《防波堤與護(hù)岸》PPT課件

1、防波堤與護(hù)岸,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 直立式防波堤 第三節(jié) 斜坡式防波堤,第一節(jié) 概述,一 .防波堤的功能和分類 功能: 防御波浪對(duì)港域的侵襲,保證港口有平穩(wěn)的水域,便于船舶?？肯挡?順利進(jìn)行貨物裝卸作業(yè)和上下旅客。有的防波堤還有防沙、防流、防水、導(dǎo)流或內(nèi)側(cè)兼作碼頭的功能,一 防波堤的功能和分類,分類: 按平面形式: 突堤式 島式 按結(jié)構(gòu)型式: 斜坡式 直立式 及特殊型式,二 . 防波堤的縱軸線設(shè)計(jì),縱軸線組成： 縱軸線由一段或幾段直線組成,各段之間用圓弧或折線連接,軸線應(yīng)避免向外拐折形成凹角,否則會(huì)造成波能集中。 對(duì)突堤，沿突堤的縱軸線一般分三段:堤頭段、堤身段和堤根段;對(duì)島式防波堤，只有堤頭

2、段和堤身段。 各組成部分的結(jié)構(gòu)型式：堤頭段 堤身 堤根段,三 . 設(shè)計(jì)波浪的確定,設(shè)計(jì)波浪要素：波高H、波長(zhǎng)L、波周期T及波向。 1. 設(shè)計(jì)波浪的確定方法 根據(jù)海浪的多年現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,求得各種特征波和波浪要素特征值,由此確定設(shè)計(jì)波浪要素,三 設(shè)計(jì)波浪的確定,2. 設(shè)計(jì)波浪的標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)波浪的標(biāo)準(zhǔn)包括設(shè)計(jì)波浪的重現(xiàn)期和設(shè)計(jì)波浪的波列累積頻率。 重現(xiàn)期: 是指某一特定波列累積頻率平均多少年出現(xiàn)一次,代表波浪要素的長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律,反映建筑物的使用年數(shù)和重要性。 重現(xiàn)期一般取50年,三 設(shè)計(jì)波浪的確定,設(shè)計(jì)波浪的波列累積頻率: 是指在實(shí)際海面上不規(guī)則波列中出現(xiàn)頻率,代表波浪要素的短期統(tǒng)計(jì)分

3、布規(guī)律.主要反映波浪對(duì)不同類型建筑物的不同作用性質(zhì)。 設(shè)計(jì)波高的波列累計(jì)頻率標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表7-1-1,第二節(jié) 直立式防波堤,一. 直立式防波堤的結(jié)構(gòu)型式 1.重力式直立堤 主要由墻身、上部結(jié)構(gòu)和基床組成。 直立防波堤 的重大進(jìn)展: 開(kāi)孔直立堤 圖,第二節(jié) 直立式防波堤,2.板樁式直立堤： 最簡(jiǎn)單型式： 懸臂式單排管樁 其它結(jié)構(gòu)型式： 雙層板樁 鋼板樁格形,二. 波浪對(duì)直立式防波堤的作用,一)作用于直立式防波堤的波浪形態(tài) 立波: 遠(yuǎn)破波: 近破波: 波浪形態(tài)判斷見(jiàn) 表7-2-1 (二)作用于直立式防波堤的立波波壓力 1)當(dāng)d1.8H,d/L=0.050.12時(shí),二)作用于直立式防波堤的立波波壓力,1)

4、波峰作用時(shí)的立波波壓力 波面高程,二)作用于直立式防波堤的立波波壓力,靜水面以上波壓力分布強(qiáng)度折點(diǎn)的位置： 波壓力強(qiáng)度： 靜水面處及水下墻面上各特征點(diǎn)處的波壓力強(qiáng)度：表,二)作用于直立式防波堤的立波波壓力,單位長(zhǎng)度墻身上所受的總水平波壓力（補(bǔ)充P134上公式）Pc： 單位長(zhǎng)度墻身上所受的總水平波壓力的力矩,二)作用于直立式防波堤的立波波壓力,單位長(zhǎng)度墻底面上所受的波浪浮托力,二)作用于直立式防波堤的立波波壓力,2)波谷時(shí)的立波波壓力,二)作用于直立式防波堤的立波波壓力,波面高程： 墻面上各特征點(diǎn)的波壓力強(qiáng)度： 表,二)作用于直立式防波堤的立波波壓力,單位長(zhǎng)度墻身上總水平波浪力： 單位長(zhǎng)度墻身底

5、面上所受的方向向下的總波浪力,二)作用于直立式防波堤的立波波壓力,2)當(dāng)H/L 1/30,d/L=0.1390.2和 H/L 1/30,0.2d/L0.5時(shí) 直墻上的立波波壓力強(qiáng)度按海港水文規(guī)范計(jì)算,二 波浪對(duì)直立式防波堤的作用,三) 作用于直立式防波堤的遠(yuǎn)破波壓力 1. 波峰作用時(shí)的波壓力,三) 作用于直立式防波堤的遠(yuǎn)破波壓力,靜水面以上高H(波高)處波壓力強(qiáng)度為零,靜水面處波壓力強(qiáng)度最大,為： 靜水面以下H/2處,波壓力為0.7Ps ；水底處波壓力強(qiáng)度,三) 作用于直立式防波堤的遠(yuǎn)破波壓力,2. 波谷作用時(shí)的波壓力,三) 作用于直立式防波堤的遠(yuǎn)破波壓力,靜水面處波壓力強(qiáng)度為零； 靜水面以下

6、二分之一波高處至水底的波壓力強(qiáng)度取常數(shù),且,二 波浪對(duì)直立式防波堤的作用,四)作用與直立式防波堤的近破波波壓力 我國(guó)規(guī)范推薦大連理工大學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究成果。,適用情況：d1 0.6H的近破波波壓力計(jì)算,作用與直立式防波堤的近破波波壓力,靜水面以上Z處波壓力強(qiáng)度為零,Z取為,作用與直立式防波堤的近破波波壓力,靜水面處波壓力強(qiáng)度計(jì)算： 當(dāng) 時(shí)(中基床) 當(dāng) 時(shí)(高基床,作用與直立式防波堤的近破波波壓力,墻底處的波壓力強(qiáng)度： 墻底面的浮托力合力,為浮托力折減系數(shù)，一般取0.7,三 直立式防波堤的斷面尺度和構(gòu)造,1. 拋石基床 便于整平，給堤底平整的基礎(chǔ)，擴(kuò)大地基受力面以減小地基所受壓力。 2. 墻身結(jié)構(gòu)

7、 可由鋼筋混凝土沉箱、混凝土方塊建成。 3. 上部結(jié)構(gòu)及擋浪墻 應(yīng)有足夠的剛度和良好的整體性,四 重力式直立防波堤的計(jì)算,1. 重力式直立堤的承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)狀況及作用組合 (1)持久狀態(tài) (2)短暫狀態(tài) (3)偶然狀態(tài),四 重力式直立防波堤的計(jì)算,2. 重力式直立防波堤的計(jì)算 驗(yàn)算內(nèi)容：（1）（6） 明基床的基肩和面坡塊石穩(wěn)定重量與流速和坡度有關(guān)，見(jiàn)“防波堤設(shè)計(jì)和施工規(guī)范”。 堤前護(hù)底塊石的穩(wěn)定重量受波浪底流速影響。 若堤前是立波， 最大波浪底流速,四 重力式直立防波堤的計(jì)算,若堤前是遠(yuǎn)破波， 最大波浪 底流速： 若堤前是近破波， 最大波浪 底流速： 然后根據(jù)表825速查堤前護(hù)底塊石的穩(wěn)定

8、重量,第三節(jié) 斜坡式防波堤,一. 斜坡式防波堤的結(jié)構(gòu)型式 可分為不分級(jí)塊石和分級(jí)塊石,一. 斜坡式防波堤的結(jié)構(gòu)型式,護(hù)面塊石 其它例：四角錐體斜坡堤 四角空心方塊斜坡堤 扭工字塊斜坡堤,照片,二 波浪對(duì)斜坡式防波堤的作用,1. 波浪在斜坡式防波堤堤面上的破碎臨界水深 破碎臨界水深經(jīng)驗(yàn)公式,二 波浪對(duì)斜坡式防波堤的作用,2. 波浪在斜坡式防波堤面上的爬升高度R (1)規(guī)則波在斜坡式防波堤堤面上的爬高計(jì)算： K：與護(hù)面結(jié)構(gòu)形式有關(guān)的糙滲系數(shù)，見(jiàn)表832,二 波浪對(duì)斜坡式防波堤的作用,2)在風(fēng)的直接作用下,不規(guī)則波在斜坡式防波堤堤面上的爬高計(jì)算： Ku ：與 風(fēng)速/波速 有關(guān)的系數(shù)，見(jiàn)表833 適用

9、條件： (1)波浪正向或波向線近似與堤軸線正交時(shí)的波浪作用,二 波浪對(duì)斜坡式防波堤的作用,2)防波堤堤面坡度為1:11:5 (3)堤前相對(duì)水深 d/H=1.55.0 (4)堤前海底坡度為 i1/50,三 斜坡式防波堤的斷面尺度及構(gòu)造,1. 斜坡式防波堤的斷面尺度 (1)堤頂高程 不允許越浪時(shí)：設(shè)計(jì)高水位以上不小于1.0H 允許越浪時(shí)：設(shè)計(jì)高水位以上不小于(0.60.7)H,三 斜坡式防波堤的斷面尺度及構(gòu)造,2)堤頂寬度 一般按1.101.25倍設(shè)計(jì)波高取值,但要求不得小于2m。 (3)斜坡的坡度 外坡：一般取1:11:3之間； 內(nèi)坡：可稍陡,三 斜坡式防波堤的斷面尺度及構(gòu)造,4)護(hù)面塊體的支承

10、棱體和肩臺(tái) 支承棱體頂高程應(yīng)低于設(shè)計(jì)低水位以下1.0倍設(shè)計(jì)波高，寬度不宜小于1.5m(書中2.0),棱體厚度不小于1.0m。 肩臺(tái)：沿浪面設(shè)置的平臺(tái),施工用。頂寬不小于2m；作為消浪用頂寬一般取設(shè)計(jì)波高的2.32.9倍,且不小于6.0m,支承棱體,三 斜坡式防波堤的斷面尺度及構(gòu)造,2. 斜坡式防波堤的構(gòu)造 主要由護(hù)面塊體 、護(hù)面塊體的墊層塊石、堤心石 和其他部位,墊層塊石,1)護(hù)面塊體 可以增強(qiáng)自身穩(wěn)定性,增加堤表面的糙度和滲透性,提高消浪能力,三 斜坡式防波堤的斷面尺度及構(gòu)造,2)護(hù)面塊體的墊層塊石 塊石大小與護(hù)面塊體質(zhì)量有關(guān),一般不小于護(hù)面塊體重量的1/401/20。 (3)堤心石 主要作

11、用是構(gòu)成斜坡堤的基本輪廓,并支承主要防浪層,三 斜坡式防波堤的斷面尺度及構(gòu)造,4)其他部位 當(dāng)防波堤允許少量波浪越頂時(shí),內(nèi)坡常在某個(gè)水位上用與堤外相同的護(hù)面塊體。 為改善軟弱地基的承載力增設(shè)堤底墊層,厚度和范圍由穩(wěn)定性而定； 對(duì)建在可沖刷地基上的斜坡堤,堤前應(yīng)設(shè)置護(hù)底塊石層,四 斜坡式防波堤的計(jì)算,1. 計(jì)算內(nèi)容和計(jì)算狀態(tài) 內(nèi)容:護(hù)面塊體的穩(wěn)定重量和護(hù)面層厚度； 欄板的強(qiáng)度； 堤前護(hù)底塊石的穩(wěn)定重量。 胸墻的強(qiáng)度和抗滑、抗傾穩(wěn)定性； 地基的整體穩(wěn)定性和地基的沉降。 狀態(tài):持久、短暫、偶然,四 斜坡式防波堤的計(jì)算,2. 護(hù)面塊體穩(wěn)定性計(jì)算 1)護(hù)面塊體的穩(wěn)定重量（Hudson公式）: 其中 KD

12、為塊體穩(wěn)定系數(shù)，見(jiàn)表736 范德密（Van derMeer）公式考慮因素更多，在西方國(guó)家廣泛采用,四 斜坡式防波堤的計(jì)算,2)砌石護(hù)面厚度h的計(jì)算 當(dāng)m=1.53時(shí),干砌石厚度和設(shè)置排水孔的漿砌塊石厚度： Kmd:與斜坡的m值和相對(duì)水深d/H有關(guān)，見(jiàn)表737,四 斜坡式防波堤的計(jì)算,當(dāng)m=0.61.5,d/H=1.73.3和L/H=1225時(shí),干砌石護(hù)面層厚度可按下式計(jì)算,四 斜坡式防波堤的計(jì)算,3)柵欄板護(hù)面設(shè)計(jì) 沿斜坡方向布置,柵欄板長(zhǎng)邊： 沿堤軸線方向布置,柵欄板短邊,照片,四 斜坡式防波堤的計(jì)算,柵欄板的厚度h(m=1.52.5,四 斜坡式防波堤的計(jì)算,3. 堤頂胸墻的設(shè)計(jì)計(jì)算,四 斜坡式防波堤的計(jì)算,平均波壓強(qiáng)度： Kp曲線 胸墻上的波壓力分布高度（可看作有效受壓高度）： Kz曲線,四 斜坡式防波堤的計(jì)算,單位長(zhǎng)度胸墻所受總波浪力： 單位長(zhǎng)度胸墻底部波浪浮托力,四 斜坡式防波堤的計(jì)算,4. 斜坡堤護(hù)面層厚度、人工塊體個(gè)數(shù)及混凝土用量 護(hù)面層厚度： 人工塊體個(gè)數(shù)： 混凝土用量,四 斜坡式防波堤的計(jì)算,5. 地基整體穩(wěn)定性驗(yàn)算 仍采用圓弧滑動(dòng),驗(yàn)算時(shí),圓心一般取在堤內(nèi)側(cè)。 有軟弱夾層時(shí)，則用非圓弧法。 防波堤地基加固方法：拋石擠淤、爆炸排淤、排水砂墊層、土工布、排水砂井、塑料排水板等,四、其他形式防波堤 五、護(hù)岸工程 （可自學(xué),圖7-1-1,圖7-1-2,碼頭,圖7-2-