E型沉箱浮游稳定计算
海上沉箱浮游稳定性验算书
海上沉箱浮游稳定性验算书进行浮游稳定性计算，以保证沉箱拖航、安装时的安全。
①CXI型沉箱要加水调平不平衡力矩(对沉箱中心) ZMx=82.92kN∙m需要后三仓加水,加水深度t{(3.6×3.65-0.22×2)×t-0.22X(3.45+3.4)}×3×1.025X3.9=JMx×2.5B加水后1.4m的浮游稳定性加水的重力及对沉箱底的重量距g={(3.6×3.65-0.22×2)×1.4-0.22X(3.45+3.4)}×3×1.025=55.38ZIMy=g×1.2=66.46kN∙m沉箱总重量G=ΣV×2.5+g=1089.06kN重心高度YC=(My+/My)/G=4.914m排水体积V=G/1.025=1062.495m3前后趾排水体积v=13.806m3浮心高度Yw=E(V-v)×T∕2+vYv)]∕V=3.579m重心到浮心距离a=Yc-Yw=1.336m定倾半径P=(I-∑i)∕V=1.628m定倾高度m=P-a=0.292>0.2满足浮游稳定要求②CX2型沉箱以沉箱仓格中心为计算圆点A要加水调平不平衡力矩(对沉箱中心)/Mx=134.735kN∙m需要后三仓加水,加水深度t{(3.65×4.5-0.22×2)×1θ.22×(3.45+4.3)}×3×1.025×4.75=ZM×2.516.35Xt-O.31=23.0612t=1.43mB加水后1.5m的浮游稳定性加水后的重力及对沉箱底的重量距g={(4.5×3.65-0.22×2)×1.5+0.22×(3.45+4.3}×3×1.025=74.438ZIMy=gX1.25=93.048kN∙m沉箱总重量G=ΣV×2.5÷g=1214.412kN重心高度YC=(My+/My)/G=4.84m排水体积V=G/1.025=1184.79m3前后趾排水v=10.038m3沉箱吃水T=(V-v)∕A=6.665m浮心高度Yw=[(V-v)×T∕2+vYv)]∕V=3.307m重心到浮心距离a=Yc-Yw=I.532m定倾半径P=(I-∑i)∕V=2.622m 定倾高度m=P-a=1.09>0.2满足浮游稳定要求③CX3型沉箱A要加水调平不平衡力矩(对沉箱中心)Z1Mx=I16.97kN∙m需要后四仓加水加水深度t{(3.6×3.65-0.22×2)×t+0.22×(3.45÷3.4)}X4X1.025义3.9二，M X2.513.06×t-0.274=18.288t=1.42mB加水后1.5m的浮游稳定性加水后的重力及对沉箱底的重量距g={(3.6×3.65-0.22×2)×1.5-0.22×(3.45+3.4)}×4×1.025=79.196kNZMy=99.00kN•沉箱总重量重心高度排水体积前后趾排水体积沉箱吃水浮心高度重心到浮心距离定倾半径定倾高度mG=ΣV×2.5+g=1575.196kNYc=(My+JMy)∕G=4.843mV=G/1.025=1536.777m3v=21.528m3T=(V-v)∕A=6.777mYw=[(V-v)×T∕2÷vYv)]∕V=3.345m a=Yc-Yw=I.498mP=(I-∑i)∕V=1.732mm=P-a=0.234>0.2满足浮游稳定要求④CX4型沉箱以沉箱仓格中心为计算圆点A由于沉箱前后趾、壁厚大小不同及马腿影响，重心不在中心上,需要加水调平不平衡力矩(对沉箱中心)∠JMx=195.03kN∙m需要后四仓加水，加水深度t{(3.65×4.5-0.22×2)×t-0.22×(3.45+4.3)}×4×1.025×4.75=Z1MX2.516.35×t-0.31=25.03583 t=1.51mB加水后1.5m的浮游稳定性加水后的重力及对沉箱底的重量距g={(3.65X4.5-0.22×2)×15-0.22X(3.45÷4.3)}×4×1.025=99.25075kNZIMy=24.063kN∙m沉箱总重量G=ΣV×2.5+g=1731013kN重心高度YC=(My+/My)/G=4.766m排水体积V=G/1.025=1688.793m3前后趾排水体积v=15.456m3沉箱吃水T=(V-v)∕A=6.198m浮心高度Yw=[(V-v)×T∕2+vYv)]∕V=3.073m重心到浮心距离a=Yc-Yw=I.693m定倾半径P=(I-Σi)∕V=2.801m定倾高度m=p-a=1.108>0.2满足浮游稳定要求⑤D4型沉箱(不考虑钢套筒重量情况)以沉箱仓格中心为计算圆点水调平不平衡力矩（对沉箱中心）Z1MX=465.68kN∙mJMz=-117.23kN∙m需要后八仓加水，加水深度t{(2.9×2.8-0.22×2)×t-0.22X(2.7+2.6)}×8×1.025×8.8=Z1MxX2.5 8.04×t-0.212=16.13 t=2.03m右仓加水，加水深度3、t2{(2.9×2.8-0.22×2)×(t1+t2)-O.22X(2.7+2.6)}×5×1.025×10.85=-Z1MzX2.58.04×(t1+t2)-0.212=5.2711.3×4×t1=6.2×t2tι=0.31mt2=0.37mB后八仓加水2.0m,左五仓加水0.4m的浮游稳定性加水后的重力及对沉箱底的重量距g={(2.9×2.8-0.22×2)×2.0-0.22X(2.7+2.6)}×8×1.025=130.18kNg={(2.9×2.8-0.22×2)×0.4-0.22×(2.7+2.6)}×5×1.025=15.40kN ∠IMyι=195.18kN∙mZ1My2=IO.785kN∙m沉箱总重量重心高度排水体积前后趾排水沉箱吃水浮心高度重心到浮心距离G=ΣV×2.5÷g=4419.456kNYc=(My+JMy)∕G=6.975mV=G/1.025=4311.664m3v=15.36m,T=(V-v)∕A=8.077mYw=1(V-v)XT∕2+vYv)]∕V=4.025m a-Yc-Yw=2.95m定倾半径P=（I-Σi）∕V=4.34定倾高度m=p-a=1.39>0.2满足浮游稳定要求AZMz=-117.23kN∙m 钢护筒重量G'=π×(1.5+0.752)×0.01×49×1×7.8×IoJ24752=24.752T需要后八仓加水，加水深度t{(2.9×2.8-0.22×2)×t-0.22×(2.7+2.6)}×8×1.025×8.8=∠IMx×2.5+G'×0.28.04×t-0.212=16.2 t=2.04m左五仓加水，加水深度分别为匕、t2{(2.9×2.8-0.22×2)×(t1+t2)-0.22X(2.7+2.6)}×5×1.025×10.85=-G'XI.55+Z1MzX2.58.04×(t1+t2)-0.212=4.581.3×4×tι=6.2×t2-0.30mtι=0.25m t2B后八仓加水2.1m,左五仓加水0.3m的浮游稳定性加水后的重力及对沉箱底的重量距g={(2.9×2.8-0.22×2)X2.1-0.22×(2.7+2.6)}×8×1.025=136.71kNg={(2.9×2.8-0.22×2)×0.3-0.22×(2.7+2.6)}×5×1.025=11.28kN ZMy1=211.90kN∙mJMy1=7.33kN∙m沉箱总重量G=ΣV×2.5+g+G'=4446.68kN重心高度YC=(My+/My)∕G=6.98m排水体积V=G/1.025=4338.23 m3前后趾排水v=15.36m3沉箱吃水T=(V-v)∕A=8.13mYw=[(V-v)×T∕2+vYv)]∕V=4.05m 浮心高度重心到浮心距离a=Yc-Yw=2.93m定倾半径P=(I-∑i)∕V=4.31m定倾高度m=p-a=1.38>0.2 满足浮游稳定要求。
沉箱漂浮稳定计算和精安装施工工艺
－
类 型 ｘｃ Ｙｃ 吃 舔深夔
Ａ
定慑 荔 葭 瑰 定 槛 ： 后 托 蜘 水深 夔 一 定侮 蔑 葭 穗 定性
０ ． １ ６ ０ ． １ ５ Ｏ ． ２ ６
１ ． １ ４
—
Ｂ（ Ｄ）
Ｃ
５ ． ９ ５
ｔＪ ＾ ｊ
５ ． ７ ９ ８ ７ ７ ６ ８ ７ ９ Ｏ ２ ９
＾ Ｊ ６ ８
一
０ ． ２ ２ ｘ ２ ． ９ ５ ｘ ４ ／ ２ ） ｘ １ ０ ． ２ ５ ｘ １ ． ８ ２ ５
ｔ ｏ ＝ ２． ２ ２ Ｉ Ｔ Ｉ
Ｅ ０ １
—２０
一 Ｏ ∞ ４ 似 表 ２中表 明 ： Ａ、 Ｂ （ Ｄ） 类沉箱 在后舱 分别加２ ． ２ ｎ ｌ 、
２ ． ０ ５ Ｉ ｎ深 水 时 ， 浮游 是 稳定 的 ； Ｃ、 Ｅ、 ０ １ 类 沉 箱虽 然 在后 舱加 入配 重水 ， 但 浮游仍 不稳 定 ， 需要 调整 。 以
１ ９１ ｘ１ ５ ． ６ ￣２ ０１
．
．
｜ 鼍 ｜ 们４ ｊ
｜ ｜ ２ ５ ５ ９
－
疆
２
３ 沉箱漂浮稳定 计算
沉 箱在 浮 吊牵 引漂 浮 、拖运 和沉 放 的过程 中应
筠 硪 嵌
０１
０２ ＂ ０３ ＃
１ ８
１
。
．
ｘ ｌ ６ ｘ ｔ 黾 囊≯｜
Ａ型沉 箱浮游 稳定 计算 见表 ３ 。
表３ Ａ型沉箱浮游稳定计 算 蟛 。 。 ＿ 一 一
３ ． ３ 沉箱 后 两舱加 水 （ ｔ ｏ ＝ ２ ． ２ ２ Ｉ Ｔ Ｉ ） 时
LNG码头沉箱浮游稳定计算
LNG码头沉箱浮游稳定计算共有三种沉箱计算后的干旋高度如下：（1）甲型沉箱干舷高度F=18.40-13.45=4.95米（压水1.80米）（2）乙型沉箱干舷高度F=18.00 -13.24=4.76米（压水1.80米）（3）丙型沉箱干舷高度F=21.00-15.66=5.34米（压水3.50米）（4）丙型沉箱干舷高度F=21.00-15.26=5.81米（压块石2.00米）计算甲型沉箱：高h=18.4m1，沉箱自重时的重心位置沉箱材料体积和体积矩的计算表 2006年 5 月24 日沉箱自重时的重心位置X c=7.75mY c= 4564.36÷635.91=7.18m2，有压舱水和封舱盖板时：沉箱总体重G=2.45×635.91+5+175.13=1738.11t计算沉箱排水体积和趾的排水体积，钢混凝土重度取2.5 t/m3沉箱和压舱水、封舱盖板排水体积V=（2.5×635.91+5+175.13）÷1.025=1726.74m3趾的排水体积v=73.64+3.13=76.77 m3沉箱吃水T=（1726.74-76.77）÷6.252×3.14=13.45m沉箱总体重心高度：Y c1= （2.45×635.91×7.18+5×18.37+175.13×1.6）÷1738.11=6.65m 浮心：Yw1=[（1726.74-76.77）×13.45×0.5+18.76+18.71+51.37]÷1726.74=6.47mρ=[（π/64×12.54=1198.42）-4.85×5.853/36]÷1769.91=0.55a= Y c1- Y w1=6.65-6.47=0.18m=ρ-a=0.55-0.18=0.38m＞0.20稳定m大于0.20计算乙型沉箱：高h=18. m1，沉箱自重时的重心位置沉箱材料体积和体积矩的计算表2006年 5 月24 日沉箱自重时的重心位置X c=7.75mY c= 4371.22÷625.13=6.99m2，有压舱水和封舱盖板时：沉箱总体重G1=2.45×625.13+5+175.03=1711.59t有压舱水和封舱盖板时：沉箱总体重心Y1c=11075.56÷1711.62=6.47（m）1，计算沉箱总体排水体积：钢混凝土重度取2.5 t/m3V 1c =（2.5×625.13+5+175.05）÷1.025=1742.88÷1.025 m3=1700.37t2，沉箱趾的排水体积：v=73.64+3.13=76.77 m3沉箱吃水T=（1700.37-76.77）÷6.252×3.14=13.24m沉箱总体重心高度：= 11075.56÷1711.62=6.47mY1c浮心：Y1w=[（1700.37-76.77）×13.24×0.5+18.76+18.71+51.37] ÷1700.37=6.38mI=π/64×12.54=1198.42；∑Ir=（4.85×5.853÷36）×8=215.61ρ=（1198.42-215.61）÷1700.37=0.55a= Y c1- Y w1=6.47-6.38=0.09m=ρ-a=0.55-0.09=0.49m＞0.20 稳定m大于0.20计算丙型沉箱：高h=21. m1，沉箱自重时的重心位置沉箱材料体积和体积矩的计算表2006年 5 月24 日沉箱自重时的重心位置X c=7.75mY c= 5951.91÷663.18=8.97m2，有压舱水和封舱盖板时：沉箱总体重G1=2.45×663.18+5+340.92=1970.63有压舱水和封舱盖板时：沉箱总体重心Yc= 15512.43÷1970.63=7.87m11，计算沉箱总体排水体积：钢混凝土重度取2.5 t/m3V 0 =（2.5×663.18+5）÷1.025+332.61=1955.002，沉箱趾的排水体积：v=19.83+8.71+5.49=34.03 m3沉箱吃水T=（V0-v）÷AT=（1955-34.03）÷6.252×3.14=15.66m沉箱总体浮心高度：Yw=[（V0-v）×T/2+∑v.y]÷V0Yw1=[（1955-34.03）×15.66×0.5+7.38+6.94+96.12] ÷1955=7.75m ρ=（I-∑Ir）÷V 0I=π/64×12.54=1198.42；∑Ir=（4.85×5.853÷36）×8=215.61 ρ=（1198.42-215.61）÷1955=0.50a= Y c1- Y w1=7.87-7.75=0.12m=ρ-a=0.50-0.12=0.38m＞0.20 稳定（m大于0.20）计算丙型沉箱：高h=21. m 用290t块石压舱本沉箱压水3.5m时吃水15.66m，为减少其吃水，改用290t块石，块石的重度为1.55t/m3。
基于沉箱浮游稳定性计算原理的浮码头横稳性计算方法
2021年3月第3期总第580期水运工程Port & Waterway EngineeringMar. 2021No. 3 Serial No. 580基于沉箱浮游稳定性计算原理的浮码头横稳性计算方法张兴旺（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京102600）摘要：浮码头中的浮箱横稳性关乎旅游码头运营安全及游客人身安全。
JTS 165-7—2014《游艇码头设计规范》发布之前，工程设计中浮箱横稳性计算均采用重力式沉箱浮游稳定性计算原理。
在梳理沉箱和浮箱计算原理的基础上，采用理论 分析、公式推导、工程案例验证的研究方法，证实了浮箱横稳性计算采用重力式沉箱浮游稳定性计算原理是合理可行的。
研究成果对后续研究及设计工作具有重要的参考价值。
关键词：横稳性；浮游稳定性；浮码头中图分类号：U 656文献标志码：A文章编号：1002-4972（2021）03-0058-06Calculation method of horizontal stability of floating wharfbased on calculation principle of caissons floating stabilityZHANG Xing-wang(China Railway Fifth Survey and Design Institute Group Co., Ltd., Beijing 102600, China)Abstract ： The horizontal stability of the pontoon in the floating wharf is related to the operation safety of thetourist wharf and the personal safety of tourists. Before the issuance of JTS 165-7一2014 Code for design ofmarinas, the calculation principle of the floating stability of the pontoon in the engineering design was based on the calculation principle of the floating stability of the gravity caisson. Based on combing the calculation principles ofcaissons and pontoons, this paper uses the research methods of theoretical analysis, formula derivation andengineering case verification to verify that it is reasonable and feasible to calculate the floating stability of pontoons by using gravity caisson floating stability calculation principles. The research results of this paper have importantreference value for the follow-up research and design work.Keywords ： horizontal stability; floating stability; floating wharf20世纪90年代飞速发展的游艇产业掀起了 游艇码头的建设热潮[1],国内已建游艇码头多采用浮码头结构形式 。
椭圆沉箱浮游稳定的计算法
椭圆形沉箱码头由于受力合理和断面经济，已首次用于大连大窑湾深水泊位码头上，是外海基岩较高地区开敞式码头的主要结构型式之一，有很好的发展前景[1]。
椭圆形沉箱的浮游稳定计算内容，在港口工程专业书籍里尚属缺项，在此加以补充。
椭圆形沉箱实际上是由中间的矩形段和两端的半圆段组成，近似椭圆形，简称椭圆沉箱，依椭圆沉箱两端半圆段内的箱格形状，又可分为扇形箱格的Ⅰ型和非扇形箱格的Ⅱ型椭圆沉箱，如图1和图2所示。
沉箱内壁厚为b 1，外壁厚为b 2；中间箱格纵向净长为l 1，横向净宽为l 2；中间矩形段长为L 1；两端半圆的内半径为r 内，外半径为r 外；沉箱外围宽为B ，外围长为L=L 1+2r 外=L 1+B 。
矩形沉箱浮游稳定计算中定倾半径ρ的计算式可视为通式，同样适用于椭圆沉箱[2]：ρ=I 0-ΣiV（1）式中：I o 为椭圆沉箱断面在水面处对纵向形心轴（x o -x o）的惯性矩（m 4）；∑i 为椭圆沉箱各箱格内压载水对椭圆沉箱纵向形心轴（x o -x o）平行的自身形心轴的惯性矩之和（m 4）；V 为椭圆沉箱的排水量（m 3）。
两类椭圆沉箱浮游稳定计算问题的关键在于如何求出通式中的∑i 式，下面分别阐述。
椭圆沉箱浮游稳定的计算法董中亚（中交四航局第二工程有限公司，广东广州510231）摘要：在矩形箱格的矩形沉箱和扇形箱格之圆形沉箱的浮游稳定计算原理的基础上，对两种类型椭圆沉箱两端半圆段内不同几何形状的箱格之自身对称轴的惯性矩，经图形转轴公式和平行移动公式转换，并经数学推导得到对椭圆形沉箱纵向形心轴平行的箱格自身形心轴的惯性矩i 及其之和Σi 的计算式，从而解决了椭圆形沉箱浮游稳定计算的问题。
关键词：椭圆沉箱；惯性矩；平行移动；转轴公式中图分类号：TU 473.2文献标志码：A文章编号：1002-4972（2011）01-0087-07收稿日期：2007-09-10作者简介：董中亚（1942—），男，高级工程师，从事港口工程施工技术管理和设计工作。
福讯沉箱浮游稳定计算
11
底加 强 角 1.01
12
前 趾(矩形） 3.55
13
前 趾(三角形） 0.65
14
后趾(矩形）
0.00
15
后 趾(三角形） 0.00
总和
184.89
注：以前趾O点
为计算原点
4.78
4.78 0.91 0.00 4.78 4.78 0.40 0.53
0.00 0.00
无压载时沉箱的重 心位置：
xc= 4.49
yc= 4.82 不平衡力矩(对沉箱 宽度中心）：
M= -644.27
压载深度
(后两舱)
t0=
0.85 压载材料的重力
g= 211.94
方程式： (10.25*t*3.8*3. 3*21.01/2*10.25(0.2)^2*t*10.25 *8/2)*(1.9+0.12 5)
压载材料对底板的 力矩
m≥0.2，满足要求
重心位置 5.13 6.90 6.90 1.13 1.33
重量矩 25916.76 12.42 -10350.00 456.29 672.76 16708.23 6325.83
直径：2m 长：8m。 单个气囊体积
πr²L=8π米³，水密 度为10.25³ KN/m³ 单个气囊浮力
8个气囊起重量 3104000
388000
4个 1552
1241.6
1.5625 12.5
单个气囊重力
350×10= 一个气囊能起重量 （N)
#REF!
8个气囊起重量（N) #REF! #REF! #REF!
0.35 0.3 0.5
沉箱仓格尺 0.25 寸 0.3 0.55 0.75
(完整版)沉箱浮游稳定计算(例子)
计算项目
体积V（m3）
重力G（kN）
重心高度y（m）
重力矩Gy（kNm）
沉箱
255.78
6394.5
4.7
30054.15
前排舱加水
81.192
832.218
0.9
748.9962
后排舱加水
81.192
832.218
0.9
748.9962
总计
418.164
8058.936
31552.1424
沉箱排水体积及浮心高度
总排水体积
前、后趾排水体积
沉箱吃水：
浮心高度：
定倾半径：
重心到浮心的距离为：
。
定倾高度为：
。
满足要求。
干舷高度：
式中F——沉箱的干舷高度（m）
H——沉箱高度（m）
T——沉箱吃水（m）
干舷高度满足要求。
砼容重(kn/m3)
25.00
前趾前高(m)
0.40
沉箱高度(m)
9.50
沉箱仓格尺寸(m)
横
3.60
前趾后高(m)
0.70
墙内加强角尺寸(m)
0.20
纵
3.80
前趾宽(m)
1.00
底加强角(m)
0.20
水容重(kn/m3)
10.25
2、沉箱材料体积和体积矩计算表（对前趾前端求矩）
编号
名称
体积
重量
形心位置（m）
体积矩（m4）
Vi(m3)
Gi(kN)
xi
yi
Vixi
Viyi
1
前壁
41.29
1032.30
1.15
沉箱浮游稳定性计算方法
2.5.4 沉箱浮游稳定算例
9
– m=ρ-a>0：重心在定 倾中心下方,重力和浮 力产生稳定力偶,促使 沉箱扶正,稳定平衡
– m=ρ-a=0：重心与定 倾中心重合,随遇平衡 (临界状态)
– m=ρ-a<0：重心在定 倾中心上方,重力和浮 力产生倾覆力偶,促使 沉箱继续倾斜,不稳定
• 2、定倾高度m的限值:保证浮游稳定 – 规范规定: – ①近程浮运：m≥0.2m – ②远程浮运： • 以块石和砂等固定物压载时：m≥0.4m • 以液体压载时：m≥0.5m
• L-沉箱长度(m)
• B0-沉箱在水面处的宽度(m) • ∑i-各箱格内压仓水面对该水面纵向中心轴的惯性矩之和(m4)
• l1-横隔墙净距(m)；l2-纵隔墙净距(m) • V-沉箱排水量(m3)
– 不带趾:V=B0LT – 双侧对称趾:V=B0LT+v • v为两侧悬臂部分总排水量
• 注意:
– ①当用液体压舱时,应对上式作修改(扣除自由液面的影响)
Vi yi
V
vT
2
v yi
V
– 第三步：a=Yc-Yw
V为沉箱总体积 v为前后趾突出部位的总体积
•5、注意点： ① 定倾高度要求精确到厘米,因此钢筋砼和水的重度应根据 实测资料确定;如无实测资料,建议取钢筋砼重度标准值 24.5kN/m3(计算沉箱吃水时取25kN/m3),水的重度标准值 取10kN/m3(淡水)或10.25kN/m3(海水) ② 沉箱浮游稳定性不满足时的处理方法: a. 压仓水:方便,但有自由液面存在,压仓效果不佳 b. 固体压仓:砂、石、砼,压仓效果好,但施工不便
6
㈤沉箱吃水和干舷高度的验算
• 1、干舷高度验算 – 为了保证沉箱在溜放、漂浮、拖运时不没顶,沉箱应有足 够的干舷高度
30万吨级沉箱浮游稳定计算
西港区一期工程30万吨级码头沉箱浮游稳定计算一、沉箱浮游稳定性验算沉箱在溜放或漂浮、拖运和安放过程中应保证不倾覆，要求沉箱具有一定的浮游稳定性。
沉箱的稳定性可用定倾中心高度（定倾半径）ρ表示。
沉箱在外力矩的作用下发生倾斜，在倾斜的过程中，沉箱的浮心位置发生变化。
在小倾角（小于15°）的情况下（沉箱漂浮时的倾斜一般属于小倾角），浮心W的变化接近于圆弧，此圆弧的中心M称为定倾中心；圆弧的半径ρ称为定倾半径；定倾中心M距重心C 的距离m称为定倾中心高度。
m=ρ-a，在进行理论计算时要求精确到厘米。
当m>0时，即定倾中心M在重心之上，沉箱在外力矩作用下发生倾斜时，存在一个由沉箱重力G和浮力V*γ（γ为水的重度）构成的扶正沉箱的力偶，此时沉箱稳定。
反之，m<0，即M在C之下，沉箱在外力矩作用下发生倾斜时，则存在一个使沉箱继续倾斜的力偶，这时沉箱是不稳定的。
为了保证沉箱的浮游稳定性，沉箱在有掩护区域近程浮运时，m≥20cm。
沉箱在无掩护区并远程浮运时，如采用块石、砂等固定物压载，m≥40cm；如采用海水压载，m≥50cm，并密封舱顶。
（近程浮运是指在同一港区或运程在30海里以内；远程浮运是指在港际间整个浮运时间内有夜间航行或运程≥30海里）当沉箱浮游稳定不满足时，可采用压舱方法，使重心降低。
通常用水压舱的方法，优点：施工比较方便。
缺点：有自由液面存在，降低了压舱效果。
此外还可采用固体（如砂、石或混凝土块等）压舱。
优点：压舱效果好。
缺点：施工不方便。
同时为了保证沉箱在溜放或者漂浮、拖运和安放时不没顶，应有足够的干舷高度F。
在拖运时，干舷高度应满足：F=H-T≥B02tanθ+2h3+sF：沉箱的干舷高度（m）h：波高（m）θ：沉箱的倾角，溜放时，采用滑道末端的坡角，浮运时采用6°—8°S：沉箱干舷的富裕高度（m），一般取0.5—1m。
当沉箱吃水和干舷高度不满足要求时，可不采用或不完全采用压舱方法来保证浮游稳定，可以采用起重船或浮筒吊扶的方法。
沉箱的浮游稳定性计算
第 16 卷 2016 年
第 12 期 12 月
中 国 水 运 China Water Transport
Vol.16 December
No.12 2016
沉箱的浮游稳定性计算
李开开 ，樊津瑞
摘
1 2
（1．上海交通建设总承包有限公司，上海 200136；2．中交二航局第三工程有限公司，江苏 镇江 212021） 要：针对外海无掩护区域海况特点，本文重点对沉箱浮游稳定性进行了验算，简要介绍了沉箱施工工艺。通过
0.5-1.0 1.0-1.5 1.5-2.0 2.0-2.5 2.5-3.0 3.0-3.5 3.5-4.0 4.0-4.5 4.5-5.0 5.0-5.5 5.5-6.0 6.0 2 沉箱基本参数
钢筋砼重度 KN/m3 24.500 前壁厚 m 0.600 海水重度 KN/m3 10.250 后壁厚 m 0.600 前趾 m 0.600 侧壁 m 0.600 后趾 m 0.600 接踵 m 0.400 沉箱长 m 13.000 底板厚 m 1.000 沉箱宽 m 24.4800 纵隔墙厚 m 0.250
对沉箱浮游稳定性校核，确定了充砂压载浮运的方案，选取了配合施工的锚系设备及施工船舶的相关参数，保证沉 箱从半潜驳下潜出坞、浮运、安装过程中的稳定性，为同类工程提供技术参考。 关键词：沉箱；浮游稳定性；充砂压载浮运 中图分类号：TU473.2 一、工程概况 以色列阿什杜德 （Ashdod） 港位于首都特拉维夫以南约 50km，地处地中海东南岸，地理位置如图 1 所示。新建码 头工程主要包括出运码头、Q28 集装箱码头、杂货船泊位 Q27、近海临时码头泊位 RS27 等，防波堤工程主要包括 600m 主防堤延伸段、1480mLEE 防波堤、出运码头防波 堤等。 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2016）12-0187-04 箱安装过程中的关键控制参数。本文对沉箱出驳后的浮游稳 定性以及配套工程船舶的选取进行了研究，提高沉箱安装过 程的安全与可靠性。 二、施工工艺及环境特点 1．波浪及潮汐条件 （1）波浪 该区域为典型的地中海季风气候，特征为夏季（4 月份 -10 月份） ，漫长而又炎热，波浪及风况条件较好；冬季（11 月份-3 月份）为季风期，风暴天气几乎全部出现在季风期。 波浪主波及强浪方向是 WNW，出现频率超过 50%。 根据现场 1992 年至 2015 年极端波浪（波高 3.5m 以 上）统计数据显示，总次数是 91 次，平均每年 5 次，最少 2 次，最多 9 次，均出现在 11 月至 3 月，每次平均持续时间 约 47h，最长 100h，最短 18h。波高大于 6.5m 的记录发 生在 2002 年 12 月，2008 年 1 月和 2010 年 12 月。 防波堤外侧有效波高出现频率见表 1，波浪要素玫瑰图 见图 2。 表 1 防波堤外侧有效波高出现频率
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)加载海水时浮游计算(短轴方向倾覆计算) ①加载海水时沉箱重力计算 重量Gi 37124.109 4303.565 3688.770 45116.444 重心Yc 重心高度Yi 10.122 2.400 2.150 8.733 GiYi 375753.046 10328.556 7930.856 394012.457
②浮游计算 计算式 ∑YiVi/∑Vi ∑G/γ 海水 v （V-v）/A (（V-v）·T/2+vyv)/V Yc-Yw LB 0/12 ∑l1 ·l23/12 ∑G'/γ 海水
3
结果 8.733 4475.520 11.620 14.839 7.401 1.332 8829.957 355.622 4401.604
（I-∑i）/V’ 1.925 ρ -a 0.593 倾高度m为0.593m，满足m≥0.2m的要求，浮游稳定。
YiVi
水平向Xi
XiVi
63.206 9.274 1803.608 1368.314 0.152 10.804 818.867 0.203 20.396 (89.341) 0.150 (0.585) (96.336) 0.150 (0.648) (80.640) 0.150 (0.576) (98.304) 0.150 (0.768) (88.064) 0.150 (0.768) 1631.453 18.400 2486.024 3937.609 9.300 3032.693 4429.810 9.300 3411.687 (162.781) 9.250 (68.598) (215.249) 7.000 (77.868) (188.552) 7.000 (77.868) 1592.741 13.800 1820.275 2389.111 7.000 1384.992 (169.630) 7.000 (54.096) (149.537) 7.000 (54.096) (130.990) 7.000 (54.096) 307.333 9.100 120.393 124.188 13.798 73.764 91.860 9.100 40.131 24.150 8.012 16.024 23.462 9.275 277.805 4.177 (0.452) (5.257) 15336.859 14103.372 9.307
②浮游计算 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 计算项目 重心高度Yc（m) 总排水体积V（m ） 底板悬臂部分v（m3） 沉箱吃水深度T（m） 浮心高度Yw 重心到浮心距离a（m） 对纵轴惯性矩I（m ） ∑i 总排水体积V‘（m3） 定倾半径ρ （m） 定倾高度m （m） 因此,加载海水时定倾高度m为0.593m，满足m≥0.2m的要求，浮游稳定。
（I-∑i）/V’ 2.438 ρ -a (1.578) 高度m为-1.578m，不满足m≥0.2m的要求，浮游不稳定。
37124.10888
kN
0.033 m 1243.637736 kN·m 水t+Δ t，故Δ M=（4.2×3.6×8-0.03125×4×8）×Δ t×10.25×4.5 0.22 m
矩计算：计算原点取底板底部形心点（除去前趾）
二)不加载时浮游计算(短轴方向倾覆计算)
计算式 ∑YiVi/∑Vi γ 砼·∑Vi/γ 海水 v （V-v）/A (（V-v）·T/2+vyv)/V Yc-Yw LB 0/12 ∑l1 ·l2 /12 γ 砼·∑Vi/γ 海水
3 3
结果 10.122 3695.780 11.620 12.247 6.106 4.016 8829.957 0.000 3621.864
3 4 3
沉箱自重G0
偏心距Δ d 偏心力矩Δ M 设前舱加水t，后仓加水t+Δ t，故Δ M=（4.2×3.6×8-0.03125×4×8）×Δ t×10.25× Δt
(三)加载海水时浮游计算(短轴方向倾覆计算) ①加载海水时沉箱重力计算 序号 1 2 3 4 5 名称 沉箱 前8舱压水 后8舱压水 合计 重心Yc
4 3
E型沉箱浮游稳定计算
公式 299.2*0.65 8.5*8.3625 15*6.6983 -2.6*0.5*3 -8.64*0.5 -2.56*0.5*3 -2.56*0.5*4 -2.56*0.5*4 22.9*5.9 22.9*7.12*2 22.9*5.34*3 -4.12*0.3*2*3 -4.12*0.3*3*3 -4.12*0.3*3*3 22.9*1.44*4 22.9Байду номын сангаас1.08*8 -3.22*0.3*8 -3.22*0.3*8 -3.22*0.3*8 0.13125*(4.2*24) 0.165*3.6*9 0.13125*(4.2*8) 0.03125*4*16 0.12*(（4.2+3.6）*2*12+(4.2+3.6)*2*4) 0.7*16.6 重心 体积Vi 194.480 71.081 100.475 (3.900) (4.320) (3.840) (5.120) (5.120) 135.110 326.096 366.858 (7.416) (11.124) (11.124) 131.904 197.856 (7.728) (7.728) (7.728) 13.230 5.346 4.410 2.000 29.952 11.620 1515.270 重心高度Yi 0.325 19.250 8.150 22.908 22.300 21.000 19.200 17.200 12.075 12.075 12.075 21.950 19.350 16.950 12.075 12.075 21.950 19.350 16.950 23.230 23.230 20.830 12.075 0.783 0.360 10.122
E型沉箱浮游稳定计算
（一）沉箱自身体积及体积矩计算：计算原点取底板底部形心点（除去前趾） 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 项目 底板 前墙(上部) 前墙(下部) 前墙(第一排消浪孔) 前墙(护弦扣除部分) 前墙(第二排消浪孔) 前墙(第三排消浪孔) 前墙(第四排消浪孔) 后墙 两侧墙 纵隔墙（3段） 纵隔墙（1排消浪孔） 纵隔墙（2排消浪孔） 纵隔墙（3排消浪孔） 横隔墙（末一排4个） 横隔墙（前两排8个） 横隔墙（消浪孔1排） 横隔墙（消浪孔2排） 横隔墙（消浪孔3排） 顶部牛腿（高，纵向） 顶部牛腿（高，横向） 顶部牛腿（低，纵向） 竖加强角 底部加强角 前趾 合计 重心
(二)不加载时浮游计算(短轴方向倾覆计算)
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
计算项目 重心高度Yc（m) 总排水体积V（m3） 底板悬臂部分v（m ） 沉箱吃水深度T（m） 浮心高度Yw 重心到浮心距离a（m） 对纵轴惯性矩I（m ） ∑i 总排水体积V‘（m ） 定倾半径ρ （m） 定倾高度m （m） 因此,不加载时定倾高度m为-1.578m，不满足m≥0.2m的要求，浮游不稳定。
压水高度 3.500 3.000