重庆高校港口水工建筑物斜坡式防波堤讲义

第九章斜坡式防波堤斜坡式防波堤的结构形式波浪与斜波堤的相互作用斜坡堤的断面设计斜坡式防波堤的计算Ⅰ、斜坡式防波堤的结构形式一、斜坡式防波堤的结构形式按材料分，大致可分为：⑴抛石防波堤：抗浪能力较差多用于波浪不大且石料来⑵砌石护面防波堤：源丰富的情况。⑶人工块体护面防波堤：抗浪能力较强，多用于波浪较大的情况。二、斜坡式防波堤的特点与要求1、抛石防波堤⑴不分级堤利用开采出来的大小不等的石快，不经分选，随意抛填。断面形式有梯形、折成形。

①优点：堤身密实、沉降均匀、施工简单；②缺点：块石重量轻，容受波浪冲击破坏、后期维修费用高，因此逐渐被分级堤替代。⑵分级堤按波浪对堤各部位作用的不同采用不同重量的块石，一般将较小的块石放在堤心和堤的下部，将大块石放在堤面和堤的顶层。

①优点：石料利用合理，定性提高，便于有计划的采石料②缺点：石料的来源和数量不易保证。③抛石堤适用条件：水深浅、基软、石料丰富、波浪小。对不分级堤：设计波高小于2～2.5m对分级堤：设计波高小于3～4m2、砼块体堆筑或护面的斜波堤

⑴抛填砼方块斜波堤

①优点：重量大（最大可达60～80t）稳定性好，抗波能力大。

②缺点：需要大型起重设备，水泥用量大、费用高。

③适用范围：波浪较大、缺乏石料，但有大型起重船的情况。⑵砼块体护面堤块体重量轻、效果好，一般使用于波高小于3m的情况。①栅栏板块体

长边与短边之比：a/b=1.25；平面尺度与设计波高的关系：a=1.25H；b=1.0H。

a---沿斜坡方向b——短边，沿堤轴线方向；H-----设计波高。空隙率：P′=33％～39％当斜坡坡度：i=1：15～1：1.25时，栅栏板的厚度h：缺点：①支撑棱体承载力要求较高②对斜坡平整度要求高。⑵异形方块

特点：①形状因素比较好，即具有高度的不规则性，有利于块体之间相互结合，增大块体的稳定性；②空隙率大，表面粗糙，有利于波浪在斜坡上破碎，波能消散。目前常用的异形方块有：四足锥体、四足空心方块、扭工字、铁砧体、三柱体、六脚锥体。缺点：块体形状复杂、制作麻烦、施工（起吊）和使用中因肢体连接部位较弱易断裂，从而失去块体的防护作用，给防波堤带来险情。护面块体适用于：水深大、波浪大、地质条件软的情况。㈠、躺波浪越进入挡斜坡逝范围也的运称动特徒征1、波弃浪进晋入斜盏坡范钳围后仍，底淘部受栋斜坡碧阻挠婶，使棉其前杀坡变陡，烟后坡怎变坦择；2、到db位置度时，幕波峰溪失去患平衡略，产畅生破奸碎；3、破庆碎后练波浪币产生勿强大行的射百流，龟冲击渴坡面猪，上酬下漫姐开；4、部债分水老体爬菊到一茶定高狗度，健由于忧动能斗转化士为势熊能，陡在重力作熊用下滩，沿俩斜坡代面流培，冲证刷坡赤面。Ⅱ、波怠浪与汁斜波铺堤的稻相互言作用㈡、辩波浪碎与斜黎坡的崖相互某作用1、斜城坡倾遇斜时夺对波乔浪运爸动形图态的猾影响（即钞波浪婚的破关碎、秆反射鞠）⑴破碎典影响（i=陕1：m）试验背证明里：m≥脊5，完全到破碎饥，不躁放射1<渴m<努5，大部判分破柴碎，岗很少娘放射蒸（α<敏45讨°）m≤例1，大部阅分放糕射，币很少兽破碎蜓（α≥忙45冈°）设计缺时，角当墙晨面平乡丰整，馆且不暖透水岁时：α≥刮45享°，按直极立堤宣计算α<备45国°，按斜薪坡堤口计算波浪评在斜碰坡上运的临排界水习深dd，可按恐下式处计算痒：⑵反态射影坝响斜坡香式建也筑物题前通穗过反着射迭悟加以浴后的吹波高蹈和反顷射波低高：H’食=H厚+HRHR=k△HR′式中嫁：H′赛——斜坡众式建批筑物淋前通犬过反播射以灾后的赠波高拖；HR——反射两波高方；k△——与斜未坡面径结构搅型式吧有关轮的糙贼渗系穷数；HR′—尊—k△=1时的文反射焦波高磁，它盾与斜纠坡的m值和馆波陡H/缺L有关移。2、波罪浪破逢碎后楼产生侵冲击久坡面删，且争部分剧水体线上爬伏，回狡流，袍冲刷坡咽面。⑴射晴流作唯用：包送括冲厌击位打置，厚最大芬冲击献速度删，最裁大冲击压瓶力分堤布（羞动水台压力厉）①冲击良位置：按丛平抛爹运动涌计算辆。坡面宏上有鸣：则得贼：式中傻：——按浅兰水波垮计算凑理论障计算db——为破猪碎水越深，ac——破碎央时的夺静水弄面上捞的波散峰高诱度。②最复大冲敲击速允度式中螺：Kv——影响小系数法（速锈度校涨正系安数）趣，是里考虑鬼射流闸冲击坡就面时测上、嫂下漫挠开造任成流羞速减侮少的迎影响睡。③最大表冲击趣压力学分布B点的族法向筹速度去：射流孔方向汇与水检平方鸡向的径夹角鸡：动水释压力糖：对光育滑平嘱整的枪坡面寸，破形碎波易浪的滋水流焰冲击追斜面爸的动水压旨力分么布如驱下：式中服：各点苹的总委水压帮力：⑵波顶浪爬误高斜坡扁为单严坡时果：①规则篇波：R=郑k△R1H②在风斩直接推作用晃下，不规硬则波的爬降高，R1%绸=k△kwRu1H1%坡上嫂设有巡寿平台移（复盘坡）选：平台雁顶面朴标高栗在静症水面栏上下析半个围波高寨范围狠内，史平台宽度迟为0.低5～2倍波窄高时垮，波衣浪爬门高可宏减少10富%～15踩%。⑶波吐高回滨流冲遣刷深坐度及分范围冲刷崭深度：作用艘范围扣在爬聋高R—顿d之间合，也野就是右坡面斗的保庆护范牌围。注意着：以恳上关城于波余浪对秩斜坡饰堤作庆用的建计算达方法顿，适妙用于以下赠条件蛇：①波谋浪正瓜面作富用，买对斜森面坡极：波碍峰线盾与建要筑物匪轴线运之间的夹为角小您于45，可膛视为谎正向课，大闪于45，波大浪作波用减伟弱，粗应折减（丢由试舟验确无定）②1：m，1<必m<界5（波浪串大部安分破粒碎，巩很少扶反射怨）③建渗筑物花前的畏水深胁，d=（1.含5—览5.闪0）H④堤前充海底暴坡度I≤闲1/纪50Ⅲ、反斜坡朝堤的盏断面宝设计设计评内容无：断面旦尺寸影及构中造稳定药性计首算（咬断面塑稳定贿性、宿块石惜稳定隐性、问胸墙次稳定性、曾地基世稳定灯性等映）㈠、思断面点尺寸1、堤个顶高斩程的题确定取决念于港学内水涛面平桑稳程撑度的犁要求森根据胞我国世经验砍并参居考国外经有关化资料叙，可性概括瘦成下咸表：2、堤诉顶宽量度⑴确淹定原陈则：除必反须保状证在盛波浪症作用岭下，碍堤顶吸块体霜的稳乖定性过，还饱应保证除帆应满乞足施附工，耐使用歪要求暖外。⑵基想本要贴求①人络工块聋体护练面：1.霜1～1.由25贸H，但不绑小于2m，且在膛构造上晋至少容能安民放两逢排或孔随机史安放3块人帮工块束体。②砌葱石护糖面堤虾：1.损1～1.送25摇H③抛填铲砼方有块：由于酿堤底钩的透债浪程碗度较霸大，院堤的讨宽度不宜拔太宽环，否财则将匆影响欣港内妙的水芦面的血稳定辉，在律设计蹈高水汗位处宽断大于3H。3、支划承棱萝体和震肩台完宽度⑴支劲承棱氧体因波们浪作券用主执要集斜中在导设计盛水位首上、惰下各1倍设查计波馒高范捧围内霜，所执以在肯港外杆侧设学置水蚕下支职撑棱胡体的尽顶面恩高程登应低孤于设纺计低歼水位享以下1倍设研计波苗高处飞。棱筹体顶顾面宽探度不枪小于2m，厚先度不乒宜小迟于1m。⑵设旧戗台数的堤干砌病块石梳或浆卸砌块阀石护已面的熔防波磨堤通麦常设旗有戗欠台。阅为保族证护如面的淹施工搭条件象，戗椒台的娇高程凡宜设送在施前工水叮位附偏近，赞宽度介不宜厌小于2m。⑶宽丑肩台演堆石睬堤为了仙有效跳的减反少波票浪爬快高，把更好凳的消海能，忍肩台愧高程惨可定裕在设决计高耍水位浪以上1～3m，宽度穗取2.扯3～2.持9H，且不楚小于6.明0m。4、蠢胸墙博的构欺造⑴胸薄墙型娇式：一般过有L型和反L型；⑵材脏料：可为卵浆砌都块石股，砼亩或钢受筋砼脉结构甩；⑶胸迫墙高响度：一般纳在堤住顶面逮以上2m左右宿，胸受墙底克面一德般嵌庸入堤够顶以驾下约1m；⑷胸竿墙前朱基本乐要求：一逼般有短块石瓶或人拢工块拣体做役掩护榴；⑸胸丑墙稳浇定性：由引于胸甲墙本挽身承聋受破栽碎波参波压腔力的赚作用运，因圣此，栏胸墙昂本身墨的断客面尺男寸需灵通过偿稳定反性验任算来稍确定挺。5、贯斜坡男坡度纽奉设计⑴影拐响因界素：取决墨于波长浪要那素、杜护面恐结构坦的类钩型和潮块体搁重量据等因隶素。⑵确何定原李则：外侧义＜内音侧（堡外缓乎内陡姥）上部漆＜下翅部（赶上缓月下陡次）抛石球护面孔＜安变砌块鬼石＜草人工厦块体码护面堤头闹＜堤崭身护面类型坡度抛填或安放块石1：1.5～1：3干砌或浆砌块石1：1.5～1：2干砌条石1：0.8～1：2安放人工块石1：1.5～1：2抛填混凝土方块1：1.5～1：1.25㈡、祖斜坡仗式防扣波堤伯的构渡造（皂略）1、堤垮心2、护激面块创体3、外容坡护霞面块间体下非的垫废层4、堤堵底垫恋层及炎堤前倘护底翠块石5、其谎他部冈位一、授计算恭内容熄和计准算状惹态1、计状算内宇容⑴护皮面块冷体的订稳定粥重量香和护才面层勾厚度⑵栅获栏板浅的强疮度⑶堤桥前护寸底块经石的余稳定杆重量⑷胸星墙的拴强度嘴和抗箭滑、咽抗倾屈稳定骗性⑸地且基的梅整体别稳定捞性⑹地爬基沉怜降（滨确定当坡顶富欲角镜高度各）Ⅳ、斜设坡式置防波图堤的猪计算2、螺计算谢状态在进索行斜害坡堤诵承载肉能力站极限垮状态阵设计扛时，梦应以嫁设计阶波高和相居应的网波长间确定渐的波计浪力芽作为都标准轰值，沾并应闪考虑殖三种相设计状况竹与相斯应的卡组合锐。⑴持踪蝶久状滥况：应毕考虑粮以下游的持谎久组偿合①设绩计高牺水位：波迫高应演采用相相应温的设族计波见高；②设续计低杠水位：A、当绩有推慈算的能外海变设计俗波浪身时，素应取秘设计患低水卡位进贤行波浪相浅水僚变形乱分析杠，求辞出堤龟前的努设计擦波高膛；B、当座只有班防波杀堤建圈筑物沈附近伸不分寻水位圈统计耗的设热计波扛浪时，杯可取首与设围计高导水位证时相若同的氏设计咸波高炸，但娱不超认过低秋水位时的尺浅水棵极限滚波高土。③极端哈高水捞位：波扫高采慌用相芒应的躁设计芒波高享；极竖端低康水位刊时，赴可不贡考虑端波浪崇的作迫用。⑵短裙暂状月况：对未博成型讽的斜瞎坡堤尺建筑爆物进麦行施锋工期唇复核村时，丈水位蹄可采梯用设舰计高捆水位氏和设然计低座水位乒，波检高的浮重现竞期可姻采用2～5年。⑶偶后然状辨况：应硬考虑增地震含作用匪的偶猛然组藏合，者即进沟行地数震力遗作用助下斜倦坡堤祥的整冷体稳掩定验顾算，掏但不键考虑两波浪厦对堤递体的止作用个。此悲时，速水位但采用售设计滩低水眨位。二、慎护面厉块体暑稳定医性计砌算1、护蒜面块吐体的模稳定争重量自计算从现圈有国呀内外烦的研滥究成尽果看秀，块奋体失骗稳有案三种倡型式登：滑旺动、抖滚动牙、上论举脱润出。第二译十一膜届国久际航秒运会潮议上偷推荐按西班吵牙、格挪威闷、瑞权典、妖前苏挪联和膛美国袄公五填种计扭算公纲式。鞠在相孔同情逐况下叼，各我种公网式的漆计算缎结果质差异方还比神较大挖。我妨国的而港工程防波边堤规死范推歼荐采斧用美瘦国Hu俗ds俱on公式骆。⑴西袭班牙吵的伊时里巴娃伦公划式反压虎力：F∝布γbHAA∝饮(w尘g/金γb)2贸/3式中珍：A价--锹-块体热的受属力（益反压粮力）乌面积孔（m2）W妖--内-块体幼在空由气中裁的重略量（t）γb--木-块体弱在空否气中驰的重妹度（kN著/m3）H-栽--匠-设计弹波高g-披--榜-重力唱加速桐度（m/虏s2）则反男压力旨：由平富衡条士件可只得：μ为摩木擦系讨数，课取μ＝1得：因：则：令佣：本公段式缺胳点：a.随K趋′-维--油-稳定洒系数描是常弯数，开没有掀考虑娇块体怒肩的始相互粉嵌固制约绵作用疼（结侧果偏金大）b.稳定残重量昨偏安挤全，聋保守傻，尤饭其是兄当m<敌2时。⑵Hu文ds捆on公式①计察算公衰式根据傅试验馅得：KD--鲁-稳定困系数搏，不周再是僵常数蚁，与崭护面驻结构报类型退和块另体稳锻定标责准有翻关，畏考虑政了块舱体间醋得相俩互嵌物固，短随块切体得纤种类羡、构蚂造层源数，碰随机桐失稳典而异n%赶--届-即在具设计灶水位余上、做下一颠倍设唱计波绩高的李范围设内，容在波膝浪打朽击下粥移动启和滚杜动的穿块体醒个数彼占此浆范围译内块码体总穴数的恼百分敞比。②适卷用条防件A、正束向波伟作用坚下（卵波的扑峰线枕平行鸡于堤内轴线睛）且针堤前骡波浪弱不破钱碎；B、用范于计扑算设排计水丑位上讽下一朱倍设部计波限高范进围内摩的护横面块狸体的限单个恰块体摆的稳饺定重塔量；不适漠用于疤波浪直周期似较长祥，波注小于1/朋30的坦千波，众此时待建议阅用前告苏联眉公式谱进行尝复核权。③注央意事冷项A、对熟于斜砍向波β<峡45插°可视喷为正嗓向波β>娱45绪°波浪柳作用收减弱著，此还时应尾对W折减次，折强减程封度通叔过模更型试拜验确学定。辰但对阻抛石哪堤、恐砌石勾堤可炒用m’伙=co丈sα毯/c挽os原β代替m，按上悉式计拨算（桑可不坚做试隐验）替。例外饼：对峡于人顿工块扑体护饺面的排斜波缓堤，盒特别眉是工辩字型漏块体护轿面，钳波向锅波的吨作用冶不一贵定减禾弱，暂因此益不宜辽考虑肌折减能。B、斜知波堤共堤头圣部分矿，波住浪作更用条派件恶赏劣，阴块体飞重量亲要增加20瓦%—迁30迁%C、堤碗位置别在波逼浪破遗碎区箭（d/较H<崖1.壳5时）舒堤身加和堤叠头的刃块体重群量相麦应再刷增加10冒%—甚25负%④几个星不同别部位染的稳旨定重检量堤顶肢、外幅坡、滥内坡稿、垫樱层、吐水下魂支撑炊棱体阳，堤剖心石佩等块体稳连定重淡量与Hu裙ds绵on公式W成比聋例。导查规考范。三、妻砌石闲护面涌层厚掠度的环确定砌石键护面渣（干斜砌、带浆砌模块石律或干舍砌条胡石）端由于窜块石劈燕间相查互挤划紧，岂而形准成一缩慧个面筛。在宜波浪台对护隆面层捏作用回过程艰中，歼在护存面层齿上、厘下出逃现压枯力差烘。在朴某一惠瞬间增可出脱现护挥面层邪底面健压力曾差大粘于表闯面压豪力，以因此秘产生蜻一股撇向上盒的推吩力。戏此时警单个独块石陆因被践周围篮块石兽挤紧恋，一痒般不泄会脱钞出而担由一顽片护仍面层暖的重籍力来沉平衡梨上推灯力。胜因为沸单位雀面积俭的砌拉石护懒面重娘力只豪与其猾厚度贸有关济，所剑以砌披石护沿面的兰稳定住性由贸护面骡层厚轰度来取控制智。⑴干冒砌块吨石或饭浆砌粗块石秀护面沈厚度该公凉式适液用于m=傅1.甲5～3，d/明H=曾1.侮5～4和L/目H=丛10～25的情锈况。②干暂砌条遍石护苹面该公钓式适吗用于m=舟0.咳8～1.变5，d/他H=面1.戚7～3.倡3和L/圾H=越12～25的情添况。四、雹人工绢块体氏护面族厚度t和所砍需块酿体数阻量N的确伐定五、预堤顶铸胸墙宇波压少力的圣计算导及胸恐墙稳飘定性腿计算1、胸蛛墙波假压力右分析波浪丈在斜糠坡式斜防波各堤前拿破碎和，对密胸墙驾的作样用大精致分狂为三种情渣况：⑴波浪萍在胸蔑墙前监或坡芝顶附卫近破秃碎，狭冲击冶点在仍墙上律，整纯个墙面俭受波炊浪冲降击Pma定x；⑵波浪崇在坡混面上距部破解碎，债射流蒜作用浩在坡穗面上生部，提但部宁分水体缝上爬圈作用长于墙匙面0—Pma但x；⑶波浪巷在坡暑面低蜓处破发碎，寒冲击便点在胃坡面偏下部筹，部屠分水抱体上爬僚到坡剂顶墙伍脚下P=释0。2、钻波压敌力大庙小及偏与波坐浪破薯碎位希置的煌关系⑴波缓压力虫大小通常平只计壮波峰夺作用勒，其匠作用升在胸捞墙上荡的平时均波堂压力猛强度KP--抢-平均政压强曾系数直。与ξ及坦堵波L/葬H有关套。⑵波压著力p随波吴浪破周碎位壁置而谣变化戚，而舍破碎障位置局与下思列因葱素有暴关：d1/d余,d缠/H来,H涛/L哪,用复格合因中素ξ来反线映前阔三个喊因素戴的影跑响。试验载表明情况C:情况A：情况B：3、胸怎墙上判波压守力作甚用高骂度计肝算式中率：KZ--宋-作用热高度破系数粒，与L/徒H（坦波凑）有吩关d1--勿-胸墙个前的佩水深孝当水梢位在肺坡顶本以上声时，d1为正呼；当水糟位在胶坡顶痛以下仰时，d1为负够；z-刘--波压严力作舞用高施度至悠静水雀面的壳距离4、单桥位长干度上旧胸墙联的总伐波压肝力5、胸所墙底免面上晌的总胁波浪讯浮托含力备注姥：①当焰胸墙玻前斜驼坡护巩面块摸石或储单层伸四脚泳空心侵方块砌时，委可不考虑谎胸墙怎护面命的影焰响，缎波压居力不照折减②当惹