護(hù)岸工程課程設(shè)計書_secret

1、護(hù)岸工程課程設(shè)計書一、設(shè)計課題： 某護(hù)岸斷面設(shè)計，并驗算其抗滑與抗傾穩(wěn)定性。二、設(shè)計背景：1.概述：護(hù)岸是河口及海岸地區(qū)用于保護(hù)天然岸坡免受波浪、潮流侵襲，防止岸坡倒塌的工程措施。護(hù)岸工程按照其平面布置和抵御波流的方式不同，可分為兩種類型：直接和間接護(hù)岸。本設(shè)計采用的護(hù)岸類型為直接型護(hù)岸。 2.工程地質(zhì)條件 根據(jù)鉆探揭露，工程場區(qū)土層自上而下而劃分為第四系人工素填土（Qml）、沖積層（Qal）、殘積層（Qel）和震旦系基巖（Z）。 3.水文地質(zhì)條件 場區(qū)地下水豐富，屬于空隙潛水類，多屬中等透水性土層，賦水性良好。另外在淤泥、淤泥質(zhì)土賦存少量毛細(xì)管水。地下水動態(tài)多受潮汐及氣象影響。水位埋深在1.

2、10-2.30之間。 4.場地穩(wěn)定性與適宜性及建議 場地內(nèi)地地勢平坦，堤身未見管涌、塌陷等不良地質(zhì)現(xiàn)象，堤岸整體穩(wěn)定性較好。根據(jù)場地巖土層的穩(wěn)定性和適宜性，結(jié)合本工程特征，路基基礎(chǔ)建議對素填土采用強(qiáng)夯法進(jìn)行加固施工，堤圍基礎(chǔ)可采用開挖部分軟弱土層置換砂石或者采用旋噴樁進(jìn)行復(fù)合地基處理。三、設(shè)計資料： 1.計算荷載 主要考慮建筑物自重、土壓力和防洪通道汽車荷載10KN/m2(按汽10考慮)，由于墻前后水位認(rèn)為近似平齊，不計剩余水壓力。 2.回填土濕容重=18.9N/ m3,內(nèi)摩擦角=30.3,凝聚力C=13.4Kpa 3.防洪標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計水位 1）防洪標(biāo)準(zhǔn) 按級堤防工程分期建設(shè)，防洪（潮）設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

3、為200年一遇 2）設(shè)計洪水位 本工程設(shè)計洪水位統(tǒng)一定為2 .60m。 3）設(shè)計低水位：-1.10m 4. 堤頂高程 本工程按堤頂高程3.60m設(shè)計 5.采用規(guī)范：港口及航道護(hù)岸工程設(shè)計及施工規(guī)范四、堤型選擇： 根據(jù)本工程的特點和該堤圍整治工程的目的即進(jìn)行堤路結(jié)合，以改善該島交通環(huán)境，本設(shè)計方案為前堤后路的形式，堤上設(shè)欄桿，防洪通道地面按200年一遇洪水位以上設(shè)計，同時為節(jié)省挖填土方，盡量根據(jù)現(xiàn)有地形進(jìn)行布置。五、堤身設(shè)計： 本工程堤身斷面采用前堤后路的形式，堤身結(jié)構(gòu)主要由擋墻、防洪通道和堤頂結(jié)構(gòu)組成。 1.擋墻 本工程擋墻采用臨水側(cè)設(shè)200mm厚C25加筋混凝土護(hù)面的M10漿砌石重力式擋土墻

4、，對無擋墻或部分不穩(wěn)定的干砌墻，則拆除已有擋墻重新砌筑擋墻。 2.防洪通道 防洪通道寬5m，通道外邊到堤岸前設(shè)1.5m的安全帶，路面頂高程除利用已有混凝土路面外均為200年一遇水位2.60m以上，同時結(jié)合現(xiàn)在地形，盡量減少挖填方，路面結(jié)構(gòu)為泥結(jié)碎石路面，路肩設(shè)素混凝土路緣石。 3.堤頂結(jié)構(gòu) 堤頂即為擋墻頂，堤頂總寬為0.8m,外側(cè)設(shè)高0.3m的混凝土坎，坎頂高程即為堤頂設(shè)計高程3.60m，坎頂設(shè)透空欄桿，堤頂和防洪通道之間設(shè)安全過渡帶。 4.堤身及排水堤身外坡為漿砌石擋墻，堤頂臨水側(cè)均為斜坡式，新建擋墻段外坡為1:0.25,堤身防洪通道內(nèi)坡坡度為1:2.0擋墻墻身沿縱向設(shè)兩排50排水管，縱向間

5、距23m5.護(hù)面典型剖面設(shè)計根據(jù)設(shè)計指標(biāo)，考慮工程要求、自然情況、設(shè)計荷載以及施工條件與狀況，初步估計斷面形式如下圖：（具體見另附文件）如圖所示，墻身采用漿砌塊石擋土墻，堤身外包200mm厚加筋混凝土，擋土墻底部設(shè)厚500mm混凝土底板?；坶_挖到-3.00m標(biāo)高，開挖寬度10m,開挖邊坡江側(cè)為1:2,陸側(cè)為1:1.5?；鄣卒佋O(shè)400kg/m2 的土工布。基槽內(nèi)換填1.7m厚的中粗砂再拋1m厚10-100kg的塊石基礎(chǔ)。堤防后方的防洪通道,路面高程按照地面情況設(shè)定,本工程選擇新設(shè)防洪通道,路面結(jié)構(gòu)采用泥結(jié)碎石路面。六、穩(wěn)定計算 1.滲流及滲流穩(wěn)定分析 根據(jù)本工程實際情況，各堤段具有如下防滲特

6、點： 堤外坡為現(xiàn)澆混凝土護(hù)面擋墻，屬不透水體； 堤基面層為弱透水淤泥質(zhì)土，透水層埋藏較深； 堤內(nèi)地面普遍較高，且有效滲徑較大。 綜合考慮以上因素，該工程具有非常有利的防滲條件，堤圍防滲不是本工程的控制因素，故本工程不進(jìn)行滲流計算。 2.堤身整體抗滑穩(wěn)定驗算和擋墻抗傾穩(wěn)定性驗算 1）計算資料：防洪通道汽車荷載q=10KN/m2(按汽10考慮) 素填土：1 =18KN/m3, C1=8Kpa, 1=20.3 回填砂：2 =18KN/m3, C2=0Kpa, 2=33 碎石倒濾層：3 =10KN/m3, C3=0Kpa, 3=36拋石基床：水下4=11KN/m3, C3=0Kpa, 3=40 素混凝

7、土：=24KN/m3；水下=14KN/m3 鋼筋混凝土：=25 KN/m3 ；水下=15KN/m3漿砌塊石：=22 KN/m3 ；水下=12KN/m3與墊層之間的摩擦系數(shù)為：f=0.6 2）計算主動土壓力分布 如斷面圖所示，由于墻后土層分為三層（素填土、回填砂和碎石倒濾層），又根據(jù)港口規(guī)范重力式碼頭2.2.11條規(guī)定，當(dāng)破裂面通過兩種填料時（回填土和碎石倒濾層），出坡點P以上和以下分別按兩填料的指標(biāo)計算土壓力。P點的位置由 的平均值近似確定。根據(jù)兩種填料的破裂角按相應(yīng)的層厚加權(quán)平均求得?；靥钌暗钠屏呀?=45-2 /2=28.5,碎石倒濾層的破裂角3=45-3/2=27近似采用平均值，=1/2

8、（2 +3）=27.8 由此在圖上作線，求出坡點P的高程為1.30,與層結(jié)合面高程相一致。 對于粘性土，當(dāng)?shù)孛鏋樗降臅r候，在鉛垂墻背或計算垂面的土壓力Pa按照下式計算：Pa=（q+h）Ka-2CKa1/2 式中墻后填料重度（KN/m3） h填料的厚度（m） Ka主動土壓力系數(shù) Ka=tg2(45-/2); 對素填土：Ka1= tg2(45-1/2)=0.41 (Ka1)1/2=0.64 對回填砂：Ka2= tg2(45-2/2)=0.29 (Ka2)1/2=0.54 對碎石倒濾層：Ka3= tg2(45-3/2)=0.26 (Ka3)1/2=0.51 C土的粘聚力（Kpa） 由于素填土具有粘

9、聚力，土壓力中有一部分是粘聚力引起的拉力，它與地面的深度無關(guān)，沿墻高呈矩形分布，受拉區(qū)的最大深度z0即土壓力Pa=0的位置：z0=（2C1Ka1/2）-qKa/1 Ka1=0.83m墻背土壓力計算表高程（m） 計算公式采用指標(biāo)壓強(qiáng)Pa(Kpa)注1.97Pa=（q+h）Ka1-2CKa11/2 1 =18KN/m3h=0.83mC1=40.5Kpa Ka1= =0.410該高程根據(jù)z0推出1.50對素填土：Pa=（q+h）Ka1-2CKa11/2H1=1.3m、C、 Ka1同上Pa1=（10+181.3）0.41-280.64=3.45對回填砂：Pa=（q+1H1）Ka22 =18KN/m3

10、H1=1.3mKa2=0.29Pa2=(10+181.3) 0.29=6.791.30對回填砂：Pa=（q+1H1+2 H2）Ka2H2=0.2m其余同上Pa3=(10+181.3+180.2) 0.29=10.73對碎石倒濾層：Pa=（q+1H1+2 H2）Ka3H1=1.3mH2=0.2mKa3=0.26Pa4=(10+181.3+180.2) 0.26=9.620.5Pa=（q+1H1+2 H2+3 H3）Ka3H3=0.8m3 =10KN/m3Ka3=0.26Pa4=(10+181.3+180.2+100.8) 0.26=11.703)考慮總土壓力及力矩每米墻寬總土壓力及力矩計算表編號

11、土壓力Pai(KN)對前趾點的力臂hi(m)對前趾點的力矩Paihi(KNM)0.53.450.47=0.811/30.47+1.0=1.160.811.16=0.946.790.2=1.361/20.2+0.8=0.91.360.9=1.220.5(10.73-6.79) 0.2=0.391/30.2+0.8=0.870.390.87=0.349.620.8=7.701/20.8=0.47.700.4=3.080.5(11.70-9.62) 0.8=0.831/30.8=0.270.830.27=0.22合計11.095.804)計算防護(hù)墻的自重和穩(wěn)定力矩(水位以下按照浮重度計算)每米墻寬自

12、重及力矩計算表(不規(guī)則圖形估算面積及力矩)編號重量Gi(KN)對前趾點的力臂li(m)對前趾點的力矩Gili(KNM)0.250.5525=3.441.40-0.25/2=1.283.441.28=4.400.550.2525=3.441.40+0.55/2=1.683.441.68=5.760.610.2525=3.811.093.811.09=4.151.050.2422=5.541.335.541.33=7.37(1.04+1.89)0.58/222=18.691.8218.691.82=34.020.21.4814=4.140.94.140.9=3.730.4712=5.590.7+0

13、.7/3=0.935.590.93=5.22(0.21+1.06)0.6/212=4.571.4+0.6/3=1.64.571.6=7.32(2.15+2.50)0.5/214=16.271.2016.271.20=19.530.340.5/214=1.192.50-0.34/3=2.341.192.34=2.78合計66. 6894.285）計算剩余水壓力 由于墻后水位與擋墻計算墻底平齊，所以作用在擋墻上的水壓力僅為墻前水壓力Pw=gh=102.6=26KN Mpw= PwLw=262.6/3=22.53KN.m6)驗算抗傾和抗滑穩(wěn)定性 抗傾穩(wěn)定： 查JTJ 300-2000 港口及航道護(hù)岸

14、工程設(shè)計與施工規(guī)范 直立式護(hù)岸，對計算面前趾的抗傾穩(wěn)定性可按下式驗算：0（EMEH+pwMpw ）(GMG+EMEV+uMPBu)/ d式中： Mpw剩余水壓力標(biāo)準(zhǔn)值對計算面前趾的傾覆力矩（KN/m） MG結(jié)構(gòu)自重力標(biāo)準(zhǔn)值對計算面前趾的穩(wěn)定力矩（KN/m） MPBu波浪浮托力標(biāo)準(zhǔn)值對計算面前趾的穩(wěn)定力矩（KN/m） d結(jié)構(gòu)系數(shù)，本工程中取為1.35由于墻后回填土水平且墻背豎直，所以MEV=0，本工程不考慮波浪浮托力。取抗力分項系數(shù)0=1.0, G=1.1, E=1.2,代入ME=5.80、MG=137.12、Mpw= PwLw=262.6/3=22.53KN.m驗算，本工程滿足抗傾穩(wěn)定?？够€(wěn)

15、定：查JTJ 300-2000 港口及航道護(hù)岸工程設(shè)計與施工規(guī)范 直立式護(hù)岸，沿墻底面和基層底面的抗滑穩(wěn)定性可按下式驗算：0（EEH+pwPw ）(GG+EEV+uPBu)f/ d式中： Pw作用在計算面以上的剩余水壓力標(biāo)準(zhǔn)值（KN） pw剩余水壓力分項系數(shù)，取1.05 u波浪浮托力分項系數(shù)，持久組合取1.30,短暫組合取1.20 d結(jié)構(gòu)系數(shù)，本工程中取為1.0(無波浪作用)由于墻后回填土水平且墻背豎直，所以EV=0，本工程不考慮波浪浮托力和剩余水壓力。取抗力分項系數(shù)0=1.0, G=1.1, E=1.2,f=0.6代入EH=11.09、G=106.36、Pw=gh=102.6=26KN驗算，

16、本工程滿足抗滑穩(wěn)定。7)地基穩(wěn)定性驗算： 承載能力極限狀態(tài) 根據(jù)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，土坡和地基的穩(wěn)定性驗算，其危險滑弧應(yīng)滿足以下承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式：MsdMRk / R式中：Msd、MRk為分別作用在危險滑弧面上滑動力矩和抗滑力矩的標(biāo)準(zhǔn)值；R為抗力分項系數(shù)。 采用簡單條分法驗算邊坡和地基穩(wěn)定，其抗滑力矩標(biāo)準(zhǔn)值和滑動力矩設(shè)計值按下式計算：MRk=RCkiLi+(qki+Wki)cositgkiMsd=sR(qkibi+Wki)sini 式中：R為滑弧半徑(m); R為綜合分項系數(shù)，取1.0; Wki為永久作用第i土條的重力標(biāo)準(zhǔn)值(KN/m),取均值，零壓線以下用浮重度計算；qki為第i土條頂

17、面作用的標(biāo)準(zhǔn)值(Kpa);bi為第i土條寬度(m); i為第i土條滑弧中點切線與水平線的夾角；ki、Cki分別為第i土條滑動面上的內(nèi)摩擦角和粘聚力(Kpa)標(biāo)準(zhǔn)值，取均值；Li為第i土條對應(yīng)弧長(m)。 地基穩(wěn)定性計算：短暫狀況按照有關(guān)規(guī)范規(guī)定，對未成型的堤進(jìn)行施工復(fù)核時，水位采用設(shè)計低水位。 由于圓弧滑動計算復(fù)雜，目前計算多采用電算，又因為本工程擋墻為置放在明基床上，地基滑動穩(wěn)定顯然可以得到滿足，所以本設(shè)計中簡要利用一個算例僅來說明其計算原理， 假定R=400cm防洪通道汽車荷載q=10KN/m2(按汽10考慮) 素填土：1 =18KN/m3, C1=8Kpa, 1=20.3 回填砂：2 =

18、18KN/m3, C2=0Kpa, 2=33 碎石倒濾層：3 =10KN/m3, C3=0Kpa, 3=36拋石基床：水下4=11KN/m3, C3=0Kpa, 3=40 素混凝土：=24KN/m3；水下=14KN/m3 鋼筋混凝土：=25 KN/m3 ；水下=15KN/m3漿砌塊石：=22 KN/m3 ；水下=12KN/m3與墊層之間的摩擦系數(shù)為：f=0.6計算圖形設(shè)定最危險滑動詳細(xì)計算結(jié)果表（重力計算具體過程省略）（q=10KN/m2；b=0.2m）土條編號iicosisiniLiCkikitgkiWki (qkibi+Wki)1-290.87-0.480.150400.840.0770.

19、0772-250.91-0.420.220400.840.2530.2533-220.93-0.370.210400.840. 4400.4404-190.95-0.330.210400.840. 6710.6715-160.96-0.280.210400.840.7480.7486-130.97-0.220.210400.840.8580.8587-100.98-0.170.210400.840.9460.9468-70.99-0.120.200400.842.4122.4129-41.00-0.070.200400.842.4562.45610-11.00-0.020.200400.842.4782.4781121.00-0.030.200400.844.0234.0231241.000.070.200400.845.6585.6581370.990.120.200400.847.0457.04514100.980.170.200400.8411.83411.83415130.970.220.210400.8410.67810.67816160.960.280.210400.8411.09611.09617190.950.330.210400.8411.72311.72318220.930.370.210400.847.8297.82919250.910.420.