以某客运码头工程为实例详解沉箱浮游稳定性计算

LNG码头沉箱浮游稳定计算共有三种沉箱计算后的干旋高度如下：（1）甲型沉箱干舷高度F=18.40-13.45=4.95米（压水1.80米）（2）乙型沉箱干舷高度F=18.00 -13.24=4.76米（压水1.80米）（3）丙型沉箱干舷高度F=21.00-15.66=5.34米（压水3.50米）（4）丙型沉箱干舷高度F=21.00-15.26=5.81米（压块石2.00米）计算甲型沉箱：高h=18.4m1，沉箱自重时的重心位置沉箱材料体积和体积矩的计算表 2006年 5 月24 日沉箱自重时的重心位置X c=7.75mY c= 4564.36÷635.91=7.18m2，有压舱水和封舱盖板时：沉箱总体重G=2.45×635.91+5+175.13=1738.11t计算沉箱排水体积和趾的排水体积，钢混凝土重度取2.5 t/m3沉箱和压舱水、封舱盖板排水体积V=（2.5×635.91+5+175.13）÷1.025=1726.74m3趾的排水体积v=73.64+3.13=76.77 m3沉箱吃水T=（1726.74-76.77）÷6.252×3.14=13.45m沉箱总体重心高度：Y c1= （2.45×635.91×7.18+5×18.37+175.13×1.6）÷1738.11=6.65m 浮心：Yw1=[（1726.74-76.77）×13.45×0.5+18.76+18.71+51.37]÷1726.74=6.47mρ=[（π/64×12.54=1198.42）-4.85×5.853/36]÷1769.91=0.55a= Y c1- Y w1=6.65-6.47=0.18m=ρ-a=0.55-0.18=0.38m＞0.20稳定m大于0.20计算乙型沉箱：高h=18. m1，沉箱自重时的重心位置沉箱材料体积和体积矩的计算表2006年 5 月24 日沉箱自重时的重心位置X c=7.75mY c= 4371.22÷625.13=6.99m2，有压舱水和封舱盖板时：沉箱总体重G1=2.45×625.13+5+175.03=1711.59t有压舱水和封舱盖板时：沉箱总体重心Y1c=11075.56÷1711.62=6.47（m）1，计算沉箱总体排水体积：钢混凝土重度取2.5 t/m3V 1c =（2.5×625.13+5+175.05）÷1.025=1742.88÷1.025 m3=1700.37t2，沉箱趾的排水体积：v=73.64+3.13=76.77 m3沉箱吃水T=（1700.37-76.77）÷6.252×3.14=13.24m沉箱总体重心高度：= 11075.56÷1711.62=6.47mY1c浮心：Y1w=[（1700.37-76.77）×13.24×0.5+18.76+18.71+51.37] ÷1700.37=6.38mI=π/64×12.54=1198.42；∑Ir=（4.85×5.853÷36）×8=215.61ρ=（1198.42-215.61）÷1700.37=0.55a= Y c1- Y w1=6.47-6.38=0.09m=ρ-a=0.55-0.09=0.49m＞0.20 稳定m大于0.20计算丙型沉箱：高h=21. m1，沉箱自重时的重心位置沉箱材料体积和体积矩的计算表2006年 5 月24 日沉箱自重时的重心位置X c=7.75mY c= 5951.91÷663.18=8.97m2，有压舱水和封舱盖板时：沉箱总体重G1=2.45×663.18+5+340.92=1970.63有压舱水和封舱盖板时：沉箱总体重心Yc= 15512.43÷1970.63=7.87m11，计算沉箱总体排水体积：钢混凝土重度取2.5 t/m3V 0 =（2.5×663.18+5）÷1.025+332.61=1955.002，沉箱趾的排水体积：v=19.83+8.71+5.49=34.03 m3沉箱吃水T=（V0-v）÷AT=（1955-34.03）÷6.252×3.14=15.66m沉箱总体浮心高度：Yw=[（V0-v）×T/2+∑v.y]÷V0Yw1=[（1955-34.03）×15.66×0.5+7.38+6.94+96.12] ÷1955=7.75m ρ=（I-∑Ir）÷V 0I=π/64×12.54=1198.42；∑Ir=（4.85×5.853÷36）×8=215.61 ρ=（1198.42-215.61）÷1955=0.50a= Y c1- Y w1=7.87-7.75=0.12m=ρ-a=0.50-0.12=0.38m＞0.20 稳定（m大于0.20）计算丙型沉箱：高h=21. m 用290t块石压舱本沉箱压水3.5m时吃水15.66m，为减少其吃水，改用290t块石，块石的重度为1.55t/m3。

2021年3月第3期总第580期水运工程Port & Waterway EngineeringMar. 2021No. 3 Serial No. 580基于沉箱浮游稳定性计算原理的浮码头横稳性计算方法张兴旺（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京102600）摘要：浮码头中的浮箱横稳性关乎旅游码头运营安全及游客人身安全。

JTS 165-7—2014《游艇码头设计规范》发布之前，工程设计中浮箱横稳性计算均采用重力式沉箱浮游稳定性计算原理。

在梳理沉箱和浮箱计算原理的基础上，采用理论 分析、公式推导、工程案例验证的研究方法，证实了浮箱横稳性计算采用重力式沉箱浮游稳定性计算原理是合理可行的。

研究成果对后续研究及设计工作具有重要的参考价值。

关键词：横稳性；浮游稳定性；浮码头中图分类号：U 656文献标志码：A文章编号：1002-4972（2021）03-0058-06Calculation method of horizontal stability of floating wharfbased on calculation principle of caissons floating stabilityZHANG Xing-wang(China Railway Fifth Survey and Design Institute Group Co., Ltd., Beijing 102600, China)Abstract ： The horizontal stability of the pontoon in the floating wharf is related to the operation safety of thetourist wharf and the personal safety of tourists. Before the issuance of JTS 165-7一2014 Code for design ofmarinas, the calculation principle of the floating stability of the pontoon in the engineering design was based on the calculation principle of the floating stability of the gravity caisson. Based on combing the calculation principles ofcaissons and pontoons, this paper uses the research methods of theoretical analysis, formula derivation andengineering case verification to verify that it is reasonable and feasible to calculate the floating stability of pontoons by using gravity caisson floating stability calculation principles. The research results of this paper have importantreference value for the follow-up research and design work.Keywords ： horizontal stability; floating stability; floating wharf20世纪90年代飞速发展的游艇产业掀起了 游艇码头的建设热潮[1],国内已建游艇码头多采用浮码头结构形式 。

CAD三维建模与Excel在沉箱浮游稳定计算中的应用杨来汝（中建筑港集团有限公司，青岛）摘要:威海港二突堤码头工程为重力式沉箱结构，沉箱在出运、拖运及安装过程中涉及到浮游稳定，而浮游稳定是沉箱的安全保证。

本文根据工程实际介绍CAD三维建模与Excel结合计算沉箱的浮游稳定性，验证人工数学计算的准确性，提高正确性及工作效率。

关键词:CAD；Excel；沉箱；浮游稳定性。

1概述2015年1月8日，山东省威海港二突堤码头工程15、16号泊位开始沉箱出运安装工作。

第一个沉箱从威海港二突堤码头预制场顺利上驳，由“中建半潜驳1”拖至工程用沉坞坑下潜，顺利出坞安装。

该工程沉箱为A型标准沉箱，3排4列12仓格，沉箱后壁带5个牛腿，沉箱出坞压仓水结合以往同类工程施工经验并根据沉箱实际尺寸进行了验算。

由于设计没有给出设计压仓水高度，需要自行验算。

在进行标准沉箱的浮游稳定性验算时采用计算机辅助计算，利用Excel和CAD三维建模建立数学模型，较以往采用的人工计算极大程度简化了计算过程。

2计算原理在沉箱溜放、拖运和安装的施工过程中，沉箱的浮游稳定性是保证沉箱不发生倾覆的决定因素，沉箱的浮游稳定计算是关系到施工安全的最基本和最重要的技术工作，因此需要对沉箱的浮游稳定性进行计算。

浮体的稳定性可以用定倾中心高度m表示。

其计算公式为:m=ρ-a;式中：a为重心C到浮心W的距离,a=Yc-Yw;ρ为沉箱的定倾半径,对于对称的矩形沉箱,其计算公式为:ρ=(I-Σi)/V。

式中：I为沉箱浮运时在水面处的断面对纵轴的惯性矩;Σi为各箱格内压仓水的水面面积对其纵轴的惯性矩之和；V为沉箱的排水量。

当m>0时,定倾中心M在重心C之上,沉箱在外力矩作用下发生倾斜时,存在一个由沉箱重力和浮力构成的扶正沉箱的力矩,沉箱能够重新恢复稳定；为了保证沉箱的浮游稳定性,沉箱在有掩护区域近程浮运时,规范规定,m>0.2m。

当沉箱本身浮游稳定性不满足要求时,需要采取压仓的措施,使重心降低,本工程为近海拖运，使用的压仓材料是海水。

沉箱浮游稳定问题浮游稳定性是指物体在浮游状态下的稳定性。

计算沉箱浮游稳定是为了保证沉箱在水下漂浮、拖运和沉放的过程中不发生倾覆。

浮游稳定性用定倾中心高度来表示和量化。

浮体在外力矩的作用下发生倾斜，在倾斜过程中浮体的浮心位置也随之变化。

根据小倾角（倾角<15°）理论，在小倾角情况下（沉箱倾斜一般属于小倾角），浮心的运行轨迹接近于圆弧，圆弧的圆心称为定倾中心M，圆弧的半径称为定倾半径ρ，定倾中心距浮体重心C的距离称为定倾中心高度m。

如图1—1所示：当m>0时，即定倾中心M在重心C之上，沉箱在外力矩作用下发生倾斜时，存在一个由沉箱重力G和浮力 Vγ构成的扶正沉箱的力偶，此时沉箱是稳定的；当m<0时，即M在C 之下，则存在一个使沉箱继续倾斜的力偶，此时沉箱是不稳定的。

•为了保证沉箱的浮游稳定性有一定的安全度，《重力式码头设计与施工规范》规定近程（同一港区内或运程30海里内）浮运m≥0.2米；远程（整个浮运内有夜间航行或运程大于等于30海里）浮运分两种情况，固体压载时m≥0.4米，液体压载时m≥0.5米。

因为自由液面的存在将降低压舱的效果。

•定倾高度m=ρ-αα为重心C到浮心W的距离。

当C在W之上时α为正值，反之为负值。

•定倾半径：ρ=（Ⅰ—Σi）/ VⅠ——沉箱在水面处的断面对纵轴的惯性矩。

惯性矩是面积对轴的二次矩，量纲是长度单位的四次方，与面积的大小和面积对轴的分布远近有关。

惯性矩的几何意义：是任意平面上所有微面积dA与其坐标Y（或Z）平方乘积的总和。

工程中常把惯性矩表示为平面图形的面积与其一长度平方的乘积。

选择不同方向的中心轴计算结果是不同的，选择沉箱的横轴计算，因为有三次幂的存在，其I值、ρ值和m值都会大很多，也就是说沉箱在横轴方向的倾覆可能要远小于在纵轴方向的倾覆可能。

由于这个结论很明显也很直观，所以我们只需要对不利情况进行计算。

•Σi——自由液面的惯性矩之和（各格舱压舱水的水面面积对其纵轴的惯性矩之和。

扇形箱格之圆形沉箱浮游稳定的计算法董中亚【摘要】引用矩形沉箱浮游稳定计算的相同原理,把扇形重心轴的惯性矩通过转轴公式的转换,再经数学证明,得到带箱格圆形沉箱浮游稳定计算的通用公式和计算方法.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2009(000)001【总页数】7页(P43-49)【关键词】圆形沉箱;扇形箱格;浮游稳定;惯性矩;惯性积【作者】董中亚【作者单位】中港四航局第二工程公司,广东,广州,510300【正文语种】中文【中图分类】U656.1+11由图1简化得图2之圆形沉箱浮游稳定计算“i”值的平面简图。

圆沉箱扇形箱格的内壁简化为小扇形，其弦长为内壁厚度b，圆心角为△α；扇形箱格自身简化为大扇形，其边长为圆沉箱内径r内，圆心角均为α；圆沉箱外径为r外。

经求证（见下节），把浮游稳定计算的顺序和计算式重新编号归纳分列如下：1）“小扇形内壁”的圆心角△α（°）。

式中：b为箱格内壁厚度，即小扇形的弦长（m）；r内为圆沉箱内径，即小扇形的边长（m）。

2）大扇形箱格的圆心角α（°）。

式中：n为圆沉箱箱格数（个）。

3）圆沉箱断面在水面处对任一指定中心轴（xo-xo）的惯性矩（m4）。

式中：r外为圆沉箱外径（包括沉箱外壁厚度）（m）。

4）大扇形箱格以y-y轴为对称轴的重心轴的惯性矩（m4）。

对x-x，y-y轴分别有：5）圆沉箱各大扇形箱格内压载水的水面对计算Io时指定直径（中心轴）平行的自身重心轴（已转θi角）惯性矩之和Σi的通式（m4）。

式中：n为圆沉箱箱格数（n为大于2的自然数）。

6）定倾半径（以m计）按下式计算：式中：V为圆沉箱的排水量（m3）。

7）定倾高度按下式计算。

式中：m为定倾高度（m）；ρ为定倾半径（m）；a为圆形沉箱重心到浮心的距离（m）。

另外，圆形沉箱的干舷高度、定倾高度的规定详见JTJ 290—1998《重力式码头设计与施工规范》[1]中6.2“岸壁式沉箱码头”的有关规定。

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。

西港区一期工程30万吨级码头沉箱浮游稳定计算一、沉箱浮游稳定性验算沉箱在溜放或漂浮、拖运和安放过程中应保证不倾覆，要求沉箱具有一定的浮游稳定性。

沉箱的稳定性可用定倾中心高度（定倾半径）ρ表示。

沉箱在外力矩的作用下发生倾斜，在倾斜的过程中，沉箱的浮心位置发生变化。

在小倾角（小于15°）的情况下（沉箱漂浮时的倾斜一般属于小倾角），浮心W的变化接近于圆弧，此圆弧的中心M称为定倾中心；圆弧的半径ρ称为定倾半径；定倾中心M距重心C 的距离m称为定倾中心高度。

m=ρ-a，在进行理论计算时要求精确到厘米。

当m>0时，即定倾中心M在重心之上，沉箱在外力矩作用下发生倾斜时，存在一个由沉箱重力G和浮力V*γ（γ为水的重度）构成的扶正沉箱的力偶，此时沉箱稳定。

反之，m<0，即M在C之下，沉箱在外力矩作用下发生倾斜时，则存在一个使沉箱继续倾斜的力偶，这时沉箱是不稳定的。

为了保证沉箱的浮游稳定性，沉箱在有掩护区域近程浮运时，m≥20cm。

沉箱在无掩护区并远程浮运时，如采用块石、砂等固定物压载，m≥40cm；如采用海水压载，m≥50cm，并密封舱顶。

（近程浮运是指在同一港区或运程在30海里以内；远程浮运是指在港际间整个浮运时间内有夜间航行或运程≥30海里）当沉箱浮游稳定不满足时，可采用压舱方法，使重心降低。

通常用水压舱的方法，优点：施工比较方便。

缺点：有自由液面存在，降低了压舱效果。

此外还可采用固体（如砂、石或混凝土块等）压舱。

优点：压舱效果好。

缺点：施工不方便。

同时为了保证沉箱在溜放或者漂浮、拖运和安放时不没顶，应有足够的干舷高度F。

在拖运时，干舷高度应满足：F=H-T≥B02tanθ+2h3+sF：沉箱的干舷高度（m）h：波高（m）θ：沉箱的倾角，溜放时，采用滑道末端的坡角，浮运时采用6°—8°S：沉箱干舷的富裕高度（m），一般取0.5—1m。

当沉箱吃水和干舷高度不满足要求时，可不采用或不完全采用压舱方法来保证浮游稳定，可以采用起重船或浮筒吊扶的方法。

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。

设计船型表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）材料重度材料重度及内摩擦角标准值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极端高水位自重作用计算表(2)设计高水位情况: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:2.2 土压力强度计算码头后方填料为积砂石(按粗砂计算)，35，根据《重力式码头设计与施工规范》(JTJ290-98)第3.5.1.2条规定K an tg2(45 /2)则K an tg2(45 /2) 0.271沉箱顶面以下考虑- 更11.673 3根据(JTJ290-98)表B.0.3-1,查的 j 0.24K ax K an cos 0.24 cos11.67 0.235K ay K an Sin 0.24 sin11.67 0.0485土压力标准值按(JTJ290-98) 3.5条计算:n 1e n1 i h i K an cosi 0ne n2 i h i K an cosi 1式中：cos 11)码头后方填料土压力(永久作用)(1)极端高水位情况(2.66m):e4.0=0e2.66=18x 1.34x 0.271=6.54 (kPa)e1.4= (18x 1.34+ 9.5X 1.26)x 0.271=9.78 (kPa) e ‘ 1.4= (18x1.34+ 9.5X 1.26)x 0.235=8.48 (kPa)e-9.0= (18x 1.34+ 9.5X 1.26+ 9.5X 10.4)x 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:1 6.54 1.34 1 (6.54 9.78) 1.26 1 (8.48 31.7) 10.42 2 24.382 10.28 208.94 223.602(kN /m)土压力引起的竖向作用:E V 208.94 tg11.6743.16(kN/m)土压力引起的倾覆力矩:M E H4.382 (- 1.34 11.66)10.283208.94(2&48 31.7) 10・43 (8.48 31.7)土压力引起的稳定力矩:M EV43.16 11.02475.62(kN m/m)(2) 设计高水位情况e 4.o =0B .76=18X 2.24X 0.271=10.93 (kPa)e 1.4= (18X 2.24+ 9.5X 0.36)x 0.271=11.85 (kPa) e ‘ 1.4= (18X 2.24+ 9.5X 0.36)x 0.235=10.28 (kPa)e -9.0= (18X 2.24+ 9.5X 0.36+ 9.5X 10.4)x 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：1 1 1E H - 10.93 2.24 § (10.93 11.85) 0.36 ? (10.28 33.5) 10.412.24 4.1227.66244.0(kN / m)土压力引起的竖向作用:E V 227.66 tg11.6747.02(kN/m)土压力引起的倾覆力矩:4.1(2 10.93“85)°3610.43 (10.93 11.85)(2&549.78)「3410.4 3 (6.54 9.78)1043.58( kN m/m)M EH 12.24 (- 2.24 10.76)3227.66 (2 10・28 33・5) 10・41158.75(kN m/m)3 (10.28 33.5)土压力引起的稳定力矩:M EV 47.02 11.02 518.16(kN m/m)(3)设计低水位情况e4.o=Oe1.4=18x 2.6X 0.271=12.68 (kPa)e ‘ 1.4=18X 2.6X0.235=11.0 (kPa)e o.o二(18X 2.6+18X 1.4)X 0.235=16.92 ( kPa)e-9.0= (18X 2.6 + 18X 1.4+9.5X 9)X 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：1 1 1E H12.68 2.6 (11 16.92) 1.4 (16.92 37.01) 916.484 19.544 242.69 278.72(kN/m)土压力引起的竖向作用：E V (19.544 242.69) tg11.67 54.16(kN / m)土压力引起的倾覆力矩：1 (2 11 16 92) 1 4M EH 16.484 (— 12.86 10.4) 19.544 93 3 (11 16.92)242.69 (2 16.92 37.01) 91387.21(kN|m/m)3 (16.92 37.01) '土压力引起的稳定力矩：M EV 54.16 11.02 596.84( 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。

C W T 中国水运 2019·06 53沉箱浮游稳定计算公式推导及常见错误解析时学海（中国铁建港航局集团有限公司，山东 青岛 266200）摘　要：沉箱结构在水工建筑物中得到广泛应用，但在沉箱浮游稳定计算中，由于部分工程技术人员不掌握计算公式中各参数的含义，生搬硬套计算公式，存在计算错误。

参数取值不精确，或者在发生特殊状况时缺乏精确核算的情况下采取措施不当引起事故。

本文通过推导沉箱浮游稳定计算公式，使工程技术人员能更好理解公式中各参数的意义；通过典型案例分析使工程技术人员能够汲取事故教训，防患于未然。

关键词：沉箱；浮游稳定；计算公式；复杂操作中图分类号：U655.54 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2019）06-053-02DOI 编码：10.13646/ki.42-1395/u.2019.06.0231 概述沉箱是重力式水工建筑物常用的大型构件，沉箱的下水、运输、安装经常会采用浮运的方式，这就需要对沉箱浮游稳定进行计算。

但在《港口工程》和《重力式码头设计与施工规范》等文献中只给出了沉箱浮游稳定计算公式，而未给出公式的推导过程，使部分工程技术人员生搬硬套计算公式，存在计算错误或参数取值不精确等问题，导致计算结果与实际不符。

在实际施工中，由于采用的半潜驳能力所限，有的沉箱在下水过程中，还会采取起重船吊扶出坞等辅助措施，使沉箱的浮游稳定计算更加复杂，由于部分工程技术人员对沉箱的受力工况缺乏全面分析与计算而采取的操作不当，引起事故。

2 沉箱浮游稳定计算公式推导沉箱在漂浮状态受力情况如图1图1 沉箱浮游稳定计算图图中：B—沉箱在水面处的宽度（m）；L—沉箱在水面处的长度（m）；G—沉箱重心；C—沉箱浮心；C ˊ—沉箱倾斜的浮心；a—沉箱重心与浮心的距离（m）；l i1—第i 箱格横向墙之间净距（m）；l i2—第i 箱格纵向墙之间净距（m）；θ——沉箱倾角。

沉箱的抗倾覆力矩（M 抗）是由于沉箱摆动时水面处两侧增加和减少吃水而产生的力矩（即图中水面处三角形体积产生的浮力乘以力臂）。

异形沉箱浮游稳定性高效计算方法的应用摘要：北非阿尔及利亚斯基克达油气港改扩建项目位于地中海南岸，其中，M3泊位消防泵房取水结构位于东防波堤内侧，取水结构为T字形沉箱结构。

规则沉箱的浮游稳定性计算相对简易，如果采用常规计算方式来计算T形等不规则异形沉箱的浮游稳定性，其计算过程相当繁琐，并且，难以计算出准确的结果。

笔者以北非阿尔及利亚斯基克达油气港改扩建项目为背景，采用AutoCAD软件3D建模，并与Excel相互配合的计算方式，可以高效的完成T形等异形沉箱浮游稳定性计算，可为今后类似异形沉箱浮游稳定性的计算提供有力的技术支持及借鉴。

关键词：异形沉箱；浮游稳定性；AutoCAD； 3D建模；1引言沉箱结构在港口施工建设中广泛应用，异形沉箱的设计及在工程中的应用并不在少数，如何准确、快速、高效的完成T形等异形沉箱浮游稳定性计算成为了关键，但是，常规方式计算异形沉箱浮游稳定性存在以下问题：（1）按照《重力式码头设计与施工规范》JTS167-2-2009中常规计算公式可以计算T形等异形沉箱的浮游稳定性，但是，计算过程相当繁琐。

（2）对沉箱调平的方式通常为：仓格内注水和固体物压载的方式[1,2]，但是本项目的T形沉箱内部结果是贯通的，无法采用注水的方式调平；笔者通过计算，如果采用固体物压载的方式进行调平，会导致整体重量偏大，导致本项目沉箱底标高低于基床顶标高，并且，本项目的起重船起重能力有限，无法采用起重船助浮安装至基床上。

基于上述问题，笔者采用AutoCAD软件3D建模可以准确、且快速查询沉箱的相关属性参数，并且，与Excel的计算求解功能相配合，可以高效的完成T形等异形沉箱浮游稳定性的计算及更快速计算出适合本项目沉箱的调平方式。

2工程概况北非阿尔及利亚斯基克达油气港改扩建项目位于地中海南岸，其中，M3泊位消防泵房取水结构为T字形沉箱结构，该沉箱为钢筋混凝土结构，重415.1吨，长15.26米，后沿宽7.9米，前沿宽5.65米，高6米。

附件1 沉箱浮游稳定计算一、沉箱浮游稳定计算1、沉箱重心高度空箱重心高度=9203.39/1074.273=8.57m2、沉箱吃水及干舷高度（1）空箱吃水空箱重P空=2.45×1074.273=2631.97t底板及箱趾以上箱体截面积A=13.5×19.25=259.875 m2空箱排水体积V空排=2631.97/1.025=2567.78 m3空箱吃水T空=(2567.78 -19.25-7.7-26.95-0.963)/ 259.875=9.67m 三、沉箱浮稳计算1、设浮稳注水高度h稳=4.646m（箱15个格舱均注此高度）该水体积为V注水=3.55×4.1×4.646×15=1014.338m3该水重量P注水=1.025×1014.338=1039.696t2、沉箱重心高度设沉箱重心高度为X0X0=ΣViYi/V总=10486.087/1498.609=6.997m3、沉箱吃水T0（1）箱总重：注水后沉箱总重P总= V总×2.45=3671.591t（2）箱总排水体积V排=3671.591/1.025=3582.04m3（3）沉箱吃水T= (V排—V趾)/ A=(3582.04-7.7-19.25) /259.875=13.68m注：A= 19.25×13.5=259.875m2（4）干舷高度F=H-T=20-13.68=6.32 m＞B/2×tgθ+2h/3+0.75=2.149mH = 20m B = 13.5m T = 13.68m θ = 7º h = 0.75干舷高度满足要求。

（5）浮心高度 y w = （V－u）T/2+uy uV=6.791m（6）重心到浮心距离a=6.997-6.791=0.206m Arrayρ = （×4.1×4.1×4.1×15/12）/ 3582.04=1.016m其中，I=LB3/12，L为沉箱长度，B为沉箱在吃水面处宽度。

仓容计算和稳性与浮态计算仓容的计算我采用的是类似于横剖面面积曲线的方法，即利用面积曲线计算舱室容积，与横剖面面积去线的不同之处是在于量取横剖面面积时是取自主甲板，以#1为例，如下图所示依次量取各站横剖面面积如下表站号船尾0 1 2 3 4 5 6面积2.5800 2.58003.51414.92035.84956.2829 6.5368 6.7482 （m2）站号7 8 9 10 11 12 13 14面积6.8666 6.9141 6.9323 6.9452 6.9452 6.9452 6.9077 6.8242 （m2）站号15 16 17 18 18.5 19 19.5 20面积6.5894 6.0702 5.1625 4.0439 3.2694 2.2847 1.2210 0.3790 （m2）依据表内数据绘制出仓容面积曲线如下图，则需要求那个舱的仓容只需要在仓容面积曲线上对应的肋位上量取即可。

各舱仓容与形心舱室面积肋位甲板下体积甲板上体积总体积形心Xg 形心Zg尾尖舱~#3 7.3770 0.0000 7.3770 -10.8260 1.1008机舱#3~#11 23.17390.0000 23.1739 -7.6295 0.8144燃油舱#9~#11 6.4329 0.0000 1.3929 -6.7500 0.9310第一货仓#11~#2651.508612.2400 63.7486 -1.9714 0.7076第二货仓#26~#4146.760713.2600 60.0207 5.2341 0.7606清水仓#41~#43 3.2700 0.0000 3.2700 9.7100 0.7700 艏尖舱#41~ 5.0483 0.0000 5.0483 10.0797 1.14737.3计算空船重心高度空船重心高度估算参考母型船进行分项估算，见下表（排水量裕度对重心影响不计）：表7.3 空船重心数据表空船重心数据表重量估算重量(t) Zg(m) Xg(m)钢料重量16.55 0.8375 -1.078125舾装重量12.66 1.8125 -2.879791667机电重量 5.75 0.73125 -9.195208333总34.96 1.173099614 -3.0656058117.4重量与重心计算本船共计算满载出港与压载到港两种载况下的重心。

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 ⨯==。

钱塘江客运码头工程设计创新
杜引光;韩冰翰
【期刊名称】《市政技术》
【年(卷),期】2012(030)002
【摘要】钱塘江潮差大、涌潮强,为弥补传统客运码头重功能、轻景观的不足,且与两岸高品味的滨江环境相适应,钱塘江新建客运码头紧密结合环境,从使用功能、建筑景观、管理安全等方面进行了设计理念的创新。

【总页数】4页(P21-24)
【作者】杜引光;韩冰翰
【作者单位】杭州市交通规划设计研究院,浙江杭州310006;杭州市交通规划设计研究院,浙江杭州310006
【正文语种】中文
【中图分类】U656.136
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5.关于闽江马尾对台综合客运码头工程陆域地基处理设计方案的探讨 [J], 唐晖因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

沉箱的浮游稳定性计算
李开开;樊津瑞
【期刊名称】《中国水运（下半月）》
【年(卷),期】2016(016)012
【摘要】针对外海无掩护区域海况特点,本文重点对沉箱浮游稳定性进行了验算,简要介绍了沉箱施工工艺.通过对沉箱浮游稳定性校核,确定了充砂压载浮运的方案,选取了配合施工的锚系设备及施工船舶的相关参数,保证沉箱从半潜驳下潜出坞、浮运、安装过程中的稳定性,为同类工程提供技术参考.
【总页数】4页(P187-190)
【作者】李开开;樊津瑞
【作者单位】上海交通建设总承包有限公司,上海200136;中交二航局第三工程有限公司,江苏镇江212021
【正文语种】中文
【中图分类】TU473.2
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中海油海南洋浦护岸工程沉箱浮游稳定计算
陈庆韬
【期刊名称】《中国水运（下半月）》
【年(卷),期】2014(014)001
【摘要】沉箱结构在海上出运安装之前必须严格做好浮游稳定计算,以选择最佳的出运方式.浮游稳定计算看起来非常繁琐复杂,但是归纳起来不外乎重心、浮心、定倾高度和干弦高度几个参数之间的关系.文中为通过理论与实际工程相结合,对计算过程给与展示,希望能给大家在工程中有所启发.
【总页数】2页(P184-185)
【作者】陈庆韬
【作者单位】中海油能源发展股份有限公司管道工程分公司,天津塘沽300452【正文语种】中文
【中图分类】U656.1
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