《防波堤与护岸》PPT课件

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

2、段和堤身段。 各组成部分的结构型式：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

3、布规律.主要反映波浪对不同类型建筑物的不同作用性质。 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)

4、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

5、面上所受的方向向下的总波浪力,二)作用于直立式防波堤的立波波压力,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

6、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

7、 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 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

8、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. 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

9、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

10、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

11、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

12、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)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,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-