30万吨级沉箱浮游稳定计算

海上沉箱浮游稳定性验算书进行浮游稳定性计算，以保证沉箱拖航、安装时的安全。

①CXI型沉箱要加水调平不平衡力矩(对沉箱中心) ZMx=82.92kN∙m需要后三仓加水,加水深度t{(3.6×3.65-0.22×2)×t-0.22X(3.45+3.4)}×3×1.025X3.9=JMx×2.5B加水后1.4m的浮游稳定性加水的重力及对沉箱底的重量距g={(3.6×3.65-0.22×2)×1.4-0.22X(3.45+3.4)}×3×1.025=55.38ZIMy=g×1.2=66.46kN∙m沉箱总重量G=ΣV×2.5+g=1089.06kN重心高度YC=(My+/My)/G=4.914m排水体积V=G/1.025=1062.495m3前后趾排水体积v=13.806m3浮心高度Yw=E(V-v)×T∕2+vYv)]∕V=3.579m重心到浮心距离a=Yc-Yw=1.336m定倾半径P=(I-∑i)∕V=1.628m定倾高度m=P-a=0.292>0.2满足浮游稳定要求②CX2型沉箱以沉箱仓格中心为计算圆点A要加水调平不平衡力矩(对沉箱中心)/Mx=134.735kN∙m需要后三仓加水,加水深度t{(3.65×4.5-0.22×2)×1θ.22×(3.45+4.3)}×3×1.025×4.75=ZM×2.516.35Xt-O.31=23.0612t=1.43mB加水后1.5m的浮游稳定性加水后的重力及对沉箱底的重量距g={(4.5×3.65-0.22×2)×1.5+0.22×(3.45+4.3}×3×1.025=74.438ZIMy=gX1.25=93.048kN∙m沉箱总重量G=ΣV×2.5÷g=1214.412kN重心高度YC=(My+/My)/G=4.84m排水体积V=G/1.025=1184.79m3前后趾排水v=10.038m3沉箱吃水T=(V-v)∕A=6.665m浮心高度Yw=[(V-v)×T∕2+vYv)]∕V=3.307m重心到浮心距离a=Yc-Yw=I.532m定倾半径P=(I-∑i)∕V=2.622m 定倾高度m=P-a=1.09>0.2满足浮游稳定要求③CX3型沉箱A要加水调平不平衡力矩(对沉箱中心)Z1Mx=I16.97kN∙m需要后四仓加水加水深度t{(3.6×3.65-0.22×2)×t+0.22×(3.45÷3.4)}X4X1.025义3.9二，M X2.513.06×t-0.274=18.288t=1.42mB加水后1.5m的浮游稳定性加水后的重力及对沉箱底的重量距g={(3.6×3.65-0.22×2)×1.5-0.22×(3.45+3.4)}×4×1.025=79.196kNZMy=99.00kN•沉箱总重量重心高度排水体积前后趾排水体积沉箱吃水浮心高度重心到浮心距离定倾半径定倾高度mG=ΣV×2.5+g=1575.196kNYc=(My+JMy)∕G=4.843mV=G/1.025=1536.777m3v=21.528m3T=(V-v)∕A=6.777mYw=[(V-v)×T∕2÷vYv)]∕V=3.345m a=Yc-Yw=I.498mP=(I-∑i)∕V=1.732mm=P-a=0.234>0.2满足浮游稳定要求④CX4型沉箱以沉箱仓格中心为计算圆点A由于沉箱前后趾、壁厚大小不同及马腿影响，重心不在中心上,需要加水调平不平衡力矩(对沉箱中心)∠JMx=195.03kN∙m需要后四仓加水，加水深度t{(3.65×4.5-0.22×2)×t-0.22×(3.45+4.3)}×4×1.025×4.75=Z1MX2.516.35×t-0.31=25.03583 t=1.51mB加水后1.5m的浮游稳定性加水后的重力及对沉箱底的重量距g={(3.65X4.5-0.22×2)×15-0.22X(3.45÷4.3)}×4×1.025=99.25075kNZIMy=24.063kN∙m沉箱总重量G=ΣV×2.5+g=1731013kN重心高度YC=(My+/My)/G=4.766m排水体积V=G/1.025=1688.793m3前后趾排水体积v=15.456m3沉箱吃水T=(V-v)∕A=6.198m浮心高度Yw=[(V-v)×T∕2+vYv)]∕V=3.073m重心到浮心距离a=Yc-Yw=I.693m定倾半径P=(I-Σi)∕V=2.801m定倾高度m=p-a=1.108>0.2满足浮游稳定要求⑤D4型沉箱(不考虑钢套筒重量情况)以沉箱仓格中心为计算圆点水调平不平衡力矩（对沉箱中心）Z1MX=465.68kN∙mJMz=-117.23kN∙m需要后八仓加水，加水深度t{(2.9×2.8-0.22×2)×t-0.22X(2.7+2.6)}×8×1.025×8.8=Z1MxX2.5 8.04×t-0.212=16.13 t=2.03m右仓加水，加水深度3、t2{(2.9×2.8-0.22×2)×(t1+t2)-O.22X(2.7+2.6)}×5×1.025×10.85=-Z1MzX2.58.04×(t1+t2)-0.212=5.2711.3×4×t1=6.2×t2tι=0.31mt2=0.37mB后八仓加水2.0m,左五仓加水0.4m的浮游稳定性加水后的重力及对沉箱底的重量距g={(2.9×2.8-0.22×2)×2.0-0.22X(2.7+2.6)}×8×1.025=130.18kNg={(2.9×2.8-0.22×2)×0.4-0.22×(2.7+2.6)}×5×1.025=15.40kN ∠IMyι=195.18kN∙mZ1My2=IO.785kN∙m沉箱总重量重心高度排水体积前后趾排水沉箱吃水浮心高度重心到浮心距离G=ΣV×2.5÷g=4419.456kNYc=(My+JMy)∕G=6.975mV=G/1.025=4311.664m3v=15.36m,T=(V-v)∕A=8.077mYw=1(V-v)XT∕2+vYv)]∕V=4.025m a-Yc-Yw=2.95m定倾半径P=（I-Σi）∕V=4.34定倾高度m=p-a=1.39>0.2满足浮游稳定要求AZMz=-117.23kN∙m 钢护筒重量G'=π×(1.5+0.752)×0.01×49×1×7.8×IoJ24752=24.752T需要后八仓加水，加水深度t{(2.9×2.8-0.22×2)×t-0.22×(2.7+2.6)}×8×1.025×8.8=∠IMx×2.5+G'×0.28.04×t-0.212=16.2 t=2.04m左五仓加水，加水深度分别为匕、t2{(2.9×2.8-0.22×2)×(t1+t2)-0.22X(2.7+2.6)}×5×1.025×10.85=-G'XI.55+Z1MzX2.58.04×(t1+t2)-0.212=4.581.3×4×tι=6.2×t2-0.30mtι=0.25m t2B后八仓加水2.1m,左五仓加水0.3m的浮游稳定性加水后的重力及对沉箱底的重量距g={(2.9×2.8-0.22×2)X2.1-0.22×(2.7+2.6)}×8×1.025=136.71kNg={(2.9×2.8-0.22×2)×0.3-0.22×(2.7+2.6)}×5×1.025=11.28kN ZMy1=211.90kN∙mJMy1=7.33kN∙m沉箱总重量G=ΣV×2.5+g+G'=4446.68kN重心高度YC=(My+/My)∕G=6.98m排水体积V=G/1.025=4338.23 m3前后趾排水v=15.36m3沉箱吃水T=(V-v)∕A=8.13mYw=[(V-v)×T∕2+vYv)]∕V=4.05m 浮心高度重心到浮心距离a=Yc-Yw=2.93m定倾半径P=(I-∑i)∕V=4.31m定倾高度m=p-a=1.38>0.2 满足浮游稳定要求。

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 。

吊浮出运沉箱的浮游稳定性计算郭炳川;李增军【摘要】针对吊浮出运沉箱的浮游稳定性计算还没有统一规范的问题,通过力矩平衡分析及浮心移动计算,详细分析了吊浮状态沉箱受力情况,对吊浮状态的沉箱浮游稳定性计算进行理论推导.得出在小倾角情况下的等效定倾高度的计算公式,设计了沉箱吊浮计算表,绘制了吊力与吃水深度和定倾高度的关系图.应用图表并结合浮运距离和航道水深限制,给出经济合理的压载和吊力分配方式,可为吊浮沉箱浮运施工工程提供参考.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2019(000)0z1【总页数】5页(P30-34)【关键词】沉箱;吊浮;浮游稳定性;理论计算【作者】郭炳川;李增军【作者单位】中交第一航务工程局有限公司, 天津300461;中交第一航务工程局有限公司, 天津300461【正文语种】中文【中图分类】U656随着港口建设的发展加快，沉箱作为重力码头设计的主要形式，其设计尺寸越来越大。

沉箱在出运时考虑到浮游稳定性需对沉箱进行压载，而对于大体积、大质量的沉箱仅通过压载不能满足其浮游稳定，或加载后吃水过大水深条件不满足时，通常采用起重船吊浮的方式出运沉箱[1]。

这种出运方式危险性增大，容易发生沉箱进水或沉没事故，因此需要对吊浮状态下的沉箱浮游稳定性进行重新计算，对起重船吊力、沉箱压载、吃水深度、定倾高度等参数进行仔细核算，而目前还没有一个统一的规范[2-4]，本文推导了沉箱浮游稳定性的理论计算公式。

1 无吊浮下沉箱稳定计算浮游稳定性是指沉箱在浮游状态下，不发生倾覆的稳定性。

JTS 167-2—2009《重力式码头设计与施工规范》[5](简称《规范》)中5.2.4条规定，沉箱靠自身浮游稳定时，必须验算其以定倾高度表示的浮游稳定性。

当沉箱在外力矩的作用下发生切斜，沉箱的浮心随之变化，根据小倾角理论(< 15°)，浮心的运动轨迹近似于圆弧，圆弧的中心称为定倾中心M，圆弧的半径为定倾半径ρ，定倾中心M距沉箱重心Gc的距离为定倾高度m，则：m=ρ-a(1)(2)式中：m为定倾高度(m)；ρ为定倾半径(m)；a为沉箱重心到浮心的距离(m)；I 为沉箱在水面处的断面对纵向中心轴的惯性矩(m4)；i为各箱格内压载水的水面对该水面纵向中心轴的惯性矩(m4)；V为沉箱的排水量(m3)。

第11卷第5期中国水运V ol.11N o.52011年5月Chi na W at er Trans port M ay 2011收稿日期：35作者简介：黄伟智（），男，中交第四航务工程勘察设计院有限公司工程师，从事港口工程工作。

沉箱浮运安装的离驳浮游稳定计算黄伟智（中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东广州510230）摘要：结合中石油广西钦州1,000万吨/年炼油项目配套10万吨码头工程实例，介绍沉箱离驳浮游稳定计算，为类似工程提供借鉴。

关键词：沉箱；离驳；浮游稳定中图分类号：U 655.4文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2011）05-0230-03一、概述重力式码头采用半潜驳出运码头大型沉箱工艺，沉箱的离驳是依靠自身浮力和外力牵引来完成的。

在离驳过程中，保持沉箱处于浮游稳定状态是沉箱安全离驳以及整个安装过程安全的基础。

中石油广西钦州1,000万吨/年炼油项目配套10万吨码头工程，码头主体为重力式沉箱结构，共40个沉箱，单个沉箱重量1,750t 。

沉箱均在陆上预制，采用半潜驳干运法，经拖轮拖运到现场安装。

本文介绍的是计算沉箱离驳浮游稳定，确定沉箱浮运安装施工工艺的方法。

二、沉箱浮运安装的主要技术参数计算3583,580,250,3812121414吊孔图1沉箱平面示意图14,70.318.21.61220.81.3图2沉箱立面示意图沉箱为等边正方形设计，底座尺为14m ×14m ，墙身尺寸为12m ×12m ；高度为20.8m ，脚趾长度为1m ，格仓宽度为3.58m ，格仓隔墙厚度为0.25m ，底板厚度为0.7m ，墙身厚度为0.38m ，详见（图1、2）。

1．沉箱重心位置计算重心位置计算将沉箱划分五个部分（各部分如图3所示），各部分体积分别设为V 1～V 5，沉箱水平断面为中心对称图形，重心在中心线上。

各部分重心坐标设为z i （i=1…4）。

顶部隔墙内倒角墙身底板倒角底版图3沉箱计算分块图经计算沉箱各部分体积及重心高度见下表：表1沉箱部分底板底板倒角墙身箱内倒角顶部墙身体积V 1V 2V 3V 4V 5m 3137.2m 37.6543.39 1.216810.608重心z 1z 2z 3z 4z 5m0.350.89.950.06719.7沉箱的总体积：V 箱=∑V i =V 1+V 2+V 3+V 4+V 5=700m 3沉箱的重心坐标设为Z 空=（∑V i Z i ）/V 箱=（V 1Z 1+V 2Z 2+V 3Z 3+V 4Z 4+V 5Z 5）/V 箱=8.0998m2．半潜驳相关技术参数及吃水计算（1）本工程沉箱使用的半潜驳有关技术性能：表2全长52m 宽32m 型深 3.6m 内幅26m 允许载重量3200t 空载重量2621t 最大下潜深度15.5m空载吃水1.4m（2）沉箱上驳后，半潜驳吃水计算：半潜驳空载时，吃水1.4m ，沉箱重量为1750t ，那么沉箱上驳后，半潜驳吃水深度为：h =1.4+1750/32/52=2.46m 。

沉箱- 箱涵整体浮运安装摘要：介绍沉箱-箱涵整体浮运安装工艺，并对比沉箱-箱涵进行单体浮运安装及沉箱-箱涵整体浮运安装工艺，进行成本进度分析。

关键词：沉箱-箱涵浮运安装浮游稳定1 工程概况171506010箱涵中有30cm的水时，7~12舱内加水4.62m时沉箱箱涵平衡，加水4.62m沉箱-箱涵安装时1~6舱和7~12舱的加水速度比为1:6.2 沉箱-箱涵浮运安装准备2.1沉箱-箱涵浮游稳定计算本预制构件为沉箱与箱涵的结合体，长23.51m ，宽9.80m ，高9.5m,其中沉箱长17.5米，箱涵长6.01米，构件重心偏离中心位置较大，为了保持浮运时平衡，需在沉箱内加水。

因为沉箱-箱涵偏心较大， 沉箱-箱涵的平衡对加水方式相当敏感，加水的部位、速度必须准确，计算出沉箱-箱涵在不同加水量的情况下的平衡状态，并在施工过程中派专人看管水泵和阀门，按照潮水涨落速度控制阀门进水速度及水泵抽水时长，做到每道工序都以既定步骤进行施工。

通过浮游稳定的计算，计算出箱涵部分分别存水10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、60cm及沉箱-箱涵重新浮起时，沉箱-箱涵保持浮游平衡、沉箱仓格的加水方式或抽水方式和相应沉箱的吃水深度等。

对各加水步骤都制定了应急措施，做到有备无患。

附件1沉箱—箱涵浮游稳定性计算(干舷高度1.64 m) 附件2沉箱-箱涵干舷高度和舱内水深对照表2.2箱涵串水孔封堵箱涵两侧各有两个串水孔，为了起浮安装，安装了两个钢封门，钢封门与箱涵混凝土面采用橡胶垫衬，依靠水压力对钢封门的作用形成自密效果。

钢封门的密闭性如何是决定沉箱-箱涵能否安全浮运到目的地的重要因素，万一钢封门渗水速度过快而无法控制，很容易造成沉箱-箱涵的倾覆。

为了保证沉箱-箱涵顺利拖运至目的地，除了加强钢封门制作安装质量外，并在钢封门安装后使用玻璃胶从外部进行封堵。

渗水路径2.3制作沉箱封舱板、阀门杆沉箱封舱板用10#槽钢做骨架，3毫米钢板做面板。

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。