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1、海岸工程學課程設計之防波堤錄 MULU TOC o 1-5 h z 摘要3 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 一設計資料31、工程概況32、水文條件43、工程地質(zhì)44、結構安全等級4 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 二結構選型4 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 三防波堤設計41、斷面尺寸擬定 41）邊坡坡度42）堤頂寬度63）胸墻頂高程62、斜坡堤計算61）護面塊體的穩(wěn)定重量、護面層厚度、人工塊體個數(shù)和混凝土用量62）墊層塊石的重量及厚度73）堤前

2、護底塊石的穩(wěn)定重量和厚度84）胸墻計算85）地基的整體穩(wěn)定性146）地基沉降確定堤頂預留高度14 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 四參考文獻14 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 五附件14胸墻頂高程=設計高水位胸墻頂高程=設計高水位+1 出兄3% =0.84+ 1.25 x 2.99 = 4.58m【摘要】擬在印尼南部爪哇島上建造座防波堤，該處地理位置處在地震多發(fā)帶、陸上建 筑物電廠較為重要，且海嘯因素不可忽略，故該座防波堤不僅要起到防浪侵襲， 平穩(wěn)港內(nèi)水域，還要充分考慮防止海嘯造成嚴重危害

3、。設計過程中，綜合考慮地 質(zhì)，水文，工程經(jīng)濟與施工等因素后，采用斜坡式防波堤，胸墻頂高程比規(guī)范規(guī) 定的提高了 23米，起到了防止海嘯侵襲的作用。穩(wěn)定性驗算時，各種組合下的 抗滑抗傾穩(wěn)定性都能滿足要求，表明設計的防波堤符合實際需求。一、設計資料1、工程概況 1）工程位置擬建電廠位于印度尼西亞國南部爪哇島的西南海岸Palabuhan Ratu灣內(nèi)，面對 印度洋。地理概位為：07。02E，10632No2）工程內(nèi)容防波堤設計內(nèi)容包括南防波堤和北防波堤，南防波堤總長1284.628m,北防波 堤總長 778.627m 2、水文條件1）設計水位（平均海平面為基準）:2）設計波底高程（m）浪要素 Hl%(

4、 m)H4%( m)設計 設計極端 極端海嘯十H5%（ m）高水位: 低水位： 高水位： 低水位： 普水考慮H13%（ m）08-0.7IK-1.0 2nLHave(m)Im 7m7mIm，3mT(s)L(m)-43.223.223.222.992.2011.6578.4設計高水位3.4511.6585.4極端高水位2.91.6568.4設計低水位（由于設十自己設了 1,資料沒給極端高水位和設計低水位的波浪資料L個值。）故)y 了解計算過程,3）潮流最大流速為0.24cm/so3、工程地質(zhì)、.根據(jù)中交三航設計院勘察公司編制的地質(zhì)報告，擬建場區(qū)50m以淺從上到F 主要發(fā)育以下地層：細砂II粉砂H

5、t淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土混砂川粉細砂小粉 細砂混礫石或卵消VI粉細砂V2粉細砂VI中等風化安山巖。擬建場地475年一遇地震動峰值加速度為。32g,地震動反應譜特征周期為08s。4、結構安全等級結構安全等級采用二級。二、結構選型根據(jù)當?shù)厮钶^小，波高中等，地基較差的特點；爪哇島的地形以山地、丘陵 為主，石料豐富，易開采；綜合經(jīng)濟和施工可行性，選用斜坡式防波堤。三、防波堤設計1、斷面尺寸擬定1）邊坡坡度、，J因為斜坡堤上安放的是扭工字塊體（安放兩層），故根據(jù)根據(jù)防波學設計與 施工規(guī)范JTJ 298-98,靠外海側為即m=L5?？績?nèi)海側坡度取為1：2。護 面 型 式坡度拋填或安放塊石1 7 57 3 3干砌

6、或漿砌塊而1： 2干砌條石1 081 ： 2安放人工塊體1 ：125 1 ： 2拋填方塊11 ： 1】g 1.25斜坡堤坡度表4.19注，對寬后臺斜坡堤。肩臺以上和以下的邊坡坡度可分別取1 ： 1.5-1 ： 3和1 x 1-1 1.5.2）胸墻頂高程根據(jù)防波提設計與施1-規(guī)范JTJ 298-98：正向規(guī)則波的爬高按規(guī)范海港水文規(guī)范JTJ 213-98中的下歹U公式計算:R = K、RH& = K0?(O.423M )+(/?!)w- K2 R(M)1/2m H ),2就thx-1/2thL& 24 1/2m H ),2就thx-1/2thL& 24 %/Ls產(chǎn)LR(M )= LO9M 3角呻

7、(_ L25M)R波浪爬高Oh),從靜水位算起，向上為正;&K、=l、 = 時的波浪爬高(m)；相應于某F/L時的爬高最大值(JH)； M與斜坡的w值有關的函數(shù)；R(M)爬高函數(shù)；KK、K3系數(shù)，分別為.24、1.029、4.98K、與斜坡護面有關的楂參系數(shù)。選用扭工字塊體(安放兩層)，故/、=0.38a.設計高水位Q84m的情況，d=0.84+4.0=4.84m：HVi =2.99?,Ht = 3.22z,下 = 11 .65s,L = 78.4?故,2x4,84ri/22x4,84ri/278.4 ;= 5.616(Ri% =4.98 , 2 x 4.84(Ri% =4.98 , 2 x

8、4.84th270.44乃x4.84/70.4f 4 x 4.84sh70.4 JR(M)= 1.09x5.616332 exp(-1.25x5.616) = 03& = L24?(0.432 x5.616)+(1.911 -1.029)x03 = 1.485mR = KaR” = 0.38 x 1.485 x 2.99 = 1.69?故按波浪爬高確定的胸墻頂高程為：0.84+1.69 = 2.53/ b.極端高水位L07m,與設計高水位相類似，d=1.07+4.0=5.07m,2 x 5.0778.4-1/2=5.4992 x 5.0778.4-1/2=5.4992 x 5.0770.4.4

9、 x 5.07sh70.4= 1.980/nR（M）=1.09x5.499332exp（-1.25 x5.499） = 0.324”?= 1.980/nR1=1.24仍（0.432 x 5.499）+（1.980-1.029）x0.324 = 1.527mR = K、RH = 0.38x 1.527 x2.99 = 1.13m故按波浪爬高確定的胸墻頂高程為：1.07 + 1.73= 28考慮該地區(qū)處在太平洋地震帶，屬地震多發(fā)區(qū)，會引發(fā)海嘯，海嘯增水23m, 且擬建電廠建筑物較為重要，經(jīng)綜合分析比較后，確定該胸墻頂高程為7.0m。3）堤頂寬度根據(jù)構造確定：設計高水位時：5 = 1.25/7,.

10、=1.25x2.99 = 3.74m極端高水位時：B = 1.25”13% = 125x2.99 = 3.74？故取為3.8mW=0A九IKD(Sb -ctga2W=0A九IKD(Sb -ctgaYbYW單個塊體的穩(wěn)定重量（f）；九塊體材料的重度（KN/而），扭工字塊體加3；H設計波高（】），為3.0；Kd塊體穩(wěn)定系數(shù)，混4：7海水的重度（KN/m3）,為10.25；a斜坡與水平面的夾角（。），ctga = m = 1.5oIV =0.1 = 0.1x 23x3.0= 02%（品-1）“。24x（旦-串.5110.25）根據(jù)技術經(jīng)濟綜合分析比較后，確定堤頭、堤身采用2t的扭工字塊體（安放兩 層

11、）。b ,護面層厚度計算:h護面層厚度0）一一護面塊體層數(shù)2；C 塊體形狀系數(shù)，規(guī)貝按放，取1，(2 Y/3故，/z = 2 x 1.1 x = 2.10m0.1x237c.人工塊體個數(shù)N和混凝土用量Q：W2zQ = N= 4308 x= 3746/h 30.1%0.1x23N = Anc（- P 乂凹處 =4257 x2xl.lx（l-0.6） x （注3）= 4308（塊） 2一一護面塊體層數(shù)；C塊體形狀系數(shù)，規(guī)貝狡放，取1.1。A垂直于厚度的護面層F均面積（閉，防波堤總長2027.255m,厚2.1?,故A = 4257：P護面層的孔隙率口）,取60。2）墊層塊石的重量及厚度h：墊層塊石

12、重量取護面塊體的1/20-1/10,即0.102。墊層塊石厚度仍按以上公式計算，n=2塊石形狀系數(shù)c=1.0,墊層塊石重度九 =26.5KN/ Q 0 2故，/ = 2 x 1.0 x -= 0.67 - 0.85/Z 0.1x26.5 J取 h=0.75mo3）堤前護底塊石的穩(wěn)定重量和厚度a .堤前最大波浪底流速Vmax%”%”Vmax斜坡堤前最大波浪J僦速Gn/C 9.8 I 78.4 )乃x2.99=2.55m/ s 9.8 I 78.4 )乃x2.99=2.55m/ sb,護底塊石的穩(wěn)定重量和厚度根據(jù)堤前最大波浪底流速查表選用80-150kg塊石。計算厚度取計算厚度取U( m /s)W

13、 (kg)(m/s)W (kg)2.0604.0 一4003015015.0800堤前護面底塊石的穰定，表 4.2-214）胸墻計算考慮持久組合（設計高水位）、持久組合（極端高水位）、短暫組合（施工期） 三種組合情況。下面首先按持久組合（設計高水位）進行計算，然后以表格的形 式展示另外兩個組合計算內(nèi)容，計算過程省略。持久組合（設計高水位、極端高水位）胸墻的作用標準值計算圖（尺寸單位：皿:周程單位：m）(1)胸墻上的作用標準值計算A.單位長度胸墻上自重力標準值G (KN/m)計算：G = 0.8 x 2.7 x 23 = 49.68KN / mG、= 0.5 x 10 x2.7x23 = 31.

14、05/C/wG3 =2.8x1,0 x23 = 64.41KN / mG = G +G2 +G3= 145A3KN/mB.無因次參數(shù)、久按海港水文規(guī)范(JTJ 213-98)中式(8211-2)和式 (8211-3)計算：7.843222x3.22/78.4= -0.1067.843222x3.22/78.4= -0.106鼠=3.2林 + + 0.0431 = 3.29 x (篝 + 0.043)= 0.2774胸墻前水深，當靜4在胸墻底面以下時丁 &為負值，= 0.84-1.3 = -0.461 od堤前水深,d = 0.84 + 4 = 4.84?。H設計波高，Hl% = 3.22m。L

15、波長，L = 78.4/MoC.波峰作用時胸墻上的平均波壓力強度P計算：由于4 Q,已知海水重野=10.25KN/R 由L/” = 78.4/3.22 = 24.35和= -0.106, 查海港水文規(guī)范B2.1L得Kp=4.72故，尸=0.24 汨降=0.24x10.25 x 3.22 x 4.72 = 37.39KP。D.胸墻上波壓力分布高度(4 +Z)計算：查海港水文規(guī)范22.11,得Kz=074 +2 = 嬴等卜 =3.22乂仍(普卜0.7 = 0.83加Kz 與無因次鬣和波坦L/H有關的波壓力作用高!毓數(shù)。E.單位長度上胸墻上水平波浪力標準值尸(KN/?)計算：因胸墻前安放兩排兩層扭工

16、字塊，故作用在胸墻上的水平波浪力標準值和波浪 浮托力標準值可乘以折減系數(shù)0.6。P = 0.6 “4 + Z)= 0.6 X 37.39 x 0.83 = 18.62KN / mP. = 0.6 x 7=0.6 x0,7x2,8x 37.39 + 2 = 2L99K7V / m”波浪浮托力分布圖的折減系數(shù)，取0.7。b胸墻底寬，為2.8(?)oG單位長度胸墻內(nèi)側土壓力標準值既計算：當胸墻底面埋深2 1.0m時，內(nèi)側地基土或填石的被動土壓力可按有關公式計算 并乘以0.3折減系數(shù)作為土壓力標準值。墻后填布：夕= 45。，7 = 18KN345KP = tan2 (45 + -) = tan2 (4

17、5 + )= 5.82722Cp =R?Kp =18x1.0 x5.827 = 104.89kPaEP = -e h x 0.3 = -x 104.89x0.3 = 15.73KN。”2 P 2(2)胸墻作用標準值產(chǎn)生的力矩A .單位長度胸墻自重力標準值對胸墻后趾的穩(wěn)定力矩加。計算:Mg =49.68x(1.0 + 1.0 +0.8Mg =49.68x(1.0 + 1.0 +0.8T) + 31.O5x(l.O +2x10、-2.8) + 64.4x 32=26L14KN7/ 7B.單位長度胸墻上水平波浪力標準值對胸墻后趾的傾覆力矩/.計算:“ =P x = 18.62 x - = 7.73K

18、N 小 TOC o 1-5 h z 22C,單位長度胸墻上波浪浮托力標準值對胸墻后趾的傾覆力矩計算： 33My = x-/7 = 21.99x-x2.8 = 92.36KN e m / m22D.單位長度土壓力標準值對胸墻后趾的穩(wěn)定力矩加計算：Mr=Epx- = 15.73x = 5.24KN m/m33(3)胸墻的抗滑、抗傾穩(wěn)定性按防波堤設計與施工規(guī)范(JTJ 213-98) 423中的公式和方法計算。分項系數(shù)組合情況穩(wěn)定情況水平波浪力分項系數(shù)7P波浪浮托力分項系數(shù) 兀持久抗常1.31.1組合抗傾1.31.1短暫抗滑1.21.0組合抗傾1.21.0A.沿墻底抗滑穩(wěn)定性驗算：Yo/pP OgG

19、 -yi；pb ）f + 狐EbG胸墻自重力標準值（KN）P作用在胸墻海側面上的水平波浪力標準值（KN）Pu一 作用在胸墻底面上的皮浪浮托力標準值（KN）Eh胸墻底面埋深大于豺時，內(nèi)側面地基土或填行的被動土壓力（KN）4 一 結構重要性系數(shù)，取。：rP一 水平波浪力分項系數(shù)取13兒一一波浪浮托力分項系數(shù)取1.1;%自重力分項系數(shù)，取.0：% 土壓力分項系數(shù)，取.0；f胸墻底面摩擦系數(shù)設計值，取0.6。將前面求得的各項結果代入上式，則左式=1.0 x1.3x18.62 = 24.21KN右式=（1.0 x 145.13 -1.1 x 21.99） x 0.6 +1.0 x 15.73 = 88.

20、29KN 左式右式，滿足抗滑穩(wěn)定賺。B.沿墻底抗傾穩(wěn)定性驗算：A）（4MP +） ；（兒Ng + 4M）%水平波浪力的標準闞胸墻后趾的傾覆力矩（KNm）Mu 波浪浮托力的標準闞胸墻后趾的傾覆力矩（KNm）Mg胸墻自重力標準值郴J墻后趾的穩(wěn)定力矩（KN m）Me土壓力的標準值對胸嗇后趾底面的穩(wěn)定力矩（KNm）%結構系數(shù)，取1.25。將前面求得的各項結果代入上式，則左式=LO x (1.3 x 7.73 +l.lx 92.36) = 111 .65KN 加右式=一(L0 x261.14+L0 x5.24) = 213.10KN?1.25左式右式，滿足抗傾穩(wěn)定藏。同樣可對持久組合(極端高水位)和短暫

21、組合(施工期)按以上步驟進行”算, 計算結果見下表。經(jīng)驗算，胸墻滿足穩(wěn)定要求。設計內(nèi)容胸墻自重力標準值KN/m設計內(nèi)容胸墻自重力標準值KN/m無因次參數(shù)無因次參數(shù)b胸墻上平均波壓力強度KPa胸墻上平均波壓力高度m胸墻水平波浪力標準值KN/m波浪浮托力標準值KN/m胸墻內(nèi)側土壓力標準值KN/m自重力穩(wěn)定力矩KN . m/m水平波浪力穩(wěn)定力矩KN.m/m波浪浮托力穩(wěn)定力矩KN m/m土壓力穩(wěn)定力矩KN - m/m胸墻抗滑穩(wěn)定性胸墻抗傾穩(wěn)定性持久組合短暫組合設計高水位極端高水位設計高水位145. 13145. 13145. 13-0. 106-0. 05-0. 660. 2770. 2740. 28

22、137. 3944.98無0. 830. 97負值18. 6226. 18無21.9926.45負值15. 7315. 730261. 14261. 14261. 147. 7312.7無92. 36111. 09無5. 245. 240左式二24. 21左式二34. 03右式二88. 29右式二85. 35滿足左式右式，滿足左式右式，滿足左式二m.65左式二138. 71右式二213.10右式二213.10滿足左式右式，滿足左式右式，滿足計算參數(shù)持久組合短暫組合設計高水位極端高水位設計高水位dl (m)-0. 46-0. 23-2.07d(m)4.485.073. 23L/H78. 4/3.

23、 22=24. 3585. 4/3. 45=24. 7568. 4/2. 9=23. 59Kp4. 725.3負值KZ0.70. 79負值5)地基的整體穩(wěn)定性防波堤的整體穩(wěn)定驗算仍采用圓弧滑動法，驗算時，圓心一般取在堤內(nèi)側。有 軟土夾層等情況時，適宜用非圓弧滑動面方法計算。一般采用設計低水位，波浪 作用可不計入。當?shù)鼗w穩(wěn)定性不能滿足要求時，可修改堤的斷面設計，如放 緩邊坡、在堤的兩側設置反壓臺等；也可進行地基加固。港口工程中采用的軟基 加固方法有：拋石擠於、爆炸擠淤、排水砂墊層、土工布、排水沙井和塑料排水 板等。6)地基沉降確定堤頂預留高度缺少資料。四、參考文獻11中華人民共和國交通部，防

24、波堤設計與施工規(guī)范(JTJ298-98),人民交通 出版社，1998年2中華人民共和國交通部，海港水文規(guī)范(JTJ213-98),人民交通出版社， 1998 年【3】韓理安主編，港口水工建筑物，人民交通出版社，20XX年五、附件斜坡堤橫斷面圖10032300S317港內(nèi)例外沏側78、BC&W T777T77斜坡式防波堤斷面圖（尺寸單位:高程單位：斜學位原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位，是本人在導師的指導下進行的研究工作所取得的成果。盡我 所知，除文中已經(jīng)特別注明引用的內(nèi)容和致謝的地方外，本不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表 或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中

25、以明確方式注明并 表示感謝。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。學位作者（本人簽名）:學位出版授權書本人及導師完全同意中國博士學位全文數(shù)據(jù)庫出版章程、中國優(yōu)秀碩士學位全文數(shù)據(jù)庫 出版章程（以下簡稱“章程”），愿意將本人的學位提交“中國學術期刊（光盤版）電子雜志社” 在中國博士學位全文數(shù)據(jù)庫、中國優(yōu)秀碩士學位全文數(shù)據(jù)庫中全文發(fā)表和以電子、網(wǎng)絡形 式公開出版，并同意編入KI中國知識資源總庫，在中國博碩士學位評價數(shù)據(jù)庫中使用和 在互聯(lián)網(wǎng)上傳播，同意按“章程”規(guī)定享受相關權益。密級：公開口保密（年一月至_年_月）（保表的學依血斛室后應遵守此例儀）作者簽名：年 月 日作者簽名：年 月 日導師簽名：

26、年 月 日本人鄭重聲明：所呈交的()，是本人在指導老師的指導下，獨立進行研究工 作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權爭議。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用 的內(nèi)容外，本設計()不含任何其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。 對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標明。本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名:二。一。年九月二十日0使用授權聲明本人完全了解濱州學院關于收集、保存、使用()的規(guī)定。本人愿意按照學校要求提交學位的印刷本和電子版，同意學校保存學位的 印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復制手段保存設計();同意學 校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務系統(tǒng)，公布設計() 的部分或全部內(nèi)容，允許他人依法合理使用。(保密在解密后遵守此規(guī)定)作者簽名:二。一。年九月二十日時間飛逝，大學的學習生活很快就要過去，在這四年的學習生活中，收獲了很多，而這 些成績的取得是和一直關心幫助我的人分不開的。首先非常感謝學校開設這個課題，為本人日后從事計算機方面的工作提供了經(jīng)臉，奠定 了基礎。本次大持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結尾了。本次是對我大學四年學習下來最好的檢 臉。經(jīng)過這次，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴 謹?shù)墓ぷ髯黠L等方方面面都有很大的進步。這期間凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的 感謝。沒有他們的