海岸工程11防波堤工程ppt93

第五章章防防波堤堤工程程第一節(jié)節(jié)概概論論第二節(jié)節(jié)斜斜坡坡式防防波堤堤第三節(jié)節(jié)直直立立式防防波堤堤第四節(jié)節(jié)混混成成式防防波堤堤第五節(jié)節(jié)浮浮式式防波波堤第六節(jié)節(jié)防防波波堤優(yōu)優(yōu)化設(shè)設(shè)計一防防波堤堤的功功能形成有有掩護護的水水域，，防御御波浪浪對港港域的的侵蝕蝕，為為船舶舶提供供平穩(wěn)穩(wěn)，安安全的的停泊泊和作作業(yè)環(huán)環(huán)境改善善碼碼頭頭、、護護岸岸等等的的設(shè)設(shè)計計條條件件對于于砂砂質(zhì)質(zhì)海海岸岸，，阻阻攔攔沿沿岸岸輸輸送送的的泥泥沙沙對于于淤淤泥泥質(zhì)質(zhì)海海岸岸，，減減小小隨隨潮潮進進入入口口門門的的泥泥沙沙防止止沿沿岸岸的的強強流流或或流流冰冰侵侵入入港港域域引導(dǎo)導(dǎo)水水流流的的導(dǎo)導(dǎo)堤堤攔截截沿沿岸岸漂漂沙沙的的防防沙沙堤堤是海海港港工工程程的的重重要要組組成成部部分分。。第一一節(jié)節(jié)概概論論二防防波波堤堤的的類類型型１．．平面面形形式式分分突堤堤,島式式防防波波堤堤,組合合堤堤第一一節(jié)節(jié)概概論論廟三突堤碼頭日本皆生海岸離岸堤第一一節(jié)節(jié)概概論論防波堤的平面布置單突突堤堤：系系在在海海岸岸適適當(dāng)當(dāng)?shù)氐攸c點筑筑堤堤一一條條，，伸伸入入海海中中，，使使堤堤端端達達適適當(dāng)當(dāng)深深水水處處。。適用用于于波浪浪頻頻率率比比較較集集中中在在某某一一方方位位，，泥泥沙沙運運動動方方向向較單一一情況況。。但在在沿沿岸岸泥泥沙沙活活躍躍地地區(qū)區(qū)，，不不宜宜采采用用。。雙突突堤堤：雙雙突突堤堤系系自自海海岸岸兩兩邊邊適適當(dāng)當(dāng)?shù)氐攸c點，，各各筑筑突突堤堤一一道道伸伸入入海海中中，，遙遙相相對對峙峙，，而而達達深深水水線線，，兩兩堤堤末末端端形形成成一一突突出出深深水水的的口口門門，，以以圍圍成成較較大大水水域域，，保保持持港港內(nèi)內(nèi)航航道道水水深深。。B1式雙突堤堤用于海海底平坦坦的開敞敞海岸；B2式用于海海底坡度度較陡；B3式多建于于迎面風(fēng)風(fēng)浪特大大，海底底坡度較較陡；B4式為海岸岸已有天天然灣澳澳，灣口口中央為為深水的的情況，，筑堤費費用亦較較省。第一節(jié)概概論防波堤的平面布置第一節(jié)概概論島堤：島堤系系筑堤海海中，形形同海島島，專攔攔迎面襲襲來的波波浪。堤堤身軸線線可以是是直線、、折線或或曲線。。C1式島堤堤堤身與岸岸平行，，可形成成窄長港港區(qū)，適適用于海海岸平直直、水深深足夠、、風(fēng)浪迎迎面而方方向變化化范圍不不大的情情況；C2式適用于于港址海海岸稍具具灣形而而水深的的情況，可以增加加港內(nèi)水水域面積積。C3式堤用于于已有足足夠?qū)挼牡乃蛑疄嘲?，，兩岸水水較深而而灣口有有暗礁或或沙洲。。防波堤的平面布置第一節(jié)概概論組合堤：亦稱混混合堤系系由突堤堤與島堤堤混合應(yīng)應(yīng)用而成成。大型型海港多多用此類類堤式。。D1式堤系因因突堤端端有回浪浪而必須須再建島島堤以阻阻擋。D2式系島堤堤建于雙雙突堤口口外，以以阻擋強強波侵入入港內(nèi)。。D3式適合于于岸邊水水深大，，海底坡坡度甚陡陡的地形形。D4式適用于于岸邊水水深不大大，海底底坡度平平緩，須須借防浪浪堤在海海中圍成成大片港港區(qū)的情情況。D5式適用于于已有良良好掩護護并足夠夠開闊的的天然灣灣澳。防波堤的平面布置第一節(jié)概概論２．結(jié)構(gòu)構(gòu)型式分分：斜坡坡式，直直立式，，混成式式，透空空式，浮浮式，壓氣式，，水力式式（圖５－－１－１１）三防波波堤的結(jié)結(jié)構(gòu)型式式及其適適用條件件斜坡式防防波堤直立式防防波堤混成式式防波波堤特種結(jié)結(jié)構(gòu)防防波堤堤防波堤堤的結(jié)結(jié)構(gòu)選選型第一節(jié)節(jié)概概論（一））斜斜坡式式防波波堤適用于于地基基較差差，水深較較?。ǎㄐ∮谟?m）石料來來源豐豐富的的情況況缺點是：需需要的的材料料數(shù)量量大，，斜坡坡上的的護面面石塊塊或人人工塊塊體如如重量量不足足，將將受波波浪作作用而而滾落落走失失，需需要經(jīng)經(jīng)常修修補；；在使使用方方面，，堤的的內(nèi)側(cè)側(cè)不能能用作作靠船船碼頭頭。優(yōu)點在于：它對對地基承載載力的要求求較低；施施工比較簡簡單，在在施工過程程中或建成成之后，如如有損壞，，修復(fù)較易易；在使用用方面，由由于波浪在在坡面上破破碎和較少少反射，所所以消波性性能良好。。1996年竣工的廣東臺山電廠東防波堤，防波堤長1370m。護面為10t～21t扭工字塊。１塊石不分級級的拋石堤堤通常用于施施工技術(shù)條條件較差的的地區(qū)設(shè)計水位上上下波浪強烈作作用區(qū)，采采用較緩的的堤坡維持持穩(wěn)定；該域以外則則用較陡的的坡度以減減少堤身斷斷面積２三層式拋石石堤圖５－１－－３三層，指護護面、墊層層和塊石該斷面適用用于d水深大于1.3倍有效波高高Hs當(dāng)d<1.3Hs時，應(yīng)延伸伸至海底與與塊石相交交其外坡亦可做成復(fù)合坡坡度，具有較好好的穩(wěn)定性３寬肩臺式拋拋石堤圖５－１－－４寬肩臺的特特點：消浪浪；降低越浪量量；減輕護面塊塊石的穩(wěn)定定重量；但拋石量較較大容許外側(cè)斷斷面在波浪浪作用下發(fā)發(fā)生變形。。４安放塊石護護面斜坡堤堤圖５－１－－１５我國斜坡堤堤護面，很很少采用拋拋填兩層塊塊石的型式式，一般為為安放一層層塊石，塊塊石的長軸軸方向垂直直于坡面。。安放塊石石的重量較較拋石為輕輕。５干砌塊石護護面斜坡堤堤只適用于施施工水位以以上的部位位對塊石進行行挑選并修修正石面塊石的長軸垂直于堤坡坡面石塊間緊密密嵌固避免縫隙過過大、坡面上要互互相錯縫塊石重量不不小于50kg砌石層厚度度不小于30cm屬于整體護護面，穩(wěn)穩(wěn)定性主要要取決于砌砌石層的厚厚度７拋填填混混凝凝土土塊塊體體防防波波堤堤圖５５－－１１－－６６／／７７采用用預(yù)預(yù)制制混混凝凝土土塊塊體體作作為為堤堤心心，，面面層層護護以以混混凝凝土土護護面面適用用于于施施工工時時期期波波浪浪經(jīng)經(jīng)常常較較大大，，石石料料缺缺乏乏，，有有足足夠夠起起重重能力力堤身身的的透透浪浪系系數(shù)數(shù)一一般般較較大大。。６漿砌砌塊塊石石護護面面斜斜坡坡堤堤屬于于整體體護護面面要求求在在水水位位以以上上施施工工底高高程程一一般般要要比比干干砌砌塊塊石石護護面面還還高高須注注意意留留有有泄泄水水孔孔，排排除除動動水水壓壓力力８用于于斜斜坡坡堤堤護護面面的的各各種種異異形形塊塊體體圖５５－－１１－－８８／／１１１１研制制各各種種異異型型塊塊體體其其出出發(fā)發(fā)點點，，提高高護護面面層層的的空空隙隙率率和和塊塊體體間間的的鎖鎖固固力力四腳腳錐錐體體，，四腳腳空空心心方方塊塊、、扭工工字字塊塊體體，，鉤鉤連連塊塊體體，，扭扭王王字字塊塊體體，鋼鋼筋筋混混凝凝土土柵柵欄欄板板等等1996年竣竣工工的的珠珠海海電電廠廠5萬噸噸碼碼頭頭防防波波堤堤，，堤堤長長1,400m為拋石斜波堤堤四腳空心塊塊護面結(jié)構(gòu)。。（二）直立式式防波堤圖５－１－１１２，Ｐ１６６３第一節(jié)概概論直立式防波堤堤（也稱為直直墻式）一般般比較適用于于地基承載能能力較好和水水深較大的情情況。優(yōu)點在于：當(dāng)當(dāng)水深較大時時，它所需的的材料比斜坡坡式堤節(jié)??；；在使用上，其其內(nèi)側(cè)可兼供供靠船之用。。缺點是：由由于波浪在在墻面反射，，消波的效果果較差，影響響港內(nèi)水面平平靜；同時，，直立堤的地地基應(yīng)力較大大，不均勻沉沉降可使堤墻墻產(chǎn)生裂縫；；建成后如發(fā)發(fā)生損壞，較較難修復(fù)。堤端面由墻身身、上部結(jié)構(gòu)構(gòu)和基床三部部分構(gòu)成。墻身：混混凝土矩形方方塊，各種型型式的空心方方塊，鋼筋混混凝土沉箱或無無底井筒上部結(jié)構(gòu)：：直立面，弧弧面，削角斜斜面基床：明明基床床，暗基床，，混合基床（三）混成式式防波堤（圖５－１－－１６）直立堤前有斜斜坡掩護的堤堤型適用于水深大大、波浪作用用強的情況要求：斜坡棱棱體有足夠頂頂高，塊體有足夠穩(wěn)穩(wěn)定性第一節(jié)概概論（四）特種結(jié)結(jié)構(gòu)防波堤（圖５－１－－１７／２００）在一些特定條條件下，當(dāng)常常規(guī)型式的防防波堤不適用用時，如當(dāng)?shù)氐厣笆先狈Ψ?，水深過大大以及臨時或或半永久擋浪浪措施等，經(jīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟濟比較，可采采用特殊結(jié)構(gòu)構(gòu)防波堤，其其型式如透空空式、浮式、、高樁承臺式式和格形鋼板板樁式等。第一節(jié)概概論浮式防波堤較適合于水位位變化幅度較較大的場合，，又由于它易易于拆遷，因因而可以用作作臨時工程的的防浪措施。。透空式防波堤堤特別適用于水水深較大、波波浪較小的條條件。但透空空堤不能阻止止泥沙入港，，也不能減小小水流對港內(nèi)內(nèi)水域的干擾擾。（五）防波堤堤的結(jié)構(gòu)選型型和設(shè)計條件件防波堤的設(shè)計計條件包括自然條件：風(fēng)風(fēng)、浪、流、、潮位、泥沙沙、冰凌、地地震、地質(zhì)等等使用條件：港港口對防波堤堤功能的要求求，如反射、、繞射、越浪浪、透浪、防沙、、防流、防冰冰、堤頂是否否利用、是否否堤內(nèi)側(cè)靠船船等材料條件：砂砂石料的開采采、供應(yīng)等施工條件：施施工設(shè)備、施施工技術(shù)、施施工作業(yè)天數(shù)數(shù)等第一節(jié)概概論防波堤的結(jié)構(gòu)構(gòu)選型，應(yīng)根據(jù)自然然條件，材料料來源，使用用要求和施工條件等，，通過全面的的技術(shù)經(jīng)濟比比較加以確定定。水深較小時，，斜坡堤石料豐富波高較大水深較大，地地質(zhì)較好時，，直立堤水深更更大時時，浮浮式防防波堤堤，高高樁承承臺式式防波波堤水位變變動較較大或或臨時時的擋擋浪結(jié)結(jié)構(gòu)，，浮式式防波波堤第一節(jié)節(jié)概概論防波堤堤的功功能：：4個防波堤堤的分分類：：按按平面面形式式分按結(jié)構(gòu)構(gòu)形式式分斜坡堤直立堤etc.（六）防波堤的設(shè)計計標(biāo)準(zhǔn)（1）設(shè)計潮位標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計高、低潮潮位：完整的的一年實測潮潮位資料，取取高潮累積率率10%的潮位和低低潮累積率率90%的潮位；極端高、低低潮位：重重現(xiàn)期50年的年極值值極端高潮潮位和低潮潮位（2）設(shè)計波浪浪標(biāo)準(zhǔn)：重現(xiàn)期，，波列累積積頻率設(shè)計波浪的的波列累積積頻率，是指設(shè)計波波浪要素在在不規(guī)則波波列中的出出現(xiàn)概率，，代表波浪浪要素的短短期統(tǒng)計分分布規(guī)律。。主要反映映波浪對不不同類型海海工建筑物物的不同作作用性質(zhì)。。設(shè)計波浪的的重現(xiàn)期，是指某一特特定波列累累積頻率的的波浪平均均多少年出出現(xiàn)一次，，代表波浪浪要素的長長期統(tǒng)計分分布規(guī)律。。主要反映映建筑物的的使用年數(shù)數(shù)和重要性性。《海港水文規(guī)規(guī)范》規(guī)定，1重現(xiàn)期，斜斜坡式、直直立式、墩墩柱式、樁樁基式50年；護岸等等非重要建建筑物，25年；燈塔，，100年，必要時時，按照歷歷史最大值值設(shè)計2波列累積率率，不同結(jié)結(jié)構(gòu)型式，，不同驗算算指標(biāo)，不不同部位，，使用的波波列累積頻頻率可能不不同（表5-1-1）,p168第一節(jié)概概論重現(xiàn)期波高的推算算方法：1當(dāng)有較長期期的波浪實實測資料時時，對分方方向的年極極值波高系系列進行PIII曲線分析；；2無較長期的的測波資料料，但對岸岸距離小于于100Km時，對分方方向的年極極值風(fēng)速系系列進行PIII曲線線分分析析，，再再由由重重現(xiàn)現(xiàn)期期風(fēng)風(fēng)速速和和對對岸岸距距離離，，間間接接確確定定同同一一重重現(xiàn)現(xiàn)期期的的設(shè)設(shè)計計波波高高。。3無較較長長期期的的測測波波資資料料而而對對岸岸距距離離又又較較長長時時，，采采用用歷歷史史天天氣氣圖圖。。平均均周周期期推推算算方方法法：：表5-1-2,p1691.當(dāng)?shù)卮蟮牟ɡ酥饕獮轱L(fēng)浪時２．．當(dāng)當(dāng)?shù)氐卮蟠蟮牡牟úɡ死酥髦饕獮闉橛坑坷死嘶蚧蚧旎旌虾侠死藭r時對年年極極值值波波高高所所對對應(yīng)應(yīng)的的波波周周期期進進行行PIII曲線線分分析析平均均波波長長的的推推算算方方法法：：(5-1-1),p168表5-1-3，p169危險險率率知識識點點波浪浪與與斜斜坡坡式式建建設(shè)設(shè)物物相相互互作作用用問問題題；；*斜坡坡堤堤上上波波浪浪荷荷載載計計算算；；*斷面面尺尺寸寸與與構(gòu)構(gòu)造造；；斜坡堤堤新的的發(fā)展展趨勢勢第二節(jié)節(jié)斜斜坡坡式防防波堤堤一波波浪與與斜坡坡式防防波堤堤的相相互作作用概述現(xiàn)象：：破碎碎、底摩阻阻造成成的能能量衰衰減、、爬高、、回落落、越越浪、、透浪、、反射射等現(xiàn)現(xiàn)象。。入射波波能量量分配配：耗耗散波波能、、傳遞遞波能能、反反射波波能由微幅幅波理理論：：波能正正比于于波高高的平平方。。1）波浪在在斜坡坡上破破碎（1）破碎碎水深深（2）破波波相似似參數(shù)數(shù)（伊伊利巴巴倫系系數(shù)））：歐美規(guī)規(guī)范(5-2-12),p173崩波卷波坍波涌波2）反射射（1）法國Miche公式：：（5-2-3），P171圖5-2-1，p171（2）海港港水文文規(guī)范范南科院院修正正曲線線影響波波浪反反射的的因素素:斜坡坡坡度、、護面面結(jié)構(gòu)構(gòu)、波波陡坡度越越小，，波浪浪在斜斜坡上上破碎碎越充充分，，消耗耗能量量越多多，反反射系系數(shù)越越小波陡越越大，，波浪浪在斜斜坡上上破碎碎越充充分，，反射射系數(shù)數(shù)越小小護面糙糙滲性性越大大、透透水性性越好好，反反射系系數(shù)越越小3）爬高和和落深（1）規(guī)則波波(5-2-5)----(5-2-9),P172河海大學(xué)提出的在風(fēng)直接作用下的不規(guī)則波爬高計算公式：波浪斜向向作用于于斜坡式式建筑物物對于斷面面形狀復(fù)復(fù)雜的斜斜坡式建建筑物，，其波浪浪爬高宜宜通過模模型試驗驗確定（2）不規(guī)則波波浪爬高分布布服從weibull分布肩臺對波浪爬爬高的影響：：爬高主要受：：肩臺上的相相對水深和肩肩臺的寬度影影響復(fù)坡平臺宜設(shè)設(shè)置在靜水位位（設(shè)計高水水位）附近，，上下半倍波波高內(nèi)消浪效效果最好，肩肩臺寬度為4倍波高時，可可消除波浪爬爬高40%；0.5-2倍波高時，可可消除爬高的的10-15%。相對爬高值和和反射系數(shù)與破波相似參參數(shù)的關(guān)系：：光滑不透水斜斜坡，拋石四角錐體、工工字形塊體護面都是不同同的。所以，以光滑滑不透水爬高或反射波波高乘以糙滲系數(shù)對不不同護面形式進行計算算的方法，只是一種近似似的方法。4）越浪（2）海港水文規(guī)范：南科院研究成果：無胸墻（1）英國水力研究站試驗結(jié)果：有胸墻：一航局科研所：透浪試驗中采用不規(guī)則波，波譜采用BretschneNer譜．拋石堤堤體的空隙率為48．7％，其內(nèi)、外坡分別為1：1．25和1:5。試驗中基本上不發(fā)生越浪，因此傳遞系數(shù)即為透浪系數(shù)。試驗表明，在不規(guī)則波作用下的透浪系數(shù)與波陡有關(guān)系。發(fā)現(xiàn)，當(dāng)波高相同時，Kt隨周期的增加而增大；當(dāng)周期相同時、kt隨波高的增加而減小。因此，Kt隨波陡的增加而降低。5）透浪：6）斜坡堤堤腳腳沖刷在斜坡堤堤腳腳處，波浪壓壓力差和地下下水下流動可可能產(chǎn)生很快快的流速，引引起泥沙懸浮浮，然后海流流把懸浮泥沙沙搬運走。淺淺的沖刷孔洞洞可以移動覆覆蓋層的支撐撐物，使它們們滑落到表面面：同時，深深的孔洞可能能破壞斜坡堤堤的穩(wěn)定性，，使它不斷變變陡，直到基基底土層承載載力衰退，導(dǎo)導(dǎo)致全面滑動動。沖刷深度：：與坡腳特特性、深水水波陡及堤堤的空隙率率有關(guān)圖圖(5-2-10)保護堤腳的的措施，在在斜坡前采采用護底塊塊石層7）斜坡堤護護面塊體穩(wěn)穩(wěn)定計算(1)Hudson公式Hudson公式存在的的問題（（2）荷蘭VanderMeer護面塊體的的穩(wěn)定性主主要與堤前前的波浪形形態(tài)有關(guān)，，

根據(jù)破破波相似參參數(shù)，劃分分波浪形態(tài)態(tài)，分涌波波和卷波，，計算塊石石的名義直直徑公公式5-2-33—5-2-35p182斜向波作用用下護面塊塊體的穩(wěn)定定重量斜斜向波對工工字型塊體體的穩(wěn)定性性反而不利利8）護面板上上的波浪力力1）波浪沖擊擊壓力：用用于鋼筋混混凝土板或或柵欄板的的強度計算算關(guān)注問題：：最大沖擊擊壓力作用用點的位置置和量值；；壓力的分分布波浪沖擊壓壓力主要與與波要素、、堤坡坡度度有關(guān)，最最大值出現(xiàn)現(xiàn)在水面以以下。2）波浪浮托托力產(chǎn)生原因：：波浪回落過過程中，堤堤內(nèi)水位略略高于堤外外水位，這這個水頭差是形成成波浪浮托托力的重要要原因。根據(jù)浮托力力,確定護面板板整體穩(wěn)定定需要的面面板厚度(5-2-19),p176最大波壓力力作用點的的作用高度度：作用在柵欄欄板護面波波壓力，山山東海洋學(xué)學(xué)院最大正向波波壓力：5-2-24系數(shù)改為：：“0.85””p177最大反向壓壓差：5-2-25柵欄板厚度度：5-2-39p1859）干砌塊石護面的的穩(wěn)定計算算：及設(shè)置排水水孔的漿砌砌塊石其失穩(wěn)一般般系由于波波浪浮托力力引起的塊石石向上跳脫脫需要計算砌砌石厚度可由波浪浮浮托力，重重力法向分分量，摩檫力等）的的平衡導(dǎo)出出干砌條石的穩(wěn)定厚度：(考慮了砌塊間的摩擦力)（5-2-38）海港水文規(guī)范（忽略摩擦力的作用）（5-2-37）《海港水文規(guī)規(guī)范》中作用在斜斜坡堤頂部部擋浪墻上上的波浪力計算公式式，由河海海大學(xué)提出出胸墻墻的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式計算算方方法法：：1，不不埋埋入入2，有有埋埋入入3，有有塊塊體體掩掩護護波浪浪在在斜斜坡坡上上破破碎碎后后,呈射射流流狀狀對對墻墻體體產(chǎn)產(chǎn)生生沖沖擊擊,形成成打打擊擊壓壓力力。。10）胸胸墻墻上上的的作作用用力力胸墻墻上上波波浪浪力力有有水水平平力力和和底底部部浮浮托托力力用于于計計算算胸胸墻墻的的抗抗傾傾和和抗抗滑滑穩(wěn)穩(wěn)定定波峰峰作作用用時時擋擋浪浪墻墻上上的的平平均均波波浪浪壓壓力力擋浪墻上Ｐ作用的總高度為：單位長度擋浪墻上的總波浪力：擋浪墻底面上的波浪浮托力：海港港水水文文規(guī)規(guī)范范，，規(guī)規(guī)定定折折減減系系數(shù)數(shù)為為0.6二、、斜斜波波堤堤的的斷斷面面尺尺度度及及構(gòu)構(gòu)造造1斷面面型型式式的的選擇擇2斷面面尺尺寸寸堤頂頂高高程程:允許許少少量量越越浪浪,設(shè)計計高高水水位位+0.6-0.7H基本不不越浪浪，設(shè)設(shè)計計高水水位+>1.0H防護要要求較較高時時，要要按設(shè)計高高水位位+爬高+安全超超高核核算堤頂寬寬度：：滿滿足施施工機機具和和使用用要求求一般為為1.1-1.25H構(gòu)造上上至少少滿足足安放放兩排排或隨隨機安安放三三排人人工塊塊體的的寬度度邊坡坡坡度：：與與護面面的形形式有有關(guān)拋石棱棱體頂頂高程程：設(shè)設(shè)計計低水水位下下約約1.0-1.5H寬度：：不不小于于2.0m厚度不不小小于1.0m水深較較小時時，亦亦可把把護面面塊體體向海海延伸伸，形形成棱棱體肩臺頂頂高高程設(shè)設(shè)計計高水水位上上下約約0.5H寬度不不小小于2.0m寬肩臺臺式斜斜坡堤堤，肩肩臺頂頂高程程設(shè)設(shè)計高高水位位上上1.0-3.0m寬度不不小于于6.0m擋浪墻墻重重力力式結(jié)結(jié)構(gòu)，，應(yīng)滿滿足穩(wěn)穩(wěn)定要要求，，抗滑穩(wěn)穩(wěn)定性性和抗抗傾穩(wěn)穩(wěn)定性性頂高程，設(shè)設(shè)計高水水位+1.0-1.25H嵌入堤頂至至少0.3m坡肩寬度塊塊石或或四角空心心方塊；四四角錐體體或扭工塊塊體堤身寬度對對于拋填填方塊斜坡坡堤，堤身身在設(shè)計高高水位時，，不小于3H護底寬寬度，堤堤身處5-10m堤頭處10-15m厚度1-2層，且不小小于0.5m3塊石重量外坡：設(shè)計計水位上下下1倍波高范圍圍內(nèi)，按按Hudson公式計算設(shè)計低水位位下1.0-1.5H，取護面面塊體重的的1/5-1/10設(shè)計低水位位下1.5H，取護面重重量的1/10-1/15墊層：外坡坡護面塊體體的1/20-1/40內(nèi)坡：允許許少量越浪浪時，堤頂至設(shè)計計低水位之之間，取與與外坡護面面塊體相同同的重量設(shè)計低水位位以下，取取與外坡墊墊層塊石相相同的重量量不允許越越浪時，，取與外坡坡墊層塊塊石相同同的重量量，并按按內(nèi)側(cè)波波浪進行行復(fù)核堤頂：塊塊石重重量一般般與外坡坡護面塊塊體重量量相同當(dāng)?shù)添敻吒叱淘谠O(shè)設(shè)計高水水位以上上不足0.2H時，其重重量應(yīng)加加大為不小小于1.5倍的外坡坡護面塊塊體的重重量堤心：一一般為為10-100kg的塊石，，級配適適當(dāng)護底：依依堤前最最大波浪浪底流速速確定公公式式5-2-424細部構(gòu)造的要要求1）對于護面、、拋石棱體等等大塊石，不不宜直接拋于于海底面，而而應(yīng)設(shè)置厚度度不小于0.5m的重量為10-100kg的碎石墊層2）隨機安放及及規(guī)則擺放的的扭工字塊體體，擺放要求求3）漿砌塊石變變形縫及排排水孔的要求求4）堤頭段5）堤根短6）堤軸線向外外的折角段斜坡式防波堤堤設(shè)計流程：：依據(jù)條件選擇擇斷面型式初擬斷面尺寸寸；3.防波堤設(shè)計計計算；護面、護底、、胸墻穩(wěn)定性性、地基沉降降、地基穩(wěn)定定性。4.按照構(gòu)造要求求，進行細部部設(shè)計。知識點波浪與直立式式建筑物相互互作用問題；；*直立堤上波浪浪荷載計算；；*斷面尺寸與構(gòu)構(gòu)造；直立堤新的發(fā)發(fā)展趨勢第三節(jié)直立立式防波堤（一）波浪與與直立式防波波堤的相互作作用直立式建筑物物的基本類型型：為什么進行波波浪力的計算算：直墻上波浪力力主要用于建建筑物的抗傾、、抗滑穩(wěn)定計計算。波浪力與建筑筑物前的波態(tài)態(tài)密切相關(guān)。。不同波態(tài)，，波浪力計算算方法不同。。直立墻前的波波浪形態(tài)立波：當(dāng)當(dāng)行進波的波波峰線與直立立堤的軸線大大致平行，堤堤前有足夠的的水深,且波陡比較小小時，波浪將將在堤面上反反射，反射波波與入射波相相疊而形成立立波。有完全全立波和部分分立波.破碎立波：如果入射波陡陡過大，則立立波不能維持持，波峰水體體上濺而破碎碎，形成破碎碎立波。破碎波：遠破破波、近破波波遠破波(低基床或暗基基床)堤前水深不足足，堤身反射射造成堤前波波能密度過大大，而形成的的在波腹點破破碎的遠破波波。近破波(中高基床)中、高基床時時,水深不足,波浪在基床上上變形破碎，，而形成的破破波點離堤很很近的破碎波波。注：1低基床或暗基基床時，當(dāng)d<2H,i>1/10時，也可能出現(xiàn)近破波波。2建筑物位于天天然海灘的破破波線近岸側(cè)側(cè)，堤身直接接承受破碎波浪浪的打擊。1）莊井七郎公公式a淺水區(qū)公式：微幅波理論論靜水面以下，，最大波浪壓壓力分布為靜水面以上，，最大波浪壓壓力呈三角形形分布即，z=H處p=0，z=0處p=rHb非常淺水區(qū)公公式靜水面以上1.3H范圍內(nèi)三角角形分布靜水面以下呈呈指數(shù)分分布（二）直立堤堤上的波浪力力3）Sainflou立波波浪力Sainflou基于非線性淺淺水立波理論論推導(dǎo)了立波波作用力波峰時：波谷時：范，對不同波波陡和水深條條件下的波浪浪壓力計算，，作了補充規(guī)規(guī)定我國海港水文文規(guī)范波峰作用力：：a.《87海港水文規(guī)范范》a.1當(dāng)時時，采用用Sainflou公式；a.2當(dāng)時時，采用用莊井七郎淺淺水區(qū)公式；；a.3當(dāng)時時，水深d改用，，使用莊莊井七郎淺水水區(qū)公式；a.4當(dāng)時時，規(guī)范中中并未規(guī)定，，可以采用莊莊井非常淺水水公式進行估估算，但應(yīng)做做物模實驗。。a.5當(dāng)時時，規(guī)范范規(guī)定，按Sainflou公式計算的波波壓力要乘以以Miche-Bissel系數(shù)。b.《98海港水文規(guī)范范》b.1采用二階橢圓圓余弦波理論論；b.2采用Sainflou公式；b.3采用無因此周周期內(nèi)插法；；b.4其它情況與87同。波谷作用力：：a.1,《87海港水文規(guī)范范》采用Sainflou公式。a.2,《98海港水文規(guī)范范》時，采用二階階橢圓余弦波波理論；在時時，采采用無因此周周期內(nèi)插法。。2.遠破波作用力力2.1影響遠破波的的因素：a.波浪要素：H，L，描述了推推進波所攜帶帶的能量；波波坦越長，波波壓力越大；；b.海底坡度：反反映了波能能量的集中度度和破碎能量量的損耗度，，坡度越大，，能量集中越越迅速，波腹腹點離堤越近近，波壓力越越大；c.相對水深d/H，反映了波浪浪能量沿水深深分布的均勻勻度，相對水水深越大，能能量分布越不不均勻，破碎碎就越接近表表面，水底波波壓強也就相相對較小。2.2遠破波公式：：3.近破波波作用用力近破波波發(fā)生生于中中、高高基床床，基基床尺尺度及及糙滲滲對波波浪破破碎有有較大大影響響，其其影響響因素素歸結(jié)結(jié)為：：基床床相對對水深深，，基基肩相相對寬寬度，，基床床邊坡坡m；基床床糙滲滲性；；波浪浪尺度度；；堤堤頂高高程。。無量量綱綱的的波波浪浪力力可表表述述如如下下：：在工工程程實實用用條條件件下下，，上上式式可可以以簡簡化化為為：：近破破波波的的最最大大波波壓壓強強隨隨相相對對水水深深減小小，，先先達達到到一一極極大大值值，，之之后后再再減減小小，，這這與與合合田田良良實實公公式式一一致致。。4.當(dāng)直立堤堤處于破破波帶內(nèi)內(nèi)3.1，i=1/50~1/140時，取波波高H=0.78d按遠破波波公式計計算波浪浪力；3.2，i大于1/50時，可可能產(chǎn)產(chǎn)生較較大的的波浪浪力，，宜通通過模模型試試驗確確定波波浪力力。作作為初初步估估算，，可以以采用用遠破破波公公式，，波高高取為為相應(yīng)應(yīng)該底底坡的的極限限波高高。5.合田良良實公公式《79日本港港灣設(shè)設(shè)計標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)》：原設(shè)計計標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，對對立波波采用用Sainflou公式，，對破破碎波波，采采用廣廣井公公式，，其中中存在在兩個個問題題：1.兩個公公式在在破碎碎臨界界處差差別很很大；；2.計算波波高取取有效效波高高，標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)偏偏低。。合田良良實，，提出出了統(tǒng)統(tǒng)一的的波浪浪力計計算公公式，，該公公式可可計算算斜向向波、、破碎碎波以以及立立波。。5-3-37———5-3-39不足：：1.墻底底浮浮托托力力與與波波壓壓力力不不相相等等，，這這與與流流體體力力學(xué)學(xué)同同一一點點各各向向壓壓強強不不相相符符相相悖悖；；2.靜水水面面以以上上壓壓強強作作用用高高度度取取為為1.5H，而而不不區(qū)區(qū)分分波波態(tài)態(tài)值值得得研研究究；；3.波壓壓強強分分布布取取為為直直線線分分布布，，對對水水深深較較大大時時的的誤誤差差將將加加大大。。6斜向向波波的的作作用用力力5.1合田田良良實實公公式式可可以以用用來來計計算算斜斜向向波波的的作作用用力力。。5.2斜向向波波作作用用時時波波高高的的折折減減系系數(shù)數(shù)7削角角直直立立堤堤先按按完完全全直直立立堤堤繪繪制制波波壓壓力力分分布布圖圖，，然然后后假假定定削削角角部部分分的的波波浪浪力力與與完完全全直直立立部部分分的的波波浪浪力力相相同同。。8開孔孔沉沉箱箱直直立立堤堤波浪浪力力與與開開孔孔形形式式，，開開孔孔率率、、消消能能室室寬寬度度有有關(guān)關(guān)系系。。（三三））波波浪浪對對直直立立堤堤前前砂砂底底的的沖沖刷刷立波波作作用用下下的的泥泥沙沙運運動動形形式式：：推推移移質(zhì)質(zhì)和和懸懸移移質(zhì)質(zhì)。。取決決于于泥泥沙沙的的粒粒徑徑和和波波浪浪要要素素的的大大小小當(dāng)組組成成砂砂底底的的顆顆粒粒較較細細時時，，泥泥沙沙運運動動狀狀態(tài)態(tài)以以懸懸移移質(zhì)質(zhì)為為主主。。在在節(jié)節(jié)點點處處發(fā)發(fā)生生沖沖刷刷，，而而在在腹腹點點附附近近發(fā)發(fā)生生堆堆積積當(dāng)組組成成砂砂底底的的顆顆粒粒較較粗粗時時，，泥泥沙沙運運動動以以推推移移質(zhì)質(zhì)為為主主。。砂砂底底在在節(jié)節(jié)點點與與腹腹點點的的中中部部發(fā)發(fā)生生沖沖刷刷，，而而在在節(jié)節(jié)點點處處發(fā)發(fā)生生堆堆積積。。相對對細細顆顆粒粒泥泥沙沙的的沖沖刷刷平平衡衡剖剖面面：：用用余余擺擺線線描描述述；；相對對粗粗顆顆粒粒泥泥沙沙的的沖沖刷刷平平衡衡剖剖面面：：用用多多項項式式描描述述。。(三)直立立式式防防波波堤堤堤堤前前砂砂底底的的沖沖刷刷立波波作作用用下下直直立立堤堤前前的的泥泥沙沙運運動動形形式式：：推移移質(zhì)質(zhì)：：泥泥沙沙沿沿床床面面滑滑動動、、滾滾動動或或越越移移，，其其速速度度小小于于流流速速懸移移質(zhì)質(zhì)：：泥泥砂砂懸懸浮浮于于水水中中，，其其速速度度等等于于水水流流速速度度。。運動動形形式式取取決決于于泥泥沙沙的的粒粒徑徑和和波波浪浪要要素素的的大大小小,以(umax-uc)/W來區(qū)分，當(dāng)(umax-uc)/w<16.5時，為相對粗粗顆粒泥砂當(dāng)(umax-uc)/w>16.5時，為相對細細顆粒泥砂當(dāng)組成砂底的的顆粒較細時時，泥沙運動動狀態(tài)以懸移移質(zhì)為主。在節(jié)點處發(fā)生生沖刷，而在在腹點附近發(fā)發(fā)生堆積當(dāng)組成砂底的的顆粒較粗時時，泥沙運動動以推移質(zhì)為為主。砂底在節(jié)點與腹點點的中部發(fā)生生沖刷，而在在節(jié)點處發(fā)生生堆積。沖淤機機理分分析析立波傳質(zhì)速度度分布波節(jié)波節(jié)波腹SWL兩類沖淤淤形態(tài)態(tài)波腹腹波節(jié)節(jié)波腹腹波節(jié)節(jié)波腹UminUmaxUminUmaxUmin二、直直立堤堤的斷斷面尺尺寸及及構(gòu)造造1.直立堤堤的斷斷面尺尺度1.1上部結(jié)結(jié)構(gòu)：：a.現(xiàn)澆整整體式式或裝裝配整整體式式；b.型式：：削角角面、、直立立面、、弧面面；c.頂高程程：允允許越越浪（（0.6~0.7）H傳遞波波高（（0.1-0.2）H不允許許越浪浪（1.0~1.25）Hd.底高程程：高高出施施工水水位0.3m；e.底寬：：根據(jù)據(jù)抗滑滑和抗抗傾穩(wěn)穩(wěn)定性性計算算確定定。1.2堤身：：a.堤頂寬寬度取取（1.5~2.0）H；b.堤寬和和堤高高比（（0.8~1.0）c.滿足沿沿堤底底面的的抗滑滑穩(wěn)定定性和和抗傾傾穩(wěn)定定性。。1.3基床：：a.堤前水水深d1應(yīng)大于于（1.5~2.0）倍的的波浪浪破碎碎波高高；b.可采用用明基基床、、暗基基床和和混合合基床床；c.外肩與與內(nèi)肩肩寬度度可分分別取取計算算寬度度的0.6和0.4倍；e.明基床床坡度度：外外側(cè)1:1.2~1:3；內(nèi)側(cè)側(cè)1:1.5~1:2；f.暗基床，寬寬度不宜小小于直立堤堤墻身寬度度加兩倍基基床厚度；；g.拋石基床厚厚度：粘土土地基：不不小于1.5m；沙土：不不小于1m；巖石地基基：不小于于0.5m。同時滿足足基床底地地基承載力力要求。2.直立堤的的設(shè)計計計算2.1重力式直直立堤按按承載能能力極限限狀態(tài)進進行設(shè)計計。2.2應(yīng)考慮三三種設(shè)計計狀況及及相應(yīng)組組合a持久狀況況：應(yīng)考考慮的組組合如下下a.1設(shè)計高水水位時a.2設(shè)計低水水位時a.3極端高水水位時a.4極端低水水位時b.短暫狀況況：用來來進行施施工期復(fù)復(fù)核，應(yīng)應(yīng)考慮的的組合如如下：水位采用用設(shè)計高高水位和和設(shè)計低低水位，，波浪重重現(xiàn)期5~10年。c.偶然狀況況：對地地基承載載力和穩(wěn)穩(wěn)定性計計算，考考慮地震震作用的的偶然組組合。水水位采用用設(shè)計低低水位，，不考慮慮地震和和波浪同同時作用用的組合合。注：直直立堤穩(wěn)穩(wěn)定性計計算，不不考慮內(nèi)內(nèi)側(cè)與外外側(cè)波浪浪相組合合的情況況，將內(nèi)內(nèi)側(cè)視為為靜水面面。堤頭頭處：堤堤前設(shè)計計波高，，堤內(nèi)為為靜水位位。直立堤堤堤頭附近近的波態(tài)態(tài)2.3對重力式式直立堤堤的設(shè)計計計算的的項目：：a.重力式直直立堤堤堤身和上上部結(jié)構(gòu)構(gòu)的穩(wěn)定定性計算算抗傾穩(wěn)定定性和抗抗滑穩(wěn)定定性b.基床承載載力驗算算；c.整體穩(wěn)定定性驗算算；e.地基沉降計算算f.明基床護肩塊塊石和堤前護護底塊石的穩(wěn)穩(wěn)定重量計算算。對于方塊式直直立堤，尚需需進行沿水平平縫的抗滑和和抗傾穩(wěn)定計計算；沿齒縫縫的抗傾穩(wěn)定定計算。對于沉箱式直直立堤，需對對沉箱結(jié)構(gòu)進進行設(shè)計計算算。2.4關(guān)于設(shè)計計算算的幾點說明明a抗滑穩(wěn)定性和和抗傾穩(wěn)定性性a.1上部結(jié)構(gòu)受力力分析a.2水平縫和齒縫縫的受力分析析a.3沿基床底面的的受力分析b整體穩(wěn)定性b.1對于非巖石地地基，必須有有足夠的抵抗抗連同土壤一一起的抗滑穩(wěn)穩(wěn)定性；b.2采用圓弧滑動動法；b.3當(dāng)?shù)鼗泻杏熊浫鯅A層時時：復(fù)式滑滑動面方法；；b.4關(guān)于滑動圓弧弧；b.5堤前出現(xiàn)沖刷刷坑：應(yīng)考慮慮沖刷坑的不不利影響c地基沉降c.1主要是控制施施工時期的預(yù)預(yù)留沉降量；；c.2可不考慮波浪浪側(cè)壓力引起起的沉降量；；c.3一般只計算設(shè)設(shè)計低水位；；c.4基床本身的壓壓縮沉降量不不計；c.5采用分層總和和法；c.6沉降量的容許許值：沉箱結(jié)結(jié)構(gòu)：35cm；方塊結(jié)構(gòu)：：30cmd明基床基肩和和坡面塊石穩(wěn)穩(wěn)定重量計算算d.1我國規(guī)范：適適用于拋填塊塊石和四角空空心方塊；安放塊石，取取拋填塊石的的0.6倍；坡度1:1時，取圖中值值的1.33倍波高采用5%累計率波高d.2日本運輸省港港灣技術(shù)研究究所e直立堤