) 粘聚力(kPa)摩擦角(°)砂砾石20 0 36地基承载力计算按照《港口工程地基规》（JTS 147-1-2010）中5.3.8条条分法计算沉降计算参数沉降计算经验修正系数:0.70容许沉降设计值(mm):20.00开挖土平均重度(kN/m^3):19.00原始泥面线控制点1坐标X（m）:0.00 控制点1坐标Y（m）:0.00控制点2坐标X（m）:50.00 控制点2坐标Y（m）:0.001.4 地基参数1.5 地面均载(荷载向下为正)1.6 系缆力系缆力参数系船柱参数1.7组合信息荷载名称持久组合计算结果2.1荷载计算结果2.1.1,设计低水位自重结构上的计算集中力(竖向力向下为正,水平力向右为正)结构上受到的倾覆滑动力(FH向左为正,FV向下为正,MH向前倾覆为正,MV稳定为正)2.1.2,设计高水位自重结构上的计算集中力(竖向力向下为正,水平力向右为正)结构上受到的倾覆滑动力(FH向左为正,FV向下为正,MH向前倾覆为正,MV稳定为正)2.1.3,土压力(设计低水位)结构上竖向均布力(竖向力向下为正)结构上水平均布力(水平力向右为正)结构上受到的倾覆滑动力(FH向左为正,FV向下为正,MH向前倾覆为正,MV稳定为正)2.1.4,土压力(设计高水位)结构上竖向均布力(竖向力向下为正)结构上水平均布力(水平力向右为正)结构上受到的倾覆滑动力(FH向左为正,FV向下为正,MH向前倾覆为正,MV稳定为正)2.1.5,(设计低水位)地面荷载1结构上竖向均布力(竖向力向下为正)结构上水平均布力(水平力向右为正)结构上受到的倾覆滑动力(FH向左为正,FV向下为正,MH向前倾覆为正,MV稳定为正)2.1.6,(设计高水位)地面荷载1结构上竖向均布力(竖向力向下为正)结构上水平均布力(水平力向右为正)结构上受到的倾覆滑动力(FH向左为正,FV向下为正,MH向前倾覆为正,MV稳定为正)2.2抗倾、抗滑验算2.2.1,持久组合抗滑验算抗倾验算2.3基床承载力验算2.3.1,持久组合抗滑验算2.4地基承载力验算2.4.1,持久组合2.5地基沉降。

五、整体稳定性验算按照《港口工程地基规范》第5.1.3条规定，取极端低水位进行验算。

计算采用费伦纽斯提出的圆弧滑动法。

土层资料见表5-4-48。

表5-4-48 土层资料土质平均顶面标高 (m) 平均厚度(m)容重3(/)kN m γ粘聚力 (/)C kN m 内摩擦角()ϕ° 淤泥质粉质粘土 -8.00 2.35 18.0 4 14 粉砂 -10.35 4.00 18.0 0 33 砾砂 -14.35 3.47 18.0 0 32 粉质粘土 -17.82 3.47 19.0 10 24 卵石 -21.29 3.47 18.0 0 45 淤泥质粉质粘土 -22.09 0.80 39.0 20 18 砂质粘土 -25.74 3.65 19.0 38 21 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1O 对应稳定安全系数1K 。

然后通过1O 作水平线，沿此直线在1O 的左右逐次取圆心2O 、3O 、4O等，直到做出一圆心n O ，其左右的安全系数均比它大为此。

通过n O 作垂线，沿此直线在n O 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m O 其上下的安全系数均比它大，与m O 相应的安全系数即为所求最小安全系数min K 。

（如图5-4-13）根据大量计算分析，发现最危险的滑弧中心、荷载和滑动面及水底下的深度之间存在着一定的关系（如图5-4-14），据此作出表5-4-49。

图5-4-13 码头圆弧滑动示意图h —码头高度根据以上经验公式初定圆心位置1O ，其坐标为表中参数X、Y 分别乘以后h 的值，将O 点定为坐标原点（如图5-4-13）0,13.69, 5.16,0,0.38ht h h m t m h hΔΔ=====查表5-4-49得：0.248,0.311x y ==因此，初选圆心位置( 3.40,4.26)−，以最小半径R=21.26m(对重力式码头而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8个条体。

总平面布置上海港改建码头是河口港码头，平面布置与工艺设计按《海港总平面设计规范》和《河港总平面设计规范》的有关规定确定。

根据水文、地质、地形、货种、装卸工艺及施工条件等因素综合分析，采用高桩码头结构型式（上层土为淤泥）。

码头前沿大致平行于黄浦江主流向，由于码头前江面宽约500米，水域面积不大，为了不使水流结构发生变化选用顺岸式。

码头前沿布置在规划前沿线，考虑到当地陆域面积紧张，采用满堂式，1#和2#码头连片布置，拆掉原有的防洪墙，将后桩台至陆地之间的短距离水域用当地廉价的砂石料抛填，当汛期来临时，码头停止作业，采用堆沙包的方法来防汛。

由资料得到的水位值：设计高水位：高潮位累积频率曲线的10%处————3.75 m设计低水位：高潮位累积频率曲线的90%处————1.22 m极端高水位：高潮位累积频率曲线的2%处————4.63m极端低水位：高潮位累积频率曲线的98%处————0.60 m1．1一号码头总平面布置1．1．1停靠方式停靠方式采用两点系泊（如图），受力系船柱数目根据船长查得为n=2，系船柱间距最大为20m，最少系船柱个数为6个。

1．1．2一号码头主要尺度的拟定1．1．2．1 泊位长度单个泊位长度：L=L+2dbL————单个泊位长度（m）bL————设计船长（m）,L=82.6m;d————富裕长度（m）,按《海港总平面设计规范》查表取值为8～10mL=82.6+2×(8～10)=98.6～102.6m,取码头长度为118m, 已b有岸线满足要求.1．1．2．2泊位宽度为了不占用主航道，泊位宽度：B=2bb————设计船宽（m）,b=13.6mB=2×13.6=27.2m，取28m1．1．2．3 码头前沿顶高程（按有掩护港口的码头计算）基本标准：E=HWL + 超高值(1.0～1.5)复核标准：E=极端高水位+超高值(0～0.5)E————码头面高程（m）HWL————设计高水位（m）基本标准：E=3.75+(1.0～1.5)=4.75～5.25 m复核标准：E=4.63+(0～0.5)=4.63～5.13 m 由资料知，当地万吨级泊位的码头面标高一般为+4.8m，所以取E=4.8m1．1．2．4码头前沿设计水深D=T+Z1+Z2+Z3+Z4Z2 =KH- Z14%D————码头前沿设计水深（m）T————设计船型满载吃水（m）,T=4.47m；Z1————龙骨下最小富裕深度（m），查得Z1=0.2mZ2————波浪富裕深度（m）,K————系数，顺浪取0.3，横浪取0.5H————码头前的允许波高（m）4%由于地处黄浦江中，码头前江面宽度只有500米，波浪主要为顺浪，查《港口规划与布置》得3000吨级的杂货船的允许波高为H=0.8m，%4所以：Z2 =0.3 0.8-0.2=0.04 mZ3————船舶因配载不均而增加的船尾吃水值（m）,杂货船可不计，Z3=0 m；Z4————备淤富裕深度（m）,Z4=0.5mD=4.47+0.2+0.04+0+0.5=5.21m,所以码头前沿水底高程=设计最低水位-码头前沿设计水深=1.22-5.21=-3.99m,由于码头前沿布置在规划前沿线处，且规划挖至-9.0 m，所以水深条件肯定满足。

码头稳定性验算1.计算模型2.计算荷载设计高水位=2.77m ;设计低水位=-2.89m1) 结构自重力①重力（设计高水位2.77m）G1护栏作用力不计G2胸墙=(1.73*23+0.02*13)*1.3=52.065KN G3砼挡墙=0.5*(1.914+2.589)*1.75*13+0.5*(2.589+3.375)*1.0*13=93.21kn力臂计算:稳定力矩计算:②重力（设计低水位-2.89m ） G1护栏 作用力不计G2胸墙=1.75*1.3*23=52.325KN G3砼挡墙=0.5*(1.914+2.589)*1.75*23+ 0.5*(2.589+3.375)*1.0*23=164.91kn 力臂计算:稳定力矩计算:2)土压力强度计算后方回填碎石,二片石,开山石 ︒=45ϕ γ=18kn/m第二破裂角： 005.22)(21)90(21'=---=βεϕθ=β0=ε005.224521=⨯=δ有 15°<α1,α2<θ' ，故土压力可按公式2.4.1.1计算 对胸墙: α=0 ,cos α=1对砼挡墙: 0195.155.31==-tgα ; cos α=0.9613.作用分析1) 永久作用①设计高水位2.77m永久作用土压力强度 cos α1=1 ,cos α2=0.96111e = 0e 12=(18×1.48+11×0.02)×Kan ×cos α1=26.86×0.1597 =4.29kpa1597.0)841.01(924.05.00cos 5.22cos 45sin 5.67sin 1)5.22cos(145cos )cos()cos()sin()sin(1)cos(cos )(cos 2000002222=+⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡︒+⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-+++-=βαδαβϕδϕδαααϕαn n n n n n n k 2835.0)9319.01(723.0765.095.15cos 45.38cos 45sin 5.67sin 1)45.38cos()95.15(cos 05.29cos )cos()cos()sin()sin(1)cos(cos )(cos 20000202222=+⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡︒+⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-+++-=βαδαβϕδϕδαααϕαn n n n n n n ke 21 =(18×1.48+11×0.02)×0.2835×0.961=7.318kpa e 2=57.11×kan ×cos α2=57.11×0.2835×0.961=15.559kpa 胸墙后土压力合力水平合力:Eh n =竖直合力:Ev n = 计算得:(按填料分层，单位kn)力臂计算水平力壁di 和倾覆力矩MEHi 计算竖直力壁di 和稳定力矩MEVi 计算)cos(25.011n an n n i n n i i K h h r h r δα+⎪⎭⎫⎝⎛+∑-=)sin(25.011n an n n i n n i i K h h r h r δα+⎪⎭⎫ ⎝⎛+∑-=②设计低水位-2.89m永久作用土压力强度 cos α1=1 ,cos α2=0.961 e 11=0e 12=(18×1.5)×Kan ×cos α1=27×0.1597×1 =4.312kpa e 21=(18×1.5)×Kan ×cos α1=27×0.2835×0.961 =7.356kpae 22=76.5×kan ×cos α2=76.5×0.2835×0.961=20.842kpa 胸墙后土压力合力水平合力:Eh n =竖直合力:Ev n = 计算得:(按填料分层，单位kn)力臂计算水平力臂di 和倾覆力矩MEHi 计算)cos(25.011n an n n i n n i i K h h r h r δα+⎪⎭⎫⎝⎛+∑-=)sin(25.011n an n n i n n i i K h h r h r δα+⎪⎭⎫ ⎝⎛+∑-=竖直力臂di和稳定力矩MEVi计算2)可变作用取可变荷载Q=30kn/m①可变作用土压力强度胸墙Eq1=q·kq·Kan·hn=30×1×0.1597×1.5=7.187kn 砼挡墙Eq2=q·kq·Kan·hn=30×1×0.2835×2.75=23.389kn胸墙后土压力合力水平分力Eqh1=7.19×cos22.5°= 6.64kn竖向分力Eqv1=7.19×sin22.5°= 2.752kn砼挡墙后土压力合力水平分力Eqh2=23.39×cos38.45°= 18.313kn 竖向分力Eqv2=23.39×sin38.45°= 14.548kn 可变土压力合力水平力 Eqh=6.64+18.304 = 24.954kn 竖向力 Eqv=2.75+14.56 = 17.300kn ②可变土压力力臂及力矩计算水平力臂di 和倾覆力矩MEqhi 计算竖直力臂di 和稳定力矩MEqvi 计算3）波浪作用,地震作用和系缆力,剩余水压力暂不考虑。

总平面布置上海港改建码头是河口港码头，平面布置与工艺设计按《海港总平面设计规范》和《河港总平面设计规范》的有关规定确定。

根据水文、地质、地形、货种、装卸工艺及施工条件等因素综合分析，采用高桩码头结构型式（上层土为淤泥）。

码头前沿大致平行于黄浦江主流向，由于码头前江面宽约500米，水域面积不大，为了不使水流结构发生变化选用顺岸式。

码头前沿布置在规划前沿线，考虑到当地陆域面积紧张，采用满堂式，1#和2#码头连片布置，拆掉原有的防洪墙，将后桩台至陆地之间的短距离水域用当地廉价的砂石料抛填，当汛期来临时，码头停止作业，采用堆沙包的方法来防汛。

由资料得到的水位值：设计高水位：高潮位累积频率曲线的10%处————3.75 m设计低水位：高潮位累积频率曲线的90%处————1.22 m极端高水位：高潮位累积频率曲线的2%处————4.63m极端低水位：高潮位累积频率曲线的98%处————0.60 m1．1一号码头总平面布置1．1．1停靠方式停靠方式采用两点系泊（如图），受力系船柱数目根据船长查得为n=2，系船柱间距最大为20m，最少系船柱个数为6个。

1．1．2一号码头主要尺度的拟定1．1．2．1 泊位长度单个泊位长度：L=L+2dbL————单个泊位长度（m）bL————设计船长（m）,L=82.6m;d————富裕长度（m）,按《海港总平面设计规范》查表取值为8～10mL=82.6+2×(8～10)=98.6～102.6m,取码头长度为118m, 已b有岸线满足要求.1．1．2．2泊位宽度为了不占用主航道，泊位宽度：B=2bb————设计船宽（m）,b=13.6mB=2×13.6=27.2m，取28m1．1．2．3 码头前沿顶高程（按有掩护港口的码头计算）基本标准：E=HWL + 超高值(1.0～1.5)复核标准：E=极端高水位+超高值(0～0.5)E————码头面高程（m）HWL————设计高水位（m）基本标准：E=3.75+(1.0～1.5)=4.75～5.25 m复核标准：E=4.63+(0～0.5)=4.63～5.13 m 由资料知，当地万吨级泊位的码头面标高一般为+4.8m，所以取E=4.8m1．1．2．4码头前沿设计水深D=T+Z1+Z2+Z3+Z4Z2 =KH- Z14%D————码头前沿设计水深（m）T————设计船型满载吃水（m）,T=4.47m；Z1————龙骨下最小富裕深度（m），查得Z1=0.2mZ2————波浪富裕深度（m）,K————系数，顺浪取0.3，横浪取0.5H————码头前的允许波高（m）4%由于地处黄浦江中，码头前江面宽度只有500米，波浪主要为顺浪，查《港口规划与布置》得3000吨级的杂货船的允许波高为H=0.8m，%4所以：Z2 =0.3 0.8-0.2=0.04 mZ3————船舶因配载不均而增加的船尾吃水值（m）,杂货船可不计，Z3=0 m；Z4————备淤富裕深度（m）,Z4=0.5mD=4.47+0.2+0.04+0+0.5=5.21m,所以码头前沿水底高程=设计最低水位-码头前沿设计水深=1.22-5.21=-3.99m,由于码头前沿布置在规划前沿线处，且规划挖至-9.0 m，所以水深条件肯定满足。

重力式码头稳定性验算及地基应力的计算填料回填砂内摩擦角为32°，砂土的浮容重、湿容重分别为9.5KN/m3、18.5KN/m3。

码头强背与铅垂线的夹角为25°，地面水平，墙背为俯斜式设计。

1. 设计思路为对码头进行稳定性验算，需计算作用于墙背的主动土压力。

由于卸荷板、不同区域填料重度标准值的差异会对土压力强度分布产生影响，所以此计算以设计高低水位的不同，以及码头不同深度进行分区域计算主动土压力。

据此，在低水位时将回填土分成HL、LO、OM、MN、NP四部分在高水位时将回填土分成HK、KL、LO、OM、MN、NP五部分其中706.2tan 5.1ON 9373.0tan 5.1OM ===⨯=θϕ 2. 相关系数的确定 外摩擦角δ的确定墙背与填料的摩擦角的标准值根据地基条件、墙背形式、粗糙程度等确定。

俯斜的混凝土或砌体墙背采用1/3倍填料内摩擦角标准值。

δ=1/3φ=10.6667°破裂角θ的确定第二破裂角按下式计算：29)sin sin (sin 5.0--905.01=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=-βϕβϕθ）（ 第n 层填料主动土压力系数的确定第n 层填料主动土压力系数K an 按下式计算：222)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos )(cos K ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-+++-=βαδαβϕδϕδαααϕan因墙背后只用一种填料回填，该填料的内摩擦角在水上、水下均取32°。

但墙背与铅垂线的夹角HL 部分为25°，其余部分为0°，所以此计算中填料主动土压力系数K an 有两个取值。

在HL 段0.5118)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos )(cos K 222=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-+++-=βαδαβϕδϕδαααϕan在其余部分0.2843)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos )(cos K 222=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-+++-=βαδαβϕδϕδαααϕan地面荷载系数Kq 的确定地面荷载系数Kq 按下式计算：1)cos(cos K =-=βααq3. 各部分土压力强度的计算 设计低水位各部分土压力强度的计算第n 层填料顶层的土压力强度按下式计算： 永久作用αγcos )(e 1-11an n i i i n K h ∑==可变作用αcos qK e 1an q n K =第n 层填料底层的土压力强度按下式计算：永久作用αγcos )(e 12an ni i i n K h ∑==可变作用αcos qK e 2an q n K =由上式求出设计低水位时各层顶层与底层的土压力强度设计高水位各部分土压力强度的计算如上，求出设计高水位时各层顶层与底层的土压力强度4. 各部分土压力的计算 设计低水位各部分土压力的计算第n 层填料土压力的合力按下列公式计算 永久作用ahe E n n n n cos e 5.021）（+=可变作用n an q qn h K qK =E由上式求出设计低水位时各层的土压力设计高水位各部分土压力的计算如上，求出设计高水位时各层的土压力5. 码头稳定性验算重力式码头应进行稳定性验算，设计低水位与高水位的相关参数取不同值，所以应分别验算两种情况下码头的稳定性。

目录第一章设计资料------------------------------------- 3 第二章码头标准断面设计------------------------ 5 第三章沉箱设计------------------------------------- 11 第四章作用标准值分类及计算----------------- 15 第五章码头标准断面各项稳定性验算------- 44第一章设计资料(一)自然条件1.潮位：极端高水位：+6.5m；设计高水位：+5.3m；极端低水位：-1.1m；设计低水位：+1.2m；施工水位：+2.5m。

2.波浪：拟建码头所在水域有掩护，码头前波高小于1米（不考虑波浪力作用）。

3.气象条件：码头所在地区常风主要为北向，其次为东南向；强风向（7级以上大风）主要为北~北北西向，其次为南南东~东南向。

4.地震资料：本地的地震设计烈度为7度。

5.地形地质条件：码头位置处海底地势平缓，底坡平均为1/200，海底标高为-4.0~-5.0m。

根据勘探资料，码头所在地的地址资料见图1。

图一地质资料(二)码头前沿设计高程：对于有掩护码头的顶标高，按照两种标准计算：基本标准：码头顶标高=设计高水位+超高值（1.0~1.5m）=5.30+（1.0~1.5）=6.30~6.80m 复核标准：码头顶标高=极端高水位+超高值（0~0.5m）=6.50+（0~0.5）=6.50~7.00m(三)码头结构安全等级及用途：码头结构安全等级为二级，件杂货码头。

(四)材料指标：拟建码头所需部分材料及其重度、内摩擦角的标准值可按表1选用。

表1(五)使用荷载：1.堆货荷载：前沿q1=20kpa；前方堆场q2=30kpa。

2.门机荷载：按《港口工程荷载规范》附录C荷载代号Mh-10 -25 设计。

3.铁路荷载：港口通过机车类型为干线机车，按《港口工程荷载规范》表7.0.3-2中的铁路竖向线荷载标准值设计。

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码头结构整体稳定性计算书设计：校对：审核：1、设计条件1）设计船型设计代表船型见下表。

2）结构安全等级结构安全等级为二级。

3）自然条件（1）设计水位设计高水位（高潮位累计频率10％）： 1.76m设计低水位（低潮位累计频率90％）：+0.0m极端高水位（重现期50年一遇）：+2.66m极端低水位（重现期50年一遇）：-1.71m施工水位： 1.40m（2）波浪海西湾内波高H1%=2.67m。

（3）地质资料码头基床底面全部座落在全风化花岗岩层，风化岩承载力容许值为f=340kPa。

（4）码头面荷载a.门座起重机靠海侧轨道至码头前沿20kPa，其余30kPa。

b. 起重机荷载：码头设40吨门座起重机。

轮数48，轮压垂直方向（非工作状态）200kN，（工作状态）250kN，水平轮压35kN，基距12m，轮距840-980-840-840-840-980-840-840-840 -980-840。

（5）材料重度2、作用分类及计算2.1 结构自重力计算（1）极端高水位情况：计算图示见下图。

极端高水位作用分布图（2）设计高水位情况：计算图示见下图。

设计高水作用分布图设计低水作用分布图（3）设计低水位情况：计算图示见下图。

2.2 土压力强度计算码头后方填料为积砂石（按粗砂计算），35ϕ=︒，根据《重力式码头设计与施工规范》（JTJ290—98）第2(45/2)an K tg ϕ=︒-则2(45/2)0.271an K tg ϕ=︒-= 沉箱顶面以下考虑3511.6733ϕδ︒===︒ 根据（JTJ290—98）表，查的0.24an K =cos 0.24cos11.670.235ax an K K δ==⨯︒= sin 0.24sin11.670.0485ay an K K δ==⨯︒=土压力标准值按（JTJ290—98）3.5条计算：110cos n n i i an i e h K γα-==∑21cos n n i i an i e h K γα==∑式中：cos 1α=1）码头后方填料土压力（永久作用） （1）极端高水位情况（2.66m ）：e 4.0=0e 2.66=18×1.34×0.271=6.54（kPa ）e 1.4=（18×1.34＋9.5×1.26）×0.271=9.78（kPa ） e ‘1.4=（18×1.34＋9.5×1.26）×0.235=8.48（kPa ）e -9.0=（18×1.34＋9.5×1.26＋9.5×10.4）×0.235=31.7（kPa ） 土压力强度分布图见 图 土压力引起的水平作用：1116.54 1.34(6.549.78) 1.26(8.4831.7)10.4222H E =⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯4.38210.28208.94223.602(/)kN m =++=土压力引起的竖向作用：208.9411.6743.16(/)V E tg kN m =⨯︒=土压力引起的倾覆力矩：1(2 6.549.78) 1.344.382( 1.3411.66)10.2810.433(6.549.78)(28.4831.7)10.4208.941043.58(/)3(8.4831.7)EH M kN m m ⎡⎤⨯+⨯=⨯⨯++⨯++⎢⎥⨯+⎣⎦⨯+⨯⨯=⨯+土压力引起的稳定力矩：43.1611.02475.62(/)EV M kN m m =⨯=（2）设计高水位情况e 4.0=0e 1.76=18×2.24×0.271=10.93（kPa ）e 1.4=（18×2.24＋9.5×0.36）×0.271=11.85（kPa ） e ‘1.4=（18×2.24＋9.5×0.36）×0.235=10.28（kPa ）e -9.0=（18×2.24＋9.5×0.36＋9.5×10.4）×0.235=33.5（kPa ） 土压力强度分布图见 图 土压力引起的水平作用：11110.93 2.24(10.9311.85)0.36(10.2833.5)10.4222H E =⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯12.24 4.1227.66244.0(/)kN m =++=土压力引起的竖向作用：227.6611.6747.02(/)V E tg kN m =⨯︒=土压力引起的倾覆力矩：1(210.9311.85)0.3612.24( 2.2410.76) 4.110.433(10.9311.85)(210.2833.5)10.4227.661158.75(/)3(10.2833.5)EH M kN m m ⎡⎤⨯+⨯=⨯⨯++⨯++⎢⎥⨯+⎣⎦⨯+⨯⨯=⨯+土压力引起的稳定力矩：47.0211.02518.16(/)EV M kN m m =⨯=（3）设计低水位情况e 4.0=0e 1.4=18×2.6×0.271=12.68（kPa ） e ‘1.4=18×2.6×0.235=11.0（kPa ）e 0.0=（18×2.6+18×1.4）×0.235=16.92（kPa ） e -9.0=（18×2.6＋18×1.4+9.5×9）×0.235=37.01（kPa ） 土压力强度分布图见 图 土压力引起的水平作用：11112.68 2.6(1116.92) 1.4(16.9237.01)9222H E =⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯16.48419.544242.69278.72(/)kN m =++=土压力引起的竖向作用：(19.544242.69)11.6754.16(/)V E tg kN m =+⨯︒=土压力引起的倾覆力矩：1(21116.92) 1.416.484(12.8610.4)19.544933(1116.92)(216.9237.01)9242.691387.21(/)3(16.9237.01)EH M kN m m ⎡⎤⨯+⨯=⨯⨯++⨯++⎢⎥⨯+⎣⎦⨯+⨯⨯=⨯+土压力引起的稳定力矩：54.1611.02596.84(/)EV M kN m m =⨯=2）均布荷载产生的土压力（可变作用）：各种水位时，均布荷载产生的土压力标准值均相同。