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1、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，Mh16 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：设计船型总长（m）型宽（m）满载吃水（m）183 27.6 10.5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：，1.50.21DkTm设计低水位 7.4 米，则底高程： ，因此定底高程 -5.1m 处。由于沉箱7.427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
2、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： 。130.214lbhm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 ，水下为 ，则在设计32.5/kNm31.5/kNm高水位
3、时沉箱的自重为： .1.5 1.5123.5155.3.52464 62G （ ）则 。7.8GkN自重 G 对 O 点求矩：。7.1053.49675.10492/35.1/=73.56M kNmg（ ） （ ）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： 。250178.54qkPa（此处近似用朗肯土压力进行验算）朗肯主动土压力系数：。22530.()7)(=2Katntnoo则其土压力分布如上图：如上图，其各点的土压力强度为： 012=0.718.54.21;75.;.93178.63.4.abPKhqkPakkPa则其土压力为：。0.5148.
4、5.0.15.642.E KN作用点至墙底的距离为： 22148.26.379.7.930.5791.3.( ()=.0ym 。则土压力对墙前 O 点的弯矩值为：。26.1756.7MKNmg综上： ，即说明在高水位时胸墙能保持抗倾稳定。G=73.56kNg即胸墙的尺寸为：顶宽为 1.0m，底宽为 5.5m，高为 4.6m。则码头的结构形式及尺寸如图：二、计算高低水位时抗滑、抗倾稳定性及地基应力1、荷载作用分类及计算：（1）结构自重力（永久作用）：a、设计高水位情况：设计高水位自重作用计算表项目 计算式 Gi（ KN) Xi(m) Gi*Xi(KN*m)沉箱前、后面板、纵隔墙 (13.05*0
5、.3*+13.05*2)*13*15 2035.80 5.50 11196.90 沉箱侧板、横隔墙（13.05*4.25*0.3*4+13.05*4.25*0.2*4）*15 1663.90 5.50 9151.45 沉箱底板 （9.3*0.25*13）*15 816.10 5.50 4488.55 沉箱前趾 （0.45+0.85）*0.9*0.5*13*15 114.10 0.50 56.60 沉箱内填土 4.25*4*13.05*9.5*6 12645.45 5.50 69549.98 胸墙 (1+2.5)*1.5*0.5*23.5+(2.5+5.5)*3.1*0.5*13.5*13297
6、9.00 0.40 1191.60 胸墙后填土 (4.8+7.8)*3.1*0.5*9.5+(7.8+9.3)*1.5*0.5*18*135414.00 4.12 22305.68 总计 25668.35 117940.76 每延米自重作用 25668.35/13 1974.49 9072.37 b 、设计低水位情况：设计低水位自重作用计算表项目 计算式 Gi(kN) Xi(m) GiXi(kN*m)沉箱前面板、后面板、纵隔墙2*（0.3*12.5*13*15+0.3*1.05*13*25）+0.2*12.5*13*15+0.2*1.05*13*252223.00 5.55 12337.65
7、沉箱侧板，横隔板2*（0.3*12.4*12.5*15+0.3*12.4*1.05*25）+0.2*12.4*12.5*15+0.2*12.4*1.05*252120.40 5.55 11768.22 沉箱底板 10.2*0.45*13*15 895.05 5.55 4967.53 沉箱前趾 0.85*0.9*13*15 149.18 0.45 67.13 沉箱内填石6*（3.4*3.65*12.5*9.5+3.4*3.65*1.05*18） 10249.42 5.55 56884.28 胸墙（1+5.5）*4.6/2*13*23.54567.23 2.79 12719.72 胸墙后填土 (3
8、.8+8.3)*4.6/2*13*18 6512.22 7.04 45819.98 总计 26716.49 144564.50 每延米自重作用 2055.11 11120.35 （2） 、土压力标准值计算：码头后填料为粗砂，水上水下的内摩擦角 ，沉箱以下外摩擦角 =35o 35=1.7o。主动力系数为： 2 22 2coscos35=0.9in()iin(1.7)in11aKo；axcos0.29cos.028K。=in17.6土压力标准值按下式计算： 1a0()Kcosnieh2a0()ni其中 。cos=1a、 码头后填料土压力（永久作用）：设计高水位情况：；13.50e；12.08.29
9、7.8ahKkPea（与 相差很小，近似忽略）12.08. 7.6ahke 1.0e。1-5.2+15+54.9a k） （ ）（土压力强度分布图见上图高水位计算作用分布图。土压力为：；n117.857.84917.542.6/22E KNm土压力标准值的水平力：；Hncos.6cos.=3.9/土压力标准值的竖向力：；Vnsi542.sin1.70.2/EKNmo土压力引起的倾覆力矩为：11. 17.578+781+54.9-82323=340(KNm)/ EHM g（ ） （ ） 。土压力引起的稳定力矩为：。V10.2=.(. )/EKNmg设计低水位情况：；13.5e；7.402986.
10、14ahKPeka（相差不大，近似和 相等） ；7.40286. 7ahkae 7.4e。1-5.+1.+5.0286a k） （ ）（土压力强度分布图见上图低水位计算作用分布图。土压力为：；116.3841.26.82.573.6/2nE KNm（ ）土压力标准值的水平力：；Hncos7.cos1.=9./土压力标准值的竖向力：；Vnsi3.6sin.74./EKNmo土压力引起的倾覆力矩为： 16.112.512.56.38425+3.84+6.8-342 3=4795(KNm)/ EHMg（ ） （ ） 。土压力引起的稳定力矩为：。V14.7=6.35(0.2)/EKNmgb 、堆货荷载
11、产生的土压力：各种水位时，堆货荷载产生的土压力强度标准值相同。；13.58920.5.8ekPa。 （近似相等，均取 5.80kPa）8.9-516ek土压力强度分布图见上图高水位计算作用分布图。堆货荷载引起的水平作用：；5.801.67.8/qHEKNm堆货荷载引起的竖向作用：；Vtan.7.tan.=2.34/qHoo堆货荷载引起的倾覆力矩：；=18.60.6.57()/EqHMKNmg堆货荷载引起的稳定力矩：。.2341.2()/EqHc、码头前沿堆货引起的竖向作用：码头前沿堆货范围按 7m 计算。；72014/GKNm码头前沿堆货产生的稳定力矩：。140(.27)938()/GMgd、
12、门机荷载产生的土压力计算（可变作用）：沉箱长度为 13m，故考虑时仅按一台门机产生的土压力计算，在吊臂处于不同位置下各种水位中，门机产生的土压力范围相同。如图情况 3：A、B 前腿为 1100KN、400KN，C、D 后腿为 400KN、1100KN。门机后退产生的附加土压力强度：；2=150/3.2086.3PaxeKkPah门机后腿产生附加土压力引起的水平作用和倾覆力矩： q6./2HEKNm3851=4()Mg门机后腿产生附加土压力引起的竖向作用和稳定力矩：qV32.8tan1.768/EKNmo60=9()Mg门机前腿产生附加土压力引起的竖向作用和稳定力矩： 150/3.8/GKNm.
13、827=0()g其余两种情况类似，但是 1 和 2 情况下，后腿竖向荷载小于 3 情况，故产生的附加土压力也小于 3 情况，考虑最不利情况时，仅需考虑 3 情况即可。(3)、船舶系缆力（可变作用）；sincoxN。y因为此处是海港码头，按要求，则 =3015oo ， 。；sincsincs=241.8xNKN系缆力引起的水平作用和倾覆力矩为：；241.8.5/3RHPm。.569()MKNg（4） 、码头荷载标准值汇总码头荷载汇总表作用分类荷载情况垂直力（KN/m)水平力（KN/m)稳定力矩（KN*m/m倾覆力矩（KN*m/m)设计高水位 1974.49 9072.37 自重力 设计低水位 2
14、055.11 11120.35 设计高水位 110.02 531.29 1122.20 3540.73永久作用填料土压力设计低水位 144.74 698.93 1476.35 4795.74堆货土压力 22.34 107.88 415.52 2006.57前沿堆货 140.00 938.00 门机作用 122.06 32.28 385.49 164.64可变作用船舶系缆力 18.58 2、码头稳定性验算（1）作用荷载效应组合持久组合：设计高水位（永久作用）+堆货（主导可变作用） ；（波浪力为 0）短暂组合：波浪力为 0，故此不予考虑；偶然组合：非正常撞击、火灾、爆炸等未考虑；地震组合：可不进行
15、抗震验算。（2）码头沿基床顶面的抗滑稳定性验算：此处无波浪作用，堆货土压力为主导可变作用时： 0EHq vq1(+)(G+E)PB dd f（3）码头沿机床顶面的抗倾稳定性验算：此处无波浪作用，考虑堆货土压力为主导可变作用时： 0EHEqGEvEqvud1(M+)(M+)PB PBM抗滑稳定性验算计算表土压力为主导可变作用：r0(re1EH+rE2EqH+rpPB)1/rd(rgG+rE1Ev+Re2Eqv+ruPBu)f 项目组合情况r0 rE1 EH rE2 EqH rp PB 结果 rd rg G Ev Eqv ru PBu f 结果 结论高水位 1.0 1.35 531.29 1.25 107.88 0.7 1.2 0 852.09 1.1 1.0 1974.49 110.02 22.34 1.2 0 0.6 1173.24 稳定持久组合 低水位 1.0 1.35 698.93 1.25 107.88 0.7 1.2 0 1078.41 1.1 1.0 2055.11 144
