【正文】 1 沉箱重力式碼頭課程設計計算書 班 級 土港 1001 班 學 生 學 號 202251066 設計開始日期 2022 年 2 月 24日 設計完成日期 2022 年 3 月 4 日 指 導 教 師 2 目錄 第一章 設計資料 3 第二章 碼頭標準斷面設計 5 第三章 沉箱設計 11 第四章 作用標準值分類及計算 15 第五章 碼頭標準斷面各項穩(wěn)定性驗算 44 3 第一章 設計資料 (一 ) 自然條件 1. 潮位： 極端高水位： +；設計高水位： +；極端低水位： ； 設計低水位： +；施工水位： +。 2. 波浪： 擬建碼頭所在水域有掩護，碼頭前波高小于 1 米（不考慮波浪力作用）。 3. 氣象條件： 碼頭所在地區(qū)常風主要為北向，其次為東南向；強風向（ 7 級以上大風）主要為北 ~北北西向，其次為南南東 ~東南向。 4. 地震資料： 本地的地震設計烈度為 7 度。 5. 地形地質條件： 碼頭位置處海底地勢平緩，底坡平均為 1/200，海底標高為 ~。根據勘探資料，碼頭所在地的地址資料見圖 1。 圖一 地質資料 標高 土質 柱狀圖 指標 海底至 淤泥 γ m=φ 固 = C 固 =0 ~~~~~~~ ~~~~ 以下 亞粘土 γ m=φ 固 =25186。 C 固 =25kpa 4 (二 ) 碼頭前沿設計高程： 對于有掩護碼頭的頂標高，按照兩種標準計算： 基本標準：碼頭頂標高 =設計高水位 +超高值 （ ~） =+（ ~） =~ 復核標準：碼頭頂標高 =極端高水位 +超高值 （ 0~） =+（ 0~） =~ (三 ) 碼頭結構安全等級及用途： 碼頭結構安全等級為二級，件雜貨碼頭。 (四 ) 材料指標： 擬建碼頭所需部分材料及其重度、內摩擦角的標準值可按表 1 選用 。 材料名稱 重度γ（ kN/m3） 內摩擦角φ（度） 水上 水下 水上 水下 混凝土 23~24 13~14 / / 鋼筋混凝土 24~25 14~15 / / 塊石 17 10 45 45 渣石 18 10 29 29 表 1 (五 ) 使用荷載： 1. 堆貨荷載： 前沿 q1=20kpa；前方堆場 q2=30kpa。 2. 門機荷載： 按《港口工程荷載規(guī)范》附錄 C 荷載代號 Mh10 25 設計。 3. 鐵路荷載： 港口通過機車類型為干線機車，按《港口工程荷載規(guī)范》表 中的鐵路豎向線荷載標準值設計。 4. 船舶系纜力： 按普通系纜力計算，設計風速 22m/s。 5 (六 ) 設計船型：萬噸級雜貨船 總長 L型寬 B型深 H滿載吃水 T： 146 22 第二章 碼頭標準斷面設計 第一節(jié) 碼頭各部分標高 (一 ) 碼頭（胸墻）頂標高 對于有掩護碼頭的頂標高，按照兩種標準計算： 基本標準：碼頭頂標高 =設計高水位 +超高值 （ ~） =+（ ~） =~ 復核標準：碼頭頂標高 =極端高水位 +超高值 （ 0~） =+（ 0~） =~ 碼頭頂標高取 。 (二 ) 沉箱頂標高 沉箱頂標高 =施工水位 +（ ~） =+（ ~） =~ 根據大連地區(qū)施工水位，沉箱頂標高取 。 (三 ) 胸墻底標高 胸墻底標高 =沉箱頂標高 －（ ~） =－（ ~） =~ 胸墻底標高取 。 (四 ) 碼頭（沉箱）底標高 碼頭前沿設計水深 D=T+Z1+Z2+Z3+Z4 其中： T—— 設計船型滿載吃水（ m）， T=； Z1—— 龍骨下最小富余水深（ m） ，與海底質有關，對重力式碼頭應按巖石土考慮，取 Z1=； Z2—— 波浪富余深度（ m）， Z2=KH4%－ Z1= － =﹣ ＜ 0，取 Z2=0； Z3—— 船舶因配載不均勻而增加的尾吃水（ m） ，對雜貨船取 Z3=0； Z4—— 備淤深度（ m），取 Z4=。 則： 碼頭前沿設計水深 D=T+Z1+Z2+Z3+Z4=++0+0+= 碼頭底標高 =設計低水位－碼頭前沿設計水深 =－ =﹣ 碼頭底標高取﹣ 。 6 (五 ) 拋石基床底標高 取拋石基床厚度為 ，則基床底標高 =﹣ － =﹣ (六 ) 拋石棱體頂標高 拋石棱體頂標高 =沉箱頂標高 +（ ） =+（ ） =（ ） 拋石棱體頂標高取 。 (七 ) 二片石頂標高 拋石棱體頂面和坡面的表層應拋設 ~ 厚的二片石，取其厚度為 ，其上再設置倒濾層。二片石頂標高 =+=。 (八 ) 倒濾層頂標高 倒濾層采用碎石倒濾層，且不分層，采用級配較好的混合石料石渣，其厚度不得小于 ，取其厚度為 。 倒濾層頂標高 =+= 第二節(jié) 沉箱尺度的確定 (一 ) 外形尺度 1. 泊位長度 設計泊位為順岸式碼頭連續(xù)多個泊位的中間泊位，泊位長度 Lb=L+2d（設計船長 +富裕長度），其中 L=146m， d=12~15m，取 d=15m， Lb=L+2d=146+30=176m。泊位采用 11 個沉箱平接，沉箱長度取 ，沉箱安裝縫采用 50mm，則泊位的實際長度為 11 +10=。 2. 沉箱長度 沉箱長度取 。 3. 沉箱高度 沉箱高度 =沉箱頂標高－沉箱底標高 =－（﹣ ） = 4. 沉箱寬度 根據經驗?。?～ ）倍碼頭高度（胸墻頂到沉箱底），即（ ～ ） [－（﹣） ]=～ ，則沉箱寬度取 。 (二 ) 細部尺寸 7 1. 隔墻厚度 隔墻厚度取隔墻間距的 1/25~1/20，且不得小于 ，隔墻厚度取 。 2. 外壁厚度 外壁厚度由計算確定，且不得小于 250mm，在本設計中外壁厚度分 、 、 三級，外壁厚度取 。 3. 底板厚度 底板厚度由計算確定，且不宜小于壁厚，在本設計中底板厚度分 、 、 、 四級，底板厚度取 。 4. 箱內隔墻布置 箱內隔墻采用對稱布置，隔墻間距分別取 、 。 5. 加強角寬度 加強角寬度一般為 150~200mm，取 200mm。 沉箱的其他細部尺寸見附圖 1。 (三 ) 沉箱體積和重量 計算沉箱重量時，鋼筋混凝土重度標準值采用 。沉箱材料體積和重量計算見下表 2： 沉箱材料體積和重量計算表 編號 構件名稱 體積計算式 體積 Vi（ m3） 重量 Gi（ KN） 1 前壁 2 后壁 3 側壁 2 4 底板 5 橫隔墻 6 縱隔墻 6 7 端內加強角 4 8 內加強角 28 9 底加強角 （ +） 16 8 10 前趾 11 后趾 總和 表 2 沉箱重量 =，小于沉箱預制場大平臺可制作沉箱的最大重量 2022t，滿足預制場的預制能力。 第三節(jié) 上部結構設計 (一 ) 胸墻斷面設計 1. 胸墻頂寬 胸墻采用 L 型，頂寬取 。 2. 胸墻底寬 胸墻底寬由胸墻穩(wěn)定性要求確定，根據經驗應大于 1/2 沉箱頂寬度，即大于 =，底寬取 。 3. 胸墻高度 胸墻高度 =胸墻頂標高－胸墻底標高 =－ =。 (二 ) 系船的選擇 計算船舶系纜力： Fxw= 105Axwvx2ζ 1ζ 2 Fyw= 105Aywvy2ζ 1ζ 2 按 75%保證率、壓載或空載狀況，取 Axw=1570m2， Ayw=382m2 設計風速 vx=22m/s, vy=0m/s 查表取得ζ 1x=，ζ 1y=，ζ 2=（按船舶水面以上建筑高度 15 米取，），故： Fxw= KN Fyw=0 KN 系船柱結合碼頭按 25m 等間距布置，共計布置 7 個，實際受力系船柱為 3 個 N=???????? ? ?? ???? c osc osc ossin yx FFnK 9 α =30176。 ，β =15176。 ， n=3， K= N= KN 取 N=522 KN (三 ) 門機布置 門機的軌距、跨距均為 ，門機前軌距碼頭前沿 2m，布置在胸墻上，后軌布置在單獨設置的軌道梁上，距貨場外邊線之間的安全凈距取 2m。 (四 ) 鐵路布置 門機下對稱布置兩條鐵路線，每條鐵路線的鐵路標準軌距為 1435mm，軌枕寬度為 2500mm。兩條鐵路線的中心線距離為 ，兩條鐵路線的中心線距近側門機軌道的距離為 3m。鋼軌上的線荷載標準值按干線機車為 140KN/m。 (五 ) 管溝設計 管溝用于放置為船舶供水和供電而鋪設的水管和電纜，設在胸墻內，管溝中心線距碼頭前沿，要求管溝底面高程應高于平均高潮位，故采用小管溝，尺寸（寬高）為 。 (六 ) 護舷設計 1. 護 舷類型和規(guī)格的選擇 1 有效撞擊能量 20 m2 nVE ?? 其中， ? 取 ， m查規(guī)范得 1萬噸級雜貨船滿載排水量 m=14800t， nV =，所以 210?E 14800 = 查橡膠護舷性能表，選擇低反力型鼓型護舷 H1000，反力 R=360KN，吸能量 E=。 2. 護舷的布置 橡膠