【正文】 港口與水工建筑物課程設(shè)計方塊碼頭設(shè)計計算書班級：A13姓名：學(xué)號：056目 錄第一篇 設(shè)計任務(wù)書 31 設(shè)計資料 3 碼頭設(shè)計用途及等級 3 潮位 3 地形地質(zhì)條件 3 波浪 4 氣象條件 4 地震資料 4 材料指標 4 使用荷載 4 堆貨荷載 4 門機、鐵路荷載 4 船舶系纜力 4 5 船型 5第二篇 設(shè)計計算書 61 尺寸的確定 7 泊位長度 7 泊位寬度 7 碼頭頂高程 7 碼頭前沿水底高程 7 碼頭立面方塊寬度 7 尺縫寬度 7 系船柱間隔 7 變形縫間距 72 作用的分類及計算 8 結(jié)構(gòu)自重力 8 極端高水位情況 9 設(shè)計高水位情況 11 設(shè)計低水位情況 13 土壓力標準值計算 15 墻后塊石棱體產(chǎn)生的土壓力標準值(永久作用) 19 碼頭面堆貨荷載 21 23 船舶荷載(可變作用) 24 系纜力 25 撞擊力、擠靠力 26 波浪力.................................................................................................................................27 碼頭穩(wěn)定性驗算 34 持久狀況 36 作用效應(yīng)組合 37 承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達式 42 短暫狀況 46 偶然狀況 484 基床和地基承載力驗算 49 基床頂面應(yīng)力計算 50 持久狀況 50 短暫狀況 50 偶然狀況 50 結(jié)果 50 地基承載力驗算 50 計算數(shù)據(jù) 50 承載力計算 505 卸荷塊體承載力計算 52 作用的標準值計算（以單寬m計） 53 作用效應(yīng) 54 55港口水工建筑物課程設(shè)計任務(wù)書——方塊式碼頭一、設(shè)計條件在某海岸擬建一座萬噸級的商品汽車滾裝碼頭，有關(guān)設(shè)計條件和資料如下：（一）設(shè)計船型設(shè)計船型的船舶資料見表1。表1 船舶資料船型船長(m)船寬(m)型深(m)B（二）結(jié)構(gòu)安全等級結(jié)構(gòu)安全等級為二級。（三）自然條件1．設(shè)計水位設(shè)計高水位：設(shè)計低水位：極端高水位：極端低水位：施工水位： 2．波浪要素50年一遇，H1%波浪高值為：設(shè)計高水位：H1%=，T=設(shè)計低水位：H1%=，T=極端高水位：H1%=，T=3．地質(zhì)資料土層分布及物理力學(xué)指標見表2和表3。表2 地質(zhì)指標名稱分布標高（m）重度標準值（kN/m3）固塊備注Φ(176。)C(kPa)淤泥質(zhì)粘土原泥面~ 154中粗砂~ 340粘土~ 2745粉質(zhì)粘土1~ 1736粉質(zhì)粘土22238表3 ep曲線表p(kPa)050100200400600e粘土粉質(zhì)粘土1粉質(zhì)粘土24．地震基本烈度為7度（四）碼頭面荷載堆存荷載：當用于構(gòu)件計算時：q=40kPa當用于整體計算時：q=30kPa門機荷載、鐵路荷載按《港口工程荷載規(guī)范》JTJ215—98附錄C的Mh—4—25設(shè)計。（以等代均布荷載代替，取q=30kpa按干線機車計算。船舶系纜力ω=汽車荷載、其它起重設(shè)備機械。汽車荷載及其它起重設(shè)備機械不計。（五）材料指標材料指標見表4表4 材料指標材料名稱重度（kN/m3）內(nèi)摩擦角Φ(176。)γ水上γ水下γ飽路面混凝土C302313鋼筋混凝土卸荷塊體C30混凝土方塊C252313混凝土胸墻C302313墻后回填10~100kg塊石棱體18112145（六）現(xiàn)已進行碼頭結(jié)構(gòu)斷面初步設(shè)計。初步擬定方案參見如圖所示（其中設(shè)計水位均已改變，GGGGG5高度依次改為3000、2500、3000、3000、3000，其余尺寸可參見下圖，若有不妥之處可適當改動）。（七）課程設(shè)計目的、內(nèi)容和要求：1．目的：訓(xùn)練用所學(xué)有關(guān)知識及有規(guī)范進行港口水工建筑物設(shè)計驗算或計算的能力。2．內(nèi)容：對初步擬定的碼頭結(jié)構(gòu)斷面方案進行計驗算或計算，內(nèi)容包括： （1）作用的分類及計算； （2）碼頭穩(wěn)定性驗算； （3）基床和地基承載力驗算； （4）整體穩(wěn)定性驗算； （5）卸荷塊體承載力驗算； （6）地基沉降計算。3．要求： （1）格式按所發(fā)算例； （2）所有計算給出計算公式、算式。注：第二篇 設(shè)計計算書1. 碼頭主要尺寸確定 泊位長度 按單泊位計算當Lt+Ljd時，其泊位長度按下式計算：Lb=L+Lt+Lj+d式中：Lt—船跳板在順岸碼頭方向上的投影長度（m）； Lj—接岸設(shè)施長度（m），根據(jù)港址水位差、接岸設(shè)施的類型和車輛的 轉(zhuǎn)彎半徑等確定。當Lt+Lj≦d時即泊位長度（Lb）=船長（L）+2富余長度（d）。設(shè)計采用艉斜跳板式布置泊位，如圖一，且滿足Lt+Lj≦d根據(jù)船長L = ，按規(guī)范富余長度d 取15m ,所以L = +215=174m。 富余長度d設(shè)計船長（m）4041~8586~150151~200201~230230富余值d（m）58~1012~1518~2022~2530圖一：艉斜跳板式 泊位寬度 碼頭前沿停泊水位寬度B 不小于2 倍船寬，取B =40m。 碼頭前沿高程 按《海港總平面設(shè)計規(guī)范》（JTJ21199） 基本標準: 碼頭前沿標高 = 設(shè)計高水位+ 超高即： H =+~=~ ，本碼頭有掩護，考慮預(yù)留沉降量，并充 分考慮后方已形成的陸地、鐵路、道路的高程，可取為H=。 碼頭前沿底高程 根據(jù)《海港總平面設(shè)計規(guī)范》（JTJ21199）碼頭前沿水深D=T+Z1+Z2+Z3+Z4 碼頭前沿底高程 = 設(shè)計低水位—D 表211 碼頭前沿水深計算船型10000噸商品汽車滾裝船設(shè)計船型滿載吃水T龍骨下最小富裕水深Z1波浪富裕深度Z20配載不均勻增加值Z3備淤富裕深度Z4碼頭前沿水深計算值D設(shè)計低水位碼頭前沿底高程設(shè)計值 碼頭立面方塊寬度 取寬度為5000mm。 尺縫寬度取20mm。 系船柱間隔取25m。變形縫間距取25m，設(shè)在兩個系船柱中央線上。 結(jié)構(gòu)自重力（永久作用）自重力的的計算圖式見碼頭斷面圖，如圖二：表4 材料指標材料名稱重度（kN/m3）內(nèi)摩擦角Φ(176。)γ水上γ水下γ飽路面混凝土C302313鋼筋混凝土卸荷塊體C30混凝土方塊C252313混凝土胸墻C302313墻后回填10~100kg塊石棱體18112145 極端高水位情況自重力：計算見表221 （以單寬m 計）力臂：計算見表 222穩(wěn)定力矩：M Gi =Gi di ，計算結(jié)果見表 223.表 221 自重力計算結(jié)果 （KN）層號第一層第二層第三層第四層第五層Gi本層以上ΣGi701第一層G1自重力計算：*1*23+*1*13+*1*11+1*1*13+2**13+2**23=第二層G2自重力計算：G2=*（**（4+3）*）+（（4+3）*+（）*）*11+**13+**23=第三層G3自重力計算：G3=(**)*13=第四層G4自重力計算：G4=3**13=第五層G5自重力計算：G5=（***）*13=表 222 力臂di 計算（m）GiG1G2G3G4G5第一層第二層第三層第四層第五層第一層G1力臂d1計算：d1=（（*1*23+*1*13+*1*11+1*1*13）*+（2**13+2**23）*1）/=第二層G2力臂d2計算：（*2/3*+*1）/（+1）=（（1/3+）*+2*）/（+）=7/2+=4m鋼筋混凝土卸荷塊體力臂d21=（4*+*+*）/（++）= A21=（++）*=*= 3+= m 3*（+）= +=6m*1*= +2/3=墻后回填10~100kg塊石棱體力臂d22=（*+*6+*）/（++）= A22=（++）*11=路面混凝土力臂d23=3+**23+**13=d2=（d21*A21+d22*A22+d33*A23）/（A21+A22+A23）=第三層G3力臂計算：*3= *= +*+1/3*=d3=（*+*+*）/（++）=第四層G4力臂計算d4=第五層G5力臂計算：*= **=1*3= +d5=（*+*1+*）/（++）=表 223 力矩 MGi 計算結(jié)果 （KN?m）Gi G1G2G3G4G5G每層第一層第二層第三層第四層第五層 設(shè)計高水位情況自重力：。力臂： .穩(wěn)定力矩：MGi=Gidi,. 表 自重力計算結(jié)果（KN）層號第一層第二層第三層第四層第五層Gi本層以上ΣGi第一層在與極端高水位狀態(tài)下相比自重力增加：*2*（2313）+*1*（2313）+*（1811）=所以G1=第二層在與極端高水位狀態(tài)下相比自重力增加：**（2313）+**（1811）=所以G2=表 力臂di計算結(jié)果（m）GiG1G2G3G4G5第一層第二層第三層第四層第五層第一層G1力臂d1計算：d1=（（*23+*18+*11+13）*1*+（2**13+2**23）*1）/=第二層G2力臂d2計算：（*2/3*+*1）/（+1）=（（1/3+）*+2*）/（+）=7/2+=4m鋼筋混凝土卸荷塊體力臂d21=（4*+*+*）/（++）= A21=（++）*=*= 3+*= 3+3*= +3/2=6m*1*= +2/3=墻后回填10~100kg塊石棱體力臂d22=（**18/11+*+*6+*）/（*18/11+++）= A22=（*18/11+++）*11=路面混凝土力臂d23=3+**23=d2=（d21*A21+d22*A22+d23*A23）/（A21+A22+A23）=其余層不變表 力矩MGi計算結(jié)果（KNm）Gi G1G2G3G4G5G每層第一層第二層第三層第四層第五層 設(shè)計低水位情況（1） 自重力：計算見表227 （以單寬m 計）（2） 力臂：計算見表 228（3） 穩(wěn)定力矩：M Gi =Gidi ，計算結(jié)果見表 229. 表 227 自重力計算結(jié)果 （KN）層號第一層第二層第三層第四層第五層Gi本層以上ΣGi第一層G1自重力及力臂d1計算：G1=*23+*18+1*23+2*3*23=d1=（（*23+*18+1*23）*+2*3*23*1）/=第一層G2自重力及力臂d2計算：G2=*（**（4+3）*）+*（7*+*）+（（4+3）*+（）*）*18+**23=**= *1**= +1*1/3=**= ()**= ()/2+=()**= 7/2+=4***= 2/3*=***= +鋼筋混凝土卸荷塊體力臂d21=（*+*+*+*+*4+*+*）/= A21=++++++=*= 3+= m 3*（+）= +=6m*1*= +2/3=墻后回填10~100kg塊石棱體力臂d22=（*+*6+*）/（++）= A22=（++）*18=路面