中华人民共和国交通部
人民交通出版社
中华人民共和国交通部
第二篇水工结构
JTJ252-87
人氏交嗫出版社
(85)交基字2063号
我部组织制订的《干船坞设计规范》业经审查批准,现作为部颁标准试行。部颁(77)交 水基字607号《修船干坞及修船码头主尺度设计暂行规定》同时停止执行。本规范由交通部水 运规划设计院负责管理。试行中请搜集意见,总结经验,积累资料,将有关意见寄交通部水运 规划设计院。
中华人民共和国交通部
根据交通部(81)基技字号文的有关规定,由交通部水运规划设计院、交通部第一航务工 程勘察设计院、中国船舶工业总公司第九设计研究院负责主编,交通部第四航务工程勘察设计 院、华东水利学院、天津大学、南京水利科学研究院、交通部第一、四航务工程局科研所、北 海舰队设计处、广东省航运规划设计院参加,1981年4月下旬组成了规范编制组并开始了工 作。
在编制过程中,从我国的实际情况出发,进行了广泛深入的调查研究,总结了我国船坞建 设的实践经验,广泛征求意见,反复研究修改后,会同有关单位审查定稿。
请各有关单位在试行过程中,将发现的问题和修改意见随时函告我院,以便修订时参考。
交通部水运规划设计院
一、 本规范适用于新建、扩建或改建的修船干船坞的设计。设计造船干船坞时亦可参照使 用。本规范中“干船坞” 一词,以下均简称“船坞”。
二、 本规范包括船坞工艺设计、水工结构、坞门、灌水及排水系统等内容。未作规定部分 可参照《港口工程技术规范》及其他有关规范执行。
三、 船坞的设计应做到因地制宜、技术先进、安全适用和降低工程造价。
四、 新建船坞应注意环境保护,防止对环境的污染,遵守国家现行的《工业“三废”排放 试行标准》的有关规定。
五、 船坞等级的划分主要根据设计代表船型的吨级(载重吨)划分为三级,用以确定船坞 的安全度设计标准:
I级:大于五万吨级以上的船坞(大型船坞);
II级:五万吨级到五千吨级的船坞(中型船坞);
III级:五千吨级以下的船坞(小型船坞);
当自然条件复杂,破坏后对船厂或港口生产造成重大损失,或在国防上占有重要地位时, 经过论证可将II、III级船坞等级提高一级;当自然条件好,当地又有成熟的建设经验,经过论 证,亦可将I、II级船坞等级降低一级。
坞口外翼墙可和与其相连接的码头或船坞釆用同一等级。
船坞基坑与围堰一般可比主体工程降低一级考虑。
第1.0.1条 船坞水工结构设计包括坞室、坞口、水泵站、翼墙、围堰和基坑等内容。本篇未 作规定部分应参照《港口工程技术规范》及其他有关技术规范执行。
第L 0.2条 船坞结构形式可分为排水减压式、锚拉式、重力式和浮箱式四大类;
一、 排水减压式一一适用于原有地基或经防渗处理后地基的渗水量较小的情况;
二、 锚拉式一一适用于地基具有良好锚碇条件的情况;
三、 重力式一一适用于采用排水减压式或锚拉式结构有困难的情况;
四、 浮箱式一一适用于干施工有困难或不经济的情况。
第l∙0∙3条 坞室和坞口可分别根据坞墙与底板的连接方式釆用分离式、整体式或絞接式等结 构。
第1.0.4条 船坞结构形式的选择应根据坞址的自然条件、使用要求、材料来源、施工条件和 工期等因素,通过技术经济论证综合考虑确定。
第1.0.5条 船坞坞室、坞口及水泵站的平剖面尺寸应满足工艺的要求。泵站及坞室应保持干 燥。
第1.0.6条 坞墙顶部一般布置有公用、动力管线廊道或地沟。其净空尺寸应按工艺使用要求 确定。廊道或地沟应釆取构造措施防止地下水渗入。
第L 0. 7条 船坞沿其长度方向应设置垂直贯通变形缝,其位置应考虑地基条件、结构及基础 形式等因素;其间距一般釆用15〜20米,对衬砌式结构不大于15米。变形缝的宽度:对非岩 石地基一般不小于2厘米,对岩石地基不小于1厘米。
变形缝处应设置止水,其构造一般由防渗填充料和一道或二道止水片组成。防渗填充料可选用 沥青、沥青玛蹄脂、油毡和沥青木板、木丝板等;止水片的材料可选用耐腐蚀的金属或橡胶、 塑料等。
第L 0.8条 船坞一般采用混凝土或钢筋混凝土结构;也可采用钢板桩或浆砌石料结构。
第1.0.9条 船坞采用混凝土或钢筋混凝土结构时,混凝土的强度、抗冻、抗渗等要求以及钢 筋的选用等均应符合《港口工程技术规范》第六篇第一册《混凝土和钢筋混凝土(设计部分)》 的规定。
第1.0.10条船坞采用浆砌石料结构时,应选择无裂纹、无风化、强度为4900牛顿/厘米2 以上的石料。所用砂浆标号应不低于IoO号,其中勾缝砂浆标号不低于200号。
第1.0.11条坞墙背后的回填材料宜釆用砂石类土,当釆用粘性土作为回填材料时,应根据 回填土的物理力学性质及填筑方法规定回填速率及分层压实厚度。
第L 0.12条船坞结构应进行下列计算:
一、 坞室和坞口的抗浮稳定性;
二、 坞口及分离式坞墙的抗滑和抗倾稳定性;
三、 坞墙、底板的内力和强度计算;
四、 钢筋混凝土构件一般进行限制裂缝宽度验算,对使用上有抗裂要求的部位,则进行抗
裂度验算;
五、 坞墙、底板、坞口门墩基底应力和地基承载力计算;
六、 粘性土地基上的分离式坞墙和坞口门墩必要时应计算地基沉降;
七、 排水减压式、锚拉式、浮箱式等结构形式的专门计算;
八、 地震设计烈度为七度或七度以上的地区应进行抗震计算。
第L 0.13条 船坞水工结构的设计应考虑下列荷载:
一、 建筑物自重(其中包括位于建筑物上的填料和固定于结构上的设备等的重量);
二、 土压力;
三、 水压力(其中包括浮托力、渗透压力、坞内水重及坞门传来的水压力);
四、 波浪力;
五、 冰荷载;
六、 地面使用荷载;
七、 坞墩荷载、引船设备荷载及其他工艺荷载;
八、施工荷载;
九、地震荷载。
第1.0. 14条 船坞的荷载组合分为:
一、 设计组合使用时期设计高、低潮位及设计地下水位时的建筑物自重、土压力、水压力、 地面使用荷载、坞墩荷载及其他工艺荷载等可能发生的最不利荷载组合。
二、 校核组合
1. 使用时期校核高、低潮位及校核地下水位时的建筑物自重、土压力、水压力、波浪力、 冰荷载、地面使用荷载及坞墩和其他工艺荷载等可能发生的最不利荷载组合;
2. 施工时期施工高、低潮位时的建筑物自重、土压力、水压力、波浪力、冰荷载及施工 荷载等可能发生的最不利荷载组合;
3. 修理和事故时期相应水位时的各种外荷载可能发生的最不利荷载组合。
三、 特殊组合使用时期设计高、低潮位及设计地下水位时包括地震荷载在内的最不利荷载 组合。
第L 0.15条 使用时期最不利荷载组合应考虑下列主要受荷状态:
一、 空坞无船(无坞墩荷载);
二、 空坞有船(有坞墩荷载);
三、 坞内有水(船舶进行进出坞操作)。
施工时期最不利荷载组合应考虑:
一、 分离式结构的坞底板对坞墙起顶撑作用前、后的受荷状态;
二、 整体式结构的施工闭合块浇筑前、后的受荷状态。
第1.0.16条 建筑物自重、波浪力、冰荷载按《港口工程技术规范》有关篇册的规定执行。
第1.0. 17条 地面均布荷载、起重运输设备的集中荷载、坞墩荷载、引船设备荷载及其他工 艺荷载按本规范第一篇《工艺设计》中的有关规定考虑。
第1.0. 18条 地震荷载参照《水运工程水工建筑物抗震设计规范》中的规定考虑。
第1.0. 19条 作用于坞墻和坞口门墩侧面的土压力应根据结构与地基的位移情况分别按主动 土压力、静止土压力或被动土压力进行计算。
注:一般情况下,整体式结构的坞墙后及岩石地基上的分离式坞墙后按静止土压力考虑;对于土基上的分离式坞墙,如 果考虑底板的顶捧作用,其墙后土压力应视地基变形情况确定釆用主动或静止土压力。
第L 0. 20条 坞墙背面砂土的主动土压力强度可按下式计算;
ea=(q + ≥JγiΛi) KaCoSa
(1.0.20-1)
式中β.——计算点的主动土压力强度(kN∕m2)
q---地面均布荷载(kN∕m2);
Yi⅛i— 别为计算点以上各层土的容重(kN∕r∏2)和厚 度(m);
Kλ—计算点的主动土压力系数:
V__CoS2(4 α)______
Λ & — - I—-
COe2«COs( a + δ) (1 + √Za )2
Z _ sin(∙ + 6)sin⅜
, - cos(a + δ)cosa
a——墙背与铅垂线的夹角(md),仰斜为正(见图
1-0.20),俯斜为负;
Φ---+算点土的内摩擦角(rad);
ð—计算点处土与墙背间的外摩擦角(rad);墙背粗 糙度大时,取大值:
当 a> 0 时,δ= (ɪ ~ y)Φ;
(1.0.20-2)
(1.0.20-3)
圏 1.0.20
当 a= 0 时,§= (ɪ ~ ɪ)^;
当 a< 0 时,δ=(O~y)Φ;
墙背为阶梯形时,δ=φo
第1.0.21条 当墙背较坦(tga>l∕3)且墻背粗糙,或出现第二破裂面时,砂土的主动土压
力强度按作用在通过后趾的假想垂直面上的水平主动土压力强度计算:
%= (q + Σ,γιhi)Kli
式中
Ka = ⅛2(45o-∣)
(1.0.21-2)
第1.0. 22条 当坞墙后回填土的主动破裂面受到土质坚硬的陡坡限制时,应以实际可能发生 的破裂面用土体平衡条件求算土压力。
第L 0. 23条 粘性土的水平主动土压力强度按下式计算:
= (q + Ny仇i)K&-2C VzKa
(1. 0. 23)
式中C--计算点处土的粘聚力(kN∕π?);
Ka——按式(1.0.21-2)计算。
当计算所得eaV0时,取ea=O;当具有地区性实践经验时,可釆用“等代内摩擦角”按 公式(1.0.20)或(1.0.21)计算。
第L 0. 24条 坞墙背面的静止土压力强度按下式计算:
e0= (^+γ,⅛) KO (1.0. 24)
式中%——计算点处的水平静止土压力强度(kN/ m2);
KO--静止土压力系数,可按公式ArO=I-Sm^,i+算,时为有效内摩擦角,应通过慢剪 或三轴固結剪切试验取得;也可按ɪO=ɪ求得,"为土的泊桑比。
1-0
第L 0.25条 坞墙前面粘性土或砂土(C=O)的被动土压力强度按下式计算:
ep=(q+∑γihi)Kp + 2C √zKμ (LO.25-1)
式中KP——计算点处被动土压力系数:
K__COF(I + α)_______
P cos2OICOs(a - δ)(l - VZZP )2
Z _ sin(. + 6) sinIjl
(1. 0. 25-2)
P - cos(α - δ)cosa
第1. 0. 26条 坞墻背后的水压力,底板及坞墙底面的扬压力应根据墙后地下水位确定。当设 有排水减压设施时,则应根据其设置情况确定。
第1.0.27条 坞门作用于坞口门墩及门槛上的荷载应根据本规范第三篇第一章《坞门》中的 有关规定计算。
第1. 0. 28条 船坞水工结构的稳定性安全系数应满足表1. 0. 28-1和表L 0. 28-2的规定。
船坞抗浮安全系数Kt 表1. 0.28-1
安全系数 |
船坞结构 |
设计组合 |
校核组合 |
特殊组合 |
KI |
排水减乐式 |
≥L2 |
>1.0 |
≥1.0 |
锚拉式 |
>1.4 |
>1.2 |
>1.10 | |
重力式:浮箱0 |
>1.05 |
>1.0 |
≥1.0 |
重力式坞墙、坞口的抗滑和抗倾安全系数表1.0» 2&2
安全系数 |
照坞等级 |
设计组合 |
校核组合 |
特殊组合 |
I. I |
≥1.3 |
≥1. 2 |
>1.1 | |
AB |
I |
>1-2 |
≥1.1 |
≥1.0 |
I, ■ |
>1.6 |
>1.5 |
>1.4 | |
Kq |
1 |
>1.5 |
≥1.4 |
≥1∙3 |
第1.0.29条 土基上分离式坞墙和坞口门墩(不包括衬砌式和板桩式坞墙),除必须满足地基 允许承载力的要求外,外荷载合力作用点到基底前趾的距离不得小于基底宽度的1/3〜1/4 (地 基好时取小值)。岩基上一般不受此限制。
第L 0.30条 土基上的坞口结构,其纵向最大地基反力与最小地基反力之比对于粘性土不得 大于3〜3. 5;对于砂土不得大于4〜4. 5。
第2. L 1条 天然地基分为岩基和土基。岩石和土的分类按《港口工程技术规范》第五篇《地 基》第二章的规定划分。
第2. 1.2条 坞址地基应进行地质勘察和试验,以查明工程地质和水文地质情况。尤应注意查 明倾斜岩面、软弱夹层、断层、滑坡体、岩溶、地基透水性、地下水等情况。
地质勘察和试验,应符合《港口工程地质勘察技术规范》的要求。
第2.1.3条 地基承载力、稳定、沉降的计算及加固处理等参照《港口工程技术规范》第五篇 《地基》(修订本)及其他有关规范的规定执行。
第2.1.4条地基变形模量E和基床系数K,应通过现场静载荷试验并进行修正确定。船坞底 板结构计算所釆用的基床系数K应根据附录一的现场载荷试验要点确定“试验基床系数” KO 并根据底板尺度和刚度等因素,按附录二进行修正计算。确定基床系数时应考虑施工过程中地 基风化和软化的影响。
在无试验条件时,地基变形模量E。可参照附录二选用;基床系数K可参照附录四选用。
注:“试验基床系数” Ko,系指对应于所釆用承压板尺寸的试验值。
第2. 2.1条 船坞的基桩一般釆用钢筋混凝土预制桩;也可采用灌注桩或钢管桩等。
第2.2.2条 桩基的布置应尽量发挥桩的承载力,减少建筑物沉降和不均匀沉降,并使结构受 力合理。承受竖向荷载的摩擦桩入土深度不应小于4米。
第2.2.3条 桩的构造,桩和桩台的连接可参照《港口工程技术规范》第六篇第三册《桩基工 程》的有关规定。
第2.2.4条 提高桩的承载力,减少坞墙或坞底板沉降或不均匀沉降的措施如下:
一、 基桩桩尖打入良好持力层内一定深度;当基桩桩尖不能达到良好持力层时,应使同一 桩台的基桩打到同一土层,且桩尖标高不宜相差太大;
二、 当由于地质条件变化等原因,桩尖进入软硬不同的土层时,各桩最后贯入度不宜相差 太大。
第2.2.5条I、II级船坞的单桩容许承载力和抗拔力应根据静荷载及拔桩试验确定。III级船 坞当桩数量较多或用水冲法沉桩时,应尽量根据静载荷试验确定单桩容许承载力。
当附近工程有试验资料,且地质情况相近时则可参照附近工程的试验资料确定单桩容许承 载力。
其他情况可按《港口工程技术规范》第六篇第三册《桩基工程》中的单桩极限承载力计算 公式确定其容许承载力。
第2.2.6条 桩基刚性系数C值按附录五确定。
第2. 2. 7条 当桩的中心距小于6d(d为桩径或桩宽)时,桩基容许承载力按群桩考虑;群桩 基础的坞口和坞墙,可将基桩和桩间土视为一实体基础,以桩尖平面为实体基础的底面,按天 然地基验算其容许承载力和沉降。
第2.2.8条 一般粘性土中的摩擦桩符合下列条件时,可考虑坞墙、坞口门墩和坞底板下桩间 土的支承作用:
一、 基底下土体不产生自重固结沉降或震陷;
二、 桩的中心距大于或等于3.5d;
三、 桩尖未达较好持力层。
桩间土支承作用所占比例可参考当地经验确定;也可釆用适当降低桩的承载力的安全系数 的方法考虑桩间土的支承作用。
第2.2.9条 桩的抗拔承载力按如下规定计算:
一、 当桩的中心距大于6d且无试验资料时,单桩轴向抗拔承载力按下式计算:
Pxi=ξu∑fili +G (2.2.9)
式中PIj--单桩抗拔极限承载力(kN);
U--桩身横断面的周长(Ii1);
fi第i层土的桩侧极限摩阻力(kN/m2);
II——桩身穿过i层土的长度(m);
G—一桩的自重,水下部分按浮重力密度计(kN);
⅞-一折减系数,对钢筋混凝土打入桩取<T=0.6〜0.8,短桩取小值。
抗拔桩的容许承载力安全系数取2. 0。
二、 当桩的中心距小于3d时,可将群桩最外面各桩所包络的整个块体作为一个深基础, 按深基础的抗拔力计算。
注:当桩的中心距小于6d大于等于3d时,宜按群桩的抗拔效率系数法进行抗拔承载力的计算。对于粘性土可按下列经 验公式对单桩抗拔力进行折减计算:
E = 0.94 + 0.056∣ ɪj-0.0083j^∣-0.01m∙β
式中E——抗拔群桩效率系数;
S--桩距;
d--桩径或桩的边长;
I—一桩的入土深度;
m, n--桩数(In为桩的排数,n为每排中桩的根数)。
当桩距较大,桩较少和桩入土较短时,若算出的E>l. O时,则仍按E = l. O进行计算。
第2. 2. 10条 分离式坞墙的桩基,当承台具有足够刚度且仅布置有直桩时,各桩的轴向力可 按下式计算:
PL丑土坚
'~n * (2.2. 10)
式中N'——作用在桩台上的垂直力(kN);
Pl--各直桩的轴向力(kN);
n--直桩的根数;
e——承台底面荷载合力作用点到桩群形心轴的距离(m)
ɪ,——各桩中心到桩群形心轴的距离(m)。
桩的轴向力应小于按第(2.2.5)条和(2.2.9)条确定的单桩容许承载力。
第2.2. 11条 水平力作用下桩的验算应按《港口工程技术规范》第六篇第三册《桩基工程》 及《公路桥涵设计规范》中的有关规定执行。
第3.1.1条 分离式坞墙常用的结构形式有:
一、 重力式(包括实体式、悬臂式和扶壁式)适用于承载力较高的地基;
二、 桩基承台式适用于承载力较低的土基;
三、 衬砌式和混合式适用于坞墙后全部或部分为岩体的情况;
四、板桩式适用于承载力较低的土基。
(I)重力式坞墙
第3.1.2条 天然地基上的重力式坞墙沿基底水平滑动的抗滑稳定性,按下式计算:
r (G-U)f+Ep
K-= H (3. 1.2)
式中KS--抗滑稳定安全系数,必须符合表(1.0.28)的要求;
f-一基底滑动面的摩擦系数;当无实测资料时,可参照《港口工程地质勘察技术规范》 中附录六选用;
EP——作用于墙前的被动土压力,可釆用按1.0.25条计算值的30% (kN);
H——作用于墙底以上除去EP以外的所有水平力的合力(kN);
G——作用于墙底上的垂直合力(kN);
U——作用于坞墙的扬压力(kN)。
第3. 1.3条 计算坞墙抗滑稳定性时,根据底板结构及其与坞墙的连接形式,可考虑底板对坞 墙的顶撑作用。
第3.1.4条 沿墙底面的抗倾稳定性按下式计算:
KeI=性 (3.1.4)
沮。
式中KQ--抗倾稳定安全系数,必须符合表(1.0.28)的要求;
Λ⅛——对墙底前趾的稳定力矩(kN ∙ m),其中包括浮托力产生的力矩;
MQ——对墙底前趾的倾倒力矩(kN・m),其中包括渗透压力产生的力矩。
第3.1.5条 坞墙底面的地基反力釆用直线分布,按下式计算:
m*n B B (3. 1.5-1)
式中¾——分别为坞墙底面地基最大和最小反力(kN/m?);
B--坞墙底寛(m);
-IO -
e——坞墙底面合力作用点偏心距(In), e=S/2—另其中为合力作用点与墻前趾
点的距离(m), ξ = 当f<δ∕3时,地基反力改用下式计算:
G-U
2( G - U) ' °mκ = 3ξ
Sn=O (3. 1.5-2)
第3.1.6条 实体式坞墙,可釆用梯形或衡重式断面形式,其结构内力,一般按偏心受压构件 计算。
第3.1.7条 悬臂式坞墙主要由立墙、前底板和后底板组成,当廊道悬出立墙外的尺度较大,
且廊道后壁顶部设置起重机轨道时,尚应设置支持廊道的立柱(图3. 1.7)
第3.1.8条 悬臂式坞墙各构件,分别按下列图式计算:
一、 立墙按偏心受压构件计算;
二、 前底板视坞墙是否考虑底板顶撑作用,分别按悬臂板或偏心受压构件计算;
三、 后底板按悬臂板计算;
四、 立柱一般按弯曲受压构件计算。
第3.1.9条 扶壁式坞墙主要由立板、肋板、前底板和后底板组成(见图3.1.9)o
第3.1.10条 扶壁式坞墙的立板与底板、肋板等构件间的连接部位应设置加强角。
第3.1.11条 扶壁式坞墙各构件尺寸由计算确定。立板和肋板的厚度不应小于25厘米,底板 厚度不应小于30厘米。
第3.1.12条 扶壁式坞墙各构件按下列图式计算:
一、立板和后底板在距底板与立板交线1.5 1区段内(1——肋板间距)按三边固定一边简
支板计算,在1.51以外区段按连续板计算;当板端设置防渗墙时,其计算应根据具体情况确 定;
二、 肋板按悬臂梁计算;
三、 肋板与立板、肋板与底板的连接按中心受拉计算;
四、 前底板视坞墙是否考虑底板顶撑作用,分别按悬臂板或偏心受压构件计算。
(II)桩基承台式坞墻
第3. 1. 13条 桩基承台式坞墙,分为低桩承台式和高桩承台式。低桩承台式坞墙以承台做为 挡土结构;高桩承台式坞墙以前板桩和上部结构做为挡土结构。
第3. 1. 14条 低桩承台式坞墙的承台部分可釆用悬臂式、扶壁式或实体式,其结构设计可按 本节(I )的有关条文执行;但在承台底板的计算中,应考虑桩基作用于底板的力,其确定方 法按第2. 2.10条的规定执行;作用于坞墙的水平力应考虑由桩基或坞室底板承受。
第3. 1. 15条 高桩承台式坞墙的结构设计,可参照《港口工程技术规范》第四篇第二册《钢 筋混凝土高桩码头》的有关条文及按本节(V)的有关条文执行。
(Ill)衬砌式坞墙
第3.1.16条 衬砌式坞墙分有锚衬砌式和无锚衬砌式。
第3. 1. 17条 衬砌墙可釆用钢筋混凝土、混凝土和浆砌块石结构。其结构形式的选取,应根 据使用要求、水文及工程地质条件、施工条件和工程造价等因素综合考虑确定。
第3.1.18条 衬砌墙的厚度,对现浇混凝土及钢筋混凝土结构,不宜小于0.2米,对浆砌料 石结构,不宜小于0.3米,对浆砌块石结构,不宜小于0.4米。
第3.1.19条 衬砌墙的锚杆一般按梅花形布置,锚杆间距一般取1-2米;对于衬砌墙后局部 结构不稳定的岩体,必须釆用锚杆加固,锚杆的布置应根据实际情况确定。
第3.1.20条 衬砌墙的锚杆直径一般采用20〜25毫米。局部加固岩体的锚杆一般采用预应力 锚杆,预应力锚杆直径一般不宜小于25毫米。锚固锚杆的砂浆标号应不低于200号。 第3. 1.21条 衬砌墙的墻后及底部,一般应设置排水设施,其布置和构造按第五章第二节规 定执行。
第3.1.22条 衬砌式坞墙应进行下列计算:
一、 整体稳定性验算(包括岩体稳定);
二、 锚杆计算;
三、 衬砌墙的强度计算及裂缝开展验算。
第3. 1. 23条 衬砌式坞墙的整体稳定性验算,应根据岩体破坏模式,用作图法或力学分析法 进行验算。
第3. 1. 24条 衬砌墙结构可按弹性支承板计算;锚杆计算可参照第6.2.2和6. 2. 3条及其他 有关规范和规定执行。
(IV)混合式坞墙
第3. 1. 25条 混合式坞墙由下部座落于岩体中的无锚衬砌和上部挡土墙连成整体构成。其上
部挡土墙可采用重力式结构(见图3. 1.25),
图 9.12fi
第3. 1. 26条 混合式坞墙的地基反力可参照附录六近似计算,必要时可采用有限单元法计算。
抗滑、抗倾稳定性及其他计算可按本节(I )的规定进行。
(V)板桩式坞墙
第3. 1.27条 板桩式坞墙一般采用钢板桩,亦可采用钢筋混凝土板桩,当地基条件适宜,施
工条件具备时,也可釆用钢筋混凝土地下连续墙结构。
第3. 1. 28条 当坞墙采用钢筋混凝土板桩或钢筋混凝土地下连续墙时,坞室底板面以上的墙 面,应现浇钢筋混凝土衬砌。
第3.1.29条 板桩式坞墙一般釆用单拉杆或双拉杆锚碇。锚碇结构可采用锚碇墙(板)、锚碇 板桩及锚碇叉桩等。
第3.1.30条 为了保证板桩式坞墙在施工期间的稳定性,减小板桩断面,可釆用下列措施:
一、 施工期采用井点排水降低地下水位;
二、 在坞室底板形成顶撑作用之前的施工阶段,尽量降低墙后土面高程和作用于土面上的 临时荷载;
三、 在开挖坞坑过程中加设临时顶撑。
第3. 1.31条 板桩墙内力应根据坞室底板形成顶撑作用前后的两个阶段,按不同计算图式及 其相应荷载(后阶段计算荷载为对应于前阶段荷载的增量)进行计算,而后按各阶段的内力迭 加包络图进行板桩设计。
注:对施工中釆用临时顶捧的坞墙,应考虑拆除顶捧所产生的内力。
第3.1.32条 板桩入土深度必须满足以下条件:
一、 板桩墙的“踢脚”稳定性;
二、 整体滑动稳定性;
三、 防渗要求。
注:对于先开挖基坑,后沉桩,再浇注坞底板,然后回填的情况,可不验算“踢脚”稳定性和整体稳定性。
第3. 1. 33条 板桩坞墙的“踢脚”稳定性,当釆用弹性线法计算时,由板桩在土中的嵌固条 件确定。当釆用m法、尺法及其他方法计算板桩内力时,入土深度必须满足以下条件: MQKME (3.1.33)
式中 MEP--墙前被动土压力对锚碇点的力矩(kN∙m);
ME——墙后主动土压力、剩余水压力等对锚碇点的力矩(kN・m);
K——稳定安全系数,采用1.3〜1.5,根据地基土质、板桩刚度、建筑物等级及荷载组 合选取,一般地基土好时取大值,差时取小值。
第3. 1.34条 板桩坞墙弯矩和拉杆拉力可采用弹性线法计算。当板桩刚度较大,地基软弱或 考虑锚碇点位移及结构受力比较复杂时,宜釆用竖向弹性地基梁基床系数法计算(其中m法 见附录七)。
第3. 1. 35条 按弹性线法计算求得的跨中最大弯矩,应乘以折减系数作为板桩墙的设计弯 矩,一般取己=0.7〜0.8,板桩刚度较大时取大值。
第3.1.36条 计算求得的拉杆拉力,应乘以不均匀系数们一般取打=1.3〜1.5。
(VI)分离式坞室底板
第3. 1.37条 分离式坞室底板可根据坞室尺度、荷载大小及其分布、施工条件以及底板下有 关设施(如排水减压管沟等)的布置等因素进行合理分块。I、II级船坞底板横向一般分为中 板和边板,中板宽度一般取4〜8米,边板也可分为数块。底板长度应符合第1. 0.7条及8. 0. 2 条的要求。
第3.1.38条 分离式坞室底板厚度由计算确定。桩基底板厚度不宜小于0.6米,岩基底板厚 度不宜小于0.2米。对于质地坚硬的岩基衬砌式底板,可不做强度计算,但对局部软弱带应做 必要的处理。
第3. 1. 39条 天然地基或砂、石垫层地基上的分离式坞室底板内力可按弹性地基上的梁板用 基床系数法计算,基床系数K值按第2.1.4条的规定选用。
第3. 1. 40条 桩基上的分离式坞室底板内力,应按弹性支承板计算,也可用代替框架法近似 计算。当桩距较小且基桩呈等间距对称布置时,也可按弾性地基上的梁板用基床系数法计算, 基床系数K值按附录五选用。
第3. 1. 41条 天然地基及砂、石垫层地基上的分离式坞室底板,应验算其抗浮稳定及地基承 载力。
第3. 2. 1条 整体式坞室一•般采用重力式结构。当天然地基容许承载力过低或地基受荷后沉降 量太大影响使用时,也可釆用换砂或桩基础。
第3.2.2条 整体式坞室底板宜设置施工闭合块,闭合块一般与坞轴线呈对称布置,宽度一般 为1.5米(见图3.2.2)。
第3.2.3条 整体式坞室的抗浮稳定性按下式计算:
K(=G∕W (3.2.3)
式中Kf--抗浮稳定安全系数,按第1.0.28条选用;
G——抵抗坞室上浮的力(kN),不考虑坞墙侧面的摩阻力;
W——作用在坞室基底的扬压力(kN)。
第3.2.4条 设有施工闭合块的整体式坞室,应按分离式坞室的规定验算坞墙基底在施工时期 的地基反力和容许承载力。
第3.2.5条 整体式坞室的墙后土压力应按第L 0. 19条规定进行计算。
第3.2.6条 整体式坞室的坞墙当釆用实体式或悬臂式结构时,可按嵌固在坞底板上的偏心受 压或受弯构件计算。当坞墙釆用扶壁式结构时,其立板、扶壁等构件的强度计算可按分离式坞 室中的有关规定执行。
第3. 2. 7条 天然地基或砂、石垫层地基上的整体式坞室底板,应按弹性地基上的梁或板进行 强度计算,并验算其地基容许承载力。计算时,一般情况下,可釆用基床系数法。地基的基床 系数K值应按第2. 1.4条的规定选用。
第3.2.8条 在下列情况时,坞底板也可采用弹性半无限体理论或弹性有限压缩层理论,考虑 墙后回填土的边载影响进行计算;
一、 地基的压缩层厚度大于底板全宽的二分之一;
二、 地基具有足够的抗剪强度。
地基的变形模量E。和泊桑比〃应按第2. 1.4条的规定选用。
第3.2.9条 边荷载的取值应考虑基坑边坡的形状、回填土的施工工艺及闭合块的浇筑顺序等 因素。
第3. 2. 10条 天然地基或砂、石垫层地基上的整体式坞室,可按平面形变问题的变刚度横向 截条梁计算;当坞室较宽,底板刚度较小,边墩的墩距较大时,则宜按变刚度板计算。
第3.2.11条 桩基整体式坞室底板在一般情况下可视为弹性或刚性支承连续梁或板进行计 算。桩的刚性系数C值可按附录五的规定选用。当桩基为较密较短的群桩时,也可釆用基床 系数法计算,桩基的基床系数按附录五的规定选用。
第4.1.1条 坞口纵向长度主要由以下两部分组成:
一、 槛前段长度按坞门形式及坞口检修要求等因素确定;
二、 槛后支持段长度按排灌水设施的布置、坞口稳定及构要求确定。
第4.1.2条 坞口门墩的厚度,一般按下列因素确定:
一、 水泵站的布置、灌水廊道及闸阀井的尺度;
二、 坞门启闭机械、牵引设备及公用设施的布置;
三、 满足结构强度、抗裂度或裂缝宽度及整体稳定的要求
第4.1.3条 坞口门槛和门槽宜釆用花岗石镶面,也可不锈钢板或预制高强混凝土壤面。当釆 用普通钢板镶面时,应靠的防腐措施。坞口止水装置的支承面的整体不平整度应不4〜6毫米; 局部不平整度应不大于1〜2毫米每米。
第4.1.4条 整体式坞口宜于底板的适当部位设置施工块,其宽度一般取1.5米。
第4. 2.1条 分离式坞口门墩可采用实体式、空箱式、沉井式及板桩式等结构形式。实体式、 空箱式结构适用于地基承载力较高或釆用人工地基的情况;沉井式和板桩式结构适用于承载力 较低的土基。
第4.2.2条 天然地基上实体式、空箱式坞口门墩沿基底面的纵向抗滑稳定性按下式计算:
(G-U)f + E∖+Er 、
K = ʌ----M---~- (4.2.2-1)
S H'
式中G——作用于坞口门墩基底面上的垂直合力(kN);
U-一作用于坞口门墩的扬压力(kN);
E'p——作用于坞口门墩后面原状岩、土的被动抗力(kN),其大小视坞口变位情况及岩、 土特性确定,对于风化岩和土基一般按被动土压力公式计算,取Kp=LO;
H——作用于坞口门墩基底面以上除E'p以外的所有水平荷载的合力(kN),其中包括 作用于坞口后面的回填土压力,取静止土压力;
Er——坞口门墩侧面与回填土间的摩擦力(kN),其值可按下式计算:
Er=KrEtg3 (4.2.2-2)
式中 Kr——摩擦力折减系数,可取0.5;
E——坞口门墩侧面土压力;
δ一一坞口门墩侧面与回填土间的摩擦角,可取δ=φ∕2顷一一回填土的内摩擦角)。
当坞口门墩侧面回填粘土时,可不考虑Er的影响。
横向抗滑稳定性可按第3. 1.2条、第3. 1.3条规定计算。
必要时验算沿水平合力作用方向的抗滑稳定性。
第4.2.3条 按第4.2.2条计算抗滑稳定性时,视坞室结构及其与坞口的连接及构造情况,可 考虑坞室对坞口的顶撑作用。
第4.2.4条 天然地基实体式、空箱式坞口门墩抗倾稳定性按公式(3.1.4)计算。
第4.2.5条 天然地基实体式、空箱式坞口门墩基底的地基反力可按下计算:
/ ∖ G-U MXy MX
σ(x, V)=----±— ±—— (4. 2. 5)
式中a(x,y)--基底面地基反力(kN/m2);
•%、y--分别为以基底面纵、横向中和轴x-x、T-T为坐标轴的坐标值(m);
Jχ,为--分别为基底面对x-x、T-T轴的惯性矩(In4);
Mx, JWy——分别为作用于坞口门墩的合力对X*、T-T轴的力矩(kN ∙m),
第4.2.6条 实体式、空箱式坞口门墩应考虑横向和纵向荷载的不利组合,按空间问题进行结构 内力计算。计算方法可分别参照本篇第三章第一节及《港口工程技术规范》第四篇《重力式码头》 第二章第五节有关条文。
第4.2.7条 沉井式坞口门墩的设计,可参照交通部《公路桥涵设计规范》第七章有关条文。
第4.2.8条 坞门槛及门槽处的局部强度应进行验算,其荷载采用坞门传来的力,计算图式应 根据具体结构确定。
第4.2.9条 分离式坞口底板的结构设计,可按第3. 1. 38-3. 1. 41条执行。
第4.3.1条 天然地基整体式坞口应按公式(3.2.3)验算其抗浮稳定性。
第4.3.2条 天然地基整体式坞口应按第4. 2. 2条和第4. 2. 3条的规定,计算其抗滑稳定性,
但公式(4.2.2—2)中的 Er=2KrEtgδ,
第4.3.3条 天然地基整体式坞口的地基反力可按公式(4.2.5)计算。
第4.3.4条 整体式坞口门墩可釆用实体式、空箱式等结构形式,其结构设计按第4.2.6条规 定执行。
第4.3.5条 整体式坞口可采用凹形沉井结构,其结构设计按第4. 2. 7条规定执行。
第4.3.6条 整体式坞口底板的内力计算宜考虑坞口结构及荷载的空间性,也可近似简化为平 面问题进行计算,其具体方法可参照附录八。 第4.3.7条 整体式坞口底板设置施工闭合块时,应按分离式坞口结构验算施工期坞口门墩的 稳定性、地基承载力及结构内力。
第5. L 1条 排水减压式船坞应根据减少渗水量及满足渗流稳定的要求设置防渗设施,其形式 和布置应根据坞址的水文地质、工程地质条件、排水减压后的水位差及船坞结构情况等综合考 虑确定。
第5.1.2条 排水减压式船坞坞口两侧应设置足够长度的截水防渗设施,保证海(河)水从两 侧绕流渗透的渗径长度不小于纵向沿坞口底部渗透的渗径长度。
第5.1.3条 排水减压式船坞防渗设施可釆用防渗墙、防渗板桩、灌浆帷幕、齿墙、铺盖等结 构。
防渗墙可釆用混凝土、钢筋混凝土、浆砌块石或粘土等材料;防渗板桩可采用钢板桩、钢 木板桩、钢筋混凝土板桩及木板桩等;防渗墙及防渗板桩的长度及厚度应根据防渗要求及受力 情况确定。
防渗铺盖可采用粘土、混凝土或钢筋混凝土,铺盖厚度及长度根据防渗要求确定。
第5.1.4条 排水减压式船坞挡水结构的变形缝,应设置可靠的止水设施,其构造按第L 0.7 条规定执行。坞室底板的变形缝的止水形式,可根据排水减压情况及船坞使用要求综合考虑, 适当简化。
第5. 2.1条排水减压设施必须满足所要求的排水能力,设计时,应根据坞址的工程地质、水文 地质条件及防渗设施的设置情况综合考虑。
第5.2.2条 排水减压设施的布置应满足渗流稳定的要求,避免产生机械淤积;对化学淤积问 题,应作论证,必要时应釆取适当的防治措施。
第5.2.3条 排水减压设施可布置在底板下、坞墙背后及其底部。
一、 底板下排水减压设施可釆用以下四种形式:
1. 沟管式排水;
2. 排水层排水;
3. 减压井排水主要用于岩基或地下水为承压水且扬压力大于其上部土层和坞体重量的情 况;
4. 混合式排水即同时采用上述两种或多种排水形式。
二、 衬砌式坞墙背后及底部应设置排水减压设施,一般布置于岩体和衬砌墙之间,可釆用 竖向及水平排水管网。其他结构形式的坞墙,根据具体情况,也可在墙后及底部布置排水减压 系统。
第5.2.4条 排水减压设施及其附属装置,应有相应的检查、保养、维修及安全措施。
第5.2.5条 渗入排水减压设施中的地下水,可采用独立系统排出或汇入船坞泵站排出的方 式。釆用后者排出方式时,应设置可靠的逆止装置,并避免排水孔口裸露于底板表面。
第5.2.6条 排水减压式船坞底板下面应铺设垫层。釆用沟管式排水形式时,底板下面的垫层 应尽量采用透水材料铺设。
第5. 2. 7条 排水减压设施的滤水管,可釆用带孔钢筋混凝土管、聚乙烯管、缸瓦管、石棉水 泥管或无砂混凝土管等。
第5.2.8条 滤水管周围应铺设反滤层。反滤层可分层或不分层铺设。根据水位差大小分层铺 设的反滤层,其每层厚度一般取15〜20厘米;不分层铺设的反滤层应采用级配良好的天然石 料(如砂卵石等)或碎石,总厚度不宜小于45〜60厘米。滤料粒径应根据地基土的组成及滤 水管开孔孔径确定。
第5. 3.1条 排水减压式船坞渗流计算包括以下内容:
一、渗流稳定计算;
二、 渗流量计算;
三、 渗透压力计算。
第5.3.2条 排水减压式船坞的渗流为空间、非恒定流、但一般情况下,坞室墙的渗流可简化 为平面恒定流计算,而坞口则应同时考虑纵、横向的渗流。对I、II级船坞,有条件时宜进行 空间渗流计算和模型试验。
第5.3.3条 排水减压式船坞坞口及坞墙底部的渗透轮廊,应满足渗流稳定要求,所需换算渗 径总长度,按下式计算:
L^CHS (5.3.3-1)
式中HS--渗径起点和终点的水位差(m);
C--渗径系数,按表5.3.3采用;
表 5.3.3
土壊类别 |
粘 土 |
亚粘土 |
中粗砂 |
細 砂 |
粉 砂 |
C |
3-4 |
4 — 6 |
6-7 |
7-8 |
8-10 |
L——渗透轮廓换算渗径总长度(m);
L = ∑∕s+m∑∕c+ ∑∕x (5.3.3-2)
式中IS——渗透轮廓的水平段长度(m);
ZC--渗透轮廓的垂直段长度(In);
ZX——渗透轮廓的倾斜段换算长度(m),按下式计算:
L = M + (诚2 )2 (5.3.3-3)
式中Zi——渗透轮廓倾斜段的水平投影长度(In);
I2——渗透轮廓倾斜段的垂直投影长度(m);
m——换算系数,对单排板桩取L 5,对多排板桩取2.0。
第5.3.4条 渗透压力及渗流量可按以下方法计算:
一、渗透压力
P=^X (5.3.4)
L
式中PX——计算点的渗透压力强度(kN∕ι∏2);
X——计算点至渗径终点的换算渗径长度(m);
γ——水的重力密度(kN/m3),
二、渗流量可釆用附录九方法计算。
有必要时,对基底地下轮廓较复杂而地基土质较均匀的情况可采用“改进阻力系数法”计 算校核;对基底土质不均匀的情况,可釆用“流网法”计算校核。对I、II级船坞,有条件时 可釆用有限单元法及模型试验进行校核。
第5.3.5条 混合式坞墙的水压力可参照附录十近似计算。
第5. 4.1条 排水减压式船坞坞墙及坞口门墩后的设计地下水位,应采用排水减压后的地下水 位,并考虑以下情况进行修正:
一、 坞内灌排水过程中地下水位的短期升高;
二、 当墙后排水管位置与墙背间距较大时,墙后地下水位的壅高;
三、 排水减压设施局部失效而产生的地下水位升高第5.4. 2条排水减压式船坞采用重力式 坞口、坞墙时,其外荷载合力作用点到前趾的距离,不得小于底宽的三分之一。
第5.4.3条 排水减压式船坞坞室结构宜釆用分离式结构,其结构设计按本篇第三章、第四章 规定进行。
第6. 1. 1条 锚拉结构的形式可分为锚杆式、锚索式和锚桩式三种。锚杆式适用于岩基(包括 风化岩基),锚索式和锚桩式适用于土基。 第6.1.2条 锚拉结构应尽量采用预应力结构。预应力锚杆宜采用][级以上冷拉钢筋。预应力 锚索宜釆用单丝直径不小于5毫米的钢绞线,下端设锚块锚碇。锚桩可釆用灌注桩或预制桩。
第6.1.3条 当施工条件不具备时,也可采用非预应力锚杆。非预应力锚杆宜釆用II级以上螺 纹钢筋,当锚杆拉力较大时,也可釆用钢筋束或钢筋笼。
第6.1.4条 锚拉结构与船坞结构必须可靠连接且保证水密,锚杆和锚桩钢筋伸入船坞结构的 长度及锚索的锚固均应满足《港口工程技术规范》第六篇第一册《混凝土和钢筋混凝土》(设 计部分)的有关规定。
第6.1.5条 锚杆一般釆用200-300号水泥砂浆或细石混凝土锚固。
第6.1.6条 锚拉式船坞底板锚杆和锚桩的布置应根据地质条件、底板工作条件及施工条件确 定,其间距一般不小于QD (D——锚孔或锚桩直径)。
第6.1. 7条 锚拉结构的锚固力应通过现场拔拉试验确定。锚杆试验要点见附录十一。在初步 设计阶段,可参照邻近工程的试验资料确定,也可按第6.2.3条计算。
第6.2.1条 锚拉式船坞在浮托力作用下,当底板计算地基反力出现负值时,对整体式结构, 其底板内力可近似按附录十二计算;对分离式结构,可按弹性支承板或代替框架法计算。当底 板计算地基反力不出现负值时,对锚杆、锚索式底板,可按天然地基上的板计算,对锚桩式底 板,按第3. 1.40条和第3.2. 11条计算。
第6.2.2条 非预应力锚拉结构应进行强度和裂缝宽度计算;预应力锚拉结构应进行强度和抗 裂度计算。计算方法按《港口工程技术规范》第六篇第一册《混凝土和钢筋混凝土》(设计部 分)第五章及第六章中关于轴心受拉构件的规定执行,并考虑强度附加安全系数1.10,最大 裂缝宽度允许值取0.2毫米。
第6.2.3条 锚杆长度按下式计算:
L=Anl+4n2 (6. 2. 3-1)
式中L--锚杆长度(m);
/ml——锚杆穿过岩体松动区和滑动区的长度(m),根据具体情况确定;
∕m2——锚杆在岩体中的锚固长度(m),应满足下式要求:
(6.2.3-2)
式中Kl——安全系数,取2.0〜2. 5;
P——锚杆拉力(kN);
D--锚杆直径(km);
τ-一砂浆与锚孔孔壁的平均极限粘着力(kN/!!?);其值应通过现场试验确定,当无
试验条件时可参照73页表6. 2. 3选取。
表 6.2.3
地 基 条 件 |
r(kN∕mz) |
地 基 条 件 |
r(kN∕n?) |
硬 岩 |
1500 -2500 |
中等风化岩 |
600-1000 |
软 岩 |
800-1500 |
强 风 化 岩 |
300〜600 |
注:在确定L时,尚需考虑锚杆拉力应小于丄范围内所能带动的岩体重童.
第6.2.4条 锚桩结构应考虑受拉受压两种受力情况,其容许抗拔承载力按第2. 2. 9条规定计 算。
第7. L 1条 浮箱式船坞一般釆用整体式结构。当采用分离式结构时,坞墙用浮箱,坞底板则 常釆用现场浇筑水下混凝土,其厚度应满足抗浮要求。
第7.1.2条 浮箱坞室的底板顶面(即底囤的上底板顶面)可用干施工方法设置混凝土找平层, 其厚度一般不小于20厘米。
第7.1.3条 浮箱式船坞总长大于100米时,宜考虑分段并设置变形缝。分段之间水下施工的 变形缝必须具有良好止水性能。
第7. 1.4条 浮箱式船坞的底囤高度(即上底板至下底板的总高)应通过计算确定。初步估选
底囤高度时,当坞室净宽B'≤20米,可取⅛';坞室净宽F>20米,可根据箱内填料重力密 O
度和基础情况,取-B'~-B'.
7.5 12
第7.1.5条 钢筋混凝土的浮箱,其壁厚应符合如下规定:
一、 坞口临水面的外墙板220厘米;
二、 坞墙的外墙板215厘米;
三、 箱体内部隔舱板29厘米;
四、 底囤的下底板223厘米;
五、 底囤的下底板215厘米;
六、 坞墙的顶板B25厘米。
第7.1.6条 浮箱箱体有条件时,宜釆用预应力结构。
第7. L 7条 浮箱沿箱体纵横轴应尽量对称,避免形成过大的吃水差。必要时可设置若干分隔 的对称平衡水舱以调整吃水及箱体内力。
第7.1.8条 浮箱的非水密隔舱板允许开孔,但不得影响箱体结构的强度,并应避免产生应力 集中。浮箱底囤的上底板及坞墙的顶板均应设孔以便充灌填料。浮箱内部不宜设置水平隔板。
第7.1.9条 当采用砂垫层基础时,其厚度应根据垫层下的地基容许承载力通过计算确定。
第7.1.10条 砂垫层与浮箱底面间应铺设碎石垫层,其厚度一般不小于50厘米。
第7.1.11条 浮箱基底下碎石垫层的碎石粒径一般釆用1〜7厘米,并应按下表要求进行水下 整平:
碎石垫层的水下整平要求 表7.1.11
_____整平种类_____ |
整平范围(In) |
碎石粒径(Cm) |
允许高差(Cm) |
极细平 |
坞底各边加寛 O.5~l.O |
1-3 |
(a)坞底范围 士 2 |
(b)5×5米方格内±1 | |||
细 平 |
坞底各边加宽 0.8~1.2 |
3-7 |
0~ -5 |
第7. 1. 12条 桩基上的浮箱式船坞必须考虑基桩与浮箱在水下施工条件下的可靠连接。
第7. 1. 13条 浮箱隔舱内宜充填砂或卵石。必要时亦可灌注水下混凝土或重骨料水下混凝土。
第7. 2.1条 浮箱在浮运和沉放时期应进行下列计算:浮箱的吃水;浮箱干舷高度;浮游稳定 性;浮运和沉放时期的强度及沉放灌水重和灌水率等。
第7.2.2条 钢筋混凝土的浮箱吃水按下式计算:
7 =竺2.冬 (7.2.2)
LB兀
式中T——浮箱在静水中的吃水(m);
L--浮箱在水面处的长度(m);
B--浮箱在水面处的宽度(In);
E -一浮箱所有构件体积之和(n?);
K——考虑制作偏差而形成的板厚增大系数;可取K=I. 0-1.2,视制做精度而定;
γh——钢筋混凝土的重力密度(kN/n?);应根据含钢率由计算确定;
γs——水的重力密度,由实测确定。无实测资料时,淡水取9.81kN∕m3;海水取
10. 055kN∕m3o
注:当浮箱结构不对称时,可按船舶设计规范计算其吃水。
第7.2.3条 浮箱在浮运时期的干舷高度应符合下式要求:
D 2
F = H-T>-tgθ + -h+S (7.2.3)
式中F--浮箱的干舷高度(In);
H-一浮箱的底囤高度(m);
T——浮箱的吃水(m),按式(7.2.2)计算;
θ--浮箱的横倾角(rad);在有掩护水域内浮运时,取8=τ√30~2τ√45;
h--波高(m);
S——干舷富裕高度(m),不宜小于0.5米。
当干舷高度不满足上式要求时,可考虑在坞口处安装坞门或在底囤上安装临时挡水板后再 行浮运。
第7.2.4条 浮箱的浮游稳定性以定倾高度表示。定倾高度按下式计算:
m=p—a (7. 2. 4-1)
1 i
-LB3-ΣI
P= ------- (7.2.4-2)
V
式中m--定倾高度(In);
P——定倾半径m,即定倾中心M (图7.2.4)至浮心C的距离;
a--重心G至浮心C的距离m↑
V——浮箱的排水量r∏3;
E一浮箱各隔舱内压载水的水面对该水面纵向中心轴的惯性矩之和而);I=Llb^ 式中/为隔舱内水面的纵向长度,3为相应隔舱水面的横向长度,均以米计。
S 7.2.4
第7.2.5条 浮箱的定倾高度应符合以下规定:
—■、在有掩护水域或近距离浮运时,m>20厘米;
二、在无掩护水域或远距离浮运时,m>3O厘米。
第7.2.6条 浮箱在浮运时期应进行以下各项强度计算:
一、 纵向总强度;
二、 横向总强度;
三、 各部位的内外墙板、底板、隔舱板和顶板的局部强度。
注:浮箱内任何填料仅作为荷载考虑,不得作为结构的一部分参与内力及强度计算。
第7. 2. 7条 浮箱在浮运时期的纵向总强度,可按长度为浮箱全长的箱形梁进行计算。当波长 小于浮箱全长的1/4且波高小于1.0米时,波浪荷载对纵向总强度的影响可忽略不计。
第7.2.8条 浮箱在浮运时期的横向总强度应考虑波浪的影响进行计算(见图7.2.8)。当浮 箱坞室的净宽5l≤20米时,可假设波长晶=B=E'+2Zb式中E为浮箱的全宽,3为坞墙宽度。 并设波谷位于坞墙处、波峰位于坞室轴线处,求算底囤的最大中拱内力做为横向总强度的控制 值。
H 7-2. t
第7.2.9条 浮箱在浮运时期的局部强度应根据下底板,外墙板和内部隔舱板的不同支承条件 按双向或单向的板计算其内力。
第7.2.10条 浮箱在沉放时期应进行灌水量和灌水速率的计算,保证箱体沉放平稳。
在有潮水域应尽量利用潮位下降进行沉放。
第7.2. 11条 浮箱在使用时期的抗浮稳定性和横向总强度计算与整体式船坞基本相同,其局 部强度计算原则可参照第7. 2. 9条,但当计算抗浮稳定性时,应考虑水下填料施工工艺的影响, 对填料体积乘以η =0. 9〜0. 95的体积充填减少系数。
第7.2.12条 浮箱内填料重力密度可按如下数值取用:
一、 砂、碎石或卵石的饱和重力密度:19~20kN∕m3;细砂和卵石、碎石取小值,中砂、 粗砂取大值;
二、 混凝土(不包括重骨料混凝土)的重力密度取23kN∕m3,
第8. 0.1条 混凝土和钢筋混凝土船坞设计应考虑混凝土施工初期温度应力及收缩的影响,采 取适当措施,避免发生有害裂缝(尤其是贯穿裂缝)。必要时应进行混凝土温度应力计算,其 计算方法可参考附录十三。
第8.0.2条 混凝土和钢筋混凝土船坞结构的分缝间距,应根据结构形式、块体断面、外部约 束、温度应力及施工条件等因素确定。对墙体、坞口门墩及岩基上的底板,不宜大于15米, 如经论证可适当加大。
分缝间距大于上述规定时,应设置闭合块、施工缝。闭合块混凝土应待其两侧先浇的混凝 土水化热充分散发后,在气温较低时浇注。
第8.0.3条 船坞结构转角内侧处宜设加强角。
第8.0.4条 船坞地基为岩基时,其表面应尽量平整。
第8.0.5条 船坞墙体、坞口门墩与底板间的浇注间歇期,不宜超过10天;当底板厚度大于 2米时,不宜超过15天;墙体、坞口门墩分层浇注时,其相邻两层的浇注间歇期不宜超过7 天。若施工有困难,应采取其他减小温度应力的措施。
第8.0.6条 船坞地基为土基或强风化岩时,应尽量将底板与部分墙体、坞口门墩连续一次浇 注。
第8.0.7条 船坞墙体、坞口门墩与底板间的浇注间歇期,超过8. 0.5条规定或虽未超过但温 度应力仍过大时,宜釆用薄层过渡分层浇注,其第一层的高度一般取1〜L 5米,以上各层可 逐步加厚,相邻两层浇注间歇期,根据分层分块大小,可取4〜7天。
第8.0.8条 船坞混凝土质量应符合《港口工程技术规范》第六篇第一、二册《混凝土和钢筋 混凝土》中的有关规定;在满足设计要求的前提下,应尽量减少混凝土的单位水泥用量,采用 良好的配合比,掺用合适的减水剂或其他外加剂,尽量使用收缩率小的低热或中热水泥,尤其 应选用三天内水化热较低的水泥。
第8.0.9条 浇注船坞混凝土时,应釆取适当措施降低其入仓温度;应尽量安排在气温不高的 季节浇注混凝土;需在高温季节施工时,对温度应力大的区段宜于夜间或阴天浇注混凝土。
第8. 0. 10条 船坞混凝土应尽量釆用钢模板施工,必须时宜在温度应力较大的区段埋设冷却 水管。冷却水与混凝土之间的温差一般限制在22C以内。
第8. 0. 11条 船坞混凝土浇注初期应釆取防止混凝土受冷击的保护措施,不宜在混凝土可能 受冷击时拆模。在寒冷季节施工时,对于重要部位的保温期不宜少于一个月。
第8.0.12条 船坞混凝土初凝后,应进行表面洒水或流水养护,混凝土表面宜在28天内连续 保持湿润状态。
第9.1.1条 船坞围堰有单排钢板桩围堰、双排钢板桩围堰、格形钢板桩围堰和土坝等几种结 构形式。
第9.1.2条 船坞围堰工程的设计应考虑其非永久性的特点,做到便于建造和拆除。其安全系 数可比主体工程降低一级考虑。
第9.1.3条 船坞围堰平面布置的基本原则:
一、 围堰内侧到主体工程之间要留有一定的施工场地,并考虑必要时加固围堰所需的位置;
二、 不妨碍通航,尽量避免河床冲刷;
三、 围堰轴线应尽量沿地质条件较好、水深较浅的地带布置。
第9.1.4条 船坞围堰需满足如下要求:
一、 围堰有足够的稳定性和强度;
二、 当基坑开挖到设计标高时,基坑内不产生流土和管涌等现象;
三、 渗入基坑内的水能及时排除。
第9.1.5条 钢板桩围堰主尺度的确定:
一、堰顶标高等于设计高水位加设计波高及0.5米超高,并与相邻防汛建筑物标高相适应;
二、围堰宽度与高度之比,根据围堰形式、填料和地基情况选定,对双排钢板桩约为0.9〜 1.2;对格形钢板桩约为0.8〜1.0。
第9.1.6条 双排钢板桩和格形钢板桩围堰内的填料宜用中砂、粗砂或其他非粘性材料。
内侧钢板桩应设置泄水孔,泄水孔位置应尽量降低。
第9. L 7条 围堰内的地基渗流稳定和渗水量计算可参照第五章第三节。
第9.1.8条 双排钢板桩和格形钢板桩围堰沿基坑底或板桩底的抗滑稳定性,可按下式验算:
=Gt驶+况+与 (9.1.8)
S H
式中KS--抗滑稳定安全系数,必须符合表(1.0.28-2)的要求;
G——作用于计算滑动面上的垂直合力(kN/m);
H——作用于计算滑动面以上除EP以外的所有水平外力的合力(kN/m);
B——计算滑动面的宽度(m)(对格形围堰取B',对圆筒形格体一般取0. 85主格直 径);
φ——计算滑动面上土的内摩擦角;
C——计算滑动面上的粘聚力(kN/m2);
EP——内侧钢板桩进入开挖面以下部分的被动土压力(kN/m),
第9.1.9条 岩基上格形钢板桩围堰的抗剪稳定性可参考垂直剪切法验算:
S +F
K =OS+ rk (9. 1.9-1)
Q
1 2 ]
S K典(P
Ft=;沮Ke(HTM > (9. 1.9-2)
式中KS--抗剪安全系数,大于或等于1.25;
SC——中性面上填料的总抗剪力(kN);
Ft——中性面上锁口的总抗剪力(kN);
Q——中性面上的总剪力(kN);
γ——填料重力密度(kN/n?);
(P——填料内摩擦角;
KC——填料侧压力系数,取0.4〜0.6;
fc——钢板桩锁口间的摩擦系数,取0.3;
H--围堰高度(m);
D---锁口摩阻力最大处到围堰底的距离,一般取d' = (1/4〜1/2) H (m);
M--水压力,波压力等外荷载对围堰底的合力矩(kN ∙ m);
B---格形围堰的折算宽度(m)。
第9.1.10条 双排钢板桩围堰的强度计算可按下列二种方法之一进行:
一、 视内外板桩为嵌固于基坑面以下0.5〜LO米处的悬臂梁,按内外板桩顶端拉杆处位 移相等条件,计算拉杆的拉力和板桩最大弯矩;
二、 视内外板桩分别为各自独立的单排板桩,按单排板桩计算拉杆最大拉力和板桩最大弯 矩。
第9.1.11条 格形钢板桩围堰锁口连接强度可参照附录十四计算。
第9.1.12条 格形钢板桩围堰外排板桩抗抬高或拨拉的能力可参照附录十五计算。
第9. 1. 13条 格形钢板桩围堰的地基承载力计算可按《港口工程技术规范》第五篇《地基》 中的规定进行。
第9.1.14条 土坝围堰主尺度的确定原则为:
一、 堰顶标高应高于设计高水位加波浪爬高及0.5米超高,并与相邻防汛建筑物标高相适 应;
二、 堰顶宽度按交通需要、构造要求和施工条件,并考虑防汛抢险加设子堆的要求等而定, 但其最小宽度不应小于2. 0米;
三、 边坡坡度应根据堰高、水文地质条件和施工方法等通过边坡稳定分析后确定。
第9.1.15条 土坝围堰的填筑材料应尽量釆用主体工程的挖土料。堰体各部的土料一般要求:
一、 防渗体、心墙和斜墙宜釆用粘性土,其渗透系数为IXlO4〜IXlO-6厘米每秒,塑性 指数为7〜20;
二、 堰壳砂、石料粒径的不均匀系数为30〜100;
三、 水中填筑时土料的要求应参照水电部《水中填土筑坝施工技术暂行规定》。
第9.1.16条 土坝围堰临水面的护坡设计应根据波浪和水流条件参照有关规范进行。
第9. 2.1条 本节适用于土基;对岩石地基可参照水电部有关规定。
第9.2.2条 由欠压密、正常压密及轻度超压密的粘性土组成的地基,对开挖卸荷后不同深度 的土壤强度指标,在无试验资料时,可按附录十六进行估算。
第9.2.3条 在计算断面上的不同受力状态(加荷、卸荷)的区域内,宜分别选取不同的强度 指标。
第9.2.4条 在确定抗剪强度指标时,应按实际受力状态考虑井点降水、开挖卸荷及施工程序 等因素的综合影响。
第9.2.5条 基坑边坡的稳定性应按以下原则计算:
一、 基坑为干开挖时,应计算基坑内无水、坡内地下水位为高水位时的情况;
二、 基坑为水下开挖时,应考虑围堰建成后,分阶段进行基坑抽水时基坑内水位突降对边 坡稳定性的影响。此时基坑内的水位取每次抽水结束后的水位,边坡外侧地下水位取突降前的 高水位;
三、 坡顶有较大临时性超载时,应计算其影响。
第9.2.6条 基坑边坡稳定的计算方法按《港口工程技术规范》第五篇《地基》中的规定执行。 当釆用井点降水时,宜用有效应力法计算边坡稳定。
第9. 2. 7条 当基坑边坡的土质之渗透系数K大于1 XlOT〜IX io-厘米每秒时,可采用井点
降水加固边坡。 第9.2.8条 当基坑为水下开挖时,围堰建成后,分阶段进行基坑抽水的坑内水位下降速率应 考虑堰体和基坑的透水性以及坑内水位突降对边坡稳定的影响等因素而定。
第9.2.9条 应尽量截断基坑与四周地表水、地下水的联系,必要时可釆用截水墙或井点等措 施。
第9. 2. 10条 基坑底部应釆用明沟及集水井排除积水,必要时在坑底应留有一定厚度的保护 层,待浇注混凝土底板时再挖至设计标高。
第10.1.1条 对I、II级船坞应根据其结构和工艺特点进行必要的观测;对III级船坞根据条 件和需要应尽量进行观测。
第10. 1. 2条 船坞观测可根据下列目的进行:
一、 监视施工时期的安全;
二、 监视船坞使用时期的安全;
三、 检验设计和积累资料。
第10.1. 3条 船坞观测项目应能有效地反映工程的实际状态。
第10.1.4条 对埋设观测仪器部位的混凝土、基岩、土壤的物理力学性质,应进行必要的试 验。观测接触应力和土中应力时应同时观测观测点附近的水压力和建筑物的变形。
第10.1.5条 船坞观测设计应考虑观测点处有良好的防潮、便于观测的工作条件,并应尽量 避免施工干扰。
第10. 1. 6条 船坞观测设计应提出观测值预计的变动范围和观测的精度要求。
第10. 2. 1条 船坞观测内容分为一般性观测和专门性观测。
第10. 2. 2条 船坞一般性观测包括下列项目:
一、 坞口门墩、坞墻、翼墙及底板的沉降和水平位移;
二、 排水减压式船坞的地下水位和渗水量;
三、 围堰和基坑边坡的位移和沉降,必要时还包括围堰填料中浸润线和孔隙水压力等;
四、 井点降水的地下水位降深曲线
第10. 2. 3条 船坞专门性观测根据需要可包括下列项目:
一、 船坞地基或回填土与建筑物的接触应力及土中应力;
二、 船坞结构应力;
三、 桩及锚杆的受力和变位;
四、 混凝土温度和温度应力及裂缝;
五、 坞墩反力;
六、 扬压力及坞墙后地下水位;
七、 结构位移、沉降和挠度;
八、 其他。
第10.3.1条 船坞观测点布置应能有效地反映工程实际状态。观测点应布置在有代表性的断 面上,对于对称结构一般布置在2〜3个断面上。
第10. 3. 2条 船坞观测点布置应考虑各项相关观测值能互相校核。
第10. 3.3条 船坞观测点应尽量避免布置在可能影响观测精度的部位。
现场载荷试验应在基坑开挖现场加荷于地基上,通过载荷试验测定地基变形与荷载强度的 关系,从而求得地基变形模量和基床系数等有关参数。同一土层的试验点不应少于二个。
一、承压板可采用钢板或钢筋混凝土板,一般用方形,尺寸应尽量釆用70.7X70.7厘米, 承压板应为刚性板。
二、 荷载分级试验采用逐级加荷,每级荷载增量可为预估地基极限承载力的1/10-1/20, 土质较硬时釆用较大值。试验的第一级荷载(包括承压板等设备重量)宜接近卸除土的自重压 力。加荷应均匀,并保持承压板中心受压,加荷后需维持本级荷载的稳定。
三、 各级荷载下沉降稳定标准
1. 沉降增量对一般粘性土、砂土每小时不大于0.1毫米,对风化岩基每小时不大于0.05 毫米。
2. 观测时间对一般粘土不少于8小时,对砂土、风化岩基不少于3小时。
四、 终止试验的标准最终荷载应超过比例界限压力,并尽量达到极限荷载。发生下列现象 之一时,即可认为己达到极限荷载:
1. 承压板周围的土被挤出或出现显著裂缝和变形;
2. 荷载增加不大时,沉降量急剧增大;
3. 在24小时内沉降量随时间基本呈等速增加。
五、 回弹观测对最后一级加荷(必要时在中间某些级)后,应进行卸荷回弹观测。卸荷应 分级(分级数为加荷级数的一半)进行,并观测相应的回弹值。
六、 绘制F (荷载强度)〜S(沉降)曲线和各级荷载下的S〜7(时间)曲线,并找出户〜 S曲线上的比例界限点。
当P〜S曲线上没有明显的比例界限点时,可用下述方法确定:
1. 在某一级荷载作用下其沉降增量超过前一级荷载作用下沉降增量的二倍(即ASn> 2∆⅛.1时),取该荷载强度所对应的点作为比例界限点;
2. 绘制IgP〜IgS曲线,取曲线转折点作为比例界限点;
3. 绘制P-∆S∕∆P曲线,取曲线转折点作为比例界限点,其中3为荷载增量,为相 应的沉降增量。
七、 变形模量的计算
EO=Cy(I-Wb(JW (附 1.1)
式中EO--土的变形模量(kN/m2);
μ--土的泊桑比,可参照附表Ll釆用;
P——承压板荷载强度(kN/m?), 一般采用与比例界限点相对应的荷载强度;
S——与P相应的沉降量(Il1), 一般采用与比例界限点相对应的沉降量;
bo--承压板边长(In);
3——系数,对方形刚性板取0.89o
附表1」
岩 土 类 别 |
________μ________ |
岩 土 类 别 |
_________P |
岩石(花岗岩、砂岩、石灰岩、页岩) |
0.20-0.33 |
亚粘土 |
0.25-0.35 |
砂 土____________ |
0.25-0.30 |
粘 土 |
0.35-0.45 |
老粘土__________ |
O.2O~O.3O |
八、“试验基床系数” KQ (kN/m3)按下式确定:
K0=P∕S (附 1.2)
确定基床系数κ,应考虑底板尺度及地基压缩层厚度的影响,按下列公式之一计算:
一、方法一
(附 2. 1)
式中K--基床系数(kN/!!?);
FO--承压板面积,F0=b20 (In2), bo为承压板边长(m);
a--系数,α=0. 0046C+l, C 为土的粘聚力(kN/m2);
F——底板计算面积(m?),当底板的宽度3、长度,值大于ZC时则按Zc计算面积,反
之按∙δX∕计算;
(附 2.2)
当lc>H时取lc=H;
式中 IC--板的特征长度(m);
h--底板厚度(In);
E--底板的弹性模量(kN/m2);
H--压缩层厚度(In)。
二、方法二
当地基压缩层厚度较大时,也可按下式计算:
(F Y'7
(附 2. 3)
式中FS--底板实际面积(n?)
三、方法三
当地基压缩层厚度小于底板宽度的1 /4-1/2时,可按下式计算:
(附 2. 4)
L = H^-μ
式中Eo——地基压缩层的变形模量(kN∕m2)o
一、砂土及一般粘性土地基的&值可参考附表3.1选用。当有地区性地基规范时,也可 参考选用。
附表3.1
± 类 |
孔原比 |
天然含水量 α>( %) |
i~S Sp(%) |
重力密度 (kN∕W) |
变形模量EQ (kN∕niz) | |
砂 ± |
粗 砂 |
__ 0.4-0.5 |
15-18 |
20.1 |
46000 | |
0.5~0.6 |
19-22 |
19.1 |
40000 | |||
0.6-0.7 |
23-25 |
18.6 |
33000 | |||
中 砂 |
0.4~0.5 |
15-18 |
20.1 |
46000 | ||
0.5-0.6 |
19・22 |
19.1 |
40000 | |||
0.6~0.7 |
23~25 |
18.6 |
33000 | |||
细 砂 |
0.4~0.5 |
15-18 |
20.1 |
37000 | ||
O.5-O.6 |
19-22 |
19.1 |
28000 | |||
0.6-0.7 |
23F |
18.6 |
24000 | |||
粉 砂 |
0.5~0.6 |
15-18 |
20.1 |
14000 | ||
0.6-0.7 |
19-22 |
19.1 |
[M00 | |||
0.7-0.8 |
23-25 |
18.6 |
IOOoO |
续上表
土 类 |
孔隙比 __ |
天儒含水量 ω( %) |
3p(% ) |
重力密度 ' (Wm3) |
赛形模盘EO~ ______(kN∕m2) | |
粘 性 ± |
04-0,5 |
________15 ~ 18 |
<9.4 |
20.6 |
________18000 | |
(k5~O.6 — |
19~22 |
19.6 |
________14000________ | |||
0.6~0.7 |
23~25 |
________19.1 |
~~~Il(XX) | |||
0.4 ~ 0.5 |
15~18 |
9.5-12.4 |
20.6 |
230⅞Γ | ||
0.5~0.6 一 ~ |
19~22 |
19.6 |
](¾00 | |||
O6~O.7 |
23~25 ~ |
19.1 |
]3000 | |||
• 0.4~0.5 |
15~18 |
20.6 |
⅛000 | |||
砂 ± |
■, |
0.5 〜0.6 — |
2-22 |
12.5-15.4 |
19.6 |
21000 |
0∙6~0.7 |
23~25 |
19.「 |
15000 | |||
0∙7~0.8 |
&~29 |
18.6 |
12000 | |||
0.5~0.6 |
______19~22 |
15.5-18.4 |
19.6 |
390Q0 | ||
0.6-0.7 |
23~25 |
19.」 |
18(XXΓ~ | |||
0.7匚0.8 |
26~29 |
18 6 |
_________15000 | |||
0.8~0.9 |
30~34 |
18.1 |
]3(XX) | |||
0.9~1.0 |
»~40 |
17.厂 |
________8000 | |||
0.6 ~ 0.7 |
23~25 |
18.5-22.4 |
19.1 |
33000~ 一 | ||
0.7~0.8 |
26-29 |
18.6 |
]9000 | |||
D.8~O.9 |
30~34 |
_______18; |
________13000__ | |||
0 9~ 1.0 |
勞~40 |
17.7 |
9000 | |||
0.7~0.8 |
26-29 |
22.5-26.4 |
18.6 |
≡00 | ||
0.8~0.9 |
30~34 |
18.1 |
⅛000 | |||
0.9 ~1.1 |
35顼— |
17.F |
IlOoO | |||
0∙8~0.9 |
3O~34 |
26.5-30.4 |
18.1 |
24000 | ||
6.9 〜LO |
35~40 |
17.2 |
________14000 |
注:(1)表中所列重力密度7系饱和度为90%时的值。
(2)表中粗砂和中砂的EO值,为不均匀系数Cn = ⅜5 = 3时的变形模量,当Cu>5时,&值应按表中数值减少4■,当CI,在3~5 dw 3
之间时,EO值可用内插法确定。
<⅛和上分别为相应于<50%和10%的颗粒含量,小于该直径的颗粒直%
二、辗压砂垫层 &=30000〜60000 (kN∕m2)o
三、辗压块石垫层:
当垫层下为砂、土地基时,说=50000〜150000 (kN/m2);
当垫层下为风化岩基、岩基时,E0= 150000~250000 (kN∕m2)o
附表4.1
地基分类 |
地 基 特 征 |
K(K/kN∕m3)∣ |
地基分类 |
地 基 特 征 |
λ-( ItfkNZm3) |
粘性土 |
淤泥质土 |
0.5-1.0 1 |
碎石土 |
中密的下卧卵石、砾石 |
2.5~5.0 |
软茹二般粘性—1 一 |
1.0-2.0 I |
紧密的下卧卵石、禄石______ |
5.0-15.0 | ||
可塑的一般粘性土 |
2.0-4.0 |
岩 土 |
强风化岩 |
5.0 ~ 10.0 | |
硬塑的一般粘性土 一 |
4.0~10.0 I |
___ 中等风化的硬质岩石______ |
10.0-50.0 | ||
密实的老粘土 |
5.0~15.0 I |
软质岩石(Ri < 3000OkN∕rπ2) |
5.0~13.0 | ||
砂 土 |
松散的(不包括新填筑的砂土) |
1.0- 1.5 ' |
硬质岩石(Λi^300∞kN∕π?) |
100.0-150.0 | |
中密的__________ |
1.5-2.5 |
道 磕 |
夯实的砂、碎石或卵石 |
4.0-6.0 | |
密实的_________ |
2.5-4.0 |
级配道磕 |
5.0 ~ 10.0 |
注:】.本表适用于基底面积大于】0米2。
2.地基分类名称,按《港口工程技术规范》第五篇《地基》的魂定。
一、单桩的刚性系数C
1.摩擦桩
(1)利用单桩静载荷试验的荷载一沉降曲线找出第一拐点,取第一拐点前直线段斜率作 为基桩刚性系数C:
P
C =亠 (附 5.1)
SS
式中C--基桩刚性系数(kN/m);
PS--第一拐点处的荷载值(kN);
SS--第一拐点处的沉降值(In)O
当荷载一一沉降曲线上第一拐点位置不明显时,可绘出IgP〜IgS曲线,取该线第一折点 作为第一拐点;或者在荷载一沉降曲线上找出沉降增量ASs与荷载增量之比由小于0.01
(mm∕kN)变为大于0.01 (Inm/kN)的点作为第一拐点。
(2) 对打入桩也可取荷载一一沉降曲线上桩顶沉降为5〜7毫米时的荷载与沉降之比作为 C值。对灌注桩可取荷载一一沉降曲线上桩顶沉降为桩径的0. 03倍时荷载与沉降之比作为C 值。
(3) 当釆用循环加载法试桩(即在各级荷载作用下桩顶下沉稳定后,全部卸荷再进行下
A Q
一级加载)时,可根据测量得到各级的桩顶回弹量ASe与残余下沉量绘制色与荷载R ASr
的关系曲线;当滂〜PS曲线上出现峰值时,相应峰值点的荷载R与该点桩顶沉降SS之比即 △S’
为基桩的刚性系数C值。
(4) 对于未作试桩的中小型船坞,可用如下经验公式求C值:
C= (1200~1800) Ri (kN∕m) (附 5. 2)
式中Rj--单桩抗压极限承载力(kN)
2.支承于岩基上的基桩刚性系数C值按下式确定:
C=AE∕l (附 5. 3)
式中A--桩的断面积(ID?);
E—一桩材料的弹性模量(kN∕r∏2);
/--桩的全长(In)
二、群桩的刚性系数Cq
1.对于桩尖未进入较好持力层群桩中的一根桩的Cq可按下式计算:
Cq=丄C(kN∕m) (附 5. 4)
RS
式中Cq--群桩中J根桩的刚性系数(kN/m);
R——群桩的沉降比,由现场观测确定。缺乏资料时,可参考下式估算:
式中Arm^mn根群桩荷载传递到桩尖平面处的面积;/为单桩荷载传递到桩尖的面积, 即均要考虑扩散角。
2.对于桩尖进入较硬持力层的群桩,可取Cq=Co
三、群桩折算基床系数
当釆用基床系数法进行结构计算时,群桩的折算基床系数尺'可按下式确定:
C
K'=二 (附 5. 5)
A'
式中Kl-一群桩的折算基床系数(kN/n?);
A'——群桩中一根桩所承担的底板折算面积(H?), —般可取底板面积除以群桩根数。
混合式坞墙的竖向地基反力,可简化为由前底板、立墙、后底板(如附图6. 1中的I、H、
III部分)组成的变刚度弹性地基梁,采用基床系数法进行计算。计算图式如附图6.2所示。
附S 6.1坞内无水情况
附图6.2计算图式
M——作用于坞墙基底以上的所有水平力对基底的合力矩(kN∙m),可按下式计算:
M=Mh-Mf (附 6.1)
式中Λ⅛——作用于坞墙基底以上的水平荷载的合力对基底的力矩(kN・m);
MF——作用于后底板底面的阻滑力对坞墙基底。点的力矩(kN∙m),当外荷载合力作
用点到前趾的距离等于或大于基底总宽的三分之一时,阻滑力可按下式计算:
(附 6. 2)
式中H——作用于坞墻基底以上的水平荷载的合力(kN);
F——作用于后底板底面的阻滑力(kN);
L——坞墙基底总宽度(m);
/ 坞墙后底板寛度(m)
M的作用点位于立墙与后底板的交界处。处于坞内满水,墙后低水位或开挖检修的计算情
况,M值可近似取为后底板顶面以上的水平荷载合力对其底面e点的力矩(见附图6.3);
附图6.3坞内满水情况
幻、K2、K3——分别为前底板、立墙、后底板底面处地基的基床系数(kN/m3),可按附录一、 二选定,当地基压缩层厚度较大时,可取Kx=K2=Kr,
%、%、03——分别为作用于前底板、立墙、后底板上的竖直荷载(kN/n?)。
注:1.结构自重产生的地基反力,应根据混凝土浇注先后顺序考虑;
2,本计算方法忽略了 Cde面上的切向力和拉力。
一、板桩墙计算图式如附图7.1所示。泥面以上的板桩墙段0视为自计算泥面处伸出的 悬臂梁,其上作用有墙后主动土压力、剩余水压力、各支承点反力R及顶端弯矩M1;泥面以 下的板桩OD段视为竖向弾性地基梁,其上作用有超载土压力、剩余水压力、梁端剪力Go和 弯矩Λ∕q, QQ^ ʌ/ɪɔ按下式计算:
附图7.1
n
Q0=Q-∑Rl
1=1
(附 7. 1)
n
M0 =M-^Rihl -Mi
1=1
(附 7.2)
式中RI--i支承点反力(kN);
hl——i支承点距计算泥面的距离
(m);
Q、M——分别为计算泥面以上墙后土压力和剩余水压力等的合力(kN)及其对泥面的力矩
(kN ∙ m)»
二、建立各支承点的水平线变位和1点角变位平衡方程式:
n
(附 7.3)
(附 7.4)
xo ÷ 甲Ohl + ^ιo - ɪʌ = SI 1=1
n
%+%ι-∑‰ = ¾
k=l
式中 备、φλ——分别为i支承点的水平线变位和1点角变位,根据实际边界条件选定;
糸、PIk——分别为悬臂梁Oi在某支承点反力Rk (包括MI)作用下在,支承点产生的水
平线变位和1点角变位,均为R和也G的函数;
扁、^oi——分别为悬臂梁6在墙后土压力和剩余水压力等作用下在/点产生的水平线变位
和1点角变位;
孙、φQ——分别为C©墙段顶点的水平线变位和角变位,按竖向弹性地基梁,釆用用法 求解:
X。=爲% + 醫% + T⅛% (附七 5)
ω - Qo λ I MO P I bq
ψ0^α2EΓ % aEI tfb a3EI % (附 7.6)
b--板桩墙的计算宽度(m);
E、I-一分别为板桩墙的弹性模量(kN/m?)和宽度为b时的截面惯性矩(m4);
m——计算泥面以下土的水平地基反力系数随深度增长的比例系数(kN/m4), 一般通过 试验确定,当无试验资料时,可按附表7.1选用;
q——计算泥面以下墙后超载土压力和剩余水压力强度之和(kN/n?);
4o、&PO、&0、Emo、EXo——无量纲系数,按范文田著《地下墙柱静力计算》附表2-4中Z/人
=0 一栏的数值查得,其中Z=ay, λ=at,夕为计算点至计算泥面的距离(m), f为板桩入土
深度(In)O | |||
附表7.1 | |||
土的种类 |
m 值(EN∕n∕) |
土的种类 |
m 值(ILN∕m') |
上事】的粘性土、淤泥 |
IOoO-2000 |
坚硬的粘土、亚粘土、亚砂土、粗砂 |
6000-10000 |
1.0>ZL^O.5的粘性土、粉砂、松散砂 |
2000- 4000 |
砾砂、角砾土、砾石土、碎石土、卵石土 |
IoooO-20000 |
0.5 >九王0的粘性上、细砂、中砂 |
4W0 〜60W | ||
注:当板桩4人土深度£范围内存在两种以上不同土层时.其m |
值可参考《港口工程技术规范》第六篇第三册公式(附2.7)或《公路 | ||
桥涵设计规范》附录7 -6计算。 |
三、 求解由方程(附7.3)和(附7.4)组成的方程组,得R和值。
四、 按悬臂梁求得Oi段板桩墙各断面的弯矩。OD段板桩墙各断面弯矩按下式计算:
MZ = (^AmL +“0风(附 7.7) a a
式中Amz. Bmz. EmZ——无量纲系数,按范文田著《地下墙柱静力计算》中附表2-4查得。
整体式坞口底板属于变刚度空间结构,精确计算较复杂。一般简化为平面问题处理,可釆 用切力平衡法计算,步骤如下:
一、 将坞口作为刚体,沿纵向按偏心受压构件求出地基反力。
二、 按横断面形状、底板宽度及荷载的情况将坞口沿纵向分为数段。
三、 作用于各分段上的不平衡切力0按下式计算:
QI=RI-Vl (附 8.1)
式中 R——作用于i段的地基总反力(kN);
VI——作用于i段的总竖直荷载(kN)。
四、坞口门墩及底板,各自承担的不平衡切力数值,可由坞口横截面剪应力分布图确定, 截面上的剪应力可近似按材料力学公式计算。当两坞口门墩断面相同时,坞口门墩、底板上的 切力分配值,可分别按下列公式计算:
0 = )abcd - ɪ (Jy )abef^ (附 8. 2 )
式中Qt、QP--分别为坞口各分段横截面上坞口门墩和底板承担的不平衡切力(kN);
Jy--坞口各分段横截面对形心轴y-y的惯性矩(m");
(Sy) abed——坞口各分段abed截面对y-y轴的静矩(n?);
(JyJ abef——坞口各分段abef截面对y-y轴的惯性矩(m3);
H--坞口各分段门墩高度(In)。
五、分别将Qt、RP沿坞口纵向均匀分配于坞口门墩、底板分段上,与作用于本分段的垂 直荷载和横向水平荷载组合,按平面变形问题计算各分段底板横向单位寛度的弯矩」%和切力
Qi。
六、将各分段底板的横向内力"、0进行整体化调整,各分段底板所釆用的计算弯矩和 计算切力由下式求得:
矶="
(附 8. 4)
(附 8. 5)
式中 ¾、QIV ——分别为各分段底板单位宽度的计算弯矩(kN ∙m∕m)和计算切力(kN/m);
Ml. QI——分别为各分段底板单位宽度的横向弯矩(kN∙m∕m)和剪力(kN/m)计 算值;
MCP、QCP——分别为底板单位寛度的横向弯矩(kN∙m∕m)和剪力(kN/m)的加权平
均值,
按下式计算:
(附 8. 6)
(附 8. 7)
式中
bi--各分段沿坞口纵向的长度(m)o
注:
当坞口底板断面沿坞口纵向刚度变化较大(或断面较复杂)时,可采用其他合适的方法计算。
船坞土基的渗流量可按下式计算:
q - Tk^-
(附 9. 1)
L1
式中 q--渗流量(l∏3∕s ∙ Iɪl);
k--地基渗透系数(In∕s);
L'--渗透轮廓的等效总长度(Il1);
^'=∑^ + ^'∑4+∑4 (附 9. 2)
ZL--渗透轮廓倾斜段等效长度之和(Ir1);
ζ = ψι +(m,∕2)2 (附 9. 3 )
配——计算渗流量时的垂直渗径等效系数:
双板桩情况采用1. 1〜1.3;
单板桩情况釆用1.3〜L 5;
无板桩情况:当建筑物埋深较大,与透水层厚度相比不可忽略时,采用1.5;当建筑 物埋深较小时,取mf=l.O4+Γ∕∕o,式中T为基底地基透水层厚度(m),当基底实际透水层 厚度ToWO. 5∕o时釆用Toi当Γo>0. 5∕o时按附表9. 1计算求得;
/o` SO--分别为基底渗透轮廓的水平投影和垂直投影长度(In);
77s、屁、LCS LIX LI--见第 5.3.3 条。
附表9.1
也 & |
________________:________________ |
rɪz |
T |
>5 |
0.7fc |
1⅛>0 一 |
SO + 0.3IQ |
5.* >3.4 ___⅛____ |
— 2.5S0 |
IO=O |
2.5⅛ |
3.4n3 > 1 __________ɔo_______ |
ɪ^ɜ 时:0.8& + 0.5酎 g>3 时:3& |
一、 岩面以上的墙背水压力按静水压力计算。
二、 当坞墙后底板以下为风化岩时,岩面以下墙背和墙底的水压力,可近似按下式计算(见 附图10. 1):
∖7墙前水位
Py=γh↑+γh2
附图10.1
(附 10.1)
式中PX--计算点的水压力强度(kN/n?);
γ一一水的重力密度(kN/m3);
hλ——计算点至墙前水位的高差(m),计算点在墙前水位以下时取正值,以上取负值;
h2--计算点的渗透水头(m),按下式计算:
h2 =^-X (附 10.2)
L
式中HC--墙前后水位差(m);
L——埋置于岩体中的坞墙换算渗径总长度(m),按公式¢5.3.3-2)计算;
X——计算点至渗径终点的换算渗径长度(m)。
一、锚杆现场试验,根据试验目的和要求可分为破坏性试验、鉴定性试验和特殊试验。各 种试验的锚杆数量和相应荷载见附表11. Io
附表]1∙1
项目 种类'∖' |
试股荷载(kN) |
根 数 |
备 注 |
破坏械验 |
直到破坏为止 |
同类地基'2 |
地质条件复杂时适当增加______ |
要定试验 |
设计荷就的 1.0-1.3 倍 |
玮根数的3-5% 但不少于3根 |
一般取设计荷载的∣∙0~ 1.1倍,要了 解安全储备时取1.2-1.3倍。 |
特殊试验 |
根据试验冃的而定 |
根据试脸目的而定 |
一為据试验目的而定 |
二、加荷梁和观测梁应有足够的强度和刚度,加荷梁的设计荷载宜釆用预估最大荷载的
1.2〜1.4倍,梁的支承点到锚杆中心的距离要大于(5→) D CD为锚孔直径)。
三、 加荷试验一般以预估荷载的1/10-1/15 級,加荷后应每隔10分钟观测一次,连 续三次观测的累计变形值不大于0.1毫米,即认为稳定,然后施加下一级荷载。当出现以下情 况之一■时,可终止加荷:
1. PS曲线出现明显的弯曲;
2. 某一级荷载作用下的变形量超过前一级的二倍以上,且连续2〜3小时变形不稳定;
3. 累计变形量超过25毫米。
四、 卸荷试验一般以加荷试验分级荷载的二倍为一级。各级卸荷后应每隔15分钟观测一 次,观测2〜3次,全部荷载卸完后,应继续观测2〜3次,每30分钟观测一次。
五、 整理观测资料,绘制P-S曲线,S〜IgZ曲线,按下述方法决定锚杆的锚固力:
L当P-S曲线有明显陡降时,取第二拐点对应的荷载作为极限锚固力;取第一拐点和第 二拐点(或加荷终止点)切线的交点所对应的荷载作为屈服锚固力;
2. 当S-Igt曲线有明显下弯时,取其前一级荷载作为极限锚固力;
3. 在P-S曲线上,取结构物正常工作所容许的锚杆变形值所对应的荷载作为容许锚固力。
六、 由试验资料按下式计算锚孔的平均粘着力:
P τ = (附 11. 1)
πDlQ
式中τ-一锚孔的平均粘着力(Kn∕m2);
P——由试验资料确定的极限锚固力(kN);
D--锚孔直径(m);
Zo——锚杆有效长度(In),当锚杆长度大于40D时,取40D。
当根据特殊要求,观测锚杆不同深度处的应力时,可将此应力的分布表达为曲线函数,从 而求解锚孔的最大粘着力和平均粘着力。
整体锚拉式船坞底板,在浮托力作用下,可按以下步骤计算:
一、 按弹性地基梁计算底板下地基反力R (X)及坞墙与底板交界面的内力:弯矩mi、m2; 切力0、@2。计算图式如附图12.1所示,坞墙可简化为绝对刚性梁。
图中:Poi、Pθ2为坞墙自重和作用于坞墙的所有竖向荷载的合力;”01、所02为坞墙自重和 作用于坞墙的所有荷载对坞墙与底板交界面中和轴的力矩;如为底板自重。
二、 按弹性支承连续梁计算内力及支座反力。其计算图式如附图12. 2所示。
计算荷载采用:
L地基反力R (X)与浮托力尸(X)的综合作用,即附图12.2中的abcdef实线所示图形
面积,作为分布荷载;
附图12.2
皿 LUJ⅛⅛IIJ 口
附图12.1
2.以秫1、秫2、0、@2作为作用于梁端的集中荷载;
3.底板自重%图中,1, 2, 3, i点为锚拉点,作为弹性支座,Ci-C1为锚拉结构的
弹性系数(m/kN); Co1、C 02为坞墙的假想折算弹性系数(m∕kN),其支点假设位于坞墙与
底板交界面处,可按下式计算:
CW=汶瓦 (附12.1)
式中COJ——坞墙假想折算弹性系数(m/kN);
bj--坞墙底寛(m);
Lj--纵向计算宽度(In);
Ki——基床系数(kN/n?)。
按步骤“二”计算所得的内力和支座反力,即分别为底板设计内力和锚拉力。
一、温度场计算
船坞温度场计算可釆用差分法、有限单元法或其他计算方法。差分法的计算如下:
L对船坞底板一般作为一维温度场,釆用单向差分法按下式计算:
(7 At
τn,τ+∆τ = τ∏.τ + + Tn+l,t - 2Tn,x)+ 奇+ Iq
o (附 13. 1)
式中 Tn. τ--计算点n在第T时段的温度(°C);
Tn,钎小一一计算点n在下一时段τ +Δ τ时的温度(C);
Tn+1Q Tn-l,z——与计算点n相邻的上、下两点在T时段的温度(C);
α——混凝土的导温系数(n?/天),可参照附表13. 1选取;
∆τ——计算中所取的时间增量(天);
<5——计算中所取的等分距离(In)
∆Tr——在第T时段(△,)中,由于水化热所产生的温升(°C),由水泥水化
热过程确定,当水化热过程符合Qτ=Q0 (l-e^mτ)的关系式时,可按下式计算:
ΔTτ = [e--e-^÷-⅛h (附 13.2)
式中QZ——在龄期T时的累积水化热(kJ/N);
QO--水泥最终发热量(kJ/N),可参照附表13.4釆用;
In——水泥发热速率参数(1/天),可参照附表13.2采用;
τ--龄期(天);
Th——水化热绝热温升(C)可按下式计算:
Th - WQO
h Chyh (附 13.3)
式中W——每立方米混凝土中的水泥用量(N/n?);
Ch——混凝土的比热(kJ/N・°C),可参照附表13. 1选取;
Yh--混凝土重力密度(N∕i∏3),由附表13. 1选取。
新旧混凝土接触点的水化热温升值,取新、旧混凝土水化热温升之和的一半;混凝土与岩 基接触点的水化热温升值,取混凝土水化热温升值之半;岩基的水化热温升值为零。
混凝土浇注块体内的起始温度釆用浇注温度。
参变数丝£值,宜取1/2或1/4。
δ2
混凝土浇注块表面点温度(附图13.2)可按(附13.4)式计算:
T _ λTn - βδTq
b λ-βδ (附 13.4)
式中Tb——混凝土浇注块表面点的温度(C);
Tn--与表面点相邻的内点的温度(°C);
Tq--气温(°C );
λ——混凝土导热系数(kJ∕m・h・C),可参照附表13.1采用;
β——表面放热系数(kJ∕ι∏2∙h∙ °C),可参照附表13.3釆用;当混凝土表面覆盖了保 温材料时,釆用等效放热系数Bd,按下式计算:
PD = h⅛T
λb β (附 13.5)
式中hb--保温材料厚度(In );
λb——保温材料导热系数,可参照附表13.5釆用。
混凝土热学性能取值范围
附表13.1
导温系数a (mz∕ 天) |
导热系数A (W∕m∙h∙r) |
比热Ch (kJ∕N∙cC) |
重力密度* (N/n?) |
0.072 ~ 0.110 |
7.11-10,87 |
0.09-0.12 |
23500 ~ 24500 |
发热速率参数m与浇注温度关系
附表13.2
浇注温度 (笔) |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
m(食) |
0.295 |
0.318 |
0.340 |
0.362 |
0.384 |
固体在空气中的放热系数
附表13.3
风 速 (nɪ/s) |
R(kJ∕m2∙h∙T) |
风 速 (m∕s) |
F(Wm2∙h∙Y) | ||
光滑表面 |
粗糙表面 |
光滑表面 |
粗检表面 | ||
0 |
18.43 |
21.03 |
5.0 |
90.00 |
96.56 |
0.5 |
28.63 |
31.31________ |
6.0 |
103.08 |
110.81 |
LO |
35.70 |
38.58 |
7.0 |
115.87 |
124.69 |
2.0 |
49.32 |
_____ 52.92 |
8.0 |
128.37 |
138.23 |
3.0 |
62.99 |
67.47 |
9.0 |
140.53 |
151.48 |
4.0 |
76.58 |
82.10 |
10.0 |
152.44 |
164.»6 |
国产各种水泥水化热
附表13.4
水泥品种 |
标号 |
水化热(WN) |
水泥品种 |
标号 |
水化热(WN) | ||||
3天 |
7天 |
28天 |
3天 |
7天 |
28天 | ||||
硅酸饮水泥 |
425(500) |
25,6 |
29.9 |
36.3 |
火山灰硅酸盐水泥 |
325(400) |
17.1 |
23.5 |
29.9 |
硅酸盛水泥 |
325(400) |
21.4 |
25.6 |
32.0 |
火山灰硅酸盐水泥 |
225(300) |
15 |
19.2 |
25.6 |
硅酸盐水泥 |
225(300) |
17.1 |
21.4 |
27.8 |
矿磧硅酸盐水泥 |
225(300) |
12.8 |
19.2 |
23.5 |
注:1 .水泥最终发热屋。可近似取28天的水化热,
2.表中"标号”栏内括号中的数字为硬炼法的水泥标号。
几种保温材料的导热系数
附表13.5
材 料 名 性 |
导热系数λ(kJ∕m∙h∙X) |
材 料 名 称 |
导热系数λ(kj∕m∙h∙ct) |
木 板 |
0.S4 |
干 砂 |
1.17 |
麦杆或稻衆席 |
______________ 0.50 |
湿 砂 |
4.06 |
麻 屑 |
0.17 |
2.坞墙、坞口门墩等一般作为平面温度场,采用双向差分法按下式计算(见附图13.1):
rγΛτ
T ʌ = T H---- (T 1T + T l — T I + T l — 4 T τ) + ʌT
mn, τ+ ∆τ mn, T 頌 2 ' m— 1, T m+1, T ∩-l,τ n+1, τ mn,X × Yr rzz丄 TC ∕~* X
o (附 13. 6)
式中Tmn. T--计算点mn在时段τ时的温度(°C);
Tmn. ,+△,——计算点Inn在下一■时段τ+∆τ时的温度(C);
Tm-I.於Tm+1.τ——与计算点mn相邻的左右两点在时段t时的温度(°C);
α∆τ
参变数S值宜取1/4或1/8。
断面的角点温度(见附图13.2)可按公式(附13.7)计算:
λ(T1+T2)+(β1+β2)δTq I-=------------------------------
2λ + (β1 +β2)δ (附 13. 7)
式中TJ——混凝土浇注块角点的温度(°C);
T1T2——分别为角点两邻边上与角点相邻点的温度(OC)
B 113 2——分别为角点两邻边上的放热系数,取值方法与(附13.4)式中的E相同。
二、混凝土块体的弹性温度应力可按下式计算:
σu=σz+σ1 (附 13. 8)
式中σu——混凝土块体弹性温度应力(kN/!!?);
σz——混凝土块体的自生温度应力(kN/!!?);
σ1——外部结构或基础对混凝土块体的约束应力(kN/m)。
1.自生温度应力
当坞墙或坞口门墩沿X、y向温度变化的影响可以忽略时,可按下式计算自生温度应力(见
附图13.3):
附图13.3
GZ=Ea (T-T
(Z))
(附 13.9)
式中E——混凝土弹性模量(kN/!!?);
a——混凝土线膨胀系数(1/C),
由试验确定;
T——计算点沿Z向的平均温度变化值(C);
T (Z)——计算点的温度变化值(°C)。
当底板温度沿X、Z方向变化的影响可以忽略时,可按下式计算自生温度应力:
F Cy
JFEyT)
(附 13.10)
式中Tm——i层混凝土某时段的平均温度变化值(°C),按下式计算:
_ ∑ E1τ1∆y, m^ ∑El∆yl
(附 13. 11)
式中El——i层(为计算分层中的某一层,以下同)混凝土相应龄期的弹性模量(kN/m2);
可按下式估算:
E,=Ez [l-β'(e* + eF))
(附 13. 12)
式中E,——混凝土某龄期的弹性模量(kN/m2);
EZ——混凝土最终弹性模量(kN/m2),采用90〜180天龄期的弹性模量;
β'——系数,取0.1〜0.5;
a1s a2--系数,a】取 0.—0.3 (1/天)a2Φ. 0. 01~0. 05 (1/天);
Tl——i层计算点某时段的温度变化值(OC );
yl--计算点的y向坐标值In,坐标原点取在断面加权形心上;
∆y1——i层混凝土沿y向的厚度(m);
Ψ——平均温度梯度(C∕m),按下式计算:
_ ∑E1T1ΔY1y1
φ ∑EiΔYiyι2 (附 13.13)
μ--混凝土泊桑比,取0.167。
当坞墙、坞口门墩或底板的温度,仅在沿X方向的变化影响可以忽略时,自生温度应力可 近似由公式(附13.9)和(附13.10)迭加计算。
2.约束应力
(1)浇注于地基或下层混凝土块体上的被约束混凝土块体,可按下式近似计算其X向中 断面较大约束应力部位(见附图13.4)的约束应力;
1.0 0.8 0.6 O.< 0.2 0 -OI
R'
附图JX4
σ _ Ea(ATX - AT, ɪɔ
* ι-μ (附 13.14)
式中 见——约束应力(kN/m2);
∆fx——地基或下层混凝土块体平均温度变化值(°C);
△ Tl ——被约束混凝土块在所求点高度处的断面平均温度变化值(°C );
R——约束系数,按下式计算:
Vri
R =——
1 + AOEo
(附 13. 15)
式中 AOA——分别为地基(或下部混凝土块体)和被约束块体的截面积(m?),对于岩基上
的混凝土块体,约束体的最大有效面积可取为A0=2.5A;
EO——地基(或下层混凝土块体)的弹性模量(kN/m2);
R7 ——根据被约束块体的长高比(L/H)和相对高度(h,∕H),由附图13. 4查得。
(2)对浇注于地基上的h<l∕2 (h、1分别为梁高、梁长之半)的矩形断面梁,其约束应力
可按下式计算:
(附 13.16)
式中
P1=-B1Vl2 -X2
(附 13.17)
M = B1YcVl2-X2 -ɪɑ2 -x2)Vl2 -X
(附 13.18)
l-μ2
(附 13. 19)
D = ∑E,y,2∆y,
l-μ2
(附 13.20)
λ -C.θ-C,K Al ————
(附 13.21)
(附 13.22)
Bɪ = C3Θ-C4K
A = C2C3-C1C4
C, =-15i-30
C2=15(kj-S)
C3 =-15S
C4 =-15κ-60
1 ι = —U G1
I3
S =上包 1-M∙o θ = 15(1 + μ)odφu
K = 15(l + μ)αTmu
E0. μc——分别为地基的弹性模量(kN/!,)和泊桑比;
yc——梁断面加权形心距底边的高度(m)。
三、考虑徐变影响的混凝土温度应力可按下式计算:
ɑu(r) = σuκ'p(r) (附 13.23)
式中勇(r)——考虑徐变影响的混凝土温度应力(kN∕l∏2);
K'p(r)——松驰总效应系数,由试验确定;对于厚度为1.2〜2.5米的坞墙或底板可参照附 图13. 5采用。
四、温度应力应满足下列条件:
k* , Rf(C)
ɑu(r) < Tr
Kf (附 13.24)
式中Kf-一安全系数,可釆用1.2〜1.4;
Rg——混凝土在龄期T时的抗裂设计强度,由试验确定。
对200〜300号混凝土可按下式估算:
RfW=2185 (1-0.45 (e^0'2r+e^004r)] +∆R (附 13.25)
式中 △!<——常数,对300号混凝土可取200kN∕m2; 250号混凝土可取零;;200号混凝土
可取一200kN∕πΛ
格形钢板桩围堰锁口强度应按下式计算:
(附 14. 1)
式中Kt——格形钢板桩围堰锁口强度安全系数,可取L 5〜2.0;
tu--钢板桩锁口的极限拉力(kN/m);
t——钢板桩锁口的最大拉力(kN/m)»
一、对鼓形格体(附图14.1)的最大锁口拉力:
附图14.1
当L3R,时,在横隔墙处,t=PL∕ (kN/m);
当L'WR时,在外墙处,t=PR, (kN/m)»
二、对圆筒形格体(附图14.2)的最大锁口拉力:
在连孤段处,t=Pr (kN/m);
在连孤以外的主格圆弧段处,t=PR" (kN/m);
在主格与连弧的连接点C处,t =直C (kN/m);
CoSa
式中P——填料的水平压力强度(kN∕r∏2);
L,--鼓形格体的横隔墙间距(m);
R—鼓形格体的外墙圆弧半径(m);
L"--圆筒形格体中心距的一半(m);
R"--圆筒形格体半径(In);
r--圆筒形格体的连弧半径(m);
θ——格体纵向中心线与格体中心到圆周与连弧交点的直线间的夹角(rad)ŋ
附图14.2
一、岩石地基上抗抬高的安全系数Kl (附图15.1)按下式计算:
H
矽(PW+ PQfgs+ Pp
Kl=--5一一-
P旦+P色
W 3 a 3
(附 15. 1)
式中Kl——岩基上钢板桩抗抬高的安全系数,大于或等于L2;
PW--水压力(kN);
Pa--覆盖土层的主动土压力(kN);
PP--覆盖土层的被动土压力(kN);
fgs——填料与钢板桩间的摩擦系数;
Hb——围堰内侧覆盖土层的高度(m);
HS——围堰外侧覆盖土层的高度(m);
B,一一围堰的折算宽度(m)
H--格体高度(In)。
二、砂土或粘性土地基上的钢板桩围堰格体抗拔拉的安全系数KI按下式计算:
Kl =冬
FP (附 15.2)
∣Pw(H + D)-∣PPHb
T7 — ɔ J
FP
B'(! + ɪ)
4L"7 (附 15.3)
对砂土地基: CP =⅛a^2 ∙2*'tg5
对粘性土地基: CP =2丸R''dC
式中Kl——砂土或粘性土地基上的钢板桩格体抗拔拉安全系数,大于等于1.2;
FP--外荷载产生的拔拉力(kN)
d——打入砂土或粘性土中的钢板桩深度(m);
Ka--主动土压力系数;
<5——地基土与板桩间的摩擦角(rad);
C——地基粘性土与钢板桩之间的附着力(kN∕∏12);
γ——地基砂土的重力密度(kN∕ι∏3),取浮重力密度;
CP——砂土或粘性土地基上的钢板桩围堰格体的抗拔力(kN)。
地基开挖卸荷后不同深度土壤的强度指标可按下式估算:
SU =RλSu 色
2 'σ'. (附 16.1)
式中 su2——开挖后的不排水抗剪强度(kN∕r∏2);
SUl——开挖前的不排水抗剪强度(kN/m?);
R——超压密比,即起始上覆压力与开挖后上覆压力的比值;
λ--系数,对粘土 J般取0. 64;
Oj2--开挖后有效上覆压力(kN∕l∏2);
次i--开挖前有效上覆压力(kN/m?)。
主编单位:交通部水运规划设计院
交通部第一航务工程勘察设计院
中国船舶工业总公司第九设计研究院
参加单位:交通部第四航务工程勘察设计院
交通部第一航务工程局科研所
交通部第四航务工程局科研所
天津大学 华东水利学院
北海舰队设计处 水利电力部、交通部南京水利科学研究院
广东省航运规划设计院
主要起草人:刘永绣 |
张永龄 |
傅家猷 |
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李士菁 |
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张文质 |
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易洁萍 |
黄瑞蔼 |
高江桥张文全 丁宗炎
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03-064-047-8
统•书号t 6044• 10029 ½~价:2.30元