重力式碼頭沉箱結構浮游穩定性分析

張會娟

摘 要：重力式碼頭沉箱結構是一種重要的碼頭結構型式，為保沉箱結構在水下漂浮、拖運和沉放的過程中不發生傾覆，有必要對其浮游穩定性進行計算。本文以實際工程為例，對沉箱結構的浮游穩定性進行驗算分析，并對沉箱吃水與干舷高度進行驗算，同時對沉箱拖運工藝進行了簡單介紹，可為重力式碼頭沉箱結構的施工和設計提供參考。

關鍵詞：重力式碼頭 沉箱 穩定性 工藝

1.引言

作為主要的重力式碼頭結構型式之一的沉箱結構在實際工程中得到了廣泛應用。為了保證沉箱在漂浮和運送過程中不發生傾斜和傾覆，需要對其浮游穩定性進行計算。沉箱結構的浮游穩定性一般通過定傾中心高度進行量化分析。浮體在外力矩的影響下回發生傾斜，同時，在傾斜過程中浮心位置將發生改變。根據小傾角相關理論，浮心軌跡接近于圓弧形。

為保證沉箱結構的浮游穩定性和安全性，根據行業標準——《重力式碼頭設計與施工規范》規定，在同一港區內或運程30海里內的近程范圍內進行輸運，浮運壓載須大于等于0.2米；對于整個浮運內有夜間航行或運程大于等于30海里的遠程浮運時，根據規范要求，固體壓載須大于等于0.4米，液體壓載須大于等于0.5米。本文擬以實際工程為例，對沉箱結構的浮游穩定性進行驗算分析，并對沉箱吃水與干舷高度進行驗算。

2.沉箱浮游穩定性驗算

2.1計算資料

根據實際工程相關資料，預估沉箱浮運距離為15km左右，根據規范可知該浮運距離屬于近程浮運，應滿足浮運壓載大于等于0.2m的要去。根據相關資料顯示，鋼筋混凝土重度標準值為25.0 kN/m3，海水重度標準值為10.25 kN/m3，木材重度標準值為8 kN/m3。

因該沉箱前后對稱，故沉箱的重心在沉箱寬度的中心線上，不需預加平衡壓載水。

擬建碼頭所需部分材料及其重度、內摩擦角的標準值可按表1選用。

4.結語

沉箱結構是一種常見的重力式碼頭結構型式，計算沉箱浮游穩定性是保證沉箱在水下漂浮、拖運和沉放的過程中不發生傾覆的重要依據。本文以實際工程為例，對沉箱結構的浮游穩定性進行驗算分析，并對沉箱吃水與干舷高度進行驗算，同時對沉箱拖運施工工藝進行了簡單介紹。另外，為了準確運算沉箱結構的浮游穩定性，還可以借助3D軟件對計算結果進行校核，在CAD中將沉箱的三視圖做成面域，分別在三維空間進行長度、寬度和高度方向的拉伸，然后疊加到一起，用布爾運算取并集，完成沉箱建模。在后續研究中可以采用這種方法進行進一步探討。

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