海岸工程4海堤設(shè)計(jì)ppt（101頁(yè)）

1、海岸工程(I）河海大學(xué)港口航道專業(yè)海岸及海洋工程研究所本次課時(shí)需掌握內(nèi)容1、復(fù)習(xí)海堤的設(shè)計(jì) A、波浪在堤坡上的爬高 B、護(hù)坡計(jì)算 2、防護(hù)墻穩(wěn)定計(jì)算3、防浪胸墻穩(wěn)定計(jì)算4、海堤抗滑穩(wěn)定計(jì)算第二章 海岸防護(hù)工程七、海堤設(shè)計(jì)1 波浪在堤上爬高計(jì)算2 護(hù)坡計(jì)算3 防護(hù)墻穩(wěn)定計(jì)算4 防浪胸墻穩(wěn)定計(jì)算5 海堤抗滑穩(wěn)定計(jì)算6 地基沉降計(jì)算7 軟土地基加固8 海堤防滲和堵漏第二章 海岸防護(hù)工程1 波浪在堤上爬高計(jì)算 爬坡計(jì)算的目的：確定堤頂高程A 港口工程技術(shù)規(guī)范 （舊版）B 前蘇聯(lián)規(guī)范C 莆田法D 港口工程技術(shù)規(guī)范 （新版）E 復(fù)式斷面爬高計(jì)算F 堤前有壓載時(shí)的爬高計(jì)算第二章 海岸防護(hù)工程2 護(hù)坡計(jì)算主要

2、設(shè)計(jì)內(nèi)容A 砌石護(hù)坡厚度計(jì)算 (1)港口工程技術(shù)規(guī)范法 (2) 裴什金法B 拋石單個(gè)塊體重量計(jì)算 (1) Hudson 公式 (2) 前蘇聯(lián)規(guī)范法C 護(hù)面混凝土板厚度計(jì)算A 拋石單個(gè)塊體重量計(jì)算 (1) Hudson 公式塊石經(jīng)過挑選,比較均勻(課本)未經(jīng)過挑選另外一種Hudson 公式表達(dá)式設(shè)計(jì)波高（m）；塊體穩(wěn)定系數(shù)；塊體材料的重度（KN/m3）；海水的重度（KN/m3）；斜坡與水平面的夾角（）。公式適合應(yīng)用于不越浪的情況.在破波區(qū)域的塊石重量應(yīng)當(dāng)適量加中,可以比計(jì)算的重量增加10%25%,另外在堤頭的塊體重量也要增加.級(jí)配塊石最大重量和最小重量按下列計(jì)算Wmax=3.6W50Wmin=0

3、.22W50Hudson 公式的有優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便計(jì)算缺點(diǎn):沒有考慮波浪周期的影響有待于改進(jìn)的問題.波浪周期實(shí)際上也與塊石重量有關(guān).護(hù)面墊層塊石的重量可取護(hù)面塊石穩(wěn)定重量的1/201/10 A 拋石單個(gè)塊體重量計(jì)算 (2)前蘇聯(lián)材料:塊石、混凝土、鋼筋混凝土塊體從建筑物的頂部到0.7H 考慮了波長(zhǎng)的影響問題是波坦比較大時(shí)候，上述計(jì)算公式重量偏大。 修正后： （在0.7H波高范圍內(nèi)）Z0.7H,單個(gè)塊體的重量應(yīng)該按下列計(jì)算與波浪能量集中與表面有關(guān)B 砌石護(hù)坡厚度計(jì)算 (1)港口工程技術(shù)規(guī)范法港工規(guī)范公式應(yīng)用范圍:海港水文規(guī)范:m=1.53,d/H=1.54,L/H=1025公式中H選擇

4、:當(dāng)d/L=0.125,H(4%),當(dāng)d/L0.125,H(13%), (2) 裴什金法(堤防規(guī)范采用,結(jié)果比較適中)干砌塊石.應(yīng)用范圍:1.5=m=0.125,H(4%),當(dāng)d/L0.125,H(13%),漿砌塊石.H(13%) (2)干砌條石護(hù)面層厚度A系數(shù)，斜縫干砌可取1.2，平縫干砌可取0.85； C 拋石人工塊體護(hù)坡面層厚度計(jì)算拋石：層數(shù)：23層先計(jì)算穩(wěn)定塊體重量，再計(jì)算厚度，并于圖紙上標(biāo)明厚度人工塊體A-垂直于厚度h的護(hù)面層平均面積P-護(hù)面層的空隙率柵欄板： 斜坡坡度系數(shù)m=1.52.5時(shí) ,柵欄板的厚度按下式計(jì)算：A系數(shù)，斜縫干砌可取1.2，平縫干砌可取0.85； 作用于柵欄板面

5、上的最大正向波壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算 護(hù)面混凝土板厚度計(jì)算先計(jì)算波浪作用下產(chǎn)生的浮拖力決定板的厚度，然后根據(jù)破波壓力計(jì)算置于彈性基礎(chǔ)上的護(hù)面板的配筋。斜坡的坡度1:21:5 第二章 海岸防護(hù)工程3 防護(hù)墻穩(wěn)定計(jì)算穩(wěn)定計(jì)算內(nèi)容：A 墻身抗傾復(fù)穩(wěn)定性計(jì)算B 施工期間，防護(hù)墻穩(wěn)定性C 墻身整體沿墻底面或墻身沿各水平縫的抗滑 穩(wěn)定性D 防護(hù)墻沿墊層與地基接觸面的抗滑穩(wěn)定性E 地基穩(wěn)定計(jì)算 第二章 海岸防護(hù)工程A 墻身抗傾復(fù)穩(wěn)定性計(jì)算B 各水平縫抗滑穩(wěn)定計(jì)算C 防護(hù)墻沿墊層與地基接觸面的抗滑穩(wěn)定（非粘性土）（粘性土）D 防護(hù)墻沿墊層與地基接觸面的抗滑穩(wěn)定（粘性土）（粘性土）4 防浪胸墻穩(wěn)定計(jì)算斜坡堤承載

6、能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以設(shè)計(jì)波高及對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)確定的波浪力作用為標(biāo)準(zhǔn)值，并應(yīng)考慮一下三種設(shè)計(jì)狀況及相應(yīng)的組合：持久狀況、短暫狀況和偶然狀況。持久狀況，應(yīng)考慮設(shè)計(jì)高水位、設(shè)計(jì)低水位和極端高水位時(shí)，波浪對(duì)斜坡堤的作用。短暫狀況，應(yīng)考慮設(shè)計(jì)高水位和設(shè)計(jì)低水位時(shí)，波浪對(duì)斜坡堤的作用，波高的重現(xiàn)期可采用25年。4 防浪胸墻穩(wěn)定計(jì)算主要荷載：波浪水平力，波浪上托力（參考海港水文規(guī)范中的8.2.11）荷載計(jì)算過程：A 先按堤前水深和波高確定堤前波浪形態(tài)，依次分類確定波壓力計(jì)算公式B 計(jì)算海堤前水深的波壓力分布，截取作用與胸墻部分的波壓力（參考海港水文規(guī)范8.1）穩(wěn)定性計(jì)算內(nèi)容：抗傾復(fù)性和抗滑移性（可參考防波堤

7、規(guī)范2.3）（一）波浪對(duì)胸墻的作用及組合 計(jì)算波浪對(duì)胸墻作用力時(shí)，一般波高采用1%波高，波長(zhǎng)由平均周期算得 胸墻上的平均壓強(qiáng)及波壓力分布高度 1、無因次參數(shù) 、 按規(guī)范海港水文規(guī)范JTJ213-98公式計(jì)算 d1-胸墻前水深（m），當(dāng)靜水面在胸墻底面以下時(shí)，d1為負(fù)值， d堤前水深（m）； H設(shè)計(jì)波高（m）； L波長(zhǎng)（m）；-2.波峰作用時(shí)胸墻上平均壓力強(qiáng)度 按規(guī)范海港水文規(guī)范JTJ21398公式計(jì)算：當(dāng) 與無因次參數(shù) 和波坦 有關(guān)的平均壓力強(qiáng)度 3、胸墻上波壓力分布高度 與無因次參數(shù)和波坦有關(guān)的波壓力作用高度系數(shù) 4、單位長(zhǎng)度胸墻上水平波浪力標(biāo)準(zhǔn)值P（ ）的計(jì)算：5、單位長(zhǎng)度胸墻底面上的波浪

8、浮托力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 波浪浮托力折減系數(shù)，采用0.7 b胸墻底寬(m)（二）胸墻抗滑、抗傾穩(wěn)定性驗(yàn)算 1、沿墻底抗滑穩(wěn)定性的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，按下式計(jì)算 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)； 水平波浪力分項(xiàng)系數(shù)； 波浪浮托力分項(xiàng)系數(shù)； 自重力分項(xiàng)系數(shù)； 土壓力分項(xiàng)系數(shù)；f 胸墻底面摩擦系數(shù)設(shè)計(jì)值。2、沿墻底抗傾穩(wěn)定性的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，按下式計(jì)算：水平波浪力的標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)胸墻后趾的傾覆力矩（kNm）；波浪浮托力的標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)胸墻后趾的傾覆力矩（kNm）；胸墻自重力標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)胸墻后趾的穩(wěn)定力矩（kNm）；土壓力的標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)胸墻后趾地面的穩(wěn)定力矩（kNm）；結(jié)構(gòu)系數(shù)，取1.25； 第二章 海岸防護(hù)工程5海堤抗滑穩(wěn)定計(jì)算（1）

9、軟土地基失穩(wěn)的主要前兆：A 沉陷急劇增加B 坡角隆起C 堤身有縱向裂縫D 空隙水壓力增大，坡角有滲水（2）海堤穩(wěn)定計(jì)算要解決的問題：1 根據(jù)地基強(qiáng)度指標(biāo)和工程的安全系數(shù)，設(shè)計(jì)海堤。2 根據(jù)海堤斷面，驗(yàn)算穩(wěn)定性。第二章 海岸防護(hù)工程（3）重度的選擇A 浮容重B 干容重C 飽和容重D 浸潤(rùn)線的確定（浙江省規(guī)范5.2.4）（4）海堤抗滑計(jì)算的工況A 初步設(shè)計(jì)階段,竣工斷面的穩(wěn)定計(jì)算B 施工設(shè)計(jì)階段,堵口截流斷面(未閉氣)的穩(wěn)定計(jì)算C 施工設(shè)計(jì)階段,堵口剛完成時(shí)候非堵口斷面的穩(wěn)定計(jì)算D 施工設(shè)計(jì)階段,未堵口時(shí)海堤施工斷面的穩(wěn)定計(jì)算第二章 海岸防護(hù)工程（4）海堤抗滑計(jì)算的工況第二章 海岸防護(hù)工程（5）海

10、堤抗滑計(jì)算方法A 總應(yīng)力法B 固結(jié)有效應(yīng)力法C 法D 有效應(yīng)力法E 復(fù)合滑動(dòng)面簡(jiǎn)化計(jì)算法海堤地基強(qiáng)度指標(biāo)和應(yīng)用范圍A 一般海堤采用總應(yīng)力法,其中施工期斷面驗(yàn)算采用不排水剪或快剪強(qiáng)度指標(biāo),竣工期間斷面穩(wěn)定采用固結(jié)不排水或者固結(jié)快剪強(qiáng)度指標(biāo),實(shí)際計(jì)算還需要適當(dāng)折減.B 大中型工程采用適當(dāng)固結(jié)有效應(yīng)力法,地基強(qiáng)度指標(biāo)采用不排水剪或者固結(jié)不排水剪C 小型工程采用 法,強(qiáng)度指標(biāo)采用現(xiàn)場(chǎng) 十字板剪切測(cè)定的指標(biāo),強(qiáng)度隨地基深度而增加.D大型工程有條件采用有效應(yīng)力法,畢肖普法.采用有效強(qiáng)度指標(biāo),并且準(zhǔn)確確定孔隙水壓力分布,一般用測(cè)量孔隙水壓力的三 軸固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)確定,也可以直剪儀進(jìn)行慢剪試驗(yàn)確定,E 對(duì)

11、于存在復(fù)合軟土夾層的情況,采用復(fù)合滑動(dòng)面簡(jiǎn)化計(jì)算法A 總應(yīng)力法(瑞典條分法)（A）總應(yīng)力法B 固結(jié)有效應(yīng)力法B 固結(jié)有效應(yīng)力法 C CD 有效應(yīng)力法三個(gè)問題1. 要迭代計(jì)算2. 對(duì)于測(cè)試強(qiáng)度指標(biāo)的儀器設(shè)備要求比較高,不易推廣.3. 為負(fù)值,要注意 會(huì)趨于0.注意最好不要用此方法; 比較大時(shí),有效法向反力出現(xiàn)負(fù)值,不合理.E 復(fù)合滑動(dòng)面簡(jiǎn)化計(jì)算法E 復(fù)合滑動(dòng)面簡(jiǎn)化計(jì)算法參考堤防設(shè)計(jì)規(guī)范，也叫改良元弧法第二章 海岸防護(hù)工程海堤沉降計(jì)算淤泥.天然含水率大于液限,天然孔隙率大于等于1.5的粘性土.淤泥質(zhì)土:天然孔隙率小于1.5,但是大于1.0的粘性土.概念：初始沉降固結(jié)沉降沉降原因：初始沉降固結(jié)沉降初

12、始沉降固結(jié)沉降1、首先在防波堤斷面上選擇沉降計(jì)算點(diǎn)的位置，再按作用在基礎(chǔ)上荷載的性質(zhì)，求出基底應(yīng)力的大小和分布。當(dāng)基礎(chǔ)有埋置深度d時(shí)，采用基底凈應(yīng)力 去計(jì)算地基中的附加應(yīng)力 2、將地基分層。在分層時(shí)天然土層的交界面為分層面，同時(shí)在同一類土層中，各分層的厚度不宜過大。3、計(jì)算地基中土的自重應(yīng)力分布。求出計(jì)算點(diǎn)垂線上各分層層面處的豎向自重應(yīng)力（從地面算起）。4、計(jì)算地基中豎向附加應(yīng)力分布。根據(jù)防波堤三角形簡(jiǎn)化，條形基礎(chǔ)上受三角形均布荷載作用。此時(shí)地基附加應(yīng)力系數(shù)采用下式進(jìn)行計(jì)算： 其中參數(shù) 、 式中： b 基底寬度； x 計(jì)算點(diǎn)距角點(diǎn)距離（取值）； z 計(jì)算點(diǎn)垂線上各分層層面距地面距離。由 求出計(jì)

13、算點(diǎn)垂線上各分層層面處的豎向附加應(yīng)力 。當(dāng) 時(shí)，確定該處深度為壓縮層的厚度。5、按算術(shù)平均求各分層平均自重應(yīng)力 和平均附加應(yīng)力 ：6、求第i分層的壓縮量。根據(jù)第i分層的平均初始應(yīng)力 及初始應(yīng)力與附加應(yīng)力之和 ，得到每層土體的壓力增量。 于是可得第i分層的壓縮量。7、最后將每層的壓縮量累加軟土地基加固A、軟土地基處理采用方法出發(fā)點(diǎn)：工程上能否實(shí)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)上是否合理B、主要處理方法：置換砂墊層法-也叫清淤法適用范圍,軟土比較薄。(2) 鎮(zhèn)壓層法 作用：增加海堤斷面的抗滑力矩，提高圓弧滑動(dòng)的安全系數(shù)，改善堤基的應(yīng)力分布，提高地基的穩(wěn)定。 施工：注意：要對(duì)稱施工，以免失穩(wěn)不利因素：占用較大土地面積軟土地

14、基加固(3) 排水砂墊法 砂墊厚度大于50cm，軟土厚度不超過5m(4) 豎向排水預(yù)壓固結(jié)法軟土地基加固 豎向排水預(yù)壓固結(jié)法的布置和要求： 排水砂井 袋裝砂井 塑料板排水不利面：承受水平切力的能力差，容易被切割軟土地基加固(5) 土工織物法作用：可以提供元弧滑動(dòng)的安全系數(shù)，但是提高水平有限。8 海堤防滲與堵漏A、防滲計(jì)算：A、防滲計(jì)算：防滲土:小潮高潮位以下用海泥,以上用山土.并且用海泥覆面.設(shè)置反濾層.B 堵漏方法(堤防規(guī)范p11.p14)導(dǎo)致滲漏的原因有四種:A內(nèi)外堆石堤的連同B山土未碾壓C滲徑過短D堵口段口門兩端的裹頭保護(hù)拆除不凈等等方法:1 粘土鋪蓋2 粘土截水槽3 壓力灌砂4 減壓井第二節(jié)護(hù)岸護(hù)岸型式第二節(jié)護(hù)岸1、護(hù)腳工程包括護(hù)坡和護(hù)腳兩部分A、拋石護(hù)腳護(hù)腳塊體（防波堤設(shè)計(jì)與施工規(guī)范4.2.11）當(dāng)水下拋石棱體頂面標(biāo)高在設(shè)計(jì)水位以下一倍波高附近，塊石重量取護(hù)坡塊石重量的1/51/10