海岸工程設(shè)計計算書

《海岸工程學(xué)》課程設(shè)計設(shè)計計算書組號______________姓名______________學(xué)號______________2012年5月摘要為防止波浪對PalabuhanRatu灣內(nèi)電廠的侵襲，在海灣內(nèi)建造防波堤，來形成有掩護的水域。應(yīng)本次設(shè)計任務(wù)書的要求，設(shè)計一總廠1284.628m防波堤，設(shè)計內(nèi)容及步驟包括1.資料收集；2.結(jié)構(gòu)選型；3.斷面設(shè)計；4.施工圖繪制。一、工程概況1、工程位置擬建電廠位于印度尼西亞國南部爪哇島的西南海岸PalabuhanRatu灣內(nèi)，面對印度洋。地理概位為：07°02′E，106°32′N。2、工程內(nèi)容防波堤設(shè)計內(nèi)容包括南防波堤和北防波堤，南防波堤總長1284.628m，北防波堤總長778.627m。二、自然條件1、氣象本地區(qū)屬熱帶雨林氣候，高溫、多雨、風(fēng)小、濕度大，每年1～3月份為雨季，6～9月份為旱季，其它月份為旱濕轉(zhuǎn)換期。1）氣溫工程點氣溫特征值表月份分類123456789101112歷年月平均氣溫（?C）24.223.924.424.424.424.123.923.724.024.324.424.0歷年月最高氣溫（?C）33.03233.433.436.233.032.232.834.034.233.633.62）降水單位：mm各月降水量統(tǒng)計表（1996年～2005年）類別1月2月3月平均4786185674月5月6月7月8月9月10月11月12月年度降水量29916721012972140393559578421011961539833最大79336653726835025187269914665795最小14027636312061020056834810225182、水文1）設(shè)計水位(平均海平面為基準(zhǔn))設(shè)計高水位：0.84m設(shè)計低水位：-0.77m極端高水位：1.07m極端低水位：-1.01m海嘯增水考慮2m～3m2）波浪防波堤設(shè)計波要素位置波向底高程(m)H1%(m)H4%(m)H5%(m)H13%(m)Have(m)T(s)L(m)SW4.083.673.593.182.2511.6587.7-5.32.223.15W11.654.083.6387.73.55注：陰影部分為極限波高3）潮流最大流速為0.24cm/s。3、工程地質(zhì)1)地質(zhì)分層根據(jù)中交三航設(shè)計院勘察公司編制的地質(zhì)報告，擬建場區(qū)50m以淺從上到下主要發(fā)育以下地層：Ⅰ細砂．淺褐～淺灰色，飽和，松散～稍密，土質(zhì)較均勻，含鐵質(zhì)礦物。局部顆粒較粗，為中細砂。顆粒級配不良。該層主要分布在擬建碼頭區(qū)和擬建防波堤的近岸段，而防波堤的其他區(qū)域基本缺失。頂部的砂粒一般隨海潮和海浪移動，一般直接出露于海底。層厚一般2.0～5.0m，F(xiàn)9～M7段較薄，僅為0.7m左右，M3處較厚，為8.7m左右。實測標(biāo)貫擊數(shù)5～12擊。Ⅱ粉砂灰～淺灰褐色，飽和，松散～稍密（局部為中密狀）。土質(zhì)不勻?；焐倭空承酝粒唤兜拇a頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)（是指防波堤靠岸鉆孔F1和F9及其附近，以下所指相同）偶含少量中粗砂或小礫石，局部近中細砂；局部粉土含量高，為砂質(zhì)粉土；在防波堤區(qū)局部為粉砂混淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土或為砂質(zhì)粉土。該層分布較廣，除在南防波堤F1處缺失外，一般均有分布，且在防波堤區(qū)除近岸段外分布一般都較厚。碼頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)而厚度一般為3.0～6.0m，頂板標(biāo)高一般為－4.0～－6.0m左右，局部（F9～M7）較高為－2.2m左右，局部（M3）較低為－10.0m左右；在防波堤遠岸區(qū)域，厚度一般為5.0～10.0m，頂板標(biāo)高一般為－8.0～－13.0m左右。實測標(biāo)貫擊數(shù)一般為5～13擊，總體呈現(xiàn)碼頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)擊數(shù)相對較大些，局部可達14～20擊，而防波堤其他區(qū)域相對較為松散，擊數(shù)小些，局部近3～5擊。Ⅱt淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土混砂灰～淺灰色，飽和，流塑（局部近粉質(zhì)粘土混砂，呈軟塑狀）。局部混粉砂較少，近淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，局部為粉質(zhì)粘土混粉砂。干強度中等，韌性中等。該層在碼頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)僅以透鏡體狀分布于Ⅱ粉細砂層（F9、M6、M1、M8孔中有揭示）中；頂板標(biāo)高－5.0～－7.0m，厚度一般僅為30cm左右，但在F9孔處相對較厚，為3.5m左右；該層在防波堤近岸區(qū)以外的其它區(qū)域分布較為普遍，且一般直接分布于擬建防波堤區(qū)表部，厚度一般為2.5～5.0m，頂板標(biāo)高－6.0～－8.0m。實測標(biāo)貫擊數(shù)一般為<1～3擊，局部為5～8擊（粉質(zhì)粘土混粉砂）。Ⅲ粉細砂灰色，飽和，稍密～中密（碼頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)一般稍密實些，局部近密實狀，而防波堤遠岸區(qū)較為松散，多以稍密狀分布）。土質(zhì)較均勻，級配不良。偶含貝殼碎片，局部為粉砂，偶含小礫石。在擬建防波堤區(qū)，局部粉土含量較高，近砂質(zhì)粉土。該層厚度一般為10.0～15.0m，在擬建防波堤遠岸區(qū)局部較對大些。碼頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)頂板標(biāo)高一般為－9.0～－12.0m；在防波堤遠岸區(qū)頂板標(biāo)高一般為－13.0～－20.0m。碼頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)實測標(biāo)貫擊數(shù)一般為15～30擊，個別大于30擊；而防波堤遠岸區(qū)實測標(biāo)貫擊數(shù)一般為10～20擊。Ⅳ粉細砂混礫石或卵石淺灰～灰色，飽和，密實，所含礫石的粒徑一般為0.5～1.0cm，所含卵石粒徑一般為3.0～5.0cm，一般呈橢圓形或次圓形。局部所含礫石或卵石量較少，為粉細砂。該層分布不穩(wěn)定，主要在碼頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)有揭示，且厚度變化較大，一般為1.0～5.0m，在F1處厚頂板較高，F(xiàn)1在，24.00m～－21.40頂板標(biāo)高約－左右。15m為度最大，為－12.90m左右。實測標(biāo)貫擊數(shù)一般為33～45擊，個別大于50擊。Ⅴ1粉細砂灰色，飽和，中密～密實（在防波堤遠岸區(qū)呈中密狀，碼頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)呈密實狀）。夾粉土薄層，偶見貝殼碎片，土質(zhì)較均勻，局部粉土含量較高，近粉砂或砂質(zhì)粉土，局部偶含小礫石。該層頂板標(biāo)高一般為－26.00～－32.0m，層厚約12.0～15.0m。碼頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)實測標(biāo)貫擊數(shù)一般為34～50擊，在防波堤遠岸區(qū)實測標(biāo)貫擊數(shù)一般為18～28擊。Ⅴ2粉細砂灰色，飽和，密實?；旌倭康[石或卵石，粒徑可達1.0～3.0cm；局部為粉細砂含礫。該層在碼頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)有揭示。該層頂板標(biāo)高一般為－38.00～－42.00m。厚度在M2～M1段較薄，僅為0.6～9.0m，在M7～M4段厚度相對較大，一般不小于9.0m。實測標(biāo)貫擊數(shù)一般為35～50擊，部分大于50擊。Ⅵ中等風(fēng)化安山巖淺灰色，濕，堅硬。細粒斑狀結(jié)構(gòu)，含角閃石和輝石、黑云母等礦物。局部節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖芯較破碎。巖芯采取率一般大于90％。僅在M2～M1段有揭示，但均未揭穿，已揭示的最大厚度為5.0m。2)地震印尼位于歐亞板塊、太平洋板塊、菲律賓海板塊和印度洋－澳大利亞板塊的匯聚地帶，這些板塊的多重俯沖或碰撞作用、島弧巖漿作島弧遷移等現(xiàn)象，疊加在古生代和中生代用、褶皺造山和斷裂作用、．的地質(zhì)體上，形成了十分復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造。根據(jù)業(yè)主合同中提供的資料，擬建場地475年一遇地震動峰值加速度為0.32g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.8s。三、設(shè)計荷載1、恒載：結(jié)構(gòu)自重。2計。1t/m2、施工期荷載：施工機械荷載，按3、水流力水流力按照交通部《海港水文規(guī)范》（JTJ213－98）計算。4、波浪力波浪力按照交通部《海港水文規(guī)范》（JTJ213－98）計算。5、地震荷載地震動峰值加速度為0.32g。四、設(shè)計內(nèi)容（一）結(jié)構(gòu)選型因防波堤位置的水深較?。?5.3m），且地質(zhì)較差，所以選擇斜坡式防波堤；又因波浪較大，所以護面采用混凝土人工塊體，選用工字型塊體；斜坡堤邊坡坡度選用1:1.3。工程安全等級為二級（二）防波堤斷面設(shè)計堤頂高程設(shè)計a)設(shè)計斜坡堤不允許越浪胸墻頂高程=設(shè)計高水位+1.25設(shè)計波高3.18×=0.84+1.25．=4.82mb)根據(jù)波浪爬高計算胸墻頂高程正向規(guī)則波在斜坡式防波堤的上爬高度R（爬高）設(shè)計高水位時1);，,;,,,胸墻頂高程為極限高水位時2);，,;,,,胸墻頂高程為。綜合分析，堤頂高程設(shè)計為4.80m堤頂寬度設(shè)計。4.0m堤頂寬度取1.25倍設(shè)計波高值，為水下拋石棱體設(shè)計倍設(shè)計波高值處，為頂面高程定在設(shè)計低水位以下約1.0。-0.77-3.18=-3.95m1.5m，棱體頂寬取因為。胸墻設(shè)計．（三）斜坡堤計算）護面塊體的穩(wěn)定重量和護面層厚度；（1式中：W——護面塊體的重量（kN）；kN/）——塊體材料的水體重度（;H——設(shè)計波高（m）；有關(guān)的穩(wěn)定系n——與護面型式的塊體的容許失穩(wěn)率數(shù)；。——斜坡的坡角（°）斜坡堤護面層厚度n——護面中的塊體層數(shù)；C——系數(shù)，取1.1。(2)拋石棱體重量設(shè)計（3）護面墊層重量、厚度設(shè)計（4）護底塊石設(shè)計護底塊石寬度取8米；堤前最大波浪底流速塊石穩(wěn)定重量取60kg（0.06t）（5）堤后肩臺設(shè)計米；3肩臺寬度取肩臺高程取設(shè)計低水位，為-0.77m。(四)防波堤穩(wěn)定性驗算胸墻自重因為胸墻底面埋深小于1米，可不計算內(nèi)側(cè)被動土壓力（1）持久組合設(shè)計高水位時波浪力可查表得波峰作用時擋浪墻上的平均波浪壓力因為護坡坡頂高程不低于擋浪墻高程，所以作用在擋浪墻上的波浪力（側(cè)壓力和浮托力）乘以0.6的折減系數(shù)。擋浪墻上作用的總高度為單位長度擋浪墻上的總波浪力為擋浪墻底面上的波浪浮托力為胸墻抗滑、抗傾穩(wěn)定性驗算（1）沿墻底抗滑穩(wěn)定性公式左式右式左式右式，滿足抗滑穩(wěn)定要求。（2）沿墻底抗傾穩(wěn)定性公式左式右式左式<右式，滿足抗傾穩(wěn)定要求。（2）持久組合極限高水位時波浪力可查表得波峰作用時擋浪墻上的平均波浪壓力因為護坡坡頂高程不低于擋浪墻高程，所以作用在擋浪墻上的波浪力（側(cè)壓力和浮托力）乘以0.6的折減系數(shù)。擋浪墻上作用的總高度為單位長度擋浪墻上的總波浪力為擋浪墻底面上的波浪浮托力為