重力式码头计算报告书
沉箱重力式码头课程设计报告计算书
寸录第一章设计资料----------------------- 3第二章码头标准断面设计--------------- 5第三章沉箱设计----------------------- 11第四章作用标准值分类及计算 ------------第五章码头标准断面各项稳定性验算44第一章设计资料（一）自然条件1.潮位：极端高水位：+6.5m;设计高水位：+5.3m;极端低水位：-1.1m ;设计低水位：+1.2m；施工水位：+2.5m。
2.波浪：拟建码头所在水域有掩护，码头前波高小于1米（不考虑波浪力作用）。
3.气象条件：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。
4.地震资料：本地的地震设计烈度为7度。
5.地形地质条件：码头位置处海底地势平缓，底坡平均为1/200 ,海底标高为-4.0~-5.0m。
根据勘探资料，码头所在地的地址资料见图1。
图一地质资料（二）码头前沿设计高程：对于有掩护码头的顶标高，按照两种标准计算：基本标准：码头顶标高=设计高水位+超高值（1.0~1.5m）=5.30+ （1.0~1.5）=6.30~6.80m 复核标准：码头顶标高=极端高水位+超高值（0~0.5m）=6.50+ （0~0.5）=6.50~7.00m （三）码头结构安全等级及用途：码头结构安全等级为二级，件杂货码头。
（四）材料指标：拟建码头所需部分材料及其重度、内摩擦角的标准值可按表1选用。
（五）使用荷载：1.堆货荷载：前沿q1=20kpa ;前方堆场q2=30kpa。
2.门机荷载：按《港口工程荷载规范》附录C荷载代号Mh-10 -25设计。
3.铁路荷载：港口通过机车类型为干线机车，按《港口工程荷载规范》表7.0.3-2中的铁路竖向线荷载标准值设计。
4.船舶系缆力：按普通系缆力计算，设计风速22m/s。
（六）设计船型：万吨级杂货船总长LX型宽BX型深HX满载吃水T: 146 X 22X 13.1 X 8.7m第二章码头标准断面设计第一节码头各部分标高（一一）码头（胸墙）顶标咼对于有掩护码头的顶标高，按照两种标准计算：基本标准：码头顶标高=设计高水位+超高值（1.0~1.5m ）=5.30+ （1.0~1.5 ）=6.30~6.80m 复核标准：码头顶标高=极端高水位+超高值（0~0.5m）=6.50+ （0~0.5 ）=6.50~7.00m 码头顶标高取6.60m。
重力式码头
时的土压力计算
图2－3－2
二. 重力式码头上的作用
4 船舶荷载
船舶撞击力和挤靠力：验算稳定性时一般不考虑。 系缆力：平行码头线、垂直地面、垂直码头线 (要考虑)
分布：图2－3－3
5 地面使用荷载 一般只考虑堆货荷载、门机荷载和铁路
荷载 按最不利情况进行布置 6 波浪力
三 重力式码头的一般计算
2 剩余水压力 剩余水头：墙前计算低水位与墙后地下水位 的水位差。 剩余水压力：由剩余水头产生的水压力。 根据码头排水条件和填料透水性 能确定。
二 重力式码头上的作用
3 土压力 计算理论: 库仑理论、郎肯理论和索科洛夫斯基理论
1)码头墙后主动土压力 (1)无粘性填料的（ 150 '）墙背主动土压力 ' ：为第二破裂角
（图2－1－9）
适用码头：岸壁式码头
岸壁式码头缺点
解决办法－－开孔 开孔方法
三. 扶壁码头
扶壁结构是由立板、底 板和肋板互相整体连接 而成的钢筋混凝土结构
按肋板数分为单肋、双 肋和多肋
四. 大直径圆筒码头
主要有预制的大直径 薄壁钢筋混凝土无底 圆筒组成。
可沉入地基中，也可 放在抛石基床上。
优点 ：结构简单、混 凝土和钢材用量少、 适应性强，可不作抛 石基床，造价低，施 工速度快。
(1)土源丰富,运距近,取填方便； (2)回填易于密实,沉降量小，有足够的承载力； (3)产生的土压力小，通常用砂、块石、炉渣。
第三节 重力式码头的计算
一 重力式码头设计状况和计算内容 1.三种设计状况
(1)持久状况 (2)短暂状况 (3)偶然状况
一 重力式码头设计状态和计算内容
2.计算内容 表2－3－1
沉箱码头计算书
任务要求：码头设计高水位12米，低水位7.4米，设计船型20000吨，波高小于1米，地面堆货20kpa ，Mh —16—30门座式起重机，地基承载力不足，须抛石基床。
一．拟定码头结构型式和尺寸1． 拟定沉箱尺寸：船舶吨级为20000吨，查规得相应的船型参数：设计船型总长 （m ） 型宽 （m ） 满载吃水 （m ） 18327.610.5即吃水为10.5米。
其自然资料不足，故此码头的前沿水深近似估算为：1.1510.512.1D kT m ==⨯=，设计低水位7.4米，则底高程：7.412.1 4.7m -=-，因此定底高程-5.1m 处。
由于沉箱定高程即为胸墙的底高程，此处胸墙为现浇钢筋混凝土结构，要求满足施工水位高于设计低水位，因此沉箱高度要高于码头前沿水深12.1m 。
综上，选择沉箱尺寸为： 1310.214l b h m m m ⨯⨯=⨯⨯。
下图为沉箱的尺寸图：2．拟定胸墙尺寸：如图，胸墙的顶宽由构造确定，一般不小于0.8m，对于停靠小型河船舶的码头不小于0.5m。
此处设计胸墙的顶宽为 1.0m。
设其底宽为5.5m，检验其滑动和倾覆稳定性要否满足要求：（由于此处现浇胸墙部分钢筋直接由沉箱顶部插入，可认为其抗滑稳定性满足要求，只需验算其抗倾稳定性）设计高水位时胸墙有效重力小于设计低水位时，对于胸墙的整体抗倾不利，故考虑设计高水位时的抗倾稳定。
沉箱为现浇钢筋混凝土，其重度在水上为323.5/kN m ，水下为313.5/kN m ，则在设计高水位时沉箱的自重为：()][()5.511 1.511 1.5 1.5 5.5123.5 3.11 1.5 5.51 3.113.52 4.6 4.[{]62}G -=⨯+⨯⨯⨯-⨯+⨯+⨯+-⨯⨯⨯（）则 227.83G kN =。
自重G 对O 点求矩：G 77.10.533.4967 5.510.47922/3 5.51/3=733.56M kN m =⨯+⨯-⨯⨯+（）（） 。
沉箱重力式码头课程教学设计计算书
目录第一章设计资料------------------------------------- 3第二章码头标准断面设计------------------------ 5第三章沉箱设计------------------------------------- 11第四章作用标准值分类及计算----------------- 15第五章码头标准断面各项稳定性验算------- 44第一章设计资料(一)自然条件1.潮位：极端高水位：+6.5m；设计高水位：+5.3m；极端低水位：-1.1m；设计低水位：+1.2m；施工水位：+2.5m。
2.波浪：拟建码头所在水域有掩护，码头前波高小于1米（不考虑波浪力作用）。
3.气象条件：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。
4.地震资料：本地的地震设计烈度为7度。
5.地形地质条件：码头位置处海底地势平缓，底坡平均为1/200，海底标高为-4.0~-5.0m 。
根据勘探资料，码头所在地的地址资料见图1。
图一 地质资料(二)码头前沿设计高程：对于有掩护码头的顶标高，按照两种标准计算：基本标准：码头顶标高=设计高水位+超高值（1.0~1.5m ）=5.30+（1.0~1.5）=6.30~6.80m 复核标准：码头顶标高=极端高水位+超高值（0~0.5m ）=6.50+（0~0.5）=6.50~7.00m(三) 码头结构安全等级及用途：码头结构安全等级为二级，件杂货码头。
(四) 材料指标：拟建码头所需部分材料及其重度、内摩擦角的标准值可按表1选用。
表1(五)使用荷载：1.堆货荷载：前沿q1=20kpa；前方堆场q2=30kpa。
2.门机荷载：按《港口工程荷载规范》附录C荷载代号Mh-10 -25 设计。
3.铁路荷载：港口通过机车类型为干线机车，按《港口工程荷载规范》表7.0.3-2中的铁路竖向线荷载标准值设计。
重力式码头算例
1、某重力式方块码头，初步拟定的断面尺寸见图，设计计算资料如下 （1）回填1层，水上γ=18KN/m3，水下γ=9KN/m3，φ=30°； 回填2层，水上γ=19KN/m3，水下γ=11KN/m3，φ=45°。
（2）计算水位：5.0m ；不考虑剩余水压力。
朗金主动土压力公式：20=tan 452nan K φ⎛⎫- ⎪⎝⎭，库伦主动土压力公式22cos =cos nan K φ⎡⎢⎢⎣绘制土压力分布图，计算土压力强度、总土压力及土压力产生的倾覆力矩。
答1、土压力计算q=20kpa5.002、土压力计算（1）土压力系数计算回填一层按朗金公式计算土压力：n 0δ=，02020301=tan 45=tan 45=223n an K φ⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭回填二层按库伦公式计算土压力：0n 15δ=，22cos ==0.194nan K φ⎡⎢⎢⎣（2）土压力强度计算：11183183H a e KP =⨯⨯=0211 1.50.194tan15 3.09H a e KP =⨯⨯⨯=03(18311 1.511 2.12)0.194tan1517.58H a e KP =⨯+⨯+⨯⨯⨯=04(18311 1.511 2.1211 1.38)0.194tan1520.43H a e KP =⨯+⨯+⨯+⨯⨯⨯=5120 6.673H a e KP =⨯=06200.194tan15 3.75H a e KP =⨯⨯=（3）水平土压力分块合力及对前趾的倾覆力矩永久作用：11183272aH E KN =⨯⨯= 1186108EH M KN m =⨯=• 213.09 1.5 2.322aH E KN =⨯⨯= 2 2.3249.28EH M KN m =⨯=• 3 3.09 2.12 6.55aH E KN =⨯= 3 6.55 2.4415.98EH M KN m =⨯=•412.12(17.583.09)15.362aH E KN=⨯⨯-=4115.36( 2.12 1.38)32.053EH M KN m =⨯⨯+=•517.58 1.3824.26aH E KN =⨯= 5124.26 1.3816.742EH M KN m =⨯⨯=•611.38(20.4317.58) 1.972aH E KN=⨯⨯-=611.97 1.380.903EH M KN m =⨯⨯=•77.46Hn E KN ∑= 182.95EHn M KN m ∑=•可变作用：7 6.67320aH E KN =⨯= 720 6.513EH M KN m =⨯=•813.75 2.12 3.982aH E KN=⨯⨯=813.98(1.38 2.12)8.303EH M KN m =⨯+⨯=•9 3.75 1.38 5.18aH E KN =⨯= 915.18 1.38 3.572EH M KN m =⨯⨯=•29.16Hn E KN ∑= 24.87EHn M KN m ∑=•（4）竖向土压力合力及其对后趾的稳定力矩 永久作用：01()tan (77.4627)tan1513.52Vn Hn aH E E E KNδ∑=∑-⨯=-⨯=3.713.52 3.750.03EVn vn M E KN m ∑=∑⨯=⨯=•可变作用：07()tan (29.1620)tan15 2.45qVn Hn aH E E E KNδ∑=∑-⨯=-⨯=3.7 2.45 3.79.07qEVn qvn M E KN m ∑=∑⨯=⨯=•2、某重力式方块码头，初步拟定的断面尺寸见图，设计计算资料如下 （1）重度：混凝土，水上γ=24KN/m3，水下γ=14KN/m3； （2）堆货：q=20KN/m 2。
第2章 重力式码头
三. 扶壁码头
扶壁结构是由立板、底 板和肋板互相整体连接 而成的钢筋混凝土结构 按肋板数分为单肋、双 肋和多肋
四. 大直径圆筒码头
主要有预制的大直径 薄壁钢筋混凝土无底 圆筒组成。
可沉入地基中，也可 放在抛石基床上。 优点 ：结构简单、混 凝土和钢材用量少、 适应性强，可不作抛 石基床，造价低，施 工速度快。
1.三种设计状况
(1)持久状况
(2)短暂状况
(3)偶然状况
一 重力式码头设计状态和计算内容
2.计算内容
表2－3－1
二 重力式码头上的作用
作用分三类 1.永久作用：建筑物自重、固定机械设 备自重力、墙后填料产生的土压力、剩余 水压力等； 2.可变作用：堆货荷载、流动机械荷载、 码头面可变作用产生的土压力、船舶荷载、 冰荷载和波浪力等；
水平分力标准值：
3 土压力
(2) 粘性土的墙后主动土压力计算
当地面水平时，在铅垂墙背或计算垂 面上按下式计算土压力强度（郎肯公式）： 永久作用部分：
eaH hKa 2c K a
eaqH qKa
可变作用部分：
3 土压力
2) 码头墙前被动土压力
当地面水平时，被动土压力
强度按下式计算（郎肯公式） ：
图2-1-1
图2-1-2
图2-1-3
图2-1-4
图2-1-5
图2-1-6
图2-1-7
工形 空 T形
图2-1-8
深层水泥拌合
图2-1-9
图2-1-10
图2-1-11
图2-1-12
图2-1-13
图2-1-14
图2-1-15
图2-1-16
图2-2-1
图2-2-2
某重力式煤码头设计方案及结构计算
某重力式煤码头设计方案及结构计算◎ 邓艳青 广东省航运规划设计院有限公司摘 要：重力式码头作为一种常见的码头结构型式，适用于较好的地基，该种码头结构具有整体性好、结构坚固耐久、对较大集中荷载的适应性以及抵抗船舶水平荷载的能力强、设计和施工较为简单、易于维修等优点。
本文以某重力式煤码头为例，详细阐述了码头结构设计方案，并根据自然条件、靠泊船型及工艺荷载进行结构计算，验证了码头结构的安全可靠性，可为类似工程实践提供参考。
关键词：重力式；煤码头；沉箱；结构设计1.项目概况某工程拟建1个7万吨级煤码头泊位（结构按10万吨级散货船设计预留），码头长366.2m，顶高程8.5m（以当地理论最低潮面为基准，下同），前沿底高程-15.6m。
码头采用重力墩式方沉箱结构，水工建筑物的结构安全等级为Ⅱ级。
2.主要设计参数本工程码头设计参数主要涉及自然条件、靠泊船型及工艺荷载，其中自然条件包括潮位、波浪、水流、风速、工程地质、地震等，靠泊船型包括设计代表船型、兼顾船型及结构预留船型等，具体内容如下：（1）设计水位。
设计高水位：1.81m（高潮累计频率10%）；设计低水位：0.08m（低潮累计频率90%）；极端高水位：3.62m（50年一遇高潮位）；极端低水位：-0.40m（50年一遇低潮位）。
（2）设计波浪要素（见表1）。
（3）设计流速。
水流流速按1.05m/s计算，流向与码头前沿线基本平行。
（4）设计风速。
按瞬时9级风设计，设计风速为22m/s，当大于9级风时船舶按要求离开码头至附近锚地避风。
（5）工程地质。
工程场地陆域多为低山丘陵地貌，勘察区海岸地貌为岩质海岸，未发现不良地质作用的影响。
根据钻探揭示地层情况，拟建码头上覆土层为第四系全新统海相或海陆交互相形成的淤泥类土以及砂类土，下伏燕山期花岗岩的风化残积层、全风化岩、强风化岩、中风化岩等。
根据工程勘查报告提供的各岩、土层的主要涉及参数及物理力学性质指标、各土（岩）层的容许承载力建议值，确定码头持力层为强风化或局部全风化岩。
重力式码头计算报告书
重力式码头计算报告书工程编号: 计算: 校核: 审定:工程条件1.1 设计采用的技术规a．《重力式码头设计与施工规》(JTS 167-2-2009)b．《港口工程荷载规》(JTS 144-1-2010)c．《水运工程混凝土结构设计规》（JTS 151-2011）d．《水运工程抗震设计规》(JTS 146-2012)1.2 工程基本信息码头顶面高程(m):0.00码头前沿泥面高程(m):-6.00结构前水底坡度：1：0.00墙后泥面与水平面夹角(°):0.00不考虑剩余水压力设计高水位(m)：-.5设计低水位(m)：-7各区域角点坐标点编号点坐标X(m) 点高程(m)1 0 0各区域参数梯形挡土墙截面参数结构截面尺寸参数(m):b0(m)=0.80, b1(m)=0.00, b2(m)=1.00, b3(m)=3.50, b4(m)=0.80h1(m)=7.00, h2(m)=1.00墙后填料参数:墙后土层参数土层类型水上重度(kN/m^3)水下重度(kN/m^3)摩擦角(°)水下摩擦角(°)外摩擦角(°)墙后填土17 20 45 45 15基床水上重度(kN/m^3)17,基床水下重度(kN/m^3)20,摩擦系数.6,基床承载力设计值(kPa)600 1.3 土层物理参数土层名称饱和重度(m) 粘聚力(kPa)摩擦角(°)砂砾石20 0 36地基承载力计算按照《港口工程地基规》（JTS 147-1-2010）中5.3.8条条分法计算沉降计算参数沉降计算经验修正系数:0.70容许沉降设计值(mm):20.00开挖土平均重度(kN/m^3):19.00原始泥面线控制点1坐标X（m）:0.00 控制点1坐标Y（m）:0.00控制点2坐标X（m）:50.00 控制点2坐标Y（m）:0.001.4 地基参数1.5 地面均载(荷载向下为正)1.6 系缆力系缆力参数系船柱参数1.7组合信息荷载名称持久组合计算结果2.1荷载计算结果2.1.1,设计低水位自重结构上的计算集中力(竖向力向下为正,水平力向右为正)结构上受到的倾覆滑动力(FH向左为正,FV向下为正,MH向前倾覆为正,MV稳定为正)2.1.2,设计高水位自重结构上的计算集中力(竖向力向下为正,水平力向右为正)结构上受到的倾覆滑动力(FH向左为正,FV向下为正,MH向前倾覆为正,MV稳定为正)2.1.3,土压力(设计低水位)结构上竖向均布力(竖向力向下为正)结构上水平均布力(水平力向右为正)结构上受到的倾覆滑动力(FH向左为正,FV向下为正,MH向前倾覆为正,MV稳定为正)2.1.4,土压力(设计高水位)结构上竖向均布力(竖向力向下为正)结构上水平均布力(水平力向右为正)结构上受到的倾覆滑动力(FH向左为正,FV向下为正,MH向前倾覆为正,MV稳定为正)2.1.5,(设计低水位)地面荷载1结构上竖向均布力(竖向力向下为正)结构上水平均布力(水平力向右为正)结构上受到的倾覆滑动力(FH向左为正,FV向下为正,MH向前倾覆为正,MV稳定为正)2.1.6,(设计高水位)地面荷载1结构上竖向均布力(竖向力向下为正)结构上水平均布力(水平力向右为正)结构上受到的倾覆滑动力(FH向左为正,FV向下为正,MH向前倾覆为正,MV稳定为正)2.2抗倾、抗滑验算2.2.1,持久组合抗滑验算抗倾验算2.3基床承载力验算2.3.1,持久组合抗滑验算2.4地基承载力验算2.4.1,持久组合2.5地基沉降。
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工程编号:
计算:
校核:
审定:
工程条件1.1 设计采用的技术规范
a．《重力式码头设计与施工规范》 (JTS 167-2-2009) b．《港口工程荷载规范》 (JTS 144-1-2010)
c．《水运工程混凝土结构设计规范》（JTS 151-2011） d．《水运工程抗震设计规范》(JTS 146-2012)
1.2 工程基本信息
码头顶面高程(m):0.00
码头前沿泥面高程(m):-6.00
结构前水底坡度： 1：0.00
墙后泥面与水平面夹角(°):0.00
不考虑剩余水压力
设计高水位(m)：-.5
设计低水位(m)：-7
各区域角点坐标
梯形挡土墙截面参数
结构截面尺寸参数(m):
b0(m)=0.80, b1(m)=0.00, b2(m)=1.00, b3(m)=3.50, b4(m)=0.80
h1(m)=7.00, h2(m)=1.00
墙后填料参数:
墙后土层参数
基床水上重度(kN/m^3)17,基床水下重度(kN/m^3)20,摩擦系数.6,基床承载力设计值(kPa)600
1.3 土层物理参数
地基承载力计算按照《港口工程地基规范》（JTS 147-1-2010）中5.3.8条条分法计算
沉降计算参数
沉降计算经验修正系数:0.70
容许沉降设计值(mm):20.00
开挖土平均重度(kN/m^3):19.00
原始泥面线
控制点1坐标X（m）:0.00 控制点1坐标Y（m）:0.00
控制点2坐标X（m）:50.00 控制点2坐标Y（m）:0.00 1.4 地基参数
1.5 地面均载(荷载向下为正)
1.6 系缆力
系缆力参数
系船柱参数
1.7组合信息
荷载名称
持久组合
计算结果
2.1荷载计算结果
2.1.1,设计低水位自重
结构上的计算集中力(竖向力向下为正,水平力向右为正)
结构上受到的倾覆滑动力(FH向左为正,FV向下为正,MH向前倾覆为正,MV稳定为正)
2.1.2,设计高水位自重
结构上的计算集中力(竖向力向下为正,水平力向右为正)
结构上受到的倾覆滑动力(FH向左为正,FV向下为正,MH向前倾覆为正,MV稳定为正)
2.1.3,土压力(设计低水位)
结构上竖向均布力(竖向力向下为正)
结构上水平均布力(水平力向右为正)
结构上受到的倾覆滑动力(FH向左为正,FV向下为正,MH向前倾覆为正,MV稳定为正)
2.1.4,土压力(设计高水位)
结构上竖向均布力(竖向力向下为正)
结构上水平均布力(水平力向右为正)
结构上受到的倾覆滑动力(FH向左为正,FV向下为正,MH向前倾覆为正,MV稳定为正)
2.1.5,(设计低水位)地面荷载1
结构上竖向均布力(竖向力向下为正)
结构上水平均布力(水平力向右为正)
结构上受到的倾覆滑动力(FH向左为正,FV向下为正,MH向前倾覆为正,MV稳定为正)
2.1.6,(设计高水位)地面荷载1
结构上竖向均布力(竖向力向下为正)
结构上水平均布力(水平力向右为正)
结构上受到的倾覆滑动力(FH向左为正,FV向下为正,MH向前倾覆为正,MV稳定为正)
2.2抗倾、抗滑验算
2.2.1,持久组合
抗滑验算
抗倾验算
2.3基床承载力验算
2.3.1,持久组合
抗滑验算
2.4地基承载力验算
2.4.1,持久组合
2.5地基沉降。