长沙霞凝国家粮库码头一期工程沉箱码头设计

长沙霞凝国家粮库码头一期工程沉箱码头设计

1概述

1.1 港口现状

长沙霞凝国家粮食储备库码头港址处于湘江湘江衡阳至岳阳河段千吨级航道中部位置，水运物资一般为长距离、大批量、货源相对稳定的大量货物。长沙霞凝国家粮食储备库码头位于湘江右岸、石长铁路大桥下游约2.5km，在长沙经济开发区范围内，水路距市中心约16km。在湘江岸线750m范围内建造。

粮库现有已建码头散粮泊位1个，设计吞吐能力20万吨，包粮泊位1个，年吞吐能力15万吨。由于散装粮食物流手全社会散装物流设施配套的制约，散粮泊位基本没有使用，包粮泊位因起重机能力仅3吨，装卸效率低，斜坡码头生产作业存在安全隐患，因此许多粮库合作的伙伴也另辟它径，许多合作项目也因此无功而返，粮库现有港口现状已经成为严重制约起发展的瓶颈。

1.2 设计依据

依据《长沙港口主枢纽总体布局规划》（1998年10月），湖南长沙霞凝国家粮库已上报上级主管部门批准立项，进行湖南长沙霞凝国家粮库码头改扩建工程方案研究及工程设计工作。

近年来，湖南省开始突现外向型经济的特点，经济和城市建设得到迅猛发展，对交通运输特别是水路运输，无论是规模还是辐射范围都提出了更高的要求,而长沙市则把“突出基础设施建设和环境建设，增强城市功能，提升城市品位”作为《十五》期间的主要工作之一，目前正加强城市林业生态圈和城乡绿化一体化，并高标准全面建设城区沿江两岸风光带，原来居于其中的长沙老港区阻碍了湘江两岸风光带的实施，且对城市的防洪、环保、交通和城市发展有较大的不利影响，因此长沙市政府已进行了《长沙港口主枢纽总体布局规划》工作，将长沙港全部迁移到长沙市区湘江下游霞凝河段，目前长沙港口主枢纽霞凝港区一期已建设完成，二期工程正在建设中。长沙霞凝国家粮食储备库码头改扩建工程地处在该库所在湘江岸线750m范围内，紧邻长沙主枢纽霞凝港区，作为粮食饲料油脂等综合货物专用码头，其功能可视为长沙港主枢纽总体布置规划的有机组成部分。

依据文件有：

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（1）.《湖南长沙霞凝国家粮食码头改扩建工程方案研究及工程设计任务书》； （2）.《湖南长沙霞凝国家粮食码头改扩建工程可行性研究报告》

湖南省国际工程咨询公司编（2005.12）；

（3）.《关于长沙霞凝国家储备库码头改扩建工程核准的批复》

湖南省发展和改革委员会，湘发改财贸【2006】112号文件；

（4）.《关于霞凝粮库码头改扩建的批复》

湖南省粮食局，湘粮行【2006】2号文件。

1.3 设计概要

建设地点为长沙霞凝国家粮食储备库码头改扩建工程地处在该库所在湘江岸线750m范围内。建设规模为设计一期工程件杂货年吞吐量30万吨。按1000t级驳船船型设计。

1.4 设计内容

此次设计内容包括外文专业文献翻译，长沙霞凝国家粮食储备库码头总平面布置，装卸工艺设计以及码头结构设计。

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2 自然条件

2.1 气象

多年平均风速2.4m/s，强风为WN，常风向为N、S，夏季多南风，秋季多西北风，历年最大风力为9级历年最大风速为20.7m/s。 2.1.2 气温

多年平均气温17.2摄氏度，极端最高气温40.2摄氏度，极端最低气温负12摄氏度，无冰封史。 2.1.3 降水

年平均降水量1400.6mm，多年平均降水日数158.4天，大部分降雨集中在4～9月。 2.1.4 雾

多年平均雾日26.4天，多发生在冬春两季。

2.2 地形地貌

港址场地地貌单元为湘江现代河漫滩与河床的分界斜坡，坡度约40-50度。场地地形东北部为倾向河床的河漫斜滩，坡度约20度。场地的西南部为河床，河床枯水期水深约2m（钻孔附件）。

2.3 工程地质

港区场地下伏基岩为燕山晚期花岗岩（r），基岩埋深一般较浅，在码头拟建场地内及下游约百米处均有基岩出露，但因河流的侵蚀冲击及风化花岗岩的残坡火破击，在场地形成较厚的第四系松散覆盖层。原散粮码头框架平台处自上而下各地层依次为粉质粘土、淤泥质粉土、沙混粘土和全风化、强风化、中等风化、弱风化花岗岩，岩石以上各层地基承载力均低且很不均。而中等风化花岗岩单轴极限抗压强度较高，为16MPa，埋深在14～25m左右。

原包粮码头前沿自上而下各地层依次为卵石混泥砂、粉质粘土、粘土质粉细砂和强风化、中等风化、微风化花岗岩，强风化岩出露标高18.33m左右，允许承载力300kPa。

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场地地下水主要赋存于砂混粘土中，地下水类型为空隙承压水。因粘土含量较高，含水量较弱。综合地质年代及各层的岩土特性，可划分为8个工程地质层，各层的主要特征自上而下分诉如下： 2.3.1 质粘土及泥质粉土（Q）

棕黄色，成分为粉质粘土，地下水位之上，可塑，地下水位以下软塑，具水平层理，层理面含粉细砂，下部水下为深灰色淤泥质粉土；软塑为主，近河床处为流塑，为相隔水层。属第四系全心统河漫及河床相冲积层，在钻进时该层不仅跨孔，且缩径，该层整个场地均有分布，层厚4.40～8.00m，平均6.34m，底深标高-11.90～-7.40m，平均-9.02m。该层可细分为两下亚层：即河漫滩相的粉质及河床相的淤泥质软土，因此该层各项的物理力学性质指标变化幅度较大，如液性指数（IL）为0.50～1.14，土样承载力标准值（fk）为100～165kpa，标贯试验承载力标准（fk）70～105Kpa 。 2.3.2 砂混粘土（Q）

灰黄色、黄灰色，砂的成分为花岗质石英、长石中粗或砾砂，含量为60～70%，胶结物为黄色粘土 ，含量约10-20% 。充填物为粉土，含量也为10～20%，稍密，分选性较好，因粘土含量高，透水性较差，渗透系数为0.00006-0.006cm/s，平均为0.003cm/s，属花岗质风化物的洪坡积层。 2.3.3 砂混粘土（Q）

褐红色，棕红色，砂粒成分为花岗质长石、石英、砾砂或粗中砂，含量约70%，粘土胶结，粘土粉土含量约30%，中密，分选性较好，弱含水性，与第2层透水性相当，渗透系数为0.00006cm/s，属花岗岩残坡积层。 2.3.4 全风化花岗岩（r）

褐黄、灰黄、灰褐色，原岩结构清晰，因风化彻底，岩心多内松散砂状，少量土块状且可用手捏碎。风化裂缝水，因含泥沙少，渗透系数较高为0.006cm/s 。 2.3.5 强风化花岗岩（r）

黄灰、灰白色，成分为裂隙发育的花岗岩碎块，或部分长石风化成白色粘土的块状花岗岩，岩心可用手折断，下部可见较坚硬原岩结构较清晰的花岗岩，该层分布厚度为0.30-1.80m，平均0.93m。 2.3.6 中风化花岗岩（r）

浅灰色、灰白色，中粗粒结构，长石、角闪石等矿物略有变质、且颜色变浅，岩心呈短柱状，裂隙较发育，裂隙面多变为黄褐色，锤击声脆，不易击碎。饱和抗压强度为

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21.00～61.00 Mpa，按GBJ7～89规范附录九确定其饱和单轴抗压强度的标准值为16 Mpa，该层分布范围广且连续，层厚0.5～1.80m，是良好的深基础持力层。 2.3.7 弱风化花岗岩（r）

浅灰色、岩心呈长柱状，岩石表面和裂面稍有风化迹象，少量裂隙切割岩体，饱和单轴抗压强度77.3～85.70 Mpa，其标准值为77 Mpa。该层分布连续、厚度稳定且承载力大，厚度2.50～9.50m，平均5.89m。是理想的深基础持力层。 2.3.8 未风化花岗岩（r）

浅灰色，岩心长柱状，未见风化迹象，坚硬致密，粗粒结构，局部斑粒状，矿物成分为石英、正长石、云母、角闪石等。

2.4 水文

长沙水文站位于港区上游约18.5km处，该水位站有关资料如下：历史洪水位36.90m（1998年6月1日），历史低水位23.25m，最大水位差13.65m，多年平均水位27.31m，历年最大流量2.07万m3/s，最小流量268m3/s，最大流速1.9m/s，最小流速0.2m/s,河段多年平均含沙量0.169kg/m3，属清水河流。港址所处河道岸线微弯，据1998年与2001年测图资料对比分析，该河段近岸河床稳定，略冲，水域良好。根据水位站资料推出本码头处多年最高洪水频率5%的水位为35.40 m，多年历时保证率98%的水位为23.37m 。

2.5 地震烈度

根据湘建【1992】设字第508号文，长沙市地震基本烈度为Ⅵ度，需对建筑物采

取适当的抗震构造措施

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即：2L×67.5=135m

3L=205m3L=205m2L=135m流向2L=135m流向 图4.2码头调头水域

4.3.6 锚地

河港锚地有共船舶待泊、待拖之用的编解队锚地，船舶过境临时停泊或换拖的过境锚地及进行船-船过驳作业用的水上作业锚地等三种类型。查《河港总平面规范》（JTJ-212-2006）按抛锚系泊锚位面积计算。

抛锚系泊锚位面积按下式计算：

A=sa （4-4）

式中：A—抛锚系泊锚位面积

s—锚位沿水流方向长度(m),可按表A.1.1选取s=1.8L；

a—锚位宽度（m），可按表A.1.1选取a=4B。 所以：A=sa=1.8L×4B=1.8×67.5×4×10.8=5250㎡

aa流向s

图4.3码头抛锚系泊锚位面积

4.4 泊位数和泊位利用率

4.4.1 泊位数

泊位数按下式计算：

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N=Qn/Pt （4-5）

式中 ：N—泊位数

Qn—根据货物类别确定的年吞吐量（t），Qn=300000 t； Pt—一个泊位的年通过能力（t）。 其中：Pt =

1??i （4-6）

Ps1式中：?i—当货种多样而船型单一时，?i为各种货种年装卸量占泊位年装卸

总量的百分比（%）；当船型、货种都不相同时，?i为各类船舶年装载不同货物的数量占泊位年装卸总量的百分比（%），取

?i=1。

Ps1—与?i相对应的泊位年通过能力（t）。

Ps1=

TyGttz?ftd?tstd? （4-7）

其中 ：tz=

G （4-8） p式中： T—年日历天数，T=360d

G —设计船型的实际载货量， G =1000t ts —昼夜非生产时间之和， ts =5h tf—船舶辅助作业时间， tf=0.75h

td—昼夜小时数（h）,根据工作班次确定，三班制为24 h。 tz—装卸一艘设计船型所需时间， tz = 1000/100=10h ρ—泊位利用率,ρ=70% p—设计船时效率，p=50t/h。 所以：Ps1 =

360?1000?0.7=45.2×104 t

100.75?24?52430?104N=Qn/Pt= =0.66 445.2?10第12页 共59页

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即选定泊位为1个 4.4.2 泊位利用率

根据《河港装卸工艺设计手册》泊位利用率可按下式计算：

Kcc?ncw Ncw （4-9）

式中：Kcc—泊位利用率；

ncw—计算泊位数，ncw=0.66； Ncw—取用泊位数，Ncw=1。

根据公式（4-13）算得的泊位利用率需满足合理泊位利用率的要求，否则应设法予以调整。件杂货码头的合理泊位利用率确定根据《河港工程设计规范》件杂货码头的合理泊位利用率范围为0.60~0.75。

Kcc=0.66/1=0.66

综上所述，该件杂货码头的泊位利用率计算过程和结果合理，说明该假定是成立的。

4.5 码头尺寸的确定

根据泊位数的计算本设计为单个泊位，由于考虑到二期工程的进行，泊位的长度的按沿码头前沿线连续布置多个泊位长度计算。可按下列公式计算：

Lb1=L+1.5d （4-10）

式中：Lb1—端部泊位长度（m）

L—设计船型（m），L=67.5m

d—泊位富裕长度按（m）,查《河港总平面设计规范》表3.3.2-1，取d =10m。

所以：Lb1=67.5+2×10=90m

4.6 陆域布置

仓库和堆场主要根据计算确定的库场面积结合具体的条件及其装卸工艺流程进行布置，原则上尽量安排在靠近码头区域。位于前方的仓库、堆场一般都平行于码岸线的布置，其他的后方堆场、仓库则根据铁路线和公路走向进行布置。

库场面积按下式计算：

E?QhKbkKrtdc （4-11）

Tykak第13页 共59页

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式中：

E—仓库或堆场所需容量（t）； Qh—年货运量（t）；

KBK—仓库或堆场不平衡系数, KBK=1.4；

Kr—货物最大入堆场、入场百分比（%）,Kr =0.9； Tyk—仓库或堆场年营运天数（d），取360d； tdc—仓库或堆场在堆场的平均堆存期（d）,tdc =7d； αK—堆场容积利用系数，件杂货取1.0， A?式中：

A——堆场总面积（m2）；

q——单位或有效面积的货物堆存量（t/ m2）, q=1.6 t/ m2；

Kk——堆场总面积利用率，为有效面积占总面积的百分比（%）,Kk=0.65。

30?104?1.4?0.9?7=7350t 所以：E =

360 A=

E （4-12） qKk7350=7070㎡

1.6?0.65

5 装卸工艺

5.1 设计原则

装卸工艺是进行装卸生产的基本工艺,是港口生产活动的基础。为了提高经济效益

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和社会效益的目标,设计出先进的技术,经济合理,安全可靠的装卸工艺流程,来完成一定的货物运量。因此装卸工艺设计必须遵守基本的原则和要求，并参考《河港装卸工艺设计手册》进行设计。

5.2 一般要求

（1）流程的各环节相互协调；装卸机械的选型要立足于国内，尽量采用定型的同类型

产品和系列设施，用于同港口的机械不宜过多以利于港口的管、用、养、修等工作。

（2）对于装卸机械的选型应保证质量安全 （3）对于装卸机械的选型应力求减少操作环节

（4）要对装卸过程的移船和调式作业采用积极有效的措施

（5）选用随伸距而变动起重能力的起重装卸船舶时考虑吊船窗外侧货物的情况下，起

重能力应满足要求。

（6）进行装卸工艺设计时要因地制宜考虑远近结合充分留有发展余地

（7）布置固定式装卸机械设备时，应考虑设备的安装，检修和拆卸和方便，积极推进

大宗散货专业化，件杂货物的成组集装化。

5.3 装卸工艺的布置

河港件杂货装船和卸船作业一般采用下面两种形式：

（1）、输送机系统。主要是用于大宗的货装货物装船和卸船，如粮食、化肥、水泥等

袋装货的专用进、出口码头。

（2）、起重机系统。主要适用于货种比较杂的货物，如日用百杂货、五金钢材生铁、

机械设备等件杂货装卸的通用性进、出口码头。 本设计采用用起重机系统。 5.3.1 装卸机械选择

本设计采用门座式起重机，轨距10.5m，最大起重吨10t，吊臂幅度25m该机型的周期循环作业机械，可同时起升变幅和旋转，幅度变化范围大（7.5—30m）,可装卸船舶舱口范围内任何一点的货物。组成的件杂货可直接吊放在轨道后幅度范围内的堆场上暂存，等待再行装船或装车，可以减少其他流动机械的搬运作业距离。也可以直接装车离开码头。 5.3.2 工艺布置

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表7-5 荷载标准值汇总表

作用分类 自 永 久 作 用 重 力 土 压 力 堆货土压力 可 船舶系缆力 变 门机荷载1 作 门机荷载2 用 门机荷载3 275.9 40.92 1151.22 188.1 307.48 27.9 1259.81 128.22 268 14.89 1087.9 18.43 29 58 696 18.69 149.52 778.35 设计高水位 设计低水位 78.94 114.97 307.35 443.0 631.52 919.74 1933.83 2713.35 荷载情况 设计高水位 设计低水位 垂直力 1611.96 2383.13 水平力 稳定力矩 8322.93 12525.42 倾覆力矩 7.5.2 承载能力极限状态设计表达式

根据《重力式码头设计与施工规范》中的规定：码头沿基床顶面的抗滑、抗倾表达式如下：

(1)不考虑波浪作用,且由可变作用产生的土压力为主导可变作用时：: 抗滑稳定性可按下列公式计算：

?0(?EEH??EEqH???EPqH)?1?d(?GG??EEV??EEqV)f （7-10）

抗倾稳定可按下列公式计算：

?0(?EMEH??EMEqH???pRMPR)?1?d(?GMG??EMEV??EMEqV) （7-11）

(2)不考虑波浪作用，系缆力为主导可变作用时： 抗滑稳定性可按下列公式计算:

?0(?EEH??EpRH???EEqH)?抗倾稳定可按下列公式计算:：

1?d(?GG??EEV??PRPRV??EEqV)f （7-12）

?0(?EMEH??PRMPR???EMEqH)?1?d(?GMG??EMEV??EMEqV) （7-13）

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表7-6 抗滑稳定性验算

土压力为主导可变作用 项目组合 系数 持久组合一 持久组合三 ?0?0(?EEH??EEqH???pRpRH) ?E ?1?dd(?GG??EEV??EEqV)f EH EqH ? ?pR pRH结果 ?GG1162 2383 EV EqV f结果 1.0 1.0

1.4 78.9 85.2 1.4 115 85.2 0.7 0.7 1.3 43.5 1.3 43.5 261 1.0 311 1.0 1.0 1.0 78.9 18.7 115.0 18.7 0.6 稳定 0.6 稳定 表7-7 抗滑稳定性验算 系缆力为主导可变作用 0(EEH?E 1项目组合 系数 持久组合二 持久组合四 ???pRH???EEqH)pRH ? ?d (?GG??EEV??PRPRV??EEqV)f ?0?E1.0 1.4 1.0 1.4 EH ?pR1.3 1.3 EqH85.2 85.2 结果 ?d?G1.0 1.0 G1162 EVPRV EqV f0.6 0.6 结果 78.9 43.5 0.7 115 43.5 0.7 246 1.0 294 1.0 78.9 29.0 18.7 稳定 稳定 2383 115.0 29.0 18.7

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表7-8 抗倾稳定性验算

土压力为主导可变作用 0(EMEH? 1项目组合 系数 持久组合一 持久组合三

???E?EMEqH???pRMPR) ?d?d1.0 1.0 (?GMG??EMEV??EMEqV) ?01.0 1.0 MEH MEqH?0.7 0.7 ?pR MPR结果 ?G1.0 1.0 MG MEV MEqV结果 1.4 1933.8 778.6 1.4 2713.4 778.6 1.3 1.3 696.0 4319.4 696.0 5371.7 8322.9 631.5 149.5 12525 919.7 149.5 稳定 稳定 表7-9 抗倾稳定性验算

系缆力为主导可变作用 ?0(?EMEH 项目组合 系数 ??PRMPR???EMEqH) 1?d?d1.0 1.0 (?GMG??EMEV??EMEqV)?01.0 1.0 ?E MEH MPR?0.7 0.7 ?pR MEqH结果 ?G1.0 MG MEVMEqV结果 持久组合二 持久组合四 1.4 1933.8 696.0 1.4 2713.4 696.0 1.3 778.6 4286.0 1.3 778.6 5338.4 8322.9 631.5 149.5 稳定 1.0 12525.4 919.7 149.5 稳定 第48页 共59页

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7.5.3基床承载力验算

根据规范，验算公式为： ?0???max??r （7-14） 式中：?0— 结构重要性系数；

??— 基床顶面最大应力分项系数，取1.0； ?ma—x基床顶面最大应力标准值； ?r— 基床承载力设计值，取600kpa； （1）基床顶面应力计算作用组合

持久组合一：设计高水位（永久作用）+堆货土压力（主导可变作用）+门机荷载（非

主导可变作用）；

持久组合二：设计低水位（永久作用）+堆货土压力（主导可变作用）+门机荷载（非

主导可变作用）；

短暂组合： 施工期；

偶然组合： 因地震烈度为6度，可不进行抗震验算。 各作用标准值按照表7-5取值。 （2）持久组合一时基床顶面应力计算 根据规范，有： ?? 式中：

MR?M0 （7-15） VK? —合力作用与前墙趾的距离；

M0，MR—竖向合力标准值与倾覆力标准值对墙底面前趾的稳定力矩与倾覆

力矩；

VK—作用在基床顶面的竖向合力标准值。 其中： VK=1611.96+78.94+18.69+307.48+29=2046.07(KN/m)

MR=8322.93+631.52+149.52+1259.81+58=10363.78(KN?m/m)

M0=1933.83+778.55+128.22+696=3536.6(KN?m/m)

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算得： ??MR?M010363.78?3536.6V=

?3.34＞B=3 m K2046.073当?＞

Bmax?VK6e3时，?minB(1?B)， e=

B2???1.16m ?maxVK6e2046min?B(1?B)?.076?1.16403.089?(1?9)?51.38＜?r （3）持久组合二时基床顶面应力计算

VK=2383.13+114.97+18.69+307.48+29=2853.27(KN/m) MR=1525.42+919.74+149.52+1259.81+58=14912.49(KN?m/m) M0=2713.35+778.55+128.22+696=4316.12(KN?m/m) 算得： ??MR?M014912.49?4316.12V=

?3.71＞BK2853.273=3.33 当?＞

Bmax3时，?min?VKB(1?6eB)，?=B2?? ?=

92?3.71?0.786(m) ?max?VKminB(1?6e2853.276?0.786B)?9(1?9) =

345.56107.99（kpa） ＜?r （4）短暂组合时基床顶面应力计算

VK=1060.46(KN/m)

MR=5124.58(KN?m/m) M0=0(KN?m/m) 算得： ??MR?M0V=

5124.58?4.8＞B=3m K1060.463第50页 共59页

7-16） （

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B——船宽（m）；

Cb——船舶方形系数；

船舶方形系数Cb取0.625，B / D=5.4；查荷载规范附录E表E.0.9，得b取0.004；由荷载规范附录E表E.0.8，查得?取1.1?10?4m2/s；故有：

Re?vL1?67.5?2410==122.7× ?4?1.1?10 104)?0.314+0.004=0.0096 Cyc=0.046?(122.7× S=1.7?250?14.3+0.825?250?43=14946.25(m2) Fyc=0.0096?0.5?1?12?685.25=32.86(KN)

（3）作用与船舶上计算风压力的垂直与码头前沿线的横向风力和平衡于平行于码头前

沿线的纵向风力计算：

Fxw?73.6?10?5AxwVx? （6-10）

Fyw?49.0?105AywVy? （6-11） 式中 Fxw,Fyw—— 作用在船舶上的计算风压力的横向与纵向分力； Axw,Ayw—— 船体水面以上横向和纵向受风面积；

Vx,Vy —— 设计风速的横向和纵向分量，取Vx,Vy=22m/s； ? —— 风压不均匀折减系数，内插法求得为0.9。 算出： Fxw=93.32KN Fyw=18.91KN

（4）系缆力标准值N及其垂直于码头前沿线的横向分力Nx，平行于码头纵向分力

Ny和垂直于码头面的竖向分力Nz按下列公式计算：

N?22Kn??FxFy????? （6-12） ?sin?cos?cos?sin?? Nx?Nsin?cos? （6-13）

?si?n （6-14） Ny?Ncos第26页 共59页

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Nz?Nsin? （6-15）

式中：N，Nx，Ny，Nz——分别为系缆力标准值及其横向、纵向和竖向分力（KN）

?Fx，

?Fy——分别为可能同时出现的风和水流对船舶作用产生的横

向分力和及纵向分力总和（KN）；

K——系船柱受力分布不均匀系数，取1.3；

n——计算船舶同时受力的系船柱数目；

； ?——系船缆的水平投影与码头前沿线所成的夹角（度）； ?——系船缆与水平面之间的夹角（度）

由分析计算，可能同时出现的风和水流对船舶作用产生的横向总和及纵向总和： 情形1：vx=22 m/s，vy=0；

?Fx=Fxw+Fxsc+Fxmc=93.32+10.45+5.22=108.28 KN

?F情形2：vx=0，vy=22 m/s；

y=Fyc=32.86 KN

?Fx=Fxsc+Fxmc=10.45+5.22=15.67 KN =Fyw+Fyc=32.86+18.91=51.77 KN

?Fy受力系船柱数目和间距可按表6-3选用：

表6-3 受力系船柱数目和间距

船舶总长（m） 受力系船柱数目n 系船柱间距a（m） ?100 120~150 2 20 3 25 150~200 4 30 200~250 5~6 30 250~300 7~8 30 根据总长为67.5m的设计船型，选n = 2，a =20 m,1个泊位共2个。 系船缆夹角?,?确定见表6-4：

表6-4 系船缆绳夹角

系船缆夹角（结构类型 0） ? 第27页 共59页

? 长沙霞凝国家粮库码头一期工程沉箱码头设计

河港码头 海港码头 30 30 0 15 由于本码头水位落差较大，按海港码头规范取值，а=300，β=300 ，

船舶总长67.5m，取N=6，K=1.2。

由上可以算得两种情形下的系缆力标准值N：

情形1：N?1.2?108.2832.86? =197.76 KN ??????2?sin30cos30cos30cos30??1.2?15.6751.77? =94.11 KN ???????2?sin30cos30cos30cos30?情形2：N?算得： N=197.76 KN

根据“荷载规范”第10.4.5条规定，1000吨级船舶计算系缆力小于100KN时，应按100KN计算。因此，取系缆力标准值为100KN。 NX=200sin300cos300=86.6KN Ny=200cos300sin300=86.6KN Nz=200sin300=100KN

由系缆力引起的垂直，水平作用的倾覆力矩分别为： PRV?Nz/15?29.69KN/m 6.2.3.2 挤靠力

船舶挤靠力应考虑风向和水流对计算船舶作用产生的横向分力总和∑Fx，当橡胶护舷间断布置时，挤靠力标准值可按下式计算： Fj'?Kj'?FxnPRH?Nx/15?25.71KN/mMPR??2.88?3?2.88?19?46.8KN?m/m

（6-16）

Fj′— 橡胶护舷间断布置时，作用于一个橡胶护舷上的挤靠力标准值（KN）； Kj′— 挤靠力不均匀系数，取1.2；

n — 与船舶接触的橡胶护舷的组数或个数； Fj'?6.2.3.3 撞击力

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Kj'?Fxn=1.2×(93.32+10.45+5.22)/6=21.66 kN

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船舶靠岸时的有效撞击能量可按下式计算： Eo? 式中：

M—船舶质量（t）,按满载排水量计算；

V—船舶靠岸法向速度，河船满载排水量1000＜W＜2000t时，Vn为

?2?M?Vn2 （6-17）

0.25-0.35m/s，取Vn=0.3m/s；

满载排水量：

log?f?0.177?0.991logDW log?f?3.15

M??f?1412.5t E0?1412.5?0.3?0.32?47.7KJ

选用H500L1500L-5Z-D型橡胶护舷,则吸收47.7KJ的能量反力为700 KN。

7 码头结构方案设计

7.1 码头结构形式选择原则

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6-18） （ 长沙霞凝国家粮库码头一期工程沉箱码头设计

码头建筑物是港口的重要组成部分和主干工程。码头的特点是荷载复杂（包括各种自然力、使用荷载和施工荷载等），施工条件差、投资大。码头结构型式一般应根据当地自然条件、码头建筑物的使用要求和施工条件决定。自然条件、使用要求和施工条件简称为选型的“三要素”。

7.1.1 使用要求与结构选型的关系

结构型式必须满足使用上的要求。在一定的自然和施工条件下，使用要求是码头结构型式的决定因素。使用对结构型式的要求主要有以下几方面： （1）满足码头装卸工艺的要求

这是在选型之前必须确定的首要问题。主要包括：码头平面的形状（顺岸或突堤）码头面高程及水深、装卸运输机械的类型、布置、使用荷载等。

（2）满足船舶泊稳的要求

对掩护条件较差的码头，结构选型必须考虑满足船舶泊稳的要求。应选择透空式或局部透空的码头结构型式。对港池波浪集中的局部地区，码头结构型式亦应选择透空消浪的结构型式，以改善码头的泊稳条件。 （3）码头实用耐久

码头前方结构要便于船舶停靠。在各种可能的最不利荷载的组合作用下具有足够的强度和整体稳定性，不得发生过大的位移和沉降而影响使用。 (4) 便于码头附属设备的设置及安装 7.1.2 自然条件与结构的选型的关系

自然条件往往对结构的型式的选择起着关键的作用，它一般决定着结构选型的类别而且是影响造价的主要因素。 （1）地质条件

结构型式必须和地质条件相适应，否则会增加码头的造价，甚至产生过大的位移或沉降，影响正常的使用。对于岩石、砂及其较硬的粘性土地基（其内摩擦角大于250）。一般采用重力式结构；对中等密实的土壤地基且其下部无较坚硬的持力层时，一般采用板桩结构；对上部地基较软弱（如淤泥质黏土或淤泥），在地基的适当深度存在较坚硬的持力层时，主要采用高桩结构。对表层有不厚的软土层且下卧有坚硬的土壤或岩石地基时，可在换砂处理后，采用重力式结构。工程实践证明，适合重力码头的地质条件下，建造高桩式码头，将使工程造价大幅度的增加。 （2）水位变化条件

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当潮差较小时，由于受到施工条件的限制，码头的上部结构不能做的很高（如天津海河沿岸）；因水位的变幅小，多采用上部结构较小的高桩无梁大板或板状结构。当潮差大而船形较小时，若采用直立式码头的结构型式不仅造价高，而且装卸工艺也不方便。因此沿海许多渔码头以及长江下游的一些大、中型油、客码头多采用浮码头。 （3）波浪条件

对开敞式码头或无防波堤掩护的码头应尽量避免或减少波浪力对码头的直接作用，其结构型式多采用墩式或透空式的结构型式。在施工期，尚应考虑码头施工各阶段的结构抗浪的稳定性。 （4）水流冲刷条件

在泥沙活动较强的地区修建突堤式码头时，需考虑它对原有冲刷平衡的影响，一般易采用透空式结构，在冲刷严重的岸边修建码头时，应预留冲刷厚度必要时还应采取适当的护底措施。 （5）冰凌条件

若冬季的水域有较厚的冰凌，则易采用透空式结构，以免影响靠船，同时还应设法防止流冰及船舶挤压冰块时对构件的破坏作用。 7.2 码头结构选型论证 7.2.1 结构一般形式

码头建筑物结构型式繁多，按其受力条件及工作特点大致可划分为重力式、板桩式、高桩式和混合式等几种类型。 7.2.1.1 重力式码头

重力式码头是靠自身的重力来抵抗建筑物的滑动和倾覆。由于结构基础的应力直接传给上部地基，对上部地基和其下卧的土层都需要较高的承载（垂直承载和水平承载）能力，因此他要求要由比较好的地基，适用于各类岩基、砂、卵石地基和硬黏土地基。 7.2.1.2 板桩式码头

板桩码头是码头主要的结构型式之一，其特点是依靠桩入土部分的横向土抗力和安设在上部的锚碇结构来保持其整体的稳定性，除特别坚硬或软弱的地基外均可适用。过去由于对板桩都采用打桩法施工，故钢筋混凝土板桩的断面的形式设计受到限制，因此多用于中小型码头。对于深水码头，要求板桩有较大的抗弯能力，此时可采用圆形钢管桩或组合型钢板桩截面；对于可在陆上施工的深水码头，可采用先成孔后载桩（或就地浇注）的板桩结构。

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7.2.1.3 高桩码头

其特点是利用打入地基一定深度的桩，将作用在码头结构上的荷载传至地基中。这种结构类型在现有的码头结构中占有很大的比例，我国沿海近代沉积地层的港口中多采用高桩码头，它是在具有较厚的软土地基上修建码头的合理结构型式。当上部软土层下卧有硬土或砂层时，可大大提高桩的承载力，使此种结构的优点更为突出。现在由于大能量的桩锤的出现以及钢桩的应用，使桩基可以沉入硬土或砂层，扩大了高桩码头对地基的条件的适用。

表7-1 各种码头形式适应条件

重力式码头 满足使用要求，不需进行弯能力很好的桩基（如钢桩）较厚需进行地基的处理，工程地基的处理，造价合理，结造价高且锚碇结构不容易固构型式合理。 定。 用要求。 造价大幅度的提高；不满足使板桩码头 不满足使用要求，需使用抗高桩码头 淤泥质黏土、淤泥、黏土层7.2.2 结构选型论证

重力式一般适用于较好的地基；板桩式适用于所有板桩可沉入的地基，但板桩上薄壁结构，抗弯能力有限，一般适用于万吨级以下的码头；高桩码头一般适用于软土地基。

重力式结构具有坚固耐久，可承受较大的码头地面荷载，对码头地面超载和装卸工艺变化适应性强，施工比较简单等优点，在使用上，码头面荷载较大，采用重力式结构合适，将淤泥挖除填以块石或中砂。

根据拟建港区的地基条件，综合各方面的因素，结构方案初步拟定为重力式码头和高桩码头两种方案。 7.2.3 重力式码头选型

重力式码头的结构型式主要取决于墙身结构。按墙身结构分类，重力式码头可分为

方块码头、沉箱码头、扶壁码头、浆砌石码头、大直径圆筒码头、和格形钢板桩码头。

方块码头和浆砌石码头是运用较早的一种码头断面形式，适合于中小型码头，其码头的整体性和抗震能力都不好，抗倾能力小。因此，现代大型散杂货码头不宜采用此种形式。

扶壁码头结构整体差，土压力的大小对结构的外型尺寸的影响较大，结构造价也相当高；格形钢板桩码头用钢量大，造价比较昂贵而且容易产生锈蚀，格体未填充之前稳定性很差，钢板桩往往需要进口等缺点。因此，这两种形式也不在考虑之列。

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沉箱码头和大圆筒码头是近年来国内外运用较多的一种码头结构形式，具有整体性好，抗震能力强，地基应力小，水上安装工作量少，施工速度快，结构形式简单，受力条件好等许多共同的优点，但要求地基承载能力高和有大型起重和运输设备。根据所给具体条件，地基条件好，码头所需吃水深等要求，初步选定具有一定整体性能，施工方便，造价便宜，能满足大型深水码头构造的沉箱结构和高桩结构进行方案比选。下面就这两种形式进行比较。 7.2.4 沉箱码头方案

沉箱按平面形状分为矩形和圆形两种。

矩形沉箱的断面一般采用对称布置，也可采用非对称式，非对称式节约混凝土，前者构造简单，便于制作，浮运和安放，是主要采用的一种断面形式。后者虽然节省一些混凝土，但其制作比较麻烦，拖运时需密封舱盖，安放时易发生不均匀下沉，故较少采用。矩形沉箱制作简单，浮游稳定性好，施工经验成熟，但受力情况不如圆形沉箱好，钢筋用量也大。

圆形沉箱呈环形，受力条件较好，一般按构造配筋，箱内可不设内隔壁，既省混凝土又大大减轻沉箱的重量，同时箱内空间大；环形箱壁对水流的阻力小。但其缺点是模板比较复杂，一般适用于墩式栈桥码头，特别是水流流速大，冰凌严重或风浪大地区。

综合优缺点，重力式码头采用矩形沉箱码头。 7.3 矩形沉箱结构 7.3.1 断面尺寸的拟定 7.3.1.1 沉箱外形尺寸

沉箱长度由施工设备能力，施工要求和码头变形缝间距确定，该码头施工条件较好，没有特殊的要求与限制，重力式码头变形缝间距一般采用10到30米，取沉箱长度15米，码头总长90米，共6个沉箱。沉箱高度取决于基床顶面高程与沉箱顶面高程，箱顶高程要高于胸墙混凝土浇筑的施工水位，取30米，基床顶高程取港池底高程19米，沉箱高度 15米。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的承载力确定，根据工程经验一般为码头墙高的0.6倍，初步取9米，包括前趾和后踵各1米的悬臂。

7.3.2 箱内隔墙设置

对于平面为矩形的沉箱，为了增强沉箱的刚度和减小箱壁和箱底的计算跨度，箱内设置横向隔墙。隔墙兼具一般采用3-5米。为了节省混凝土，减轻沉箱重量和降低重心

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可在隔墙上部留孔洞。本设计设置一道纵隔墙，3道横隔墙，不设置孔洞。 7.3.3 胸墙

胸墙位于水位变化区，受干湿交替，波浪和水流的作用，以及船舶的碰撞，所以，胸墙设计时除要保证其水平滑动和抗倾稳定外，还要考虑有足够的刚度，良好的整体性和耐久性。

胸墙的结构形式：为了满足胸墙的稳定性，足够的刚度，良好的整体性和耐久性，码头的胸墙采用阶梯式素混凝土结构。

胸墙的宽度：胸墙的宽度一般由滑动和倾覆稳定确定。为了承受船舶的撞击力胸墙顶宽不宜小于0.8m。本次设计初设为2m。 7.3.4 基床

基床是重力式码头建筑物的重要组成部分，它将墙身传来的外力扩散到较大范围的地基上，以减小地基应力和建筑物的沉降；保护地基免受波浪和水流的淘刷；整平基面，便于墙身的砌筑或安装。基础的形式取决于地基土的性质，码头建筑物的结构形式和施工方法。根据当地的地质海流条件，本身就是岩石地基，坚固，承载力大，地基沉降小，所以采用暗基床，不需要作特别的地基，只需将开凿后凹凸不平的地面，用填平，然后用二片石和碎石进行细平和极细平，抛填块石厚度为2.5m，外肩为2.0m，内肩为1.0m 。 宽度不宜小于码头墙底宽度加2倍基床厚度，取14米 7.3.5 沉箱构件尺寸

根据规范对沉箱构件要求与本码头受荷载情况及工程经验，考虑使用的耐久性和方便混凝土浇灌施工，箱壁厚度不宜小于250mm，一般采用300-500mm。考虑底受力比较复杂，底板厚度不宜小于隔壁厚度，一般采用350-500mm。隔墙的厚度一般由构造要求确定，为了保证对箱壁和底板起到支承的作用和使沉箱整体有足够的刚度，隔墙厚度可为隔墙间距的1/25-1/20，并不小于200mm。隔墙多采用双面配筋。初步拟定沉箱各构件尺寸为：箱壁厚度30厘米，底板厚度40厘米，隔墙厚度20厘米，各构件连接处设置20×20厘米的加强角。以减少应力集中。 7.3.6 沉箱接头形式

当墙后设有抛石棱体或全部用块石回填时，沉箱之间可采用平接，当墙后不设抛石棱体全部采用砂或山皮土回填是，沉箱之间采用对头接，空腔内设置倒虑层，空腔宽度一般采用300-500mm，接缝宽度一般采用500mm。本设计墙后设有抛石棱体，故沉箱之间采用平接。

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7.3.7 门机轨道梁

门机轨道梁两根，设置胸墙后方，即距前沿3.0m和10.5m处。宽度为0.80m，每段轨道梁的长度同码头长度，即86m ，即到距码头边的2.00m 处。 7.3.8 回填料 A 箱内填料

箱内回填块石，振冲达到中密。卸荷板上部同样回填块石，振密。 B 后方填料

选择码头建筑物墙后回填料的原则是： （1）能就地取材；

（2）对墙体产生的土压力小； （3）透水性好。

根据以上要求和现场条件，圆筒墙后回填料选用当地产量大，价格低廉，内摩擦角为45o的块石。 7.3.9 码头面层

前沿50m范围码头面层内，结构采用C50混凝土联锁块铺设，C50混凝土联锁块厚300mm,之下铺设300mm的碎石垫层，相邻联锁块的缝隙不得大于5mm,缝隙间用细砂塞填捣实。

7.4 作用分类及计算

7.4.1 结构自重力

（1）设计高水位

示意图见图7.1，计算见表7-2。

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37.035.434.034.5堆货荷载产生的土压力贮仓压力6.19.6212.2土压力26.04.56kpa4.95kpa7.6kpa5.16kpa19.032.43kpa

图7.1 设计高水位作用分布图（标高单位：m）

37.05.16kpa8.37kpa土压力34.034.59.29kpa38.03kpa45.48kpa堆货荷载产生的土压力23.3726.0贮仓压力6.19.6212.219.04.56kpa

图7.2 设计低水位作用分布图（标高单位：m）

表7-2 设计高水位自重计算

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计算结果项目 15.4×15×15 沉箱前、后面板、0.8×纵隔墙 沉箱侧板、横隔墙 沉箱底板 沉箱前后趾 沉箱竖抹角 沉箱底抹角 沉箱内填石1 7.0×0.4×15×15 0.5×（0.5+0.8）×1.0×15×15×2 0.5×0.22×15.4×32×15 0.5×0.22×（2.8+3）×2×8×15 〔（3.35×3.1×7.4-0.5×0.22×7.4×4-0.5×0.22×（2.8+3）×2〕×4×11 沉箱内填石2 〔（3.7×3.1×15.4-0.5×0.22×15.4×4-0.5×3345.72 0.22×（2.8+3）×2〕×4×11 胸墙1 胸墙2 胸墙3 沉箱上填石1 沉箱上填石2 沉箱后趾填石 1.5×24×2×15 （0.1×24+0.9×14）×3.5×15 0.5×14×7×15 18×1.5×6×15 （0.1×18+0.9×11）×4.5×15 0.5×（14.7+15）×15×11 1080 787.5 735 2430 789.75 2450.75 24179.36 1161.96 630 292.5 147.84 27.12 6973.08 1.2×15.4×3.1×2×15 1718.60 计算式 （KN） 2772 力臂（m） 稳定力矩KN?m 4.5 12474 4.5 7733.7 4.5 4.5 4.5 4.5 6.05 2835 1316.25 665.28 122.04 42187.134 2.85 9535.30 2 2.75 4.5 6 6.25 8.5 2160 2165.63 3307.5 14580 4935.94 20827.13 124844.01 8322.93 ?

每延米自重 （2）、设计低水位

示意图式见图7.2，计算见表7-3

表7-3 设计低水位自重计算

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项目 计算式 计算结果（KN） 力臂（m） 稳定力矩KN?m 4.5 17620.02 沉箱前、后面板、0.8×（10.73×25+3.87×15）×15 纵隔墙 沉箱侧板、横隔墙 沉箱底板 沉箱前后趾 沉箱竖抹角 沉箱底抹角 沉箱内填石1 7.0×0.4×15×15 0.5×（0.5+0.8）×1.0×15×15×2 0.5×0.22×（10.73×25+3.87×15）×32 0.5×0.22×（2.8+3）×2×8×15 〔（3.35×3.1×2.73-0.5×0.22×2×4）〕×4×25+3.35×3.1×3.87-0.5×0.22×3.8×4-0.5×0.22×（2.8+3）〕×4×11 沉箱内填石2 〔（3.35×3.1×8-0.5×0.22×8×4）〕×4×25+3.35×3.1×10.73-0.5×0.22×（2.8+3）×2〕×4×11 胸墙1 胸墙2 胸墙3 沉箱上填石1 沉箱上填石2 沉箱后趾填石 1.5×24×2×15 1×3.5×15×24 0.5×24×7×15 18×1.5×6×15 1×4.5×15×18 0.5×12.7×15×11+1×8.5×15×18 （10.73×25+3.87×15）×2×15 3915.6 2427.67 4.5 10924.52 630 292.5 208.83 27.12 4558.26 4.5 4.5 4.5 4.5 6.05 2835 1316.25 939.74 122.04 12991.04 13099.224 2.85 79250.31 1080 1260 1260 2430 1215 3342.75 35747.55 2383.17 2 2.75 4.5 6 6.25 8.5 2160 3465 5670 14580 7593.75 28413.38 188884.91 12525.42 ?

每延米自重 （3）施工期计算

施工期自重力由沉箱和沉箱内填石组成，按设计高水位计算，根据上表中沉箱自重和沉箱内填石自重的计算结果得

?Gi?15906.86KN

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?Mi6.05+后仓填石×2.85 ?沉箱自重力矩+前仓填石重×

=25146.27+6973.08×6.05+3345.72×2.85 =76868.71（KN?m）

G?15906.86/15?1060.46?KN/m?

M?76868.71/15?5124.58?KN/m?

7.4.2 土压力标准值

码头后填料为块石，水上重度为18KN/m3，水下重度为11KN/m3，内摩擦角?=450，沉箱顶面以下考虑墙背外摩擦角δ=

?3?150。

作用与码头墙背的土压力按《重力式码头设计与施工规范》有关规定进行计算。 主动土压力系数按下列公式计算：

Kan?tg2(450?)， （7-1）

2?则：Kan450?tg(45?)?0.172

220沉箱顶面以下查规范表B.0.3-1得Kan?0.16

Kax?Kancos??0.16?cos150?0.15 （7-2）

Kay?Kansin??0.16?sin150?0.041 （7-3）

土压力标准值按下式计算：

en1?(??ihi)Kanco?s （7-4）

i?0nn?1 en2?(??ihi)Kanco?s （7-5）

i?0式中：cos??1 7.4.2.1 码头后填料土压力 A 设计高水位情况：

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e37.0?0kpae35.4?18?1.6?0.172?4.95kpa e34.0?(18?1.6?1.4?1)?0.172?7.6kpa'e34)?0.155?6.85kpa.0?(18?1.6?1.4?11

e19.0?(18?1.6?1.4?11?15?11)?0.155?32.43kpa土压力强度分布见图7.1。 土压力引起的水平作用：

EH?111?4.95?1.6?(4.95?7.6)?1.4?(6.85?32.43)?15 222 =3.96+8.785+294.6=307.35（KN/m）

土压力引起的竖向作用：

EV?294.6?tg150?78.94(KN/m) 土压力引起的倾覆力矩：

?(2?4.95?7.6)?1.4?1MEH?3.96?(?1.6?16.04)?8.875???15??3?3(4.95?7.6)?294.6?15?(2?6.85?32.43)?1933.83(KN?m/m)3(6.85?32.43)

土压力引起的稳定力矩：

MEV?78.94?8?631.52(KN?m/m) B 设计低水位情况：

e37.0?0kpae34.0?18?3?0.172?9.29kpa e34.0?18?3?0.155?8.37kpa'e23.37?(18?3?18?10.63)?0.155?38.03kpa

e19.0?(18?3?18?10.63?11?4.37)?0.155?45.48kpa土压力分布见图7.2 土压力引起的水平作用：

EH?111?3?9.29?(8.37?38.03)?10.63?(38.03?45.48)?4.37 222 =13.92+246.61+182.46=443.0（KN/m）

土压力引起的竖向作用：

EV?(246.61?182.46)?tg150?114.97(KN/m) 土压力引起的倾覆力矩：

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?(2?8.37?38.03)?10.63?1MEH?13.93?(?3?15)?246.61???4.37??33(8.37?38.03)??182.46?4.37?(2?38.03?45.48)?2713.35(KN?m/m)3(38.03?45.48)

土压力引起的稳定力矩：

MEV?114.97?8?919.74(KN?m/m) 7.4.2.2 堆货荷载产生的土压力

各种水位时，堆货荷载产生的土压力标准值相同，

e37~34?30?0.172?5.16kpa e34~?19?30?0.155?4.56kpa

堆货荷载引起的水平作用：

EqH?5.16?3?4.65?15

=15.48+69.75=85.23KN/m 堆货荷载引起的竖向作用：

Eqv?69.75?tg150?18.69(KN/m) 堆货荷载引起的倾覆力矩：

11 MEQH?15.48?(?3?15)?69.75??15

22 =778.55（KN?m/m） 堆货荷载引起的稳定力矩：

MEqV?18.69??149.52（KN?m/m） 7.4.2.3 门机荷载产生的土压力

门机荷载按一台作用产生的土压力计算，每段沉箱上共作用6个轮子，考虑三种情况个中水位中，门机产生的土压力分布范围相同。 （1）前轮660KN 后轮240 KN

门机后轮产生的附加土压力强度可按下列公式计算：

ep?2pKa???a?tan(450?)?tan??2?? （7-6）

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式中：

ep——附加土压力强度；

p——地面集中荷载；

a——力作用点到墙背顶的距离。

122pKa15?3.24m ?则： ep??6.5?1.414??a?tan(450?)?tan??2??2?240?门机后轮产生的附加土压力引起的水平作用和倾覆力矩：

1EqH??3.24?9.19?14.89KN/m

29.19MqH?14.89??68.43KN?m/m

2门机后轮产生的附加土压力引起的竖向作用和稳定力矩：

1EqV??tan150?3.99KN/m

2MqV?3.99?8?31.92KN?m/m

门机前轮产生竖向作用和稳定力矩：

G?660?6?264KN/m 15MG?264?4?1056KN?m/m

（2）前轮750KN 后轮450 KN 门机后轮产生的附加土压力强度：

122pKa15?6.07m ep???6.5?1.414??a?tan(450?)?tan??2??2?450?门机后轮产生的附加土压力引起的水平作用和倾覆力矩：

EqH?MqH1?6.07?9.19?27.9KN/m 29.19?27.9??128.22KN?m/m

2门机后轮产生的附加土压力引起的竖向作用和稳定力矩：

EqV?27.9?tan150?7.48KN/m

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MqV?7.48?8?59.8KN?m/m

门机前轮产生竖向作用和稳定力矩：

G?750?6?300KN/m 15M?300?4?1200KN?m/m

G（3）前轮660KN 后轮660 KN 门机后轮产生的附加土压力强度

2?660?6e2pKap?15a????6.5?1.414?8.9m?tan(450?2)?tan????门机后轮产生的附加土压力引起的水平作用和倾覆力矩：

E1qH?2?8.9?9.19?40.92KN/m MqH?40.92?9.192?188.06KN?m/m

门机后轮产生的附加土压力引起的竖向作用和稳定力矩：

EqV?40.92?tan150?11.9KN/m MqV?11.9?8?95.2KN?m/m

门机前轮产生竖向作用和稳定力矩：

G?660?615?264KN/m MG?264?4?1056KN?m/m

7.4.3 贮仓压力

贮仓尺寸：H=36-18.6=7.4m，L×B=3.45×3.1（m） 按《重力式码头设计与施工规范》附录F计算：

HL?7.43.45?2.14＞1.5，按深仓计算： ???AZz?A?1?e? ?x??zK A?KUt?gS第43页 共59页

7-7） （

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式中：L—矩形仓的横截面内的最大边长； ?z—垂直压力标准值； ?x—侧压力标准值；

A— 系数（1/米）；

K—仓内填料的侧压力系数；

?—填料内摩擦系数； U—仓的横截面内周长；

?—填料与仓壁之间的外摩擦角标准值； S—空腔横截面面积； H—仓内填料高度；

Z—计算点距填料顶面的深度；

?—仓内填料重度的标准值。

2箱内填石： ?=450，?=?=150，?=11KN/m3

3K?1?sin??1?sin450?0.293 U=2×（3.1+3.45）=13.1m S=3.1×3.45=10.70㎡

KUtg3000.293?13.1?tg300A???0.207/m

S10.695计算结果见下表7-4：

表7-4 贮仓压力计算表

Z（m） 0 贮仓压力 2.4 4.65 7.4 ?z???1?e? A?AZ0 0 20.81 6.10 32.84 9.62 41.66 12.22 ?x??zK 7.4.4 施工期沉箱沉放时面板所受水压力

经计算分析，沉箱面板所受水压力最大时是在沉箱内灌水1.5L深度时，故只计算沉箱下沉时，箱内灌水1.5L（L=3.7米），深度时的水压力。

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1沉箱总重

根据表6-2中沉箱自重力计算的结果得：

25?8382.09(KN) 15?Gi?5588?加入1.5L深水后的沉箱总重为：

11??G?8382.09??4.65?3.45?3.1??0.22?2(3.25?2.9)??0.22?4.45?4?22??

?8?10?12321.53(KN)2沉箱体积

V? 减去前后趾的体积：

V'?1232.15?2?0.5?0.8?1.0?15?1212.65(m3) 2G??12321.53?1232.15(m3) （7-8） 103沉箱吃水计算：

V'1212.65T???8.98(m) （7-9）

A15?94、沉箱面板所受水压力：

P=(8.98-0.4)×10-4.65×10=39.3kpa

7.4.5 码头荷载标准值汇总 具体数值见下表7-5

7.5码头稳定性验算

7.5.1作用效应组合

持久组合一：设计高水位（永久作用）+堆货(主导可变作用) +系缆力（非主导可变作用）； 持久组合二：设计低水位（永久作用）+系缆力(主导可变作用) + 堆货（非主导可变作用）； 持久组合三：设计低水位（永久作用）+ 堆货(主导可变作用) +系缆力（非主导可变作用）； 持久组合四：设计高水位（永久作用）+系缆力(主导可变作用) +堆货（非主导可变作用）； 短暂组合： 施工期地基承载力验算。

偶然组合： 该地区地震烈度为Ⅵ度，根据《水运工程抗震设计规范》有关规定可不进

行抗震设计，所以不考虑偶然组合情况。

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