防波堤設(shè)計計算書

1、河海大學2009屆學生畢業(yè)設(shè)計 交通學院、海洋學院 目 錄第一章 概述 第二章 自然條件2.1氣象條件-42.2海港水文-72.3泥沙-102.4地質(zhì)-102.5地震-10第三章 總平面布置3.1防波堤的布置原則-113.2防波堤軸線的布置原則-113.3口門的布置原則-113.4防波堤布置方案及比選-12第四章 防波堤結(jié)構(gòu)型式比選第五章 防波堤斷面設(shè)計5.1斷面d的設(shè)計-174.2斷面g的設(shè)計-28第六章 地基穩(wěn)定性驗算6.1計算方法-386.2斷面d的地基穩(wěn)定性驗算-386.3斷面g的地基穩(wěn)定性驗算-39第七章 地基沉降計算7.1斷面d處的沉降計算-407.2斷面g處的沉降計算-41第八章

2、 總結(jié)-43參考文獻附圖海南六道灣防波堤設(shè)計王灶平（河海大學交通學院、海洋學院，江蘇 南京 210098）摘要：在海南三亞六道灣港區(qū)擴建防波堤。堤軸線根據(jù)波浪、風向、港區(qū)水域面積、地質(zhì)條件等決定。本次設(shè)計采用斜坡堤。設(shè)計條件包括波高、水位、堤前水深。確定斷面尺寸后還進行了計算邊坡穩(wěn)定性以及地基的沉降。通過本次設(shè)計，使我鞏固了所學過的理論知識，并得到了一定程度的加深和擴大，并進一步提高了我的計算和編程能力，通過編寫說明書和繪圖，培養(yǎng)了我自學、獨立分析問題和解決問題的能力。關(guān)鍵詞：防波堤；堤軸線；地基穩(wěn)定；地基處理；地基沉降breakwater design of liu dao wan wang

3、 zaoping（college of traffic 、college of ocean , hohai university , nanjing ，210098 ）abstract：the project is to construct breakwater located in liu dao wan in hainan province to protect the port and minish the wave height. the axes of breakwater is choosen according to wave, wind way; the water area

4、of the port; geologic condition and so on. in the design of this structure transect, perpendicular breakwater are adopted. the design condition include wave height, tide level and water depth. after defining the size, i conduct the work of testing and verifying the stability of slope and groundwork

5、settlement. through the design, i have consolidated the knowledge i learned in the books. further more, i have enlarged the extent of my knowledge. i have improved the ability of calculation and program making. by the writing of directions and drawing with auto cad, i begin to form an ability of stu

6、dying and solving problems independently.key words: breakwater, axes of breakwater, stability of groundwork, groundwork disposition, groundwork settlement.第一章 概述海南省是我國的海洋大省，四面環(huán)海，海洋水域遼闊，所轄海域200多萬km2，大陸架面積80多萬km2。三亞地處海南省南端，南海的北部。南海海區(qū)廣闊，北起文昌七州漁場，西至北部灣漁場西南部海面和越南東南部海面，東達東沙漁場，南到南沙漁場和西沙漁場，整個海區(qū)海產(chǎn)品蘊藏量非常豐富。由于

7、三亞市老漁港建設(shè)年限較早，面對發(fā)展的漁業(yè)經(jīng)濟和旅游事業(yè)形勢，表現(xiàn)出多方面的不適應(yīng)。因此，規(guī)劃將現(xiàn)有的三亞漁港作為臨時避風停泊處，將三亞漁港搬遷至六道灣地區(qū)，建設(shè)功能齊全的國家級中心漁港。本次設(shè)計的防波堤是其中的一項重要的水工建筑物。如圖1所示，六道灣港區(qū)周邊s-e-n向均為岸線環(huán)抱，為了使港內(nèi)水域及碼頭獲得較好的掩護條件，六道灣漁港防波堤采用北堤和南堤組成雙突堤的布置型式。本次畢設(shè)只設(shè)計北堤。圖1。1 海南六道灣地區(qū)地形圖第二章 自然條件2.1氣象條件2.1.1風況據(jù)三亞氣象站統(tǒng)計，三亞以e、en和ene風向最多，約占全年總頻率的46%。一年內(nèi)幾乎有八個月的時間被上述風向控制，其余四個月（71

8、0月）風向較亂，但以w、wsw風向為主，約占這四個月風頻率的40%，本區(qū)強風向為w、wsw向。具體見圖2.1，圖2.1為風向玫瑰圖。 圖2.1 三亞地區(qū)方向玫瑰圖臺風主要發(fā)生在610月，據(jù)統(tǒng)計，19491985年，36年中在三亞登陸和有影響的臺風137次，熱帶風暴75次，平均每年出現(xiàn)18次，每次延時12天。臺風季節(jié)最大風速瞬間達到40m/s（sw），全年平均風速2.7m/s。三亞氣象站19611999年風況資料見下表2.1。表2.1 (19611999年）各向平均風速、最大風速及頻率表方位最大風速（m/s）平均風速（m/s）頻率（）n121.75nne242.27ne203.113ene183

9、.410e233.014ese173.17se172.87sse163.25s143.34ssw192.91sw203.23wsw183.54w203.43wnw123.01nw302.01nnw111.51六道灣漁港港區(qū)的風況基本與三亞相同。2.1.2氣溫三亞屬熱帶海洋性季風氣候，6月份氣溫最高，1月份最低，年平均氣溫25.5°c，極端最高氣溫36°c，極端最低氣溫2°c，月平均氣溫20.7°c。表2.2 各月平均氣溫月份月平均氣溫（°c）月份月平均氣溫（°c）120.0728.4221.9828.0324.0927.2426.31

10、025.9528.11124.3628.41222.22.1.3降水三亞地區(qū)有旱季和雨季之分，510月為雨季，降水量占全年的90%，11月至翌年4月為旱季，降水量較少。表2.3 各月平均降水量月份月平均降水量（mm）月份月平均降水量（mm）174783276885378985479107958111766841273 歷年最大降水量：1693.9mm，出現(xiàn)于1960年； 歷年最小降水量：746mm，出現(xiàn)于1969年； 多年平均降水量：1190.3mm； 日最大降水量：224.2mm，出現(xiàn)于1962年； 日降水量大于25mm，平均每年出現(xiàn)15.8天；日降水量大于50mm，平均每年出現(xiàn)5.3天；日

11、降水量大于80mm，平均每年出現(xiàn)1.6天；最長連續(xù)降水日數(shù)，出現(xiàn)在1967年9月1330日，計18天，降水量245.8mm。2.1.4濕度年平均相對濕度為79%，冬季相對濕度為7375%，夏季相對濕度為8184%。表2.4 各月平均相對濕度月份相對濕度（%）月份相對濕度（%）1747832768853789854791079581117668412732.1.5霧況根據(jù)有關(guān)資料，三亞地區(qū)沒有霧日記錄，年工作天數(shù)可達320天以上。2.1.6雷暴根據(jù)19611970年統(tǒng)計，年平均出現(xiàn)53.3天，最早出現(xiàn)在2月19日。2.2海港水文2.2.1潮汐三亞地區(qū)為弱潮海區(qū)、潮差較小，平均潮差僅0.88m。潮

12、汐為不正規(guī)日潮混合潮型，以日潮為主，且有明顯的日潮不等現(xiàn)象。2.2.2海流本港區(qū)海流以潮流為主，漲潮流為自s向n向，落潮流為sw、ssw向，漲、落潮平均流速分別為0.20.3m/s和0.40.6m/s。2.2.3潮位特征值（國家85高程）歷年最高潮位:2.313m歷年最低潮位:-0.947m歷年平均潮位:0.553m最 大 潮 差:2.14m歷年平均潮差:0.85m2.2.4設(shè)計水位（國家85高程）設(shè)計高水位：1.683m（高潮累積頻率10）設(shè)計低水位：-0.327m（低潮累積頻率90）極端高水位：2.683m（50年一遇）極端低水位：-1.067m（50年一遇）基面關(guān)系：當?shù)乩碚撋疃然鶞拭嬖?/p>

13、76榆林基準面以下0.9m，85國家高稱基準在76榆林基準面以下0.483m。2.2.5波浪（1）六道灣中心漁港所處的榆林灣海區(qū)，其近岸波浪完全由季風和陸岸所制約。根據(jù)中國海岸帶和海涂資源綜合調(diào)查報告，榆林站短期海浪觀測站資料的波浪要素見下表。表2.5 榆林海區(qū)各向波浪要素波向nnneneeneeesesesse頻率（%）37411815最大波高（m）1.40.71.00.90.51.01.6平均波高（m）0.30.20.30.30.30.30.4平均周期（s）2.72.62.92.62.52.73.3表2.6 榆林海區(qū)逐月波要素月份123456789101112全年逐月平均波高（m）0.30

14、.40.50.40.50.60.70.80.60.40.20.20.48逐月最大波高（m）1.11.51.81.61.52.02.44.34.62.50.50.64.6（2）根據(jù)大連理工提供的其結(jié)果是在不同水位情況下，wsw向50年重現(xiàn)期的波浪最大，則按照不同潮位計算得到三亞六道灣漁港防波堤軸線不同水深處、不同潮位條件下的重現(xiàn)期50年一遇的防波堤設(shè)計波浪要素，結(jié)果匯總于表2.7。表2.7 六道灣地區(qū)wsw向設(shè)計波浪要素方向計算水位計算水深設(shè)計波浪要素h1%(m)h5%(m)h13%(m)h(m)l（m）t（s）水深d(m)h/dwsw2.683-11.9m6.795.754.963.3298.

15、59.3014.5830.228-11.5m6.705.684.903.2897.514.1830.231-10.0m6.505.544.803.2593.412.6830.256-5.00m5.795.134.613.3778.97.6830.4391.683-11.9m6.605.604.843.2595.99.3013.5830.240-11.5m6.485.514.763.2094.813.1830.274-10.0m6.285.374.673.1890.511.6830.272-5.00m5.314.754.303.2071.36.6830.479-0,327-11.9m6.015.

16、134.453.0190.19.3011.5730.260-11.5m5.854.994.332.9488.811.1730.263-10.0m5.644.864.252.9383.79.6730.303-5.00m4.123.773.482.7360.74.6730.584（3）碼頭及護岸前設(shè)計波要素根據(jù)港內(nèi)波況計算分析結(jié)果，南、北兩條防波堤建成后，港內(nèi)波況得到明顯改善，在各種工況情況下，碼頭及護岸前承受的h13%波浪力均小于1.0m，270hp碼頭前承受的波浪力最大，其重現(xiàn)期50年一遇的設(shè)計波要素如下：極端高水位，h1%=1.35m，h13%=0.93m，l=71.3m，t=9.3s極端低

17、水位，h1%=1.29m，h13%=0.94m，l=48.7m，t=9.3s設(shè)計高水位，h1%=1.33m，h13%=0.92m，l=66.4m，t=9.3s設(shè)計低水位。h1%=1.29m，h13%=0.92m，l=54。2m，t=9.3s2.3 泥沙 根據(jù)實地調(diào)查，該港址海岸比較穩(wěn)定，未見表層泥沙或岸線向前推移現(xiàn)象。由于本港區(qū)附近沒有河流，六道灣南北側(cè)分別有六道角、神島和鶯歌鼻阻擋，因此避免了河流挾帶泥沙及鄰近岸灘泥沙造成淤積的可能。在本港區(qū)可能造成泥沙運動的主要動力因素是波浪，近岸破碎波產(chǎn)生的沿岸流帶動泥沙順岸移動。其次是海流作用，但六道灣為砂質(zhì)海岸，海灣成弧狀，且灣度較淺，由于落潮流較大

18、，灣內(nèi)泥沙不易產(chǎn)生淤積現(xiàn)象。24 地質(zhì)具體見海南有色長勘勘察院海南省高速公路有限責任公司三亞中心漁港擴大初步設(shè)計階段工程地質(zhì)勘察報告書（2004年5月）2.5 地震三亞地區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度值0.05g，設(shè)計特征周期0.45秒（iii類場地），設(shè)計地震分組為第一組，故不需要進行抗震計算。第三章 總平面布置選擇防波堤布置形式時，需要考慮波浪、流、風、泥沙、地形地質(zhì)等自然條件；船舶航行、泊穩(wěn)和碼頭裝卸等營運要求以及建設(shè)施工、投資等因素。防波堤布置的合理與否，直接影響港口營運、固定資產(chǎn)投資及維護費用大小和長遠發(fā)展，是某些海港總平面布置的關(guān)鍵性工作。3.1防波堤的布置原則： 布置防

19、波堤軸線時，要與碼頭線布置相配合，碼頭前水域應(yīng)滿足允許作業(yè)波高值。 防波堤所圍成的水域應(yīng)有足夠的面積和水深，供船舶在港內(nèi)航行、調(diào)頭、停泊以及布置碼頭岸線。 防波堤所包圍的水域要適當留有發(fā)展余地，應(yīng)盡可能顧及到港口發(fā)展的“極限”和港口極限尺度的船型。 防波堤所包圍的水域也不全是越大越好，水域面積形狀要注意大風方向港內(nèi)自生波浪對泊穩(wěn)條件的影響。 要充分利用有利的地形地質(zhì)條件，將防波堤布置在可利用的暗礁、淺灘、沙洲及其他不大的水深中，以減少防波堤投資。 從口門進港的波浪，遇堤身反射，反復干擾亦是惡化港內(nèi)泊穩(wěn)條件的因素。3.2防波堤軸線的布置原則 防波堤軸線布置應(yīng)該是擴散式的，使進入口門的波能能很快擴

20、散在較長的波峰線上，波高迅速減少，這樣布置軸線也有利于在口門附近布置方便航行的調(diào)頭圓。 防波堤軸線轉(zhuǎn)彎時折角宜在120°180°之間，折角處根據(jù)結(jié)構(gòu)功能，盡量圓滑或多折線型連接。 盡量縮短防波堤軸線與當?shù)刈畲蟛ㄏ蛘坏拈L度，因為堤軸線與波向斜交時，作用于堤上的波力可減少。 布置防波堤軸線要注意小范圍內(nèi)地質(zhì)條件的變化，有時軸線稍加移動，可減少大量的地基處理費用。3.3口門的布置原則口門的布置可分為側(cè)向式、正向式。若船舶進出港方便，海岸泥沙不活躍，采用側(cè)向式可避免強浪直射碼頭，為碼頭布置有更多靈活性創(chuàng)造條件。口門的布置對港口使用及將來的發(fā)展影響較大。因此： 口門位置應(yīng)盡可能位于

21、防波堤突出海中最遠、水深最大的地方，方便船舶進入。 船舶進口門時通常航速為46kn，故從口門至碼頭泊位，一般宜有大于4倍船長的直線航行水域和調(diào)頭圓，以便于船舶進入口門后控制航向、減低航速、與拖船配合或完成緊急轉(zhuǎn)頭等操作。 船舶進出口門，航行安全是重要的?？陂T方向力求避免大于7級橫風和大于0.8kn的橫流。 口門軸線適應(yīng)船舶航行安全是首要的，使從口門進入的波能盡可能少，以維持水域泊穩(wěn)要求也是重要的。 口門寬度，船舶通過口門時不宜錯船或超越?？陂T寬度早任何情況下不宜小于設(shè)計船長，并應(yīng)很好研究預測本港極限尺度船型的船長。 口門數(shù)量，與航行密度、港口性質(zhì)、環(huán)境條件等因素有關(guān)，在滿足泊穩(wěn)要求的條件下，兩

22、個口門一般比一個好。兩個口門可以大小船分開進出等，增加運行的靈活性。兩個口門也常有利于環(huán)保，增強港內(nèi)水域的自凈能力，在泥沙活躍的海岸要具體分析。在船舶周轉(zhuǎn)量大的港口，要核算一下口門的通過能力。3.4 防波堤布置方案及比選波浪在行近過程中遇到建筑物，除發(fā)生波浪反射現(xiàn)象外，部分繼續(xù)傳播，是被掩護水域中的水面亦產(chǎn)生波動，這種現(xiàn)象稱為波浪的繞射，這是波能從能量高地區(qū)域向能量低的區(qū)域進行重新分布的過程，因此繞射后同一波峰線上的波高是不等的，但波長、周期不變。影響波浪繞射規(guī)律主要為人工建筑物的布局，為此六道灣漁港防波堤平面布置方案，特別是口門布置方案的不同，直接關(guān)系到港內(nèi)波浪繞射后波高的分布和大小。由于六

23、道灣港區(qū)周邊s-e-n向均為岸線環(huán)抱，為了使港內(nèi)水域及碼頭獲得較好的掩護條件，六道灣漁港防波堤采用雙突堤的布置型式。有雙突堤組成的口門后各點的繞射系數(shù)顆通過計算或查圖求得，繞射系數(shù)以下列函數(shù)形式表示： （3-1）式中：為底摩擦系數(shù)，為海水密度，b為口門寬度，l為入射波波長，為堤后某點同口門中點的連線與通過口門中點的波向線間的夾角。則港內(nèi)水域某處的波高值為： （3-2）式中：為入射波高。六道灣防波堤的布置設(shè)計了三種方案，針對這三種平面布置型式，計算了港內(nèi)水域波浪繞射系數(shù)的分布情況，分述如下：方案一：如圖3.1所示，口門朝向nw向，口門寬200m。南大堤堤頭位于-13m等深線處，北大堤堤頭位于-1

24、1m等深線處，口門中心位于-12m等深線處。圖3.1 防波堤平面布置方案一六道灣港區(qū)常風向為ene，強風向為wsw,因為南大堤基本把ssw向波浪掩護住，口門主要受wsw向波浪的影響，因此，該方案的優(yōu)點為口門水深較大，船只進出回旋區(qū)域較大。與強風向、波浪夾角過大，船體受其作用較大，對漁船進出口門不利。從波浪繞射計算結(jié)果看，由于wsw向波浪可進入港內(nèi)，南大堤堤后波浪左右較大，但港內(nèi)東邊岸線前沿波浪也較大，波浪繞射系數(shù)基本在0.3-0.4之間，整個碼頭規(guī)劃岸線中k4小于0.2的岸線不足400m。方案二：如圖3.2，在方案一的基礎(chǔ)上，將南大堤向北偏轉(zhuǎn)50，雙突堤口門朝向裝相nnw向，口門寬仍為200m

25、。圖3.2 防波堤平面布置方案二從港內(nèi)波浪繞射圖可知，由于口門向北偏轉(zhuǎn)，使wsw向波浪對港內(nèi)岸線的影響大大減小，防波堤后波浪作用得到較大的改善，k4線基本上小于0.45，東邊岸線的k4均小于0.2，區(qū)域部分在0.1以下，南大堤堤頭位于-12m等深線，北大堤位于-10.5m等深線，口門中央位于-11m等深線。該方案改善了港內(nèi)泊穩(wěn)條件，南防波堤堤后，特別是防波堤中部和根部的波浪大大減少，同時基本上避免了wsw主要波向?qū)Ω蹆?nèi)的傳播，船只進出口門時受風浪影響較大，口門水深也較大，但相應(yīng)減小了部分水域面積，主要是堤頭部分的深水區(qū)。方案三：如圖5，在方案二的基礎(chǔ)上，將口門向北移動，南大堤延長100m左右，

26、北大堤縮短100m，口門方向同方案二。圖3.3 防波堤平面布置方案三該方案主要基于盡可能減少港內(nèi)波浪的考慮。東邊岸線kd基本小于0.2，但是口門距北岸太近不足500m，對船只進出回旋造成不便。 根據(jù)以上分析，本次設(shè)計使用方案二。第四章 防波堤結(jié)構(gòu)型式比選斷面型式有兩個方案。方案一：帶防浪墻斜坡式結(jié)構(gòu)，外側(cè)護面塊體設(shè)置戧臺。戧臺上護面為安放一層扭王字塊體，戧臺及以下為安放二層扭工字塊體。方案二：帶防浪墻斜坡式結(jié)構(gòu)，外側(cè)護面無戧臺。護面為安放一層扭王字塊體一坡到底。與方案一區(qū)別之處為，取消戧臺，增加越浪量，堤頂高程因此增加到與防浪墻頂標高一致。兩個方案的比較如下表4.1:表4.1 兩種斜坡式方案結(jié)

27、構(gòu)的比較結(jié)構(gòu)特點主要優(yōu)點主要缺點方案（一）斜坡式外側(cè)帶戧臺為梯形斷面；用人工硂塊體拋筑而成；波浪作用時波能在坡面上大部分被吸收或消散。結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，有較高的整體穩(wěn)定性，使用于不同的地基，可以就地取材，破壞后易于修復耗費的石料用量大，堤內(nèi)側(cè)不能直接兼做碼頭。投資高于（二）。方案（二）斜坡式外側(cè)不帶戧臺的梯形斷面，結(jié)構(gòu)特點基本同方案（）。人工塊體較少，施工簡單，投資較省。波浪爬高大，相應(yīng)堤頂增高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不如方案（一），對爆破擠淤堤腳要求高。結(jié)合上表的分析，本次設(shè)計采用方案（一）第五章 防波堤斷面設(shè)計5.1 d斷面設(shè)計（-11.9m水深處）5.1.1.設(shè)計條件設(shè)計水位、設(shè)計波浪要素和地質(zhì)分別

28、依自然條件為設(shè)計依據(jù)；該地區(qū)地震基本烈度為7度；結(jié)構(gòu)安全等級為二級。5.1.2斷面尺寸的確定（1） 胸墻頂高程 根據(jù)防波堤設(shè)計與施工規(guī)范（jtj298-98），對于設(shè)胸墻的斜坡堤，胸墻的頂高程宜定在設(shè)計高水位以上1.01.25倍波高值處，從而，胸墻頂高程=設(shè)計高水位+（1.01.25）h13%=1.683+（1.01.25）×4.84=（6.5237.733）m。另一方面，胸墻頂高程要滿足波浪爬高的要求。斜坡上波浪爬高示意圖如圖5.1所示。圖5.1 波浪爬高示意圖根據(jù)海港水文規(guī)范（jtj250-98）的有關(guān)規(guī)定，正向規(guī)則波的爬高按下列公式計算： （5-1） （5-2） （5-3） （

29、5-4） （5-5）式中：r為波浪爬高（m），從靜水面算起，向上為正；為與斜坡護面結(jié)構(gòu)型式有關(guān)的糙滲系數(shù)，選取扭工子塊（安放二層）=0.38；r1為=1、h=1m時的波浪爬高（m）；（r1）m為與斜坡的m值有關(guān)的函數(shù)；r(m)為爬高函數(shù)；k1、k2、k3為系數(shù)，由規(guī)范可確定k1=1.24，k2=1.029，k3=4.98。分設(shè)計高水位和極端高水位兩種情況考慮。1）設(shè)計高水位1.683m的情況可查得對應(yīng)的堤前波要素，設(shè)計高水位下，對應(yīng)的h13%=4.84m，l=95.9m，d=1.683+11.9=11.583m。取坡度為1：1.5，則有設(shè)計高水位下，胸墻頂高程=1.683+5=6.683m。2

30、）極端高水位2.683m的情況可查得對應(yīng)的堤前波要素，極端高水位下，對應(yīng)的h13%=4.96m，l=8.5m，d=2.683+11.9=14.583m。取坡度為1：1.5，則有設(shè)計高水位下，胸墻頂高程=2.683+5.22=7.903m。經(jīng)過分析比較，允許少量越浪，取該胸墻頂高程為7.7m。（2）堤頂寬度按構(gòu)造要求，設(shè)計高水位下，b=1.25h13%=1.25×4.84=6.05m；在極端高水位下，b=1.25h13%=1.25×4.96=6.2m。根據(jù)工藝及使用要求，堤頂取兩車道，故有效寬度b=9m，所以堤頂寬度為9m（3）護面塊體、墊層塊石單個護面塊體穩(wěn)定重量根據(jù)防波堤

31、設(shè)計與施工規(guī)范（jtj298-98），單個護面塊體穩(wěn)定重量可按下式計算： （5-6） （5-7）式中：w為單個塊體的穩(wěn)定重量（t）；為塊體材料的重度（kn/m3），扭工字塊體；h為設(shè)計波高，取極端高水位下的h13%，為3m；kd為穩(wěn)定系數(shù)，查規(guī)范表4.2.5得kd=24；為海水重度（kn/m3），?。粸樾逼屡c水平面的夾角（°）cot=m=1.5。則有： 實際施工時，取塊石的重量為4t。護面層厚度護面層厚度按下式計算： （5-8）式中：h為護面層厚度（m）；為護面層塊體層數(shù)，??；c為塊體形狀系數(shù)，查規(guī)范，塊石隨機安放，取c=1.2。則有墊層設(shè)計）墊層塊石重量墊層塊石重量取護面塊體重量的

32、1/101/20，即0.20.4t。）墊層塊石厚度墊層塊石厚度不小于下式計算的結(jié)果： （5-9）式中：式中：h為墊層塊石厚度（m）；為墊層塊體層數(shù)，??；c為塊體形狀系數(shù)，查規(guī)范，取c=1.0；為墊層塊石重度，取=26.5 kn/m3。則有1.06）m墊層塊石厚度取為0.95m。（4）護底塊石設(shè)計 堤前最大波浪底流速堤前最大波浪底流速按下式計算： （5-10） 經(jīng)比較，取設(shè)計低水位下，h13%=4.45m，l=90.1m，d=11.573m。則有護底塊石穩(wěn)定重量 根據(jù)堤前最大波浪底流速查表，宜選用60100kg的塊石。護底塊石厚度0.67）m 護底塊石厚度取為0.7m.防波堤-11.9m水深處（

33、即d斷面）斷面圖如附圖1所示。5.1.3 關(guān)于d斷面胸墻設(shè)計及穩(wěn)定性驗算（1）作用分類及標準值計算胸墻的作用值包括自重力、波壓力、土壓力等，需考慮持久組合設(shè)計高水位下、持久組合極端高水位下，以及短暫組合（施工期）設(shè)計高水位下三種起主導作用的設(shè)計狀況。 持久組合，考慮設(shè)計高水位胸墻斷面受力圖如附2所示。()單位長度的自重力標準值， 塊體重度取23kn/m。；。()波浪力標準值根據(jù)海港水文規(guī)范（jtj250-98）的有關(guān)規(guī)定，無因次參數(shù)、b分別按下式計算： （5-11） （5-12）式中：d1為胸墻前水深（m），當靜水面在胸墻底面以下時，d1為負值， ；d為堤前水深，；h為設(shè)計波高，取設(shè)計高水位下

34、對應(yīng)的h1%，為6.6m；l為對應(yīng)的波長，取l=95.9m。代入上式，則滿足，則波峰作用時胸墻上的平均壓力強度按下式計算： （5-13）式中kp為與和波坦有關(guān)的系數(shù)，查圖可取，代入上式胸墻上的波壓力分布高度按下式計算： （5-14）式中：kz為為與和波坦有關(guān)的系數(shù)，查圖可取，代入上式單位胸墻上的總波浪力式中系數(shù)0.6是考慮胸墻前有塊體掩護，并滿足兩排兩層時，波浪力的折減系數(shù)，下面的浮托力應(yīng)同樣乘以0.6的折減系數(shù)。浮托力，式中取0.7是考慮波浪力分布圖的折減系數(shù)。(）內(nèi)側(cè)土壓力標準值墻后填石，則式中0.3是按規(guī)范要求，當胸墻底面埋深不小于1.0m時，內(nèi)側(cè)填石的被動土壓力按有關(guān)公式計算時考慮的折

35、減系數(shù)。（）作用標準值產(chǎn)生的穩(wěn)定或傾覆力矩自重力標準值對胸墻后趾的穩(wěn)定力矩水平波浪力標準值對胸墻后趾的傾覆力矩浮托標準值對胸墻后趾的傾覆力矩土壓力標準值對胸墻后趾的穩(wěn)定力矩 持久組合，考慮極端高水位胸墻斷面受力圖如附4所示。（）單位長度的自重力標準值與持久組合，考慮設(shè)計高水位時相同，為212.52kn/m。（）波浪力標準值 ；h取極端高水位下對應(yīng)的h1%，為6.79m；l為對應(yīng)的波長，取l=98.5m。代入上式，則滿足，則波峰作用時胸墻上的平均壓力強度胸墻上的波壓力分布高度單位胸墻上的總波浪力浮托力（）內(nèi)側(cè)土壓力標準值與持久組合，考慮設(shè)計高水位時相同，為30.84kn/m。（）作用標準值產(chǎn)生的

36、穩(wěn)定或傾覆力矩自重力標準值對胸墻后趾的穩(wěn)定力矩水平波浪力標準值對胸墻后趾的傾覆力矩浮托標準值對胸墻后趾的傾覆力矩土壓力標準值對胸墻后趾的穩(wěn)定力矩 短暫組合（施工期），考慮設(shè)計高水位 胸墻斷面受力圖如附5所示。 根據(jù)規(guī)范要求，對未成型的斜坡堤進行施工復核時，波高的重現(xiàn)期采用25 年。（）單位長度的自重力標準值與持久組合，考慮設(shè)計高水位時相同，為212.52kn/m。（）波浪力標準值 ；h取25 年重現(xiàn)期設(shè)計高水位下對應(yīng)的h1%，為4.95m（約為50 年重現(xiàn)期時對應(yīng)值的0.75倍）；l為對應(yīng)的波長，取l=83.84m（其周期約為50 年重現(xiàn)期時對應(yīng)值的0.866倍）。代入上式，則滿足，則波峰作用

37、時胸墻上的平均壓力強度胸墻上的波壓力分布高度單位胸墻上的總波浪力浮托力（）作用標準值產(chǎn)生的穩(wěn)定或傾覆力矩自重力標準值對胸墻后趾的穩(wěn)定力矩水平波浪力標準值對胸墻后趾的傾覆力矩浮托標準值對胸墻后趾的傾覆力矩d斷面胸墻各種作用及標準值計算見表5.1所示。表5.1 d斷面胸墻各種作用及標準值計算計算內(nèi)容持久組合施工組合設(shè)計高水位設(shè)計高水位極端高水位胸墻自重力標準值212.52kn/m212.52kn/m212.52kn/m無因次參數(shù)-0.183-0.078-0.194無因次參數(shù)0.3680.3680.336胸墻上平均波壓力強度44.65kpa57.63kpa37.14kpa胸墻上波壓力分布高度2.35

38、m2.73m1.52m胸墻水平波浪力標準值62.96kn/m94.40kn/m56.45kn/m波浪浮托力標準值31.88kn/m41.15kn/m44.20kn/m胸墻內(nèi)側(cè)土壓力標準值30.84kn/m30.84kn/m0自重力穩(wěn)定力矩448.996448.996448.996水平波浪力傾覆力矩73.98108.5625.74波浪浮托力傾覆力矩72.2693.27100.19土壓力傾覆力矩14.3914.390（2）d斷面胸墻抗滑穩(wěn)定性驗算沿墻底抗滑穩(wěn)定性的承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計表達式如下： （5-15）式中：為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取1.0；為水平波浪力分項系數(shù)，持久組合設(shè)計高水位取1.3，持久

39、組合極端高水位和短暫組合取1.2；為浮托力分項系數(shù)，持久組合設(shè)計高水位取1.1，持久組合極端高水位和短暫組合取1.0；為自重力分項系數(shù)，取1.0；為被動土壓力分項系數(shù)，取1.0；f為胸墻底面摩擦力設(shè)計值，取0.6。則各種組合情況的計算結(jié)果如下： 持久組合設(shè)計高水位：左式<右式，該情況下滿足。 持久組合極端高水位：左式<右式，該情況下滿足。 短暫組合設(shè)計高水位：左式<右式，該情況下滿足。綜上，d斷面胸墻抗滑穩(wěn)定性滿足要求。（3）d斷面胸墻抗傾穩(wěn)定性驗算 沿墻底抗傾穩(wěn)定性的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達式如下： （5-16）式中為結(jié)構(gòu)系數(shù)，取1.25；其他各項系數(shù)同前。則各種組合情況的

40、計算結(jié)果如下： 持久組合設(shè)計高水位：左式<右式，該情況下滿足。 持久組合極端高水位：左式<右式，該情況下滿足。 短暫組合設(shè)計高水位：左式<右式，該情況下滿足。綜上，d斷面胸墻抗傾穩(wěn)定性滿足要求。5.2 g斷面設(shè)計（-5.0m水深處）5.2.1.斷面尺度的確定（1） 胸墻頂高程 與d斷面類似，一方面，胸墻的頂高程宜定在設(shè)計高水位以上1.01.25倍波高值處，即胸墻頂高程=設(shè)計高水位+（1.01.25）h13%=1.683+1.25×4.30=7.058m，另一方面，還要滿足爬高的要求。護面塊石同樣取扭工字塊體兩層，則=0.38，此外，k1=1.24，k2=1.029，

41、k3=4.98。1）設(shè)計高水位1.683m的情況設(shè)計高水位下，對應(yīng)的h13%=4.30m，l=71.3m，d=1.683+5.0=6.683m。取坡度為1：1.5，則有 r=kr1h=0.38×2.235×4.3=3.65設(shè)計高水位下，胸墻頂高程=1.683+3.65=5.333m。2）極端高水位2.683m的情況 與設(shè)計高水位相類似極端高水位2.683m時，r=kr1h=3.92,所以胸墻頂高程為2.683+3.92=6.6（m）。經(jīng)過分析比較，取該胸墻頂高程為7m。（2）堤頂寬度按構(gòu)造要求，設(shè)計高水位下，b=1.25h13%=1.25×4.3=5.375m；在

42、極端高水位下，b=1.25h13%=1.25×4.61=5.7625m.根據(jù)工藝及使用要求，堤頂設(shè)置兩車道，故有效寬度b=9m，所以堤頂寬度為9m（3）斜坡堤邊坡坡度與b斷面類似，安放兩層人工塊體，邊坡坡度取1：1.5。（4）護面設(shè)計單個護面塊體穩(wěn)定重量 波高取極端高水位下的h13%，為4.61m，則 實際施工時，仍取塊石的重量為4t。護面層厚度護面層厚度式中： 為護面層塊體層數(shù)，取；c為塊體形狀系數(shù)，查規(guī)范，塊石隨機安放，取c=1.2。（5）墊層設(shè)計墊層塊石重量墊層塊石重量取護面塊體重量的1/101/20，即0.20.4t。墊層塊石厚度1.06）m墊層塊石厚度仍取為0.95m。（6

43、）護底設(shè)計堤前最大波浪底流速 經(jīng)比較，取設(shè)計低水位下，h13%=3.48m，l=60.7m，d=4.673m。代入，則有護底塊石穩(wěn)定重量 根據(jù)堤前最大波浪底流速查表，宜選用90150kg的塊石。護底塊石厚度0.77）m 護底塊石厚度取為0.7m。 防波堤-5m水深處（即g斷面）斷面圖如附圖3所示。5.2.2關(guān)于g斷面胸墻設(shè)計及穩(wěn)定性驗算（1）作用分類及標準值計算持久組合，考慮設(shè)計高水位胸墻的作用值與考慮的荷載組合同上，胸墻斷面圖和d斷面一樣，如附圖2所示。（）單位長度的自重力標準值；。（）波浪力標準值胸墻前水深 ；堤前水深；h取設(shè)計高水位下對應(yīng)的h1%，為5.31m；l為對應(yīng)的波長，取l=71

44、.3m。代入上式，則滿足，則波峰作用時胸墻上的平均壓力強度胸墻上的波壓力分布高度單位胸墻上的總波浪力浮托力（）內(nèi)側(cè)土壓力標準值墻后填石，則（）作用標準值產(chǎn)生的穩(wěn)定或傾覆力矩自重力標準值對胸墻后趾的穩(wěn)定力矩水平波浪力標準值對胸墻后趾的傾覆力矩浮托標準值對胸墻后趾的傾覆力矩土壓力標準值對胸墻后趾的穩(wěn)定力矩 持久組合，考慮極端高水位胸墻的作用值與考慮的荷載組合同上，胸墻斷面圖和d斷面一樣，如附圖4所示（）單位長度的自重力標準值與持久組合，考慮設(shè)計高水位時相同，為212.52kn/m。（）波浪力標準值 ；h取極端高水位下對應(yīng)的h1%，為5.79m；l為對應(yīng)的波長，取l=78.9m。代入上式，則滿足，則

45、波峰作用時胸墻上的平均壓力強度胸墻上的波壓力分布高度單位胸墻上的總波浪力浮托力（）內(nèi)側(cè)土壓力標準值與持久組合，考慮設(shè)計高水位時相同，為30.84kn/m。（）作用標準值產(chǎn)生的穩(wěn)定或傾覆力矩自重力標準值對胸墻后趾的穩(wěn)定力矩水平波浪力標準值對胸墻后趾的傾覆力矩浮托標準值對胸墻后趾的傾覆力矩土壓力標準值對胸墻后趾的穩(wěn)定力矩 短暫組合（施工期），考慮設(shè)計高水位 胸墻的作用值與考慮的荷載組合同上，胸墻斷面圖和d斷面一樣，如附圖5所示 根據(jù)規(guī)范要求，對未成型的斜坡堤進行施工復核時，波高的重現(xiàn)期采用25 年。（）單位長度的自重力標準值與持久組合，考慮設(shè)計高水位時相同，為212.52kn/m。（）波浪力標準值

46、 ；h取25 年重現(xiàn)期設(shè)計高水位下對應(yīng)的h1%，為3.98m（約為50 年重現(xiàn)期時對應(yīng)值的0.75倍）；l為對應(yīng)的波長，取l=63.37m（其周期約為50 年重現(xiàn)期時對應(yīng)值的0.866倍）。代入上式，則滿足，則波峰作用時胸墻上的平均壓力強度胸墻上的波壓力分布高度單位胸墻上的總波浪力浮托力（）作用標準值產(chǎn)生的穩(wěn)定或傾覆力矩自重力標準值對胸墻后趾的穩(wěn)定力矩水平波浪力標準值對胸墻后趾的傾覆力矩浮托標準值對胸墻后趾的傾覆力矩故g斷面胸墻各種作用及標準值計算見表5.2所示。表5.2 g斷面胸墻各種作用及標準值計算計算內(nèi)容持久組合施工組合設(shè)計高水位設(shè)計高水位極端高水位胸墻自重力標準值212.52kn/m212.52kn/m212.52kn/m無因次參數(shù)-0.186-0.017-0.205無因次參數(shù)0.3860.3830.348胸墻上平均波壓力強度35.92kpa48.43kpa33.29kpa胸墻上波壓力分布高度1.12m1.74m0.92m胸墻水平波浪力標準值24.14kn/m50.56kn/m30.63kn/m波浪浮托力標準值25.65kn/m34.58kn/m36.45kn/m胸墻內(nèi)側(cè)土壓力標準值30.84kn/m30.84kn/m0自重力穩(wěn)定力矩448.996448.99644.996水平波浪力傾覆力矩13