海岸工程设计计算书.doc

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1、 海岸工程学课程设计 设计计算书 组号_ 姓名_ 学号_ 2012年5月 摘要 为防止波浪对Palabuhan Ratu湾内电厂的侵袭，在海湾内建造防波堤，来形成有掩护的水域。 应本次设计任务书的要求，设计一总厂1284.628m防波堤，设计内容及步骤包括1.资料收集；2.结构选型；3.断面设计；4.施工图绘制。 一、工程概况 1、工程位置 拟建电厂位于印度尼西亚国南部爪哇岛的西南海岸Palabuhan Ratu 湾内，面对印度洋。地理概位为：0702E，10632N。 2、工程内容 防波堤设计内容包括南防波堤和北防波堤，南防波堤总长1284.628m，北防波堤总长778.627m。 二、自然

2、条件 1、气象 本地区属热带雨林气候，高温、多雨、风小、湿度大，每年13月份为雨季，69月份为旱季，其它月份为旱湿转换期。 1）气温 工程点气温特征值表 月份 分类1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 历年月平均气温（?C） 24.2 23.9 24.4 24.4 24.4 24.1 23.9 23.7 24.0 24.3 24.4 24.0 历年月最高气温（?C） 33.0 32 33.4 33.4 36.2 33.0 32.2 32.8 34.0 34.2 33.6 33.6 2）降水 单位：mm 各月降水量统计表（1996年2005年） 类别 1月 2月 3月平均 478

3、 618 567 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 年度降水量299 167 210 129 72 140 393 559 578 4210 1196 1539 833 最大 793 366 537 268 350 251 872 699 1466 5795 最小140 276 363 120 61 0 20 0 5 68 348 102 2518 2、 水文 1）设计水位(平均海平面为基准) 设计高水位： 0.84m 设计低水位： -0.77m 极端高水位： 1.07m 极端低水位： -1.01m 海啸增水考虑 2m3m 2）波浪 防波堤设计波要素 位置 波向 底高

4、程(m) H1%(m) H4%(m) H5%(m) H13%(m) Have(m) T(s) L(m) SW 4.08 3.67 3.59 3.18 2.25 11.65 87.7 -5.3 2.22 3.15 W 11.65 4.08 3.63 87.7 3.55 注：阴影部分为极限波高 3）潮流 最大流速为0.24cm/s。 3、工程地质 1)地质分层 根据中交三航设计院勘察公司编制的地质报告，拟建场区50m以浅从上到下主要发育以下地层： 细砂浅褐浅灰色，饱和，松散稍密，土质较均匀，含铁质矿物。局部颗粒较粗，为中细砂。颗粒级配不良。该层主要分布在拟建码头区和拟建防波堤的近岸段，而防波堤的其

5、他区域基本缺失。顶部的砂粒一般随海潮和海浪移动，一般直接出露于海底。层厚一般2.05.0m，F9M7段较薄，仅为0.7m左右，M3处较厚，为8.7m左右。实测标贯击数512击。 粉砂 灰浅灰褐色，饱和，松散稍密（局部为中密状）。土质不匀。混少量粘性土；近岸的码头区和防波堤近岸区（是指防波堤靠岸钻孔F1和F9及其附近，以下所指相同）偶含少量中粗砂或小砾石，局部近中细砂；局部粉土含量高，为砂质粉土；在防波堤区局部为粉砂混淤泥质粉质粘土或为砂质粉土。该层分布较广，除在南防波堤F1处缺失外，一般均有分布，且在防波堤区除近岸段外分布一般都较厚。码头区和防波堤近岸区而厚度一般为3.06.0m，顶板标高一般

6、为4.06.0m左右，局部（F9M7）较高为2.2m左右，局部（M3）较低为10.0m左右；在防波堤远岸区域，厚度一般为5.010.0m，顶板标高一般为8.013.0m左右。实测标贯击数一般为513击，总体呈现码头区和防波堤近岸区击数相对较大些，局部可达1420击，而防波堤其他区域相对较为松散，击数小些，局部近35击。 t 淤泥质粉质粘土混砂 灰浅灰色，饱和，流塑（局部近粉质粘土混砂，呈软塑状）。局部混粉砂较少，近淤泥质粉质粘土，局部为粉质粘土混粉砂。干强度中等，韧性中等。该层在码头区和防波堤近岸区仅以透镜体状分布于粉细砂层（F9、M6、M1、M8孔中有揭示）中；顶板标高5.07.0m，厚度一

7、般仅为30cm左右，但在F9孔处相对较厚，为3.5m左右；该层在防波堤近岸区以外的其它区域分布较为普遍，且一般直接分布于拟建防波堤区表部，厚度一般为2.55.0m，顶板标高6.08.0m。实测标贯击数一般为13击，局部为58击（粉质粘土混粉砂）。 粉细砂 灰色，饱和，稍密中密（码头区和防波堤近岸区一般稍密实些，局部近密实状，而防波堤远岸区较为松散，多以稍密状分布）。土质较均匀，级配不良。偶含贝壳碎片，局部为粉砂，偶含小砾石。在拟建防波堤区，局部粉土含量较高，近砂质粉土。该层厚度一般为10.015.0m，在拟建防波堤远岸区局部较对大些。码头区和防波堤近岸区顶板标高一般为9.012.0m；在防波堤

8、远岸区顶板标高一般为13.020.0m。码头区和防波堤近岸区实测标贯击数一般为1530击，个别大于30击；而防波堤远岸区实测标贯击数一般为1020击。 粉细砂混砾石或卵石 浅灰灰色，饱和，密实，所含砾石的粒径一般为0.51.0cm，所含卵石粒径一般为3.05.0cm，一般呈椭圆形或次圆形。局部所含砾石或卵石量较少，为粉细砂。该层分布不稳定，主要在码头区和防波堤近岸区有揭示，且厚度变化较大，一般为1.05.0m，在F1处厚顶板较高，F1在，24.00m21.40顶板标高约左右。15m为度最大，为12.90m左右。实测标贯击数一般为3345击，个别大于50击。 1粉细砂 灰色，饱和，中密密实（在防

9、波堤远岸区呈中密状，码头区和防波堤近岸区呈密实状）。夹粉土薄层，偶见贝壳碎片，土质较均匀，局部粉土含量较高，近粉砂或砂质粉土，局部偶含小砾石。该层顶板标高一般为26.0032.0m，层厚约12.015.0m。码头区和防波堤近岸区实测标贯击数一般为3450击，在防波堤远岸区实测标贯击数一般为1828击。 2粉细砂 灰色，饱和，密实。混含少量砾石或卵石，粒径可达1.03.0cm；局部为粉细砂含砾。该层在码头区和防波堤近岸区有揭示。该层顶板标高一般为38.0042.00m。厚度在M2M1段较薄，仅为0.69.0m，在M7M4段厚度相对较大，一般不小于9.0m。实测标贯击数一般为3550击，部分大于5

10、0击。 中等风化安山岩 浅灰色，湿，坚硬。细粒斑状结构，含角闪石和辉石、黑云母等矿物。局部节理裂隙较发育，岩芯较破碎。岩芯采取率一般大于90。仅在M2M1段有揭示，但均未揭穿，已揭示的最大厚度为5.0m。 2)地震 印尼位于欧亚板块、太平洋板块、菲律宾海板块和印度洋澳大利亚板块的汇聚地带，这些板块的多重俯冲或碰撞作用、岛弧岩浆作岛弧迁移等现象，叠加在古生代和中生代用、褶皱造山和断裂作用、的地质体上，形成了十分复杂的地质构造。 根据业主合同中提供的资料，拟建场地475年一遇地震动峰值加速度为0.32g，地震动反应谱特征周期为0.8s。 三、设计荷载 1、恒载：结构自重。 2计。1t/m 2、施工

11、期荷载：施工机械荷载，按3 、水流力 水流力按照交通部海港水文规范（JTJ21398）计算。 4、 波浪力 波浪力按照交通部海港水文规范（JTJ21398）计算。 5、 地震荷载 地震动峰值加速度为0.32g。 四、设计内容 （一）结构选型 因防波堤位置的水深较小（-5.3m），且地质较差，所以选择斜坡式防波堤；又因波浪较大，所以护面采用混凝土人工块体，选用工字型块体；斜坡堤边坡坡度选用1:1.3。工程安全等级为二级 （二）防波堤断面设计 堤顶高程设计 a) 设计斜坡堤不允许越浪 胸墙顶高程=设计高水位+1.25设计波高 3.18 =0.84+1.25 =4.82m b) 根据波浪爬高计算胸墙

12、顶高程 正向规则波在斜坡式防波堤的上爬高度R（爬高） 设计高水位时1) ; ，, ; , 胸墙顶高程为 极限高水位时2) ; ，, ; , 胸墙顶高程为 。综合分析，堤顶高程设计为4.80m 堤顶宽度设计 。 4.0m 堤顶宽度取1.25倍设计波高值，为 水下抛石棱体设计 倍设计波高值处，为顶面高程定在设计低水位以下约1.0 。-0.77-3.18=-3.95m 1.5m，棱体顶宽取因为。 胸墙设计 （三）斜坡堤计算 ）护面块体的稳定重量和护面层厚度；（1 式中：W护面块体的重量（kN）； kN/） 块体材料的水体重度（; H设计波高（m）； 有关的稳定系n与护面型式的块体的容许失稳率 数；

13、。斜坡的坡角（） 斜坡堤护面层厚度 n护面中的块体层数； C系数，取1.1。 (2)抛石棱体重量设计 （3）护面垫层重量、厚度设计 （4）护底块石设计 护底块石宽度取8米； 堤前最大波浪底流速 块石稳定重量取60kg（0.06t） （5）堤后肩台设计 米；3肩台宽度取 肩台高程取设计低水位，为-0.77m。 (四)防波堤稳定性验算 胸墙自重 因为胸墙底面埋深小于1米，可不计算内侧被动土压力 （1）持久组合设计高水位时 波浪力 可查表得 波峰作用时挡浪墙上的平均波浪压力 因为护坡坡顶高程不低于挡浪墙高程，所以作用在挡浪墙上的波浪力（侧压力和浮托力）乘以0.6的折减系数。 挡浪墙上作用的总高度为

14、单位长度挡浪墙上的总波浪力为 挡浪墙底面上的波浪浮托力为 胸墙抗滑、抗倾稳定性验算 （1）沿墙底抗滑稳定性公式 左式 右式左式右式，满足抗滑稳定要求。 （2）沿墙底抗倾稳定性公式 左式 右式 左式右式，满足抗倾稳定要求。 （2）持久组合极限高水位时 波浪力 可查表得 波峰作用时挡浪墙上的平均波浪压力 因为护坡坡顶高程不低于挡浪墙高程，所以作用在挡浪墙上的波浪力（侧压力和浮托力）乘以0.6的折减系数。 挡浪墙上作用的总高度为 单位长度挡浪墙上的总波浪力为 挡浪墙底面上的波浪浮托力为 胸墙抗滑、抗倾稳定性验算 1）沿墙底抗滑稳定性公式（ 左式 右式 左式右式，满足抗滑稳定要求。 （2）沿墙底抗倾稳定性公式 左式 右式 左式右式，满足抗倾稳定要求。 五、参考文献 （1）中华人民共和国交通部，海港水文规范（JTJ213-98），人民交通出版社，1998年 （2）中华人民共和国交通部，防波堤设计与施工规范（JTJ298-98），人民交通出版社，1998年 （3）韩理安，港口水工建筑物，人民交通出版社，2008年