港口水工建筑物课程设计范本--沉箱

第一篇 设计任务书

1. 概述 1.1

编制本报告的主要依据和资料

《重力式码头设计与施工规范》JTJ290-98、《海港水文规范》JTJ213-98、《水运工程抗震设计规范》JTJ225-98、《港口工程地基规范》JTJ250-98、《港口工程荷载规范》JTJ215-98以及课本《港口水工建筑物》。

1.2 建设的必要性和建设规模

1.2.1 建设的必要性

该工程为件杂货码头，将带动周围地区经济社会发展，是综合利用海岸线及海洋资源的需要，也是增加劳动就业，提高当地人民生活水平和促使社会安定的需要。

1.2.2 建设的规模

该码头结构形式为顺岸沉箱重力式，建筑物等级为Ⅰ级。

2. 自然条件分析 2.1 2.2

地理位置 气象

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。

2.2.1 气温

多年平均气温 13℃ 历年极端最高气温 41℃ 多年最高月平均气温 28℃ 历史极端最低气温 -21℃ 多年最低月平均气温 -6.3℃

2.2.2 降水

本区域年平均降水量640～712mm，最多年降水量1064～1186mm，最小年降水量261～384mm，年降水量集中在夏季（6～8月），其中7月份降水量占全年降水量的30％左右。

2.2.3 风况

本区域常年主导风向，冬季多东北风，夏季多东南风。年平均风速为2.8～3.8m/s，大风多发生于春季，其次为冬季，秋季最少。年大风天数平均10天，最多24天，最大风速达13～24m/s。

2.2.4 雾况

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多年平均雾日为11～14天，多发生于冬季，秋季次之。

2.2.5 相对湿度

年平均相对湿度为70％～80％。

2.3 水文

2.3.1 潮汐、水位

极端高水位（五十年一遇） ﹢5.10米 极端低水位（五十年一遇） ﹣1.25米 设计高水位(历时累积频率1%) ﹢4.22米 设计低水位(历时累积频率98%) ﹢0.45米 施工水位 ﹢2.00米

2.3.2 波浪

拟建码头所在水域有掩护，码头前波高小于1米。 50年一遇，H1%波浪高值为：

设计高水位：H1% =1.665m，T=6.3s 设计低水位：H1% =1.665m，T=6.3s 极端高水位：H1% =1.665m，T=6.3s

2.3.3 海流 2.3.4 冰凌

本区域一般12月下旬至次年2月上旬水面结冰，最大岸冰厚度2～3cm，最大冻土深度10cm。

2.4 地形、地貌及泥沙运动

码头位置处海底地势平缓，底坡平均为1/200，海底地面标高为﹣4.5米～﹣5.5米不等,见图

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1。

根据勘探资料，码头所在处的地质剖面图和有关的资料见表1及图2。 表1 拟建码头处地质剖面 柱状图 标 高 海底至 ﹣7.9 ﹣7.9以下 地质 淤泥 亚粘土 指 标 Υm=1.53t/m3,Ψ=12°8′, C=0.14kg/m2。 e=0.7，Ip=12.4，IL=0.58， ES=110.87kg/cm2， r=1. 94t/m3， c=0.25kg/cm2，Ψ=20°。 p e 0 0.5 1.0 2.0 3.0 0.700 0.687 0.678 0.663 0.652 图2 码头所在处土壤特性

2.4.1 港区地形、地貌特征概述 2.4.2 泥沙来源与动力条件

2.4.3 泥沙运移方式和回淤强度分析 2.5

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地震

本地的地震烈度为6°。

第二篇 设计计算书

1、 设计条件

该码头是海港码头，其平面布置按《港口工程技术规范》总体设计篇（JTJ211-87）即《海港总体及工艺设计》的有关规定确定：

（1） 泊位长度：L?Lc?2d?171?2*19?209m

码头前沿停泊水域不小于2倍船宽，取45m。 (2) 沉箱的长宽高的确定：

1） 沉箱长度有设备能力，施工要求和码头变形缝间距确定。该码头施工条件良好，没有特别要求和限制，重力式码头变形缝间距一般10~30cm，取沉箱长度12m，码头总长209m，采用17个沉箱。

2）沉箱高度取决于基床顶面高程和沉箱顶面高程

沉箱顶高程由施工水位确定，可取2.6m，基床顶面高程由下式确定：

D=T+Z1+Z2+Z3+Z4。其中，T为设计船型满载吃水，取8.7m；Z1是龙骨下最小富余 深度，按岩石地基，取0.6m；Z2由于码头前沿的波高小于1m，取0；Z3为船舶因配载 不均而增加的尾吃水，取0.15m；Z4是被淤深度，取0.4m，则综合以上各项取值，有：D=8.7+0.6+0+0.15+0.4=9.85m。

3） 基床顶面高程为：H′=设计低水位-D=0.45-9.85=-9.4m 沉箱高度：H=2.6-(-9.4)=12m 4）沉箱宽度主要由码头的水平滑动及倾覆的稳定性和基床及地基承载力确定。在根据预制厂提供的模数，初步确定码头沉箱的宽度为6.6m。 （3）沉箱内隔墙设置：

为了增加沉箱的刚度和减少箱壁的和底板的计算跨度，在箱内设置1道纵向隔墙和2道横向隔墙。

（4）构件的尺寸：

根据规范对沉箱构件的构造要求和码头受荷情况，以及根据工程经验，初步拟定沉箱各构件尺寸如下：箱壁厚度取0.3m，地板厚度取0.4m，隔墙厚度取0.2m ，在各构件连接处设置0.213m*0.213m的加强角，以减少应力集中，防止干裂。

（5）胸墙尺寸：

胸墙底标高不低于施工水位，取2.3m（沉箱嵌入胸墙30cm），采用阶梯式胸墙，顶宽取3m。 （6）码头顶高程：

按规范要求顶高程高于设计高水位1.0~1.5m，并且在极端高水位时不被淹没，取码头顶高程5.3m。

（7）基床尺寸：

基床采用按基床的型式，基床厚度取1.0m，前肩与后肩分别取4.0m和3.0m。

（8）沉箱的浮游稳定性：

沉箱的自重：计算见表2。 表2 沉箱的自重计算表 项目 沉箱前、后板，纵隔板 沉箱侧面板，横隔板 沉箱底板 计算式 (0.3*2+0.2)*12*11.6*25 (0.3*2+0.2*2)*2.9*11.6*2*25 6.6*12*0.4*25 Gi(kN) 2784.00 1682.00 792.00 - 4 -

沉箱前、后趾 竖加强角 底加强角 ∑ 每延米自重作用 (0.4+0.7)*0.75*0.5*2*12*25 0.5*0.213^2*12*24*25 0.5*0.213^2*(3.4+2.6)*2*25*6 5721.66/12 247.50 163.33 40.83 5721.66 476.81 a) 沉箱的干舷高度： V?沉箱体积（排水体积）：

?G?水i?5721.663?569.60m9.8*1.0253

前、后趾体积：V′=2*（0.4+0.7）*0.75*1/2*12=9.9m 沉箱吃水：T?V?V?569.60?9.9??7.07m A12*6.6沉箱的干舷高度：F=H-T=12-7.07=4.93m

B26.62*tg??h?S?tg8??*1?1.0?2.13m 2323B2故满足：F=H-T≥*tg??h?S

23b) 空箱的浮游稳定性：

设沉箱的重心高度为H′，则

1/2*(5721.66/25)=0.8*(12-H′)*12+1/2*0.213^2*(12-H′)*24+1.0*2.9*2*(12-H′) 得重心高度：H′=4.82m 前后趾的形心高度：

0.4*0.2*0.75?0.5*0.3*0.75*(0.4?yv?(0.4?0.7)*0.75*0.50.3)3?0.282m

沉箱的浮心高度：

7.07?9.9*0.2822yw??3.48m 569.60由于??4.82?3.48?1.34m

(569.60?9.9)*ILB312*6.63???0.50m 定倾半径：??V12V12*569.60定倾高度：m= ?-

?=0.50-1.34=-0.84m

根据规范要求沉箱的定倾高度在近程浮运时，应满足m≥0.2m。 空沉箱不满足浮游稳定性，应往仓格加水。

c) 加水0.5m后，沉箱浮游稳定性计算：

压载水的体积：

Vw?[3.67*0.5*2.9?0.5*0.213^2*0.5*4?0.5*0.213^2*(3.4?2.6)*2]*6?30.02m2设重心高度H′：

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