防波堤的基本结构型式及案例破坏分析.ppt

斜坡式防波堤和直立式防波堤 防波堤基本型式 汇报人 李龙 目录 1 斜坡式防波堤结构型式简介2 直立式防波堤结构型式简介3 斜坡式防波堤破坏案例及原因分析4 直立式防波堤破坏案例及原因分析 防波堤两种分类方法 按平面形式 按结构形式平面形式 突堤式防波堤 岛式防波堤 结构型式 斜坡式 直立式 混成式 透空式 浮式 压气式和水力式等 斜坡式防波堤结构型式简介 1 斜坡堤结构型式2 斜坡堤护面型式 1 斜坡式防波堤结构型式 抛石防波堤 不分级块石和分级块石防波堤 不分级块石防波堤 特点 块石随意抛 大石块滚到坡底 而坡度为自然坡 受波浪作用下 小块石被冲刷 造成堤身密实 但施工进展缓慢 用料太多 常受波浪作用而使堤面坍塌 实例 山东莱州海庙地区渔港防波堤 不分级块石防波堤 分级块石防波堤 特点 1 块石分级使用 较小块石放在堤心或斜坡下部 大块石放在波浪作用强烈堤顶和外坡 2 为更好发挥大块石抗浪能力 在施工水位以上采用干砌块石 有些地方由于石料好 石材加工能力强 采用干砌条石护面 3 石料缺乏而波浪较大时 采用抛填混凝土方块斜坡堤 混凝土方块是最早的人工护面块体 实例 山东省和福建省使用较多 尤其在小型地方港或渔港 分级块石防波堤 异型人工块体护面斜坡堤 1 港口深水发展 防波堤所处水深越来越大 2 世界各国研究开发消浪性能好 稳定性好的各种护面异型人工块体 形成各种结构型式异型人工块体护面斜坡堤 3 异型人工块体护面斜坡堤是斜坡堤的基本形式 宽肩台斜坡式防波堤护面块石在施工时需在高水位以上堆筑成有相当宽度的肩台 故称宽肩台斜坡堤 特点 1 外坡允许变形 2 护面块石要求的重量较轻 宽肩台斜坡式防波堤 2 斜波堤护面型式 1 根据采用护面材料不同主要分为天然块石 混凝土方块或各种异型人工块石三式 2 广泛采用异型人工护面型工护面块体 有扭王字块体 扭工字块体 四脚锥体 四脚空心方块 栅拦板等 3 国内应用最多的两种是四脚空心方块和扭王字形块体 扭王字块体 直立式防波堤结构型式 1 直立式主要结构型式 2 重力式直立堤的结构型式和特点 3 上部结构港外侧不同外形结构 直立面 弧面和削角 比较分析 4 开孔直立堤 消能箱式直立堤和带孔道的消能方块直立堤特点 1 主要结构型式 重力式和桩式 重力式直立堤 桩式直立堤 2 重力式直立堤的构成和各结构形式特点重力式直立堤主要由墙身 上部结构和基床组成 墙身结构通常采用钢筋混凝土沉箱 混凝土方块或空心方块 大直径圆筒 特点 整体性好 箱内填块石或砂料 节省造价 施工速度快 需大型专用设备 钢筋混凝土沉箱 优点 施工容易 结构可靠耐久 能抵抗较大的波浪 缺点 堤身整体性差 对不均匀沉降比较敏感 混凝土方块防波堤 特点 方块的长度等于堤身的宽度 避免了横断面的错缝问题 能承受较大的波浪 混凝土空心方块防波堤 大直径圆筒防波堤 特点 由无底钢筋混凝土大圆筒组成 筒中填充砂石料 根据地基情况 圆筒可以置于基床上 可直接沉入地基一定深度 3 上部结构港外侧不同外形结构 直立面 弧面和削角 比较分析 1 弧面与直立面相比 可有效减少波浪的越堤水量 2 削角斜面对波浪反射小 作用在斜面上的波浪力垂直分力对防波堤的稳定性有利 断面宽度将面完全直立时小 为了减少越浪量 可在斜面上采取加糙措施 3 青岛中港西北防波堤 设计了我国第一座削角直立堤 直立面 弧面 削角 4 开孔直立堤 消能箱式直立堤和带孔道消能方块直立堤特点 开孔直立堤 1 直立堤型式的重大进展 2 加拿大首先采用迎波外壁开孔 前舱起消能室作用的沉箱防波堤 3 消波原理在堤前与消浪室内的波浪运动有相位差 来波通过外壁上的孔洞涌入消能室 在其中造成剧烈紊动而损失能力 结构具有对波浪的反射较小 承受的波浪力较小以及堤前的底流速也较小等优点 4 秦皇岛油港工程设计了我国第一座开孔消浪直立堤 开孔直立堤 消能箱式直立堤进一步减少堤前反射波 迎波外壁的下部是透空的 由开孔的上部外壁与在水深中部的开孔水平地板形成消能箱 这种型式可造成箱内外更大的相位差 使消能作用更为显著 消能箱式直立堤 带孔道的消能方块一方面减少反射波 另一方面使来波进入孔洞 每层方块的水平板限制了波浪的垂直运动 而使其成为水平向的水流 波动水流在方块内部形成的消能室内由于紊动以及与侧壁的摩擦等而损失能量 其它新型防波堤 曲面型透空堤 台阶型透空堤 半圆型防波堤等 斜坡式防波堤破坏实例及其原因分析 1 葡萄牙锡尼斯港的西防波堤破坏简介 堤长2km 最大水深50m 抛石堤的外侧采用两层42吨重的工字型块体作护面 世界最大斜坡堤 破坏结果 1978年遭大风浪袭击 发生严重破坏 大部分工字型块体和上部结构被风浪移走 大量的工字型块体发生断裂 对于工字型块体以至通用的斜坡堤设计法则可靠性的怀疑 破坏前防波堤结构型式 修整后防波堤结构型式 斜坡堤破坏经验总结 1 工字型块体形状使它的腰杆在受力时容易产生拉应力 因此必须限制块体在波浪作用下运动过大 以免发生断裂 对于块体失稳标准的提高 将导致稳定系数降低 2 由于结构应力的比尺等于长度比尺 因此随着设计波高的增加和块体线性尺度的增加 块体内的拉应力也将增加 3 在防波堤所在水深相对较深时 要提高设计波高的标准外 在天然波列中有 群波 现象时 还应考虑它对块体稳定性的不利影响 2 的黎波里港的斜波堤破坏简介 水深不同采用不同的斜坡堤形式 1 水深大于7 4m时 斜坡堤的护面结构为两层8m3的四脚锥体 坡度为1 1 5 挡浪墙顶高 9 0m 2 水深为3m 5 8m时 护面采用5 8吨大块石 坡度为1 3 3 水深小于3m时 护面采用3 5吨大块石 坡度为1 3 破坏结果 1 防波堤的破坏主要发生在水深较大的四脚锥体护面的地段 2 部分地段内的挡浪墙大部分破坏 其破坏形式为 位移 立墙与底板间断裂 为主 底板断裂 3 四脚锥体的破坏 导致护面层顶高程变低 斜坡堤破坏经验总结 1 原设计波高Hs明显偏低 采用此设计波高是由于缺乏资料与老堤多年稳定状态所引起的错觉 在设计过程中虽认识到新堤会遭受比老堤较大的波浪作用 而为给予足够的重视 2 模型试验的误差 3 四脚锥体和挡浪墙的断裂 都不是由于混凝土的质量问题 而是由于发生的波高超过设计波高 使四脚锥体发生的过度要多和位移而导致断裂 4 设计断面挡浪墙前的四脚锥体层的顶高和顶宽均偏小 直立式防波堤破坏实例及其原因分析 1 阿尔及利亚直立堤破坏破坏过程简介 1 破坏波高超过6 1m 而设计波高4 9m 约有91m长的一段堤身发生了不均匀沉降 墙身向海测倾斜 2 修复 临海侧抛筑了自海底至堤顶的墙前掩护棱体 在临港一侧也抛筑约为半个堤高的棱体 并且墙身上钻孔灌浆 使墙身尽可能成为整体 3 随后再次遭遇特大风暴潮 366m长防波堤向海测倾倒 阿尔及利亚直立堤断面型式 直立堤破坏经验总结 主要原因在于当波谷作用时 组成基床中的石渣等细颗粒材料被吸出 以及堤前海底被冲影响了基床外坡的稳定性 1 直立堤破坏比斜坡堤严重 且难以修复 因此对于直立堤设计波浪要素 必须通过多种途径较准确确定 2 对施工期间出现大的基床 对堤身的稳定来说非常重要 3 明基床直立堤 堤前海底被冲刷 将造成基床前坡部分的破坏 因此通常在堤前要有足够长度的护底 4 在直立堤