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1、,防波堤与护岸,第一节 概述 第二节 直立式防波堤第三节 斜坡式防波堤,第一节 概述,一.防波堤的功能和分类 功能:防御波浪对港域的侵袭,保证港口有平稳的水域,便于船舶停靠系泊,顺利进行货物装卸作业和上下旅客。有的防波堤还有防沙、防流、防水、导流或内侧兼作码头的功能。,一 防波堤的功能和分类,分类:按平面形式:突堤式 岛式 按结构型式:斜坡式 直立式 及特殊型式,二.防波堤的纵轴线设计,纵轴线组成：纵轴线由一段或几段直线组成,各段之间用圆弧或折线连接,轴线应避免向外拐折形成凹角,否则会造成波能集中。对突堤，沿突堤的纵轴线一般分三段:堤头段、堤身段和堤根段;对岛式防波堤，只有堤头段和堤身段。各组
2、成部分的结构型式：堤头段 堤身 堤根段,三.设计波浪的确定,设计波浪要素：波高H、波长L、波周期T及波向。1.设计波浪的确定方法根据海浪的多年现场实测资料进行统计分析,求得各种特征波和波浪要素特征值,由此确定设计波浪要素。,三 设计波浪的确定,2.设计波浪的标准 设计波浪的标准包括设计波浪的重现期和设计波浪的波列累积频率。重现期:是指某一特定波列累积频率平均多少年出现一次,代表波浪要素的长期统计分布规律,反映建筑物的使用年数和重要性。重现期一般取50年。,三 设计波浪的确定,设计波浪的波列累积频率:是指在实际海面上不规则波列中出现频率,代表波浪要素的短期统计分布规律.主要反映波浪对不同类型建筑
3、物的不同作用性质。设计波高的波列累计频率标准见表7-1-1。,第二节 直立式防波堤,一.直立式防波堤的结构型式1.重力式直立堤 主要由墙身、上部结构和基床组成。直立防波堤的重大进展:开孔直立堤 图,第二节 直立式防波堤,2.板桩式直立堤：最简单型式：悬臂式单排管桩其它结构型式：双层板桩 钢板桩格形,二.波浪对直立式防波堤的作用,(一)作用于直立式防波堤的波浪形态立波:远破波:近破波:波浪形态判断见 表7-2-1(二)作用于直立式防波堤的立波波压力1)当d1.8H,d/L=0.050.12时,(二)作用于直立式防波堤的立波波压力,(1)波峰作用时的立波波压力波面高程：,(二)作用于直立式防波堤的
4、立波波压力,静水面以上波压力分布强度折点的位置：波压力强度：静水面处及水下墙面上各特征点处的波压力强度：表,(二)作用于直立式防波堤的立波波压力,单位长度墙身上所受的总水平波压力（补充P134上公式）Pc：单位长度墙身上所受的总水平波压力的力矩：,(二)作用于直立式防波堤的立波波压力,单位长度墙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压力,(2)波谷时的立波波压力,(二)作用于直立式防波堤的立波波压力,波面高程：墙面上各特征点的波压力强度：表,(二)作用于直立式防波堤的立波波压力,单位长度墙身上总水平波浪力：单位长度墙身底面上所受的方向向下的总波浪力：,(二)作用于直立式防波
5、堤的立波波压力,2)当H/L 1/30,d/L=0.1390.2和 H/L 1/30,0.2d/L0.5时 直墙上的立波波压力强度按海港水文规范计算,二 波浪对直立式防波堤的作用,(三)作用于直立式防波堤的远破波压力1.波峰作用时的波压力,(三)作用于直立式防波堤的远破波压力,静水面以上高H(波高)处波压力强度为零,静水面处波压力强度最大,为：静水面以下H/2处,波压力为0.7Ps；水底处波压力强度：,(三)作用于直立式防波堤的远破波压力,2.波谷作用时的波压力,(三)作用于直立式防波堤的远破波压力,静水面处波压力强度为零；静水面以下二分之一波高处至水底的波压力强度取常数,且：,二 波浪对直立
6、式防波堤的作用,(四)作用与直立式防波堤的近破波波压力 我国规范推荐大连理工大学的实验研究成果。,适用情况：d1 0.6H的近破波波压力计算。,作用与直立式防波堤的近破波波压力,静水面以上Z处波压力强度为零,Z取为：,作用与直立式防波堤的近破波波压力,静水面处波压力强度计算：当 时(中基床)当 时(高基床),作用与直立式防波堤的近破波波压力,墙底处的波压力强度：墙底面的浮托力合力：,为浮托力折减系数，一般取0.7,三 直立式防波堤的断面尺度和构造,1.抛石基床 便于整平，给堤底平整的基础，扩大地基受力面以减小地基所受压力。2.墙身结构 可由钢筋混凝土沉箱、混凝土方块建成。3.上部结构及挡浪墙
7、应有足够的刚度和良好的整体性。,四 重力式直立防波堤的计算,1.重力式直立堤的承载力极限状态设计状况及作用组合(1)持久状态(2)短暂状态(3)偶然状态,四 重力式直立防波堤的计算,2.重力式直立防波堤的计算 验算内容：（1）（6）明基床的基肩和面坡块石稳定重量与流速和坡度有关，见“防波堤设计和施工规范”。堤前护底块石的稳定重量受波浪底流速影响。若堤前是立波，最大波浪底流速：,四 重力式直立防波堤的计算,若堤前是远破波，最大波浪 底流速：若堤前是近破波，最大波浪 底流速：然后根据表825速查堤前护底块石的稳定重量。,第三节 斜坡式防波堤,一.斜坡式防波堤的结构型式可分为不分级块石和分级块石,一
8、.斜坡式防波堤的结构型式,护面块石其它例：四角锥体斜坡堤 四角空心方块斜坡堤 扭工字块斜坡堤,照片,二 波浪对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临界水深 破碎临界水深经验公式,二 波浪对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)规则波在斜坡式防波堤堤面上的爬高计算：K：与护面结构形式有关的糙渗系数，见表832。,二 波浪对斜坡式防波堤的作用,(2)在风的直接作用下,不规则波在斜坡式防波堤堤面上的爬高计算：Ku：与 风速/波速 有关的系数，见表833适用条件：(1)波浪正向或波向线近似与堤轴线正交时的波浪作用；,二 波浪对斜坡式防波堤的作用,(2)防波堤
9、堤面坡度为1:11:5(3)堤前相对水深 d/H=1.55.0(4)堤前海底坡度为 i1/50,三 斜坡式防波堤的断面尺度及构造,1.斜坡式防波堤的断面尺度(1)堤顶高程 不允许越浪时：设计高水位以上不小于1.0H 允许越浪时：设计高水位以上不小于(0.60.7)H,三 斜坡式防波堤的断面尺度及构造,(2)堤顶宽度 一般按1.101.25倍设计波高取值,但要求不得小于2m。(3)斜坡的坡度 外坡：一般取1:11:3之间；内坡：可稍陡,三 斜坡式防波堤的断面尺度及构造,(4)护面块体的支承棱体和肩台 支承棱体顶高程应低于设计低水位以下1.0倍设计波高，宽度不宜小于1.5m(书中2.0),棱体厚度
10、不小于1.0m。肩台：沿浪面设置的平台,施工用。顶宽不小于2m；作为消浪用顶宽一般取设计波高的2.32.9倍,且不小于6.0m。,支承棱体,三 斜坡式防波堤的断面尺度及构造,2.斜坡式防波堤的构造 主要由护面块体、护面块体的垫层块石、堤心石 和其他部位。,垫层块石,(1)护面块体 可以增强自身稳定性,增加堤表面的糙度和渗透性,提高消浪能力。,三 斜坡式防波堤的断面尺度及构造,(2)护面块体的垫层块石块石大小与护面块体质量有关,一般不小于护面块体重量的1/401/20。(3)堤心石 主要作用是构成斜坡堤的基本轮廓,并支承主要防浪层。,三 斜坡式防波堤的断面尺度及构造,(4)其他部位 当防波堤允许
11、少量波浪越顶时,内坡常在某个水位上用与堤外相同的护面块体。为改善软弱地基的承载力增设堤底垫层,厚度和范围由稳定性而定；对建在可冲刷地基上的斜坡堤,堤前应设置护底块石层。,四 斜坡式防波堤的计算,1.计算内容和计算状态内容:护面块体的稳定重量和护面层厚度；栏板的强度；堤前护底块石的稳定重量。胸墙的强度和抗滑、抗倾稳定性；地基的整体稳定性和地基的沉降。状态:持久、短暂、偶然。,四 斜坡式防波堤的计算,2.护面块体稳定性计算1)护面块体的稳定重量（Hudson公式）:其中KD为块体稳定系数，见表736 范德密（Van derMeer）公式考虑因素更多，在西方国家广泛采用。,四 斜坡式防波堤的计算,2
12、)砌石护面厚度h的计算 当m=1.53时,干砌石厚度和设置排水孔的浆砌块石厚度：Kmd:与斜坡的m值和相对水深d/H有关，见表737。,四 斜坡式防波堤的计算,当m=0.61.5,d/H=1.73.3和L/H=1225时,干砌石护面层厚度可按下式计算：,四 斜坡式防波堤的计算,3)栅栏板护面设计 沿斜坡方向布置,栅栏板长边：沿堤轴线方向布置,栅栏板短边：,照片,四 斜坡式防波堤的计算,栅栏板的厚度h(m=1.52.5):,四 斜坡式防波堤的计算,3.堤顶胸墙的设计计算,四 斜坡式防波堤的计算,平均波压强度：Kp曲线胸墙上的波压力分布高度（可看作有效受压高度）：Kz曲线,四 斜坡式防波堤的计算,
13、单位长度胸墙所受总波浪力：单位长度胸墙底部波浪浮托力：,四 斜坡式防波堤的计算,4.斜坡堤护面层厚度、人工块体个数及混凝土用量护面层厚度：人工块体个数：混凝土用量：,四 斜坡式防波堤的计算,5.地基整体稳定性验算仍采用圆弧滑动,验算时,圆心一般取在堤内侧。有软弱夹层时，则用非圆弧法。防波堤地基加固方法：抛石挤淤、爆炸排淤、排水砂垫层、土工布、排水砂井、塑料排水板等。,四、其他形式防波堤五、护岸工程（可自学）,图7-1-1,图7-1-2,码头,图7-2-1,图7-2-2,图7-2-3,图7-2-4,图7-2-5,图7-2-6,图7-2-7,图7-2-8,图7-2-9,图7-2-10,表7-2-1,表7-2-2,B1,B2,a,b,c,（书中改一下）,表7-2-3,图7-3-1,图7-3-2,图7-3-3,图7-3-4,图7-3-5,图7-3-6,图7-3-7,图7-3-8,图7-3-9,图7-3-10,表7-3-6,图7-3-11,不同波坦情况下Kp、Kz曲线,
