扶壁码头计算书.docx
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扶壁码头计算书
第一章扶壁式结构稳定性计算
由设计说明书可知，500吨级泊位设有系缆柱的结构段受到的水平力较大，故取这一段扶壁式结构进行稳定性验算。
1.1设计条件
1.1.1设计船型
长×宽×吃水=68.0m×10.8m×2.9m
1.1.2结构安全等级
采用二级
1.1.3自然条件
（1）设计水位及码头高程
设计高水位：
19.62m
设计低水位：
17.83m
码头前沿面高程：
19.7m
码头前沿底高程：
14.14m
（2）波浪：
陆集港建于京杭大运河上，水流平缓，故不考虑波浪作用。
（3）地质资料
见设计说明书。
（4）地震设计烈度
8度
1.1.4码头作用标准值
（1）码头后方堆载为整体计算时20
。
（2）剩余水压力：
按扶壁式码头墙后水位比墙前水位高30cm计算。
1.1.5建筑材料的重度和内摩擦角标准值
：
重度；
：
浮重度；
：
内摩擦角。
混凝土：
=23
，
=13
回填土：
=19.3
，
=9.3
，c=0kpa
1.2码头作用分类和及计算
计算段长度5m。
1.2.1结构自重力（永久作用）：
1.2.1.1设计高水位（19.62m）：
码头结构见图1-1,1-2
计算结果见表1-1
图1-1扶壁式码头结构断面
表1-1设计高水位情况下的结构自重力
设计高水位
自重（KN）
力臂（m）
力矩（KN*m）
C30砼
3.14*1.5^2*0.8*23+0.08*5*5*13+1.92*5*5*13=780
4
3119.984
C25加石砼
139*14=1946
4
7784
基础自重合计
2725.996
10903.98
干砌块石护面
0.7*2.25*5*15=118.125
块石
（2.25*2+8*1.5）*5*11=907.5
基床自重合计
3751.625
1.2.1.1设计低水位（17.83m）：
码头结构见图1-1,1-2
计算结果见表1-2
表1-2设计低水位情况下的结构自重力
设计高水位
自重（KN）
力臂（m）
力矩（KN*m）
C30砼
3.14*1.5^2*0.8*23+（19.7-17.83）*5*5*23+（17.83-17.7）*5*5*14=1223.118
4
4892.472
C25加石砼
139*14=1946
4
7784
基础自重合计
2725.996
10903.98
干砌块石护面
0.7*2.25*5*15=118.125
块石
（2.25*2+8*1.5）*5*11=907.5
基床自重合计
4194.743
1.2.2土压力
土压力计算顶面标高19.0m，设计高、低水位土压力荷载标准值作用图示见图1-2
图1-2设计高水位土压力荷载标准值作用图示
永久作用部分：
eaH=rhKa（1-1）
可变作用部分：
（1-2）
（1-3）
式中：
永久作用部分土压力强度
，当
时，取
；
可变作用部分土压力强度
；
为主动土压力系数；
为回填土的内摩擦角，水上
，水下
。
在高水位情况下，墙后水取19.92m.所以土全部在水下。
水上：
Ka0=tan2（45°-25°/2）=0.4053
水下：
Ka1=tan2（45°-23°/2）=0.4375
Ka2=tan2（45°-40°/2）=0.217
Ka3=tan2（45°-45°/2）=0.1714
Ka4=tan2（45°-45°/2）=0.1714
1.2.2.1堆货荷载产生的土压力（可变作用）
（1）设计高水位：
对基础和对地基：
表1-2堆货荷载产生的侧向土压力
第n层
高标
堆货荷载
主动土压力系数Ka
侧压力分布
总侧压力
力臂x
倾覆弯矩Mx
1上
19
20
0.43752851
8.7505702
1下
14.14
20
0.43752851
8.7505702
42.52777
3.63
154.37581
2上
14.14
20
0.217191777
4.34383553
2下
13.74
20
0.217191777
4.34383553
1.737534
1
1.7375342
3上
13.74
20
0.171379724
3.42759449
3下
12.94
20
0.171379724
3.42759449
2.742076
0.4
1.0968302
4上
12.94
20
0.171379724
3.42759449
4下
11.44
20
0.171379724
3.42759449
5.141392
对基础和地基的竖向土压力作用按20×1.5=30kN计算
（2）设计低水位：
对基础和对地基：
表1-3堆货荷载产生的侧向土压力
第n层
高标
堆货荷载
主动土压力系数Ka
侧压力分布
总侧压力
力臂x
倾覆弯矩Mx
1上
19
20
0.405343675
8.10687351
1下
18.1
20
0.405343675
8.10687351
7.296186
5.61
40.931604
2上
18.1
20
0.43752851
8.7505702
2下
14.14
20
0.43752851
8.7505702
34.65226
3.18
110.19418
3上
14.14
20
0.217191777
4.34383553
3下
13.74
20
0.217191777
4.34383553
1.737534
1
1.7375342
4上
13.74
20
0.171379724
3.42759449
4下
12.94
20
0.171379724
3.42759449
2.742076
0.4
1.0968302
5上
12.94
20
0.171379724
3.42759449
5下
11.44
20
0.171379724
3.42759449
5.141392
对基础和地基的竖向土压力作用按20×1.5=30kN计算
1.2.2.2回填料产生的土压力（永久作用）
（1）设计高水位：
上部路面产生的均布力：
水泥混凝土重度
水泥混凝土厚度
水泥稳定碎石重度
水泥稳定碎石厚度
10%石灰石重度
10%石灰石厚度
q
14
0.24
11
0.26
10
0.2
8.22
侧压力分布：
第n层
竖向土压力
主动土压力系数Ka
侧压力
σz1上
8.22
0.43752851
3.596484353
σz1下
53.418
0.43752851
23.37189795
σz2上
53.418
0.217191777
11.60195032
σz2下
57.818
0.217191777
12.55759414
σz3上
57.818
0.171379724
9.908832899
σz3下
66.618
0.171379724
11.41697447
σz4上
66.618
0.171379724
11.41697447
σz4下
83.118
0.171379724
14.24473992
总侧压力计算表：
第n层
高标
侧压力
总侧压力
力臂
力矩
1上
19
3.59648435
1下
14.14
23.371898
65.53316901
3.032042
198.6993
2上
14.14
11.6019503
2下
13.74
12.5575941
4.831908891
0.993363
4.799839
3上
13.74
9.9088329
3下
12.94
11.4169745
8.530322949
0.386571
3.297574
4上
12.94
11.4169745
4下
11.44
14.2447399
19.2462858
（2）设计低水位：
上部路面产生的均布力：
水泥混凝土重度
水泥混凝土厚度
水泥稳定碎石重度
水泥稳定碎石厚度
10%石灰石重度
10%石灰石厚度
q
24
0.24
21
0.26
20
0.2
15.22
侧压力分布：
竖向土压力
Kpa
主动土压力系数Ka
侧压力
σz1上
15.22
0.405343675
6.16933074
σz1下
32.32
0.405343675
13.10070759
σz2上
32.32
0.43752851
14.14092145
σz2下
69.148
0.43752851
30.25422142
σz3上
69.148
0.217191777
15.01837696
σz3下
73.548
0.217191777
15.97402078
σz4上
73.548
0.171379724
12.60463596
σz4下
82.348
0.171379724
14.11277754
σz5上
82.348
0.171379724
14.11277754
σz5下
98.848
0.171379724
16.94054299
总侧压力计算表：
第n层
高标
侧压力
总侧压力
力臂
力矩
1上
19
6.16933074
1下
18.1
13.1007076
8.671517248
5.556045
48.17934
2上
18.1
14.1409214
2下
14.14
30.2542214
87.90238287
2.940452
258.4727
3上
14.14
15.018377
3下
13.74
15.9740208
6.198479549
0.997944
6.185738
4上
13.74
12.604636
4下
12.94
14.1127775
10.6869654
0.392474
4.194352
5上
12.94
14.1127775
5下
11.44
16.940543
23.28999039
1.2.3剩余水压力（永久作用）
墙后水位比墙前水位高30cm，取码头面高程19.70m
设计高水位（19.62m）
设计高水位时，墙后水位取19.92m。
水压力分布如图1-3所示
·1.2.4吊机荷载
吊机的最大力矩取2050kN·m，自重取850kN，载重10t
1.3码头稳定性计算
1.3.1设计高水位作用效应组合
持久状况一：
自重+土压力+水压力（0）+堆货
持久状况二：
自重+土压力+水压力（0）+机械
1.3.2承载能力极限状态设计表达式
1.3.2.1根据《重力式码头设计与施工规范》JTJ290-98第3.6.1条,对岸壁码头，沿墙底面、墙身各水平缝和基床底面的的抗滑稳定性可按下式计算：
（1）可不考虑波浪作用，且以可变作用产生土压力为主导可变作用
（1-21）
（2）可不考虑波浪作用，且以系缆力为主导可变作用
（1-22）
式中：
结构重要性系数，取1.0；
结构系数，无波浪作用取1.0；
自重力分项系数，取1.0；
作用在计算面上的结构自重力标准值；
沿计算面的摩擦系数设计值，查《重力式码头设计与施工规范》JTJ290-98第3.4.10条得
；
土压力分项系数，取1.35；
分别为计算面以上永久作用总主动土压力的水平分力标准值和竖直分力标准值
；
分别为计算面以上可变作用总主动土压力的水平分力标准值和竖直分力标准值
；
剩余水压力分项系数，取1.05；
作用在计算面剩余剩余水压力标准值
系缆力分项系数；
分别为计算面以上系缆力的水平分力标准值和竖直分力标准值
；
作用效应组合系数，持久组合取0.7，短暂组合取1.0。
1.3.2.2根据《重力式码头设计与施工规范》JTJ290-98第3.6.3条,对岸壁码头墙底面、墙身各水平缝及齿缝计算面前趾的的抗倾稳定性可按下式计算：
（1）可不考虑波浪作用，且以可变作用产生土压力为主导可变作用
（1-23）
（2）可不考虑波浪作用，且以系缆力为主导可变作用
（1-24）
式中：
结构系数，无波浪作用取1.25
作用在计算面上的结构自重力标准值对计算面前趾的稳定力矩
；
分别为计算面以上永久作用总主动土压力的水平分力标准值和竖直分力标准值对计算面前趾的倾覆力矩和稳定力矩
；
分别为计算面以上可变作用总主动土压力的水平分力标准值和竖直分力标准值对计算面前趾的倾覆力矩和稳定力矩
；
作用在计算面剩余剩余水压力标准值对计算面前趾的倾覆力矩
；
系缆力标准值对计算面前趾的倾覆力矩
。
1.3.2.3地基承载力
根据《港口工程地基规范》JTJ250-98第4.2.2条，地基承载力的验算应满足以下
rorσσmax≤σr
式中：
ro—结构重要性系数，取1.0
rσ—基床顶面最大应力分项系数，取1.0
σmax—基床顶面最大应力标准值（kPa）
σr—基床承载力设计值
重力式码头的强身刚度一般很大，基床顶面应力可按直线分布，安偏心受压公式计算，对于矩形墙底，按下式计算：
σmax，σmin=Vk/B（1±6e/B）
式中：
σmax，σmin—分别为基床顶面的最大和最小应力标准值
B—墙底宽度（m）
Vk—作用在基床顶面的竖向合力标准值
e—墙底面合力标准值作用点的偏心距（m）,e=B/2-ξ
ξ—合力作用点与墙前趾的距离（m）,ξ=（MR-Mo）/Vk
MR、Mo—分别为竖向合力标准值和倾覆力标准值对墙底前面趾的稳定力矩和倾覆力矩（kN·m/m）
1.3.3稳定性计算结果见表1-5
对吊机基础面的高水位情况进行抗滑验算：
持久状况一：
自重+土压力+水压力（0）+堆货
分项系数
荷载标准值
有效值
土压力（永久）
1.35
94.737
127.895
土压力（堆货）
1.35
52.1
70.334
左式
198.229
自重
1.1
2725.996/5=545.1992
599.7191
土压力（永久）
1.35
80.127
108.1715
土压力（堆货）
1.35
30
40.5
右式
0.6*（599.7191+108.1715+40.5
=449.0343
对吊机基础面的高水位情况进行抗倾验算：
持久状况二：
自重+土压力+水压力（0）+吊机
分项系数
荷载标准值
有效值
土压力（永久）
1.35
212.92
287.4427791
吊机
1.5
2050/5=410
615
左式
902.4427791
自重
1.1
（10903.98+950*4）/5=2940.796
3234.876
土压力（永久）
1.35
580.92075
784.243
右式
3215.295
对基床顶部高水位情况承载力的验算：
稳定力矩MR
10903.98/5+580.921=2761.717
倾覆力矩Mo
159.247+212.92=372.167
竖向合力标准值Vk
2725.996/5+60.127+30=635.3262
合力作用点与墙前趾距离ξ
（MR—Mo）/Vk=3.761139
偏心距e
8/2-ξ=0.238861
σmax
σmin
Vk/8（1±6*e/8）=93.64279
65.18876
表1-5对吊机基础稳定性计算结果
抗滑稳定性计算
抗倾稳定性计算
左式
右式
左式
右式
设计高水位
198.229
449.0343
902.4427791
3215.295
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