興凱湖管理碼頭建設(shè)工程方案設(shè)計(jì)

1、 學(xué) 號(hào) 2009114102 密 級(jí) 公 開(kāi) 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文興凱湖某管理碼頭建設(shè)工程方案設(shè)計(jì)院 （系）名 稱(chēng)： 船舶工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè) 名 稱(chēng)： 港口航道與海岸工程學(xué) 生 姓 名： 徐青云指 導(dǎo) 教 師： 邱東良 工程師哈爾濱工程大學(xué)2013年6月 48 / 56文檔可自由編輯打印興凱湖某管理碼頭建設(shè)工程方案設(shè)計(jì) 徐青云 哈 爾 濱 工 程 大 學(xué)學(xué) 號(hào) 2009114102 密 級(jí) 公 開(kāi) 興凱湖某管理碼頭建設(shè)工程方案設(shè)計(jì)Construction Project Design for Management Wharf of Xinkai Lake學(xué) 生 姓 名：徐青云所 在 學(xué)

2、院：船舶工程學(xué)院所 在 專(zhuān) 業(yè)：港口航道與海岸工程指 導(dǎo) 教 師：邱東良職 稱(chēng)：工程師所 在 單 位：哈爾濱工程大學(xué)論文提交日期：2013年6月論文答辯日期：2013年6月學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)摘 要根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，本設(shè)計(jì)是對(duì)黑龍江省興凱湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)中某管理碼頭進(jìn)行工程方案設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容包括重力式方塊碼頭、鋼板樁碼頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、碼頭平面布置、工程概算，通過(guò)對(duì)兩種結(jié)構(gòu)方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的比選，確定推薦方案。在方塊碼頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中主要是考慮了在設(shè)計(jì)高、低水位下的結(jié)構(gòu)的自重力作用、主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力的作用、碼頭面上的人群均布荷載的作用及船舶的系纜力作用，由于興凱湖屬于內(nèi)河港，不考

3、慮波浪對(duì)碼頭的影響。主要進(jìn)行持久組合情況下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)計(jì)算來(lái)驗(yàn)算抗滑、抗傾穩(wěn)定性；在進(jìn)行鋼板樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，由于碼頭高度較小，不采用拉桿，為無(wú)錨板樁結(jié)構(gòu)。計(jì)算高、低水位下的板樁入土深度及板樁受到的最大彎矩，確定最佳入土深度及鋼板樁類(lèi)型。論文的最后進(jìn)行了工程量與工程概預(yù)算的計(jì)算。論文中的圖紙均為AutoCAD繪制。關(guān)鍵詞：方塊碼頭；鋼板樁碼頭；穩(wěn)定性ABSTRACTAccording to the requirement of the design specification，this design is a management port's engineering design f

4、or xinkai lake which is a state reserve located in Heilongjiang province. The main contents include structural design of gravity hollow squares, steel sheet pile, terminal layout and budgetary estimates, through comparing the two structure designs on technical and economic aspects to determine the r

5、ecommended design. The xinkai lake belongs to the inland port, therefore it's no need to consider the effect of wave to wharf. In the design of gravity type structure, mainly consider the gravity of structure, the role of the active earth pressure and passive earth pressure in the design of high

6、 and low water level , the role of terminal groups on the surface of the uniformly distributed load and the ship's mooring force. It is mainly for the process of designing structure under the persistent combination to check the anti-sliding stability of the base along the wall; During design the

7、 steel sheet pile structure consider the situation that the height of wharf is small, there is no need to use tie rod, so the structure form is no anchor sheet pile structure. Calculate the soil depth and sheet-pile' maximum bending moment under the high and low water level to determine the best

8、 soil depth. The end of the paper has carried on the quantities and project budget calculations. The drawings of the paper are the AutoCAD drawing.Keywords: block gravity wharves；sheet pile quay；stability目 錄摘 要ABSTRACT第1章 緒論1第2章設(shè)計(jì)條件32.1 基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)32.2 本章小結(jié)4第3章重力式方塊碼頭63.1 結(jié)構(gòu)自重力63.1.1 設(shè)計(jì)高水位63.1.2 設(shè)計(jì)低水位63.

9、2 土壓力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算73.2.1 墻后塊石掕體產(chǎn)生的土壓力標(biāo)準(zhǔn)值73.2.2 碼頭面均布荷載產(chǎn)生的土壓力標(biāo)準(zhǔn)值103.3 船舶荷載123.3.1 系纜力123.3.2 撞擊力143.3.3 擠靠力143.4 碼頭穩(wěn)定性驗(yàn)算143.4.1 持久狀況143.4.2 沿基床底面抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算243.4.3 基床承載力驗(yàn)算253.4.4 地基承載力驗(yàn)算273.5 本章小結(jié)28第4章鋼板樁碼頭294.1 工程概況294.2 設(shè)計(jì)條件294.3 作用效應(yīng)組合294.4 板樁墻計(jì)算304.5 板樁墻內(nèi)力及穩(wěn)定計(jì)算314.6 板樁374.7 本章小結(jié)38第5章 碼頭工程概算395.1 編制依據(jù)395.2 重力式

10、實(shí)心方塊結(jié)構(gòu)方案工程概算395.3 鋼板樁結(jié)構(gòu)方案工程概算415.4 碼頭工程概預(yù)算結(jié)果425.5 本章小結(jié)42第6章 方案比選436.1 方案比選436.1.1 優(yōu)缺點(diǎn)分析436.1.2 方案經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比436.2 本章小結(jié)43結(jié) 論44參考文獻(xiàn)45攻讀學(xué)士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果47致 謝48第1章 緒論興凱湖是中俄界湖，位于黑龍江省東南部雞西市境內(nèi)，公路、鐵路縱橫交錯(cuò)，交通便利，與已開(kāi)通的空中航線構(gòu)成了四通八達(dá)的立體交通網(wǎng)絡(luò)。興凱湖生態(tài)良好，旅游資源極為豐富，憑借“中俄大界湖、國(guó)際重要濕地、世界候鳥(niǎo)遷徙大通道、肅慎人發(fā)祥地、北大荒文化”等獨(dú)具特色的旅游資源和美麗神奇的景色，在國(guó)

11、內(nèi)外占有重要地位，被評(píng)選為“外國(guó)人到中國(guó)旅游必去的50個(gè)景區(qū)”和黑龍江省四個(gè)“最美的地方之一”，年接待旅游者人數(shù)達(dá)100多萬(wàn)人次。興凱湖作為一個(gè)重要旅游景點(diǎn)，隨著近些年的高速發(fā)展，其接待的人數(shù)越來(lái)越多，相關(guān)部門(mén)的管理難度也相應(yīng)增大。旅游管理部門(mén)欲投資建設(shè)管理艇碼頭，方便對(duì)景區(qū)進(jìn)行統(tǒng)一管理?；谏鲜鲈?，我畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇了這個(gè)課題，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，需要建設(shè)2個(gè)管理碼頭泊位，設(shè)計(jì)低水位為65.89m，設(shè)計(jì)高水位為67.23m。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)船型為管理艇。艇長(zhǎng)20m,艇寬13m，吃水0.7m。在此設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中要分別完成以下內(nèi)容：一、熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及工程各方面情況。包括工程簡(jiǎn)介，了解工程的基本情況，地點(diǎn)及

12、歷史背景；自然條件，了解碼頭地理位置，地形地貌與工程地質(zhì)，水文條件和氣象條件；設(shè)計(jì)要求，要完成重力式結(jié)構(gòu)（方塊）下的抗滑、抗傾穩(wěn)定性驗(yàn)算，地基應(yīng)力驗(yàn)算及工程概算；樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（鋼板樁）下的板樁墻的入土深度，板樁墻彎距及碼頭截面強(qiáng)度驗(yàn)算；碼頭平、立面圖，斷面圖共4張圖紙。二、進(jìn)行平面布置。熟悉內(nèi)河港布置原則，掌握總體設(shè)計(jì)要求。首先根據(jù)河港工程總體設(shè)計(jì)規(guī)范確定碼頭頂面高程、碼頭前沿河底高程、設(shè)計(jì)水深。再根據(jù)地形水深條件設(shè)計(jì)泊位長(zhǎng)度、寬度和港池長(zhǎng)度、寬度及碼頭前的其他水域，然后根據(jù)泊位長(zhǎng)度進(jìn)行相關(guān)陸域布置。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容。碼頭是船舶停靠、裝卸貨物和上下游客的水工建筑物，是港口的主要的組成部分。碼頭由主體

13、結(jié)構(gòu)和碼頭附屬設(shè)施兩部分組成。主體結(jié)構(gòu)又包括上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)。因此在設(shè)計(jì)之前就要確定碼頭的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，提供了兩種形式：重力式方塊碼頭與鋼板樁碼頭。方塊碼頭具有耐久性好，基本不需要鋼材，施工簡(jiǎn)單，也不需要復(fù)雜的施工機(jī)械等方面優(yōu)點(diǎn)，而且適用于地基較好、冰凍嚴(yán)重的情況，是一種合適的結(jié)構(gòu)形式，符合實(shí)際工程情況。板樁碼頭按板樁材料可分為木板樁碼頭、鋼筋混凝土板樁碼頭和鋼板樁三種。在選擇時(shí)根據(jù)地質(zhì)條件、氣象條件、水文條件綜合進(jìn)行比較選鋼板樁碼頭為設(shè)計(jì)目標(biāo)。在確定了這兩種方案，即重力式方塊碼頭和鋼板樁碼頭形式后，就進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。對(duì)于方塊碼頭的結(jié)構(gòu)計(jì)算，首先要確定斷面尺寸，繪出碼頭結(jié)構(gòu)斷

14、面圖，再計(jì)算結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)高水位、低水位下的自重力，力臂，穩(wěn)定力矩，接著計(jì)算波浪力。由于興凱湖位于中俄邊界，是河港碼頭，所以波浪力可忽略不記。然后計(jì)算土壓力標(biāo)準(zhǔn)值，這包括持久狀態(tài)下的主動(dòng)土壓力系數(shù)與荷載作用下的土壓力，接著進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，包括沿墻底面的抗滑穩(wěn)定性；沿基床底面的抗滑穩(wěn)定性；對(duì)墻底面前趾的抗傾穩(wěn)定性；地基應(yīng)力驗(yàn)算等。在計(jì)算過(guò)程中可能有某一項(xiàng)指標(biāo)不能達(dá)到要求，那就要重新調(diào)整尺寸，在重復(fù)計(jì)算，最終達(dá)到要求為止，這就確定了碼頭的尺寸。對(duì)于鋼板樁碼頭的結(jié)構(gòu)計(jì)算，初步確定碼頭斷面尺寸，繪制結(jié)構(gòu)斷面圖，計(jì)算土壓力系數(shù)，各特征點(diǎn)的主動(dòng)、被動(dòng)土壓力強(qiáng)度，繪制土壓力圖，利用豎向彈性地基梁法與索多邊形，計(jì)

15、算板樁墻的最大彎矩，入土深度，“踢腳”穩(wěn)定驗(yàn)算，碼頭截面強(qiáng)度驗(yàn)算。分別從總體設(shè)計(jì)符合國(guó)家、地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃和總體部署，遵循國(guó)家和行業(yè)有關(guān)工程建設(shè)法規(guī)、政策和規(guī)定；結(jié)合國(guó)情，采用成熟的技術(shù)、設(shè)備和材料，使工程設(shè)計(jì)安全可靠、使用方便、工程量少、總造價(jià)低、施工進(jìn)度快，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；注重工程區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)，不占用土地，方便管理，節(jié)省投資等方面綜合進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案比選，確定最佳方案。第2章設(shè)計(jì)條件2.1 基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 本設(shè)計(jì)屬于一座小型管理碼頭。碼頭頂面高程為67.80m，碼頭前沿高程為64.60m。碼頭結(jié)構(gòu)斷面如圖2.1所示。（一）設(shè)計(jì)船型設(shè)計(jì)船型的船舶資料見(jiàn)表2.1。表2.1 船舶資料

16、 船舶類(lèi)型船舶尺寸（m）管理艇20×13×0.7（2） 結(jié)構(gòu)安全等級(jí) 結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí) （三）自然條件1、設(shè)計(jì)水位設(shè)計(jì)高水位：67.23m設(shè)計(jì)低水位：65.89m2、波浪要素由于是內(nèi)河港口，可以忽略波浪的影響。3、 地質(zhì)材料4、 土層分布及其物理指標(biāo)見(jiàn)表2.2和表2.3。 表2.2 地質(zhì)指標(biāo)名稱(chēng)分布表高（m）重度標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m3）固快 （）備注C（kPa）淤泥質(zhì)粘土原泥面0.30.818.014°4中粗砂0.82.318.033°0地基位于中粗沙層，地基承載力為100kPa。（四）碼頭面荷載人群荷載：根據(jù)港口工程荷載規(guī)范，取q=5kPa。（五）材料指

17、標(biāo)材料指標(biāo)見(jiàn)表2.3表2.3 材料指標(biāo)材料名稱(chēng)重度（）內(nèi)摩擦角（）路面混凝土C302313鋼筋混凝土卸荷塊體C3024.514.5混凝土方塊C252313混凝土胸墻C302313墻后回填10100kg拋石棱體181121452.2 本章小結(jié) 上述的這些基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，包括設(shè)計(jì)高、低水位、設(shè)計(jì)船型、地質(zhì)材料、材料指標(biāo)等，為設(shè)計(jì)方案的土壓力計(jì)算、穩(wěn)定性驗(yàn)算等一系列設(shè)計(jì)提供依據(jù)。圖2.1 碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖第3章重力式方塊碼頭方塊碼頭剖面圖見(jiàn)圖3.1。碼頭主體高程為3.2m，共分為兩層，上層為現(xiàn)澆胸墻，下層為實(shí)心方塊。胸墻斷面形狀為梯形，高1.8m，上底長(zhǎng)0.5m，下底長(zhǎng)1m，在上層可適當(dāng)配筋。實(shí)心方塊高

18、1.4m，寬1.2m，其中前趾的尺寸規(guī)模為0.3m×0.5m×0.3m，在前趾處配筋?；A(chǔ)厚度為0.6m，底面長(zhǎng)度為2.7m，坡度均為1:1.5。墻后的倒濾層厚度為0.7m，坡度為1:1.25，后面回填中砂；二層石的厚度為0.6m，坡度為1:1；拋石棱體高出實(shí)心方塊0.5m。路面平時(shí)只有5kPa的人群荷載，上部分別由0.1m砼路面、0.1m碎石、0.1m中砂組成，路面坡度為0.5%。系船柱的系纜力標(biāo)準(zhǔn)值為50kN，距離碼頭岸線0.5m，護(hù)舷為橡膠護(hù)舷。3.1結(jié)構(gòu)自重力（永久作用）3.1.1設(shè)計(jì)高水位設(shè)計(jì)高水位為67.23m1） 自重力：計(jì)算見(jiàn)表3.1（以單位m計(jì)）表3.1

19、自重力計(jì)算結(jié)果（kN）層號(hào)第一層第二層44.67 23.84 本層以上44.67 68.51 2）力臂：計(jì)算見(jiàn)表3.2表3.2 力臂計(jì)算（m） 第一層0.54 第二層0.940.80 注：為重心距計(jì)算前趾的距離。3）穩(wěn)定力矩：，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.3表3.3 力矩計(jì) 算 結(jié) 果 (kNm)第一層36.97 36.97 第二層59.29 18.97 78.26 圖3.1 方塊碼頭斷面圖 3.1.2設(shè)計(jì)低水位情況設(shè)計(jì)低水位為65.89m1） 自重力：計(jì)算見(jiàn)表3.4表3.4 自重力計(jì)算結(jié)果（kNm） 層號(hào)第一層第二層66.60 36.61 本層以上66.60 103.21 2)力臂：計(jì)算見(jiàn)表3.5表3.

20、5 力臂計(jì)算（m） 第一層0.71 第二層1.01 0.60 注：為重心距計(jì)算前趾的距離。3)穩(wěn)定力矩：，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.6表3.6 力矩計(jì)算結(jié)果（kNm） 第一層47.33 47.33 第二層67.31 21.81 89.13 3.2 土壓力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算主動(dòng)土壓力系數(shù)計(jì)算：根據(jù)參考文獻(xiàn)1，2.4.1.1，可按照公式（2.4.1-5）計(jì)算：將各層的內(nèi)摩擦角及外摩擦角代入上述公式，得到：出坡點(diǎn)以上土壓力主動(dòng)系數(shù)為Ka1=0.284出坡點(diǎn)以下主動(dòng)土壓力系數(shù)為Ka2=0.16水平土壓力系數(shù)Kax =cos=Kacos15º 垂直土壓力系數(shù)Kax =sin=Kasin15º 3.2.

21、1 墻后塊石掕體產(chǎn)生的土壓力標(biāo)準(zhǔn)值（永久作用）：1、設(shè)計(jì)高水位情況：（1） 土壓力強(qiáng)度計(jì)算：?jiǎn)挝唬╧Pa）e0=0e1=0.57×18×0.284=2.91e2=（0.57×18+0.81×9.5）×0.284=5.10e3=5.1+1.82×11×0.16=8.30e4（基床底）=8.30+0.6×11×0.16=9.34土壓力分布圖見(jiàn)圖3.2（2）合力計(jì)算：土壓力合力Ei的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.7表3.7 土壓力計(jì)算結(jié)果（kN） 層號(hào)第一層第二層6.26 7.98 6.11 7.71 1.34 2.07 本

22、層以上6.11 13.82 本層以上1.34 3.41 圖3.2 高水位時(shí)的土壓力分布情況(單位:Kpa)（3） 水平力作用的力臂計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.8表3.8 水平力作用的力臂(m) 第一層0.68 第二層2.08 0.85 （4）水平力產(chǎn)生的傾覆力矩，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.9表3.9 傾覆力矩（kNm） E第一層4.15 4.15 第二層12.71 6.53 19.24 （5） 垂直力作用的力臂，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.10表3.10 力臂計(jì)算結(jié)果（m） 第一層0.53第二層0.831.5(6)垂直力作用產(chǎn)生的力矩計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.11表3.11 穩(wěn)定力矩計(jì)算結(jié)果(kNm) 第一層0.71 0.71 第二層1

23、.11 3.11 4.22 2、設(shè)計(jì)低水位情況(1) 土壓力強(qiáng)度：?jiǎn)挝唬ǎ〆0=0e1=1.38×18×0.284=7.05e2=1.38×18×0.284+0.53×18×0.16=8.58e3=8.58+1.29×11×0.16=10.85土壓力分布圖見(jiàn)圖3-3（2）合力計(jì)算：土壓力合力Ei的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.12表3.12 土壓力計(jì)算結(jié)果（kN）層號(hào)第一層第二層7.10 13.46 6.92 13.00 1.57 3.48 本層以上6.92 19.92 本層以上1.57 5.05 （3）水平力作用的力臂計(jì)算結(jié)果

24、見(jiàn)表3.13表3.13 力臂計(jì)算結(jié)果(m) 第一層0.72 第二層2.12 0.69 （4）水平力產(chǎn)生的傾覆力矩，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.14表3.14 傾覆力矩（kNm） EHi第一層4.99 4.99 第二層14.68 9.01 23.69 圖3.3 設(shè)計(jì)低水位時(shí)的土壓力分布情況(單位:kPa)（5） 垂直力作用的力臂，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.15表3.15 力臂計(jì)算結(jié)果（m） Ev1Ev2第一層0.54 第二層0.84 1.50 （6）垂直力作用產(chǎn)生的力矩計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.16 第一層0.85 0.85 第二層1.32 5.22 6.54 表3.16 穩(wěn)定力矩計(jì)算結(jié)果（kNm）3.2.2 碼頭面人群荷載q

25、=5kPa產(chǎn)生的土壓力標(biāo)準(zhǔn)值（可變作用）(1)主動(dòng)土壓力系數(shù)計(jì)算同前。土壓力強(qiáng)度計(jì)算，根據(jù)參考文獻(xiàn)1，2.4.1-3計(jì)算。土壓力分布見(jiàn)下圖3.4圖3.4 局部荷載(q=5kPa)時(shí)產(chǎn)生的土壓力分布圖(單位:kPa)2）合力計(jì)算（以單寬m計(jì)）： 土壓力合力Eq的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.17。表3.17 主動(dòng)土壓力計(jì)算結(jié)果（kN） 層號(hào)第一層第二層2.321.122.271.080.470.29本層以上2.273.35本層以0.470.76(3)水平力作用的力臂，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.18。表3.18 水平力臂計(jì)算結(jié)果（m） 第一層0.99 第二層2.39 0.73 (4)水平力作用產(chǎn)生的傾覆力矩計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3

26、.19。表3.19 傾覆力矩計(jì)算結(jié)果（kNm） 第一層2.25 2.25 第二層5.43 0.78 6.21 (5)垂直力作用的力臂，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.20。表3.20 垂直力臂計(jì)算結(jié)果（m）第一層0.54 第二層0.84 1.50 (6)垂直力作用產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.21。 表3.21 穩(wěn)定力矩計(jì)算結(jié)果（kNm） 第一層0.25 0.25 第二層0.39 0.44 0.83 3.3船舶荷載（可變作用）3.3.1系纜力根據(jù)參考文獻(xiàn)3，10.2計(jì)算。(1)系纜力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算：取K=1.2，n=2系船纜夾角、根據(jù)參考文獻(xiàn)3，10.2.3取值：，根據(jù)參考文獻(xiàn)3，10.2.5-2，100tDW

27、500t的船舶系纜力標(biāo)準(zhǔn)值不應(yīng)小于50kN，取N=50kN。橫向分力:豎向分力：（2）系纜力的橫向分力N沿碼頭高度的分布及其產(chǎn)生的傾覆力矩見(jiàn)表3.22表3.22 傾覆力矩（kNm） 層號(hào)分布寬度B（m）水平力(kN/m)力臂（m）傾覆力矩第一層3.60 6.94 2.10 14.57 第二層12.00 2.08 3.50 7.28 （3）系纜力的橫向分力Nz沿碼頭高度的分布及其產(chǎn)生的傾覆力矩見(jiàn)表3.23表3.23 傾覆力矩（kNm） 層號(hào)分布寬度B（m）水平力(kN/m)力臂（m）傾覆力矩第一層3.60 0 0 第二層12.00 0 0 4）系纜力產(chǎn)生的總傾覆力矩見(jiàn)表3.24 表3.24 系纜

28、力產(chǎn)生的總傾覆力矩（kNm）層號(hào)第一層第二層14.57 7.28 3.3.2撞擊力對(duì)該碼頭的結(jié)構(gòu)計(jì)算不起控制作用，略。3.3.3擠靠力對(duì)該碼頭的結(jié)構(gòu)計(jì)算不起控制作用，略。 3.4 碼頭穩(wěn)定性驗(yàn)算3.4.1 持久狀況1、作用效應(yīng)組合持久組合一：設(shè)計(jì)高水位時(shí)的永久作用+系纜力（主導(dǎo)可變）+均載（非主導(dǎo)可變）持久組合二：設(shè)計(jì)高水位時(shí)的永久作用+均載（主導(dǎo)可變）+系纜力（非主導(dǎo)可變）持久組合三：設(shè)計(jì)低水位時(shí)的永久作用+系纜力（主導(dǎo)可變）+均載（非主導(dǎo)可變）持久組合四：設(shè)計(jì)低水位時(shí)的永久作用+均載（主導(dǎo)可變）+系纜力（非主導(dǎo)可變）1）碼頭分層穩(wěn)定驗(yàn)算：a) 不考慮波浪作用，系纜力為主導(dǎo)可變作用，均載為非

29、主導(dǎo)可變作用時(shí)，用下式計(jì)算（只驗(yàn)算胸墻與方塊分層處的穩(wěn)定性）：抗滑穩(wěn)定根據(jù)根據(jù)參考文獻(xiàn)1,2.5.1.1-（2）規(guī)定：（E+P+E）（G+EP+E）f抗傾穩(wěn)定根據(jù)參考文獻(xiàn)1,2.5.1.3-（2）規(guī)定：（M+M+M）（M+M+M）b) 不考慮波浪作用，均載為主導(dǎo)可變作用，系纜力為非主導(dǎo)可變作用時(shí)，用下式計(jì)算（只驗(yàn)算胸墻與方塊分層處的穩(wěn)定性）：抗滑穩(wěn)定根據(jù)參考文獻(xiàn)1,2.5.1.1-（1）：（E+E+P）（G+E+E）f抗傾穩(wěn)定根據(jù)參考文獻(xiàn)1,2.5.1.3-（1）規(guī)定：（M+M+M）（M+M+M）式中：G自重力的分項(xiàng)系數(shù)，取1.0；G作用計(jì)算面上的結(jié)構(gòu)自重力的標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；F沿計(jì)算面的摩擦系

30、數(shù)設(shè)計(jì)值，按第2.1.9條規(guī)定采用； 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)； 土壓力的分項(xiàng)系數(shù)；E、E分別為填料所產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力在計(jì)算面以上的水平力和 垂直分力的標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；PR系纜力的分項(xiàng)系數(shù)；P、P系纜力水平、垂直分力的標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；E、E 分別為碼頭面可變作用產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力在計(jì)算面以上的水平分力和垂直分力的標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；作用效應(yīng)組合系數(shù)，取0.7；M結(jié)構(gòu)自重力標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)計(jì)算前趾的穩(wěn)定力矩（kN/m）；M、M分別為碼頭填料產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)計(jì)面前趾的傾覆力矩和穩(wěn)定力矩（kN·m）； 結(jié)構(gòu)系數(shù)； M、M分別為碼頭面可變作用產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)計(jì) 算面前趾的傾覆力矩和穩(wěn)定力矩（kN&#

31、183;m）；M系纜力標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)計(jì)算面前趾的傾覆力矩（kN·m）；M系纜力水平分力標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)計(jì)算面前趾的傾覆力矩（kN·m）；剩余水壓力為零。表3.25 持久組合一 抗滑穩(wěn)定計(jì)算 項(xiàng)目0EEHPRPRHEqHdGGEVPRVEqVf0（EEH+PRPRH+EEqH） (GG+EEV-PRPRV+EEqV)f備注 第一層11.356.111.36.94 0.72.271144.671.3400.470.6519.42 30.50 穩(wěn)定 第二層11.3513.821.32.08 0.73.351168.513.4100.290.6524.53 47.70 穩(wěn)定表3.26 持久組合二

32、 抗滑穩(wěn)定計(jì)算 項(xiàng)項(xiàng)目 目0EEHEqHPRHdGGEVEqVf（E+E+P）（G+E+E）f備注 第 一 層11.356.112.270.71.36.94 1144.671.340.470.6517.63 30.62 穩(wěn)定 第二層11.3513.823.350.71.32.08 1168.513.410.290.6525.07 47.78 穩(wěn)定表3.27 持久組合三 抗滑穩(wěn)定計(jì)算 項(xiàng)目 0EEHPRPRHEqHdGGEVPRVEqVf0（EEH+PRPRH+EEqH）(GG+EEV-PRPRV+EEqV)f備注第一層11.356.921.36.94 0.72.271166.61.5700.4

33、70.6520.51 44.96 穩(wěn)定第二層11.3519.921.32.08 0.73.3511103.215.0500.290.6532.76 71.70 穩(wěn)定表3.28 持久組合四 抗滑穩(wěn)定計(jì)算 項(xiàng)目0EEHEqHPRHdGGEVEqVf（E+E+P）（G+E+E）f備注第一層11.356.922.270.71.36.94 1166.61.570.470.6518.72 48.13 穩(wěn)定第二層11.3519.923.350.71.32.08 11103.215.050.290.6533.31 67.34 穩(wěn)定表3.29 持久組合一 抗傾穩(wěn)定計(jì)算項(xiàng)目0EMEHPRMPRMEqHdGMGME

34、VMEqV（M+M+M）（M+M+M）備注第一層11.354.151.314.57 0.72.251136.970.710.2526.67 38.16 穩(wěn)定第二層11.3519.241.37.280.76.211178.264.210.8341.31 84.73 穩(wěn)定表3.30 持久組合二 抗傾穩(wěn)定計(jì)算項(xiàng)目0EMEHMEqHPRMPRdGMGMEVMEqV（M+M+PRMPR）（M+ M+M）備注第一層11.354.152.250.71.314.57 1136.970.710.2521.90 38.27 穩(wěn)定第二層11.3519.246.210.71.37.281178.264.210.834

35、0.98 85.06 穩(wěn)定表3.31 持久組合三 抗傾穩(wěn)定計(jì)算項(xiàng)目0EMEHPRMPRMEqHdGMGMEVMEqV（M+M+M）（M+M+M）備注第一層11.354.991.314.57 0.72.251166.60.850.2527.80 67.98 穩(wěn)定第二層11.3523.691.37.280.76.2111103.216.540.8347.31 112.82 穩(wěn)定表3.32 持久組合四 抗傾穩(wěn)定計(jì)算項(xiàng)目0EMEHMEqHPRMPRdGMGMEVMEqV（M+M+PRMPR）（M+M+M）備注第一層11.354.992.250.71.314.57 1166.60.850.2523.03

36、 68.09 穩(wěn)定 第二層11.3523.696.210.71.37.2811103.216.540.8346.99 113.16 穩(wěn)定3.4.2 沿基床底面抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算根據(jù)前述抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果比較，持久組合三為控制情況，以此種組合驗(yàn)算碼頭沿基床抗滑，計(jì)算公式為：式中：f為拋石基床與地基土（粘土）之間的摩擦系數(shù)。（1）根據(jù)參考文獻(xiàn)5，基床拋石增加的自重（見(jiàn)圖3.5）圖3.5 沿基床底抗滑計(jì)算示意圖（單位：mm 標(biāo)高單位：m）（2）墻前被動(dòng)土壓力：(折減系數(shù)取0.3)（3）計(jì)算結(jié)果：A1<A2 所以穩(wěn)定。3.4.3基床承載力驗(yàn)算1） 作用效應(yīng)組合：持久組合一：設(shè)計(jì)高水位時(shí)的永久作用+系纜力

37、+均載持久組合二：設(shè)計(jì)低水位時(shí)的永久作用+系纜力+均載2）根據(jù)參考文獻(xiàn)1,2.5.2條規(guī)定。（1） 持久組合一：穩(wěn)定力矩MR，傾覆力矩M0，豎向合力VK標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.33表3.33 MR、M0、VK標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算MR(kNm)MGMEVMEqVMPBu合計(jì)78.26 4.220.83083.31M0(kNm）MEHMEqHMPB19.246.21025.45VK(kN)GEVEqVPBu68.513.410.76072.68基床頂面應(yīng)力計(jì)算結(jié)果：見(jiàn)表3.35（2） 持久組合二：穩(wěn)定力矩MR，傾覆力矩M0，豎向合力VK標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.34表3.34 MR、M0、VK標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算MR(kN

38、m)MGMEVMEqVMPBu合計(jì)89.134.220.83094.18M0(kNm）MEHMEqHMPB23.696.21029.9VK(kN)GEVEqVPBu103.215.050.760109.02基床頂面應(yīng)力計(jì)算結(jié)果：見(jiàn)表3.35表3.35 持久狀況基床頂面應(yīng)力計(jì)算結(jié)果 水位持久組合碼頭前方均載G(kN)MG(kNm）MR(kNm）M0(kNm）VK(kN)(m)B(m)e(m)max（kPa)min（kPa)設(shè)計(jì)高水位一無(wú)0082.4825.4571.920.79 1.50 -0.04 39.71 56.19 有0.760.8383.3125.4572.680.80 1.50 -0

39、.05 39.52 57.39 設(shè)計(jì)低水位二無(wú)0093.3529.9108.260.59 1.50 0.16 119.49 24.85 有0.760.8394.1829.9109.020.59 1.50 0.16 119.31 26.05 注：表中=；e=；=（1）； G 碼頭前方均載作用的自重力； M G對(duì)底層方塊前趾處的穩(wěn)定力矩。（3）短暫狀況本狀況不控制，略3）上述計(jì)算結(jié)果（表3.35），基床頂面最大應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值max=119.49kPa，根據(jù)參考文獻(xiàn)1,2.5.2規(guī)定：0max其中0=1.0，=1.0，=600kPa承載力滿足要求。3.4.4地基承載力驗(yàn)算經(jīng)計(jì)算比較，持久組合二中碼頭面全

40、部有均載作用時(shí)為控制情況，以此組合驗(yàn)算。1、計(jì)算數(shù)據(jù) 水平力為： 基床厚度2、承載力計(jì)算基床底面應(yīng)力參考文獻(xiàn)1,3.6.9計(jì)算：地基承載力滿足要求。3.5本章小結(jié) 本章進(jìn)行了重力式方塊碼頭在不同的作用下的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算，包括永久作用下設(shè)計(jì)高低水位時(shí)的結(jié)構(gòu)自重力、墻后塊石棱體產(chǎn)生的土壓力標(biāo)準(zhǔn)值，均布荷載產(chǎn)生的土壓力標(biāo)準(zhǔn)值及船舶系纜力。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)高、低水位的研究，按照地基承載力的極限狀態(tài)采用作用效應(yīng)的持久組合對(duì)所設(shè)計(jì)的碼頭斷面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了沿墻底面的抗滑穩(wěn)定性、沿基床底面的抗滑穩(wěn)定性、對(duì)墻底面前趾的抗傾穩(wěn)定性及地基應(yīng)力驗(yàn)算。所有驗(yàn)算均符合要求，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。第4章鋼板樁碼頭4.1工程概況 本設(shè)計(jì)碼頭工程采

41、用無(wú)錨板樁，板樁采用鋼板樁。碼頭斷面圖見(jiàn)圖4.1。胸墻高度為1.2m，寬0.6m，護(hù)輪檻尺寸為高0.2m,上底寬為0.15m，下底為0.3m。鋼板樁深入胸墻0.2m，距離兩邊各0.15m，鋼板樁上部長(zhǎng)度為2.2m，深入地下3m。鋼板樁后部填充中砂，上層分別由0.1m砼路面、0.1m碎石、0.1m中砂組成，路面坡度為0.5%。4.2設(shè)計(jì)條件碼頭面及碼頭前沿水深高程碼頭面高程：67.80m；碼頭前沿泥面高程：64.60m，港池挖泥超深按0.3m考慮。（1） 自然條件1.設(shè)計(jì)水位：設(shè)計(jì)高水位：67.23m；設(shè)計(jì)低水位：65.89m。2. 波浪要素：由于該港口屬于內(nèi)河港口，所以不考慮波浪要素影響。3.

42、 工程地質(zhì)條件：土層的分布基本都為中砂，所以以中砂的物理力學(xué)指標(biāo)為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，地基承載力為100kPa。（三）荷載碼頭面均布人群荷載：q=5kPa。（四）系纜力系纜力為50kPa，由鋼板樁承擔(dān)。（五）剩余水頭鋼板樁有透水孔，所以不考慮剩余水壓力。4.3作用效應(yīng)組合持久狀況持久組合1. 設(shè)計(jì)低水位永久作用：土體本身產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力?？勺冏饔茫捍a頭面均載產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力。2.設(shè)計(jì)高水位：永久作用：土體本身產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力?？勺冏饔茫捍a頭面均載產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力。4.4板樁墻計(jì)算（1） 計(jì)算原則1. 本設(shè)計(jì)中板樁采用鋼板樁，僅按承載力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)。2. 工作狀態(tài)采用板樁底端彈性嵌固。計(jì)算方法采用“豎

43、向彈性地基梁法”，計(jì)算手段采用圖解法。由于圖解法無(wú)法用錨碇點(diǎn)位移及板樁墻底端線變位和角變位都為零控制板樁墻如土深度，根據(jù)參考文獻(xiàn)2,5.3.2條計(jì)算板樁墻入土深度和板樁內(nèi)力。本設(shè)計(jì)是依據(jù)索多邊形求解板樁墻內(nèi)力和入土深度。（2） 土壓力系數(shù)1. 土與墻面外摩擦角取值：（1）持久組合、短暫組合：計(jì)算墻后主動(dòng)土壓力：砂性土=，粘性土=。計(jì)算墻前被動(dòng)土壓力：砂性土=，粘性土=，當(dāng)>20°時(shí)，取=20°計(jì)算。計(jì)算墻前主動(dòng)土壓力：砂性土=，粘性土=。計(jì)算墻后被動(dòng)土壓力：=-，當(dāng)<-20°時(shí)，取=-20°計(jì)算。2. 土壓力系數(shù)計(jì)算（1）持久組合、短暫組合：

44、主動(dòng)土壓力系數(shù)根據(jù)參考文獻(xiàn)2,5.2.3-3公式計(jì)算。被動(dòng)土壓力系數(shù)根據(jù)參考文獻(xiàn)2,5.2.4-2公式計(jì)算。圖4.1 鋼板樁碼頭斷面圖4.5 板樁墻內(nèi)力及穩(wěn)定計(jì)算1、設(shè)計(jì)高水位67.23m時(shí)： （1）土壓力計(jì)算：a由土體本身產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按板樁規(guī)范第5.2.3-1條公式計(jì)算。b由碼頭面均載產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按板樁規(guī)范第5.2.3-2條公式計(jì)算。 c由土體本身產(chǎn)生的被動(dòng)土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按板樁規(guī)范第5.2.4-1條公式計(jì)算。 圖4.2 （2）圖解法求解板樁彎矩、板樁入土深度： 1)先假定入土深度，設(shè)t0=2.1m，通常先假定深一點(diǎn)。 2）計(jì)算土壓力系數(shù)：=33°，=1

45、1°：kax=0.27 =33°，=24.8°：kpx=9.38 =33°，=0時(shí)°：kpx=3.39，k=0.47 3）計(jì)算各特征點(diǎn)（值與值的變化點(diǎn)）的主動(dòng)與被動(dòng)土壓力強(qiáng)度（安全系數(shù)Kp采用1.4），列于算例表4.1中。 4）繪制土壓力圖。 5）將土壓力圖沿墻高分成若干小塊，分塊高度為0.5m；然后各小塊面積用位于其重心的集中力代替。各小塊的面積(即集中力）的計(jì)算列于算例表4-2中，面積重心位置可用作圖法求的：即取斜邊長(zhǎng)度的三分點(diǎn)，做三分點(diǎn)與相應(yīng)邊角點(diǎn)的延長(zhǎng)直線，兩延長(zhǎng)線的交點(diǎn)即為面積重心的高度（見(jiàn)算例圖4.2a），也可用計(jì)算公式求的。 6）

46、選擇恰當(dāng)?shù)牧Φ谋瘸呒皹O距做力矢圖（算例圖4.2b），然后依據(jù)力矢圖作索多邊形（算例圖），如第一根索線（0-0）與最后一根索線（本例為0-13）正好相交于最下面的一個(gè)梯形小塊的底邊，說(shuō)明多邊形已閉合。否則應(yīng)將此梯形小塊的底邊上移（交于底邊以上時(shí)）或下移（交于底邊以下時(shí)）。表4.1 主動(dòng)與被動(dòng)土壓力強(qiáng)度標(biāo)高符號(hào)計(jì)算式結(jié)果（kN/m2）67.80 ea15×0.2731.37 67.23ea2（5+18×0.57）×0.2733.3564.60 ea3（5+18×0.57+2.63×9.5）×0.27310.9962.60 ea4（5+18×0.57+2.63×9.5+2.1×9.5）×0.27316.4364.60 ep1062.60 ep29.5×2.1×9.38/1.4133.67 表4.2 各小塊土壓力編號(hào)計(jì)算式結(jié)果（kN)F1(1.37+3.11)/2×0.501.12F2(3.11+4.60)/2