防波堤的基本結(jié)構(gòu)型式及案例破壞分析

1、斜坡式防波堤和直立式防波堤斜坡式防波堤和直立式防波堤 防波堤基本型式：防波堤基本型式：匯報(bào)人：李龍目錄1.斜坡式防波堤結(jié)構(gòu)型式簡(jiǎn)介2.直立式防波堤結(jié)構(gòu)型式簡(jiǎn)介3.斜坡式防波堤破壞案例及原因分析4.直立式防波堤破壞案例及原因分析防波堤兩種分類方法：防波堤兩種分類方法：按平面形式、按結(jié)構(gòu)形式平面形式：平面形式：突堤式防波堤、島式防波堤。結(jié)構(gòu)型式：結(jié)構(gòu)型式：斜坡式、直立式、混成式、透空式、浮式、壓氣式和水力式等。斜坡式防波堤結(jié)構(gòu)型式簡(jiǎn)介1.斜坡堤結(jié)構(gòu)型式2.斜坡堤護(hù)面型式1.1.斜坡式防波堤結(jié)構(gòu)型式斜坡式防波堤結(jié)構(gòu)型式： 拋石防波堤：不分級(jí)塊石和分級(jí)塊石防波堤。不分級(jí)塊石防波堤：不分級(jí)塊石防波堤：特

2、點(diǎn)特點(diǎn)：塊石隨意拋，大石塊滾到坡底，而坡度為自然坡。受波浪作用下，小塊石被沖刷，造成堤身密實(shí)；但施工進(jìn)展緩慢，用料太多，常受波浪作用而使堤面坍塌。實(shí)例實(shí)例：山東萊州海廟地區(qū)漁港防波堤。不分級(jí)塊石防波堤分級(jí)塊石防波堤：分級(jí)塊石防波堤：特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）塊石分級(jí)使用，較小塊石放在堤心或斜坡下部，大塊石放在波浪作用強(qiáng)烈堤頂和外坡。（2）為更好發(fā)揮大塊石抗浪能力，在施工水位以上采用干砌塊石。有些地方由于石料好，石材加工能力強(qiáng)，采用干砌條石護(hù)面。（3）石料缺乏而波浪較大時(shí)，采用拋填混凝土方塊斜坡堤?；炷练綁K是最早的人工護(hù)面塊體。實(shí)例：實(shí)例：山東省和福建省使用較多，尤其在小型地方港或漁港分級(jí)塊石防波堤異

3、型人工塊體護(hù)面斜坡堤異型人工塊體護(hù)面斜坡堤 （1）港口深水發(fā)展，防波堤所處水深越來(lái)越大； （2）世界各國(guó)研究開(kāi)發(fā)消浪性能好、穩(wěn)定性好的各種護(hù)面異型人工塊體，形成各種結(jié)構(gòu)型式異型人工塊體護(hù)面斜坡堤； （3）異型人工塊體護(hù)面斜坡堤是斜坡堤的基本形式。四腳錐體護(hù)面斜坡堤四腳錐體塊體四腳錐體塊體四腳空心方塊護(hù)面斜坡堤四腳空心方塊四腳空心方塊扭工字型塊體護(hù)面斜坡堤扭工字方塊扭工字方塊寬肩臺(tái)斜坡式防波堤寬肩臺(tái)斜坡式防波堤 護(hù)面塊石在施工時(shí)需在高水位以上堆筑成有相當(dāng)寬度的肩臺(tái)，故稱寬肩臺(tái)斜坡堤。 特點(diǎn)特點(diǎn)：（1）外坡允許變形 （2）護(hù)面塊石要求的重量較輕：寬肩臺(tái)斜坡式防波堤 2.2.斜波堤護(hù)面型式斜波堤護(hù)面

4、型式 （1）根據(jù)采用護(hù)面材料不同主要分為天然塊石、混凝土方塊或各種異型人工塊石三式 （2）廣泛采用異型人工護(hù)面型工護(hù)面塊體：有扭王字塊體、扭工字塊體、四腳錐體、四腳空心方塊、柵攔板等。 （3）國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多的兩種是四腳空心方塊和扭王字形塊體。扭王字塊體直立式防波堤結(jié)構(gòu)型式1.直立式主要結(jié)構(gòu)型式;2.重力式直立堤的結(jié)構(gòu)型式和特點(diǎn);3.上部結(jié)構(gòu)港外側(cè)不同外形結(jié)構(gòu)（直立面、弧面和削角）比較分析;4.開(kāi)孔直立堤、消能箱式直立堤和帶孔道的消能方塊直立堤特點(diǎn)1.1.主要結(jié)構(gòu)型式主要結(jié)構(gòu)型式: : 重力式和樁式重力式直立堤樁式直立堤2.2.重力式直立堤的構(gòu)成和各結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)重力式直立堤的構(gòu)成和各結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)重

5、力式直立堤主要由墻身、上部結(jié)構(gòu)和基床組成。墻身結(jié)構(gòu)通常采用鋼筋混凝土沉箱、混凝土方塊或空心方塊、大直徑圓筒。特點(diǎn)：特點(diǎn)：整體性好；箱內(nèi)填塊石或砂料，節(jié)省造價(jià)；施工速度快；需大型專用設(shè)備。鋼筋混凝土沉箱優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：施工容易，結(jié)構(gòu)可靠耐久，能抵抗較大的波浪；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：堤身整體性差，對(duì)不均勻沉降比較敏感。混凝土方塊防波堤特點(diǎn)：特點(diǎn)：方塊的長(zhǎng)度等于堤身的寬度，避免了橫斷面的錯(cuò)縫問(wèn)題，能承受較大的波浪?；炷量招姆綁K防波堤大直徑圓筒防波堤特點(diǎn)：特點(diǎn)：由無(wú)底鋼筋混凝土大圓筒組成，筒中填充砂石料。根據(jù)地基情況，圓筒可以置于基床上，可直接沉入地基一定深度。3.3.上部結(jié)構(gòu)港外側(cè)不同外形結(jié)構(gòu)（直立面、弧面和上

6、部結(jié)構(gòu)港外側(cè)不同外形結(jié)構(gòu)（直立面、弧面和削角）比較分析削角）比較分析(1)弧面與直立面相比，可有效減少波浪的越堤水量(2)削角斜面對(duì)波浪反射小，作用在斜面上的波浪力垂直分力對(duì)防波堤的穩(wěn)定性有利。斷面寬度將面完全直立時(shí)小。為了減少越浪量，可在斜面上采取加糙措施。(3)青島中港西北防波堤，設(shè)計(jì)了我國(guó)第一座削角直立堤。直立面弧面削角4.4.開(kāi)孔直立堤、消能箱式直立堤和開(kāi)孔直立堤、消能箱式直立堤和帶孔道消能方塊直立堤特點(diǎn)帶孔道消能方塊直立堤特點(diǎn)開(kāi)孔直立堤開(kāi)孔直立堤(1)直立堤型式的重大進(jìn)展。(2)加拿大首先采用迎波外壁開(kāi)孔、前艙起消能室作用的沉箱防波堤(3)消波原理在堤前與消浪室內(nèi)的波浪運(yùn)動(dòng)有相位差，

7、來(lái)波通過(guò)外壁上的孔洞涌入消能室，在其中造成劇烈紊動(dòng)而損失能力。結(jié)構(gòu)具有對(duì)波浪的反射較小，承受的波浪力較小以及堤前的底流速也較小等優(yōu)點(diǎn)(4)秦皇島油港工程設(shè)計(jì)了我國(guó)第一座開(kāi)孔消浪直立堤。開(kāi)孔直立堤消能箱式直立堤消能箱式直立堤 進(jìn)一步減少堤前反射波，迎波外壁的下部是透空的。由開(kāi)孔的上部外壁與在水深中部的開(kāi)孔水平地板形成消能箱。這種型式可造成箱內(nèi)外更大的相位差，使消能作用更為顯著。消能箱式直立堤帶孔道的消能方塊帶孔道的消能方塊 一方面減少反射波；另一方面使來(lái)波進(jìn)入孔洞。每層方塊的水平板限制了波浪的垂直運(yùn)動(dòng)，而使其成為水平向的水流。波動(dòng)水流在方塊內(nèi)部形成的消能室內(nèi)由于紊動(dòng)以及與側(cè)壁的摩擦等而損失能量。

8、其它新型防波堤：曲面型透空堤、臺(tái)階型透空堤、半圓型防波堤等。斜坡式防波堤斜坡式防波堤破壞破壞實(shí)例實(shí)例及其原因分析及其原因分析1.1.葡萄牙錫尼斯港的西防波堤破壞葡萄牙錫尼斯港的西防波堤破壞簡(jiǎn)介：簡(jiǎn)介： 堤長(zhǎng)2km，最大水深50m，拋石堤的外側(cè)采用兩層42噸重的工字型塊體作護(hù)面，世界最大斜坡堤。破壞結(jié)果：破壞結(jié)果： 1978年遭大風(fēng)浪襲擊，發(fā)生嚴(yán)重破壞。大部分工字型塊體和上部結(jié)構(gòu)被風(fēng)浪移走，大量的工字型塊體發(fā)生斷裂。對(duì)于工字型塊體以至通用的斜坡堤設(shè)計(jì)法則可靠性的懷疑。破壞前防波堤結(jié)構(gòu)型式修整后防波堤結(jié)構(gòu)型式斜坡堤破壞經(jīng)驗(yàn)總結(jié)斜坡堤破壞經(jīng)驗(yàn)總結(jié)（1）工字型塊體形狀使它的腰桿在受力時(shí)容易產(chǎn)生拉應(yīng)力，

9、因此必須限制塊體在波浪作用下運(yùn)動(dòng)過(guò)大，以免發(fā)生斷裂。對(duì)于塊體失穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)的提高，將導(dǎo)致穩(wěn)定系數(shù)降低。（2）由于結(jié)構(gòu)應(yīng)力的比尺等于長(zhǎng)度比尺，因此隨著設(shè)計(jì)波高的增加和塊體線性尺度的增加，塊體內(nèi)的拉應(yīng)力也將增加。（3）在防波堤所在水深相對(duì)較深時(shí)，要提高設(shè)計(jì)波高的標(biāo)準(zhǔn)外，在天然波列中有“群波”現(xiàn)象時(shí)，還應(yīng)考慮它對(duì)塊體穩(wěn)定性的不利影響。2.2.的黎波里港的斜波堤破壞的黎波里港的斜波堤破壞簡(jiǎn)介：簡(jiǎn)介： 水深不同采用不同的斜坡堤形式： （1）水深大于7.4m時(shí)，斜坡堤的護(hù)面結(jié)構(gòu)為兩層8m3的四腳錐體，坡度為1:1.5，擋浪墻頂高+9.0m； （2）水深為3m-5.8m時(shí)，護(hù)面采用5-8噸大塊石，坡度為1:3；

10、（3）水深小于3m時(shí)，護(hù)面采用3-5噸大塊石，坡度為1:3。破壞結(jié)果：破壞結(jié)果： (1)防波堤的破壞主要發(fā)生在水深較大的四腳錐體護(hù)面的地段。 (2)部分地段內(nèi)的擋浪墻大部分破壞，其破壞形式為：位移；立墻與底板間斷裂（為主）；底板斷裂。 (3)四腳錐體的破壞，導(dǎo)致護(hù)面層頂高程變低。斜坡堤破壞經(jīng)驗(yàn)總結(jié)斜坡堤破壞經(jīng)驗(yàn)總結(jié)（1）原設(shè)計(jì)波高Hs明顯偏低。采用此設(shè)計(jì)波高是由于缺乏資料與老堤多年穩(wěn)定狀態(tài)所引起的錯(cuò)覺(jué)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖認(rèn)識(shí)到新堤會(huì)遭受比老堤較大的波浪作用，而為給予足夠的重視。（2）模型試驗(yàn)的誤差。（3）四腳錐體和擋浪墻的斷裂，都不是由于混凝土的質(zhì)量問(wèn)題，而是由于發(fā)生的波高超過(guò)設(shè)計(jì)波高，使四腳錐體

11、發(fā)生的過(guò)度要多和位移而導(dǎo)致斷裂。（4）設(shè)計(jì)斷面擋浪墻前的四腳錐體層的頂高和頂寬均偏小。直立式防波堤直立式防波堤破壞破壞實(shí)例實(shí)例及其原因分析及其原因分析1.1.阿爾及利亞直立堤破壞阿爾及利亞直立堤破壞破壞過(guò)程簡(jiǎn)介：破壞過(guò)程簡(jiǎn)介： （1）破壞波高超過(guò)6.1m，而設(shè)計(jì)波高4.9m，約有91m長(zhǎng)的一段堤身發(fā)生了不均勻沉降，墻身向海測(cè)傾斜。 （2）修復(fù)：臨海側(cè)拋筑了自海底至堤頂?shù)膲η把谧o(hù)棱體。在臨港一側(cè)也拋筑約為半個(gè)堤高的棱體，并且墻身上鉆孔灌漿，使墻身盡可能成為整體。 （3）隨后再次遭遇特大風(fēng)暴潮，366m長(zhǎng)防波堤向海測(cè)傾倒。阿爾及利亞直立堤斷面型式直立堤破壞經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：直立堤破壞經(jīng)驗(yàn)總結(jié)： 主要原因在于當(dāng)波谷作用時(shí)，組成基床中的石渣等細(xì)顆粒材料被吸出；以及堤前海底被沖影響了基床外坡的穩(wěn)定性。（1）直立堤破壞比斜坡堤嚴(yán)重，且難以修復(fù)，因此對(duì)于直立堤設(shè)計(jì)波浪要素，必須通過(guò)多種途徑較準(zhǔn)確確定。（2）對(duì)施工期間出現(xiàn)大的基床，對(duì)堤身的穩(wěn)定來(lái)說(shuō)非常重要。（3）明基床直立堤，堤前海底被沖刷，將造成基床前坡部分的破壞，因此通常在堤