第七章 防波堤

第七章防波堤本章重點(diǎn)：防波堤的構(gòu)造及設(shè)計(jì)要求2023/2/41港口水工建筑1、防波堤的功能防御波浪對(duì)港灣的侵襲，維護(hù)港內(nèi)水域平穩(wěn)，保證船舶在港內(nèi)安全?？?、正常作業(yè)。防沙、防冰、導(dǎo)流或者其內(nèi)側(cè)兼作碼頭?？看耙坏┍黄茐?，不僅會(huì)損壞港口的使用條件，而且還可能使停泊在港內(nèi)的船舶發(fā)生事故，并可能引起其它港工建筑物的破壞。第一節(jié)概述一、防波堤的功能和分類2023/2/42港口水工建筑2、防波堤的分類

按平面布置：突堤、島堤式按結(jié)構(gòu)形式分類：（1）斜坡式斷面為梯形，可單獨(dú)用塊石或混凝土塊體拋筑而成。最常見的是在塊石堤心外面護(hù)以抗浪能力強(qiáng)、消浪效果好的人工塊體，堤心也有用山皮示渣拋填。斜坡坡角通常小于450。波浪反射弱，適用于較軟地基；施工簡便，易于維修。但是材料用量多，需要經(jīng)常維修。適用于水深不大，10～12m，當(dāng)?shù)赜写罅繅K石供應(yīng)2023/2/43港口水工建筑2、直立式斷面兩側(cè)均為直立墻，基礎(chǔ)為拋石基床。水下墻身一般采用混凝土方塊或者混凝土沉箱結(jié)構(gòu)，上部為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。當(dāng)水深較大時(shí)，省材料；不需要經(jīng)常維修，內(nèi)側(cè)可作碼頭。但是，波浪反射使波高增加，影響港內(nèi)水面平靜；波浪破碎對(duì)堤身產(chǎn)生很大的動(dòng)水壓力，可能導(dǎo)致堤的造價(jià)增加。對(duì)地基不均勻沉陷較敏感，一旦破壞修復(fù)困難。2023/2/44港口水工建筑3、混合式包括透空式、浮式、壓氣式、水力式防波堤的結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件、施工條件、建筑材料供應(yīng)、防波堤的功能，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，必要時(shí)經(jīng)過模型試驗(yàn)選定2023/2/45港口水工建筑4、特殊式斷面兩側(cè)均為直立墻，基礎(chǔ)為拋石基床。水下墻身一般采用混凝土方塊或者混凝土沉箱結(jié)構(gòu)，上部為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。當(dāng)水深較大時(shí)，省材料；不需要經(jīng)常維修，內(nèi)側(cè)可作碼頭。但是，波浪反射使波高增加，影響港內(nèi)水面平靜；波浪破碎對(duì)堤身產(chǎn)生很大的動(dòng)水壓力，可能導(dǎo)致堤的造價(jià)增加。對(duì)地基不均勻沉陷較敏感，一旦破壞修復(fù)困難。2023/2/46港口水工建筑二、防波堤的縱軸線設(shè)計(jì)防波堤的縱軸線由一段或幾段組成，各段之間用圓弧或折線相連。向港內(nèi)拐，且外夾角不宜小于1500。通常沿防波堤軸線各處的水深不同，其波高不同，地質(zhì)情況可能不同，應(yīng)分段設(shè)計(jì)。采用不同的結(jié)構(gòu)形式。堤頭、堤身、堤根三個(gè)部分。2023/2/47港口水工建筑1、堤頭堤頭所處水深大波浪也大，受三個(gè)方向波浪作用，受力復(fù)雜，堤前水底易被沖刷。兩個(gè)堤頭之間形成港口的口門，是船舶進(jìn)港的必經(jīng)之地。堤頭斷面形狀對(duì)此處波浪形態(tài)影響較大。常用斜坡式、直立式斜坡式波浪反射輕，口門附近水面平靜，船舶進(jìn)出港較安全。但是船舶可能被推上斜坡，要求口門較寬，對(duì)港內(nèi)水域掩護(hù)不利。2023/2/48港口水工建筑直立式口門水面寬度較小，有利于對(duì)港內(nèi)掩護(hù)，但是波浪反射嚴(yán)重，在口門附近容易產(chǎn)生激浪，船舶進(jìn)出口門操作困難。選擇堤頭斷面形式時(shí)，比較兩者特點(diǎn)，同時(shí)考慮堤身的結(jié)構(gòu)形式。由當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、水文、施工和建材供應(yīng)情況確定。一般是與堤身相同結(jié)構(gòu)形式，施工較方便。有時(shí)也有斜坡式堤身直立式堤頭，兩者連接處理特別注意。2023/2/49港口水工建筑三、設(shè)計(jì)波浪的確定確定設(shè)計(jì)波浪要素，波高、波長、波周期以及波向。參考《海港水文規(guī)范》（JTJ213－98）2023/2/410港口水工建筑第二節(jié)直立式防波堤一、直立式防波堤的結(jié)構(gòu)形式（一）重力式1、沉箱式：水上安放時(shí)間短，受氣候影響小，不需要大型起重設(shè)備，但是箱壁薄水位變化區(qū)易受到海水侵蝕，需要采取加固措施。2、方塊式：每塊重量30～100t，結(jié)構(gòu)可靠耐久，整體性差，對(duì)地基要求高。方塊長度為堤身寬度。3、大圓筒式：無底鋼筋混凝土大圓筒組成，筒內(nèi)填充砂石料。2023/2/411港口水工建筑（二）樁式防波堤1、單排樁式2、雙排樁式3、鋼板樁格型結(jié)構(gòu)2023/2/412港口水工建筑（三）、消浪防波堤1、頂部削角直立堤：在直立堤的上部結(jié)構(gòu)靠海一側(cè)做成較緩的斜面，堤前波浪在斜面上破碎，可以消減波能，減小堤前波浪的反射，作用在斜面上的波浪有利于堤的穩(wěn)定。但是削角斜面上的越浪較大。2、開孔消浪直立堤：將沉箱靠海測的箱壁上開一系列孔洞。2023/2/413港口水工建筑二、波浪對(duì)直立式防波堤的作用（一）波浪基本形態(tài)有三種：立波、遠(yuǎn)破波、近破波（二）作用與直立式防波堤的立波波壓力1、波峰作用時(shí)立波波壓力2、波谷時(shí)的立波波壓力2023/2/414港口水工建筑（三）、作用與直立式防波堤的遠(yuǎn)破波波壓力1、波峰作用時(shí)的波壓力2、波谷作用時(shí)的波壓力2023/2/415港口水工建筑三、直立式防波堤的斷面尺寸和構(gòu)造1、拋石基床：采用10～100kg塊石拋填，用重錘夯實(shí)或爆炸夯實(shí)。當(dāng)?shù)鼗懿顣r(shí)，換砂墊層、排水砂井、深層水泥攪拌樁等。避免防波堤前出現(xiàn)近破波，保證基床設(shè)計(jì)低水位時(shí)的水深不小于1.5～2.0倍設(shè)計(jì)波高值。2023/2/416港口水工建筑2、堤身結(jié)構(gòu)沉箱、方塊等結(jié)構(gòu)形式堤身寬度由穩(wěn)定計(jì)算確定，一般取0.8倍的堤身高度。堤頂高程確定，上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆混凝土?xí)r，施工水位的0.3～0.5m以上。2023/2/417港口水工建筑3、上部結(jié)構(gòu)由平臺(tái)和胸墻組成，整體現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。增加整體性，防止風(fēng)浪越頂。一般水域較平靜情況，堤頂高程取設(shè)計(jì)水位以上設(shè)計(jì)波高的0.6～0.7當(dāng)?shù)添斢凶鳂I(yè)要求時(shí)，一般不允許越浪，取設(shè)計(jì)水位以上設(shè)計(jì)波高的1.0～1.25有時(shí)波浪濺水高達(dá)幾米至幾十米，將胸墻臨水面做成弧線型。2023/2/418港口水工建筑四、重力式直立堤的計(jì)算1、重力式直立堤的承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)及組合2、重力式直立堤計(jì)算沿堤底、堤身和水平縫的抗傾穩(wěn)定性計(jì)算沿堤底、堤身和水平縫的抗滑穩(wěn)定性計(jì)算沿基床底面的抗滑穩(wěn)定基床頂面應(yīng)力和地基表面應(yīng)力建筑物整體穩(wěn)定和地基沉降量計(jì)算2023/2/419港口水工建筑第二節(jié)斜坡式防波堤一、斜坡式防波堤的結(jié)構(gòu)形式拋石、砌石護(hù)面、人工塊石護(hù)面三種。人工塊體護(hù)面防波堤抗浪能力強(qiáng)，拋石和砌石護(hù)面防波堤適用于波浪不大且當(dāng)?shù)厥县S富。2023/2/420港口水工建筑二、波浪對(duì)斜坡式防波堤的作用1、波浪在斜面上破碎的臨界水深2、波浪在斜面上的爬高2023/2/421港口水工建筑三、斜坡式防波堤的斷面尺度和構(gòu)造1、斜坡式防波堤的斷面尺度堤頂高程堤頂寬度斜坡坡度護(hù)面塊石的支承棱體和肩臺(tái)2023/2/422港口水工建筑2、斜坡式防波堤的構(gòu)造護(hù)面塊體護(hù)面塊體墊層塊石堤心石其它部位2023/2/423港口水工建筑四、斜坡式防坡堤的計(jì)算1、計(jì)算內(nèi)容和計(jì)算狀態(tài)2、護(hù)面塊體的穩(wěn)定計(jì)算3、堤頂胸墻的設(shè)計(jì)計(jì)算4、斜坡護(hù)面層厚度、人工塊體個(gè)數(shù)、混凝土用量5、地基整體穩(wěn)定性驗(yàn)算2023/2/424港口水工建筑四、重力式直立堤的計(jì)算1、重力式直立堤的承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)及組合2、重力式直立堤計(jì)算沿堤底、堤身和水平縫的抗傾穩(wěn)定性計(jì)算沿堤底、堤身和水平縫的抗滑穩(wěn)定性計(jì)算沿基床底面的抗滑穩(wěn)定基床頂面應(yīng)力和地基表面應(yīng)力建筑物整體穩(wěn)定和地基沉降量計(jì)算2023/2/425港口水工建筑2023/2/426港口水工建筑2023/2/427港口水工建筑2023/2/428港口水工建筑2023/2/429港口水工建筑2023/2/430港口水工建筑2023/2/431港口水工建筑2023/2/432港口水工建筑2023/2/433港口水工建筑2023/2/434港口水工建筑2023/2/435港口水工建筑2023/2/436港口水工建筑2023/2/437港口水工建筑2023/2/438港口水工建筑2023/2/439港口水工建筑2023/2/440港口水工建筑2023/2/441港口水工建筑2023/2/442港口水工建筑2023/2/4