重力式码头稳定性验算

重力式码头稳定性验算及地基应力的计算

填料回填砂内摩擦角为32°，砂土的浮容重、湿容重分别为9.5KN/m3、18.5KN/m3。码头强背与铅垂线的夹角为25°，地面水平，墙背为俯斜式设计。

1. 设计思路

为对码头进行稳定性验算，需计算作用于墙背的主动土压力。由于卸荷板、不同区域填料重度标准值的差异会对土压力强度分布产生影响，所以此计算以设计高低水位的不同，以及码头不同深度进行分区域计算主动土压力。

据此，在低水位时将回填土分成HL、LO、OM、MN、NP四部分

在高水位时将回填土分成HK、KL、LO、OM、MN、NP五部分

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其中

OM1.5tan0.9373 1.5ON2.706tan2. 相关系数的确定 外摩擦角δ的确定

墙背与填料的摩擦角的标准值根据地基条件、墙背形式、粗糙程度等确定。俯斜的混凝土或砌体墙背采用1/3倍填料内摩擦角标准值。

δ=1/3φ=10.6667°

破裂角θ的确定

第二破裂角按下式计算：

0.（590-）-0.5sin1(sin)29 sin第n层填料主动土压力系数的确定

第n层填料主动土压力系数Kan按下式计算：

Kancos2()sin()sin()coscos()1cos()cos()22

因墙背后只用一种填料回填，该填料的内摩擦角在水上、水下均取32°。但墙背与铅垂

线的夹角HL部分为25°，其余部分为0°，所以此计算中填料主动土压力系数Kan有两个取值。

在HL段

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Kancos2()sin()sin()cos2cos()1cos()cos()20.5118

在其余部分

Kancos2()sin()sin()coscos()1cos()cos()220.2843

地面荷载系数Kq的确定

地面荷载系数Kq按下式计算：

Kqcos1

cos()3. 各部分土压力强度的计算 设计低水位各部分土压力强度的计算

第n层填料顶层的土压力强度按下式计算： 永久作用

en1(ihi)Kancos

i1n-1可变作用

en1qKqKancos

第n层填料底层的土压力强度按下式计算： 永久作用

en2(ihi)Kancos

i1n可变作用

en2qKqKancos

由上式求出设计低水位时各层顶层与底层的土压力强度 该层名称 HL LO 回填料 回填砂 回填砂 深度范围 0-2.7 2.7-3.5 备注 水上 水上 顶层永久作用 底层永久作用 0.000 23.169 23.169 18.408 可变作用 0.464q 0.284q 专业知识 整理分享

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OM MN NP 回填砂 回填砂 回填砂 3.5-4.4373 4.4373-6.2 6.2-8 侵水 侵水 侵水 0.000 2.532 25.701 2.532 25.701 30.562 0.284q 0.284q 0.284q 设计高水位各部分土压力强度的计算

如上，求出设计高水位时各层顶层与底层的土压力强度 该层名称 HK KL LO OM MN NP 回填料 回填砂 回填砂 回填砂 回填砂 回填砂 回填砂 深度范围 0-1.2 1.2-2.7 2.7-3.5 3.5-4.4373 4.4373-6.2 6.2-8 备注 水上 侵水 侵水 侵水 侵水 侵水 顶层永久作用 底层永久作用 可变作用 0.000 10.297 16.907 0.000 2.532 19.816 10.297 16.907 12.523 2.532 19.816 24.677 0.464q 0.464q 0.284q 0.284q 0.284q 0.284q 4. 各部分土压力的计算 设计低水位各部分土压力的计算

第n层填料土压力的合力按下列公式计算 永久作用

hEn0.（5en1en2）n

cosa可变作用

EqnqKqKanhn

由上式求出设计低水位时各层的土压力 该层名称 HL LO OM MN NP 深度范围 0-2.7 永久作用 永久作用水平分力 永久作用竖直分力 可变作用 可变作用水平分力 可变作用竖直分力 34.512 2.7-3.5 16.631 3.5-4.4373 1.187 4.4373-6.2 24.883 6.2-8 50.637 28.038 16.343 1.166 24.453 49.762 20.123 3.078 0.220 4.606 9.373 1.542 q 0.231 q 0.271 q 0.509 q 0.520 q 1.252 q 0.188 q 0.220 q 0.414 q 0.423 q 0.899 q 0.135 q 0.158 q 0.297 q 0.303 q 设计高水位各部分土压力的计算

如上，求出设计高水位时各层的土压力 该层名称 HK KL LO 深度范围 0-1.2 1.2-2.7 2.7-3.5 永久作用 永久作用水平分力 5.538 永久作用竖直分力 3.975 可变作用 可变作用水平分力 0.557 q 可变作用竖直分力 0.400 q 6.817 22.512 11.772 18.289 11.569 13.126 2.179 0.685 q 0.857 q 0.231 q 0.696 q 0.188 q 0.500 q 0.135 q 专业知识 整理分享

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OM MN NP 1.187 1.166 4.4373-6.2 19.696 19.356 6.2-8 40.044 39.352 3.5-4.4373 0.220 3.646 7.412 0.271 q 0.509 q 0.520 q 0.220 q 0.414 q 0.423 q 0.158 q 0.297 q 0.303 q 5. 码头稳定性验算

重力式码头应进行稳定性验算，设计低水位与高水位的相关参数取不同值，所以应分别验算两种情况下码头的稳定性。

设计低水位时码头稳定性验算

码头受到永久作用总土压力的水平分力和竖直分力标准值分别为

EH=EHLO+EHOM+EHMN+EHNP=119.762 KN EV=EVLO+EVOM+EVMN+EVNP=37.4 KN

EqH=EqHLO+EqHOM+EqHMN+EqHNP=2.497q KN EqV=EqVLO+EqVOM+EqVMN+EqVNP=1.792q KN

不考虑波浪力、剩余水压力，对岸壁码头，沿墙底面、墙身各水平缝和基床底面的抗滑稳定性可按下是式计算

γ0（γEEH+γEEqH）≤

1d(GGEEVEEqV)f

根据规范，结构重要性系数γ0取1.1，土压力分项系数γE取1.35，结构系数γd取1，自重力分项系数γG取1，沿计算面的摩擦系数设计值取0.55。

1.1×（1.35×119.762+1.35×2.497q）≤（G1.3537.41.351.792q)0.55

对土压力强度进行分析，得到各层合力的作用点，并求出各层的水平分力标准值对计算面前趾的倾覆力矩和竖向分力标准值对前趾的稳定力矩。 该层深度范围 永久作用相对名称 前趾的坐标 HL 0-2.7 (1.83,6.2) LO 2.7-3.5 (5.1,4.886) 各层永久作用水平力矩 各层永久作用竖直力矩 各层可变作各层可变作用水平力矩 用竖直力矩 51.394 124.763 2.848 q 5.880 q 83.349 15.037 0.959 q 0.662 q OM 3.5-4.437 (3.6,4.125) 4.198 0.908 0.792 q 0.637 q MN 4.437-6.2 (3.6,2.44) 88.031 11.239 1.490 q 0.796 q NP 6.2-8 (3.6,0.874) 179.143 8.192 1.523 q 0.273 q 则整个模型受到的永久作用水平力矩和竖直力矩分别为：

MEH=406.115 , MEV=160.138

整个模型受到的可变作用水平力矩和竖直力矩分别为：

MEqH=7.612 q , MEqV=8.248 q

岸壁式码头，对墙底面和墙身各水平缝及齿缝计算面前趾的抗倾稳定性，在不考虑波浪作用，且由可变作用产生的土压力为主导可变作用时，可按下列公式检验：

（0EMEHEMEqH)1d(GMGEMEVEMEqV)

1.1×（1.35×406.115+1.35×7.612 q）≤（G1.35160.1381.358.248 q)0.55

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设计高水位时码头稳定性验算

码头受到永久作用总土压力的水平分力和竖直分力标准值分别为

EH=EHLY+EHYO+EHOM+EHMN+EHNP=95.27 KN EV=EVLY+EVYO+EVOM+EVMN+EVNP= 30.558 KN

EqH=EqHLY+EqHYO+EqHOM+EqHMN+EqHNP=3.073q KN EqV=EqVLY+EqVYO+EqVOM+EqVMN+EqVNP=2.498q KN

不考虑波浪力、剩余水压力，对岸壁码头，沿墙底面、墙身各水平缝和基床底面的抗滑稳定性可按下是式计算

γ0（γEEH+γEEqH）≤

1d(GGEEVEEqV)f

根据规范，结构重要性系数γ0取1.1，土压力分项系数γE取1.35，结构系数γd取1，自重力分项系数γG取1，沿计算面的摩擦系数设计值取0.55。

1.1×（1.35×95.27+1.35×3.073q）≤（G1.35 30.5581.352.498q)0.55

对土压力强度进行分析，得到各层合力的作用点，并求出各层的水平分力标准值对计算

面前趾的倾覆力矩和竖向分力标准值对前趾的稳定力矩。

该层名称 HK KL 深度范围 0-1.2 1.2-2.7 相对前趾的坐标 (1.97,7.2) 各层永久作各层永久作各层可变作各层可变作用水平力矩 用竖直力矩 用水平力矩 用竖直力矩 10.90986 28.62 1.128 q 2.960 q (2.13,6.25) 38.95557 82.0375 1.556 q 3.070 q LO 2.7-3.5 (5.1,5.13) 59.0019 11.17827 0.959 q 0.662 q OM 3.5-4.4373 (3.6,3.875) 4.1976 0.8525 0.792 q 0.637 q MN 4.4373-6.2 (3.6,2.126) 69.6816 7.751396 1.490 q 0.796 q NP 6.2-8 (3.6,0.684) 141.6672 5.069808 1.523 q 0.273 q 则整个模型受到的永久作用水平力矩和竖直力矩分别为： MEH=324.413 , MEV=135.509

整个模型受到的可变作用水平力矩和竖直力矩分别为：

MEqH=7.612 q , MEqV=8.248 q

岸壁式码头，对墙底面和墙身各水平缝及齿缝计算面前趾的抗倾稳定性，在不考虑波浪作用，且由可变作用产生的土压力为主导可变作用时，可按下列公式检验：

（0EMEHEMEqH)1d(GMGEMEVEMEqV)

1.1×（1.35×324.413+1.35×7.612 q）≤（G1.35135.5091.358.248 q)0.55

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6. 地基应力的计算 基床顶面应力标准值的计算

设计高水位时

合力作用点与墙前趾的距离：

MRMO135.5098.248 q-324.413-7.612 q0.636q-188.904VK30.5582.498q30.5582.498q

荷载没有具体数值，无法比较ξ与B/3的关系。不懂应如何计算应力标准值。

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