沉箱码头课程设计任务书及指导书

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1、长沙理工大学水利工程学院沉箱码头课程设计任务书及指导书港航教研室2009年9月一设计任务书(一)设计资料1．某沉箱码头断面见图1和沉箱结构见图2。码头高度为结构14.5m，沉箱长12.5m，底宽11.0m。2．设计水位：设计高水位：3.24m；极端高水位：3.75m；设计低水位：-1.40m，极端低水位：-2.55m；沉箱沉放时水位＋1.30m。3．设计荷载（1）堆货荷载情况一q＝30kN/m2；情况二q＝20kN/m2（2）系缆力情况一PR=350KN；情况二PR=300KN（3）波浪要素波高H＝1.5m；

2、波长L=30m（4）各种材料重度，及土体内摩擦角混凝土：γ＝23kN/m3钢筋混凝土：γ＝25kN/m3砂：γ水上＝18kN/m3；γ水下＝10kN/m3γ饱和＝20kN/m3石块：γ水下＝11kN/m3内摩擦角φ砂水上＝30°；φ砂水下＝25°φ砂饱和＝25°4．混凝土标号均为R255．混凝土与抛石基床的摩擦系数f＝0.66．结构安全等级为一级7．(二)计算内容*1．各水位情况下码头的抗倾、抗滑稳定性和沿基床滑动稳定性计算；2．沉箱底面的应力和基床底面的地基应力计算；3．安放时沉箱壁的内力，以及使用期沉箱内

3、填砂的侧压力作用下的箱壁内力计算；4．使用期底板内力和施工期墙后未回填时的底板内力计算。*注：根据具体的分配任务不同，每个学生的计算内容需做一定调整。图1沉箱结构1：100单位：mm图2沉箱结构1：100单位：mm一设计指导书本课程设计主要进行码头稳定性计算和机构内力计算。(一)稳定性和地基应力计算1.计算荷载主要计算荷载包括自重力，土压力，地面使用荷载，波浪力，船舶荷载。其中，波浪力按立波波压力计算，计算方法和计算公式参考《海港水文规范》，对于使用期，只考虑波谷波压力。对于施工期则按波峰波压力计算（此时沉箱

4、内回填了填料，但墙背后未回填料）。地面荷载布置根据不同的计算内容考虑三种最不利的布置情况。本课程设计不考虑剩余水压力。2.计算方法参考《重力式码头设计与施工规范》(二)沉箱结构内力计算1.计算荷载计算荷载包括施工期荷载和使用期荷载1)箱壁上的荷载（1）施工期：主要考虑沉箱沉放时的水压力，因为本工程不采用溜放浮运的施工方法。根据经验沉放时水压是箱壁的控制对象，其荷载图示见图3图3沉放时水压力根据设计经验沉箱舱格灌水深度1.5L（L为箱格的计算长度）时具有最大的箱壁内力。由于前后箱壁与侧箱壁的箱格计算跨度L不同，

5、故应分别计算：对于前后箱壁：灌水深度：1.5L＝5.5mt=1.5L＋0.45＝5.95m此时沉箱吃水：T＝（G1＋G2）/(12.459.3－2×8.52×0.25)G1——沉箱自重G2——舱格内水重。G2＝5.5×3.67×4.275×6×γw则水压P＝（T-t）γw＝（T－5.95）γw对于侧箱壁：灌水深度：1.5L＝1.5×4.275＝6.41m同理可求出水压。（1）使用期主要包括箱内填料产生的侧压力、波浪力、船舶挤靠力及撞击力等。作为课程设计，只考虑箱内填料侧压力及波浪力。波浪力计算同前面计算方法一

6、样，填料侧压力计算则采用扬森公式计算。1)底板上的荷载（1）施工期：包括沉放时向上的水压力（计算水压力见前面计算方法）和箱内回填料而墙背未回填情况下的内填料竖向压力、地基反力与底板自重压力、波浪浮托力。（2）使用期：包括前趾最大地基反力、波浪浮托力，填料及上面荷重产生的竖向压力及底板的自重，使用期底板的设计荷载图示见图4。1.计算方法为简化计算，根据结构的受力情况，将箱壁分为两格区段：底板以上1.5L（L格墙间距）区段和1.5L以上区段。前者按三边固定一边简支的单孔板计算。后者多余两跨时，按两端固定的连续板计

7、算，等于或少于两跨时，按框架或两端固定的单跨板计算。都以1m为计算单元。应注意以下几点：（1）箱壁按前后壁和侧壁分别计算两个区段。前后箱壁两个区段为底板以上1.5L（5.5m）区段和5.5m以上区段，侧壁则为1.5L（6.41m）区段和6.41m以上区段。（2）箱壁底板以上1.5L区段和底板按单孔板计算。对于单孔板的计算可以根据长宽比直接从有关计算手册上查表求得。图4使用期底板上的荷载