第七章 防波堤

第七章防波堤本章重點：防波堤的構(gòu)造及設(shè)計要求2023/2/41港口水工建筑1、防波堤的功能防御波浪對港灣的侵襲，維護港內(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、導流或者其內(nèi)側(cè)兼作碼頭?？看耙坏┍黄茐?，不僅會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以抗浪能力強、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?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)。當水深較大時，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；波浪破碎對堤身產(chǎn)生很大的動水壓力，可能導致堤的造價增加。對地基不均勻沉陷較敏感，一旦破壞修復困難。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?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)濟比較，必要時經(jīng)過模型試驗選定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)。當水深較大時，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；波浪破碎對堤身產(chǎn)生很大的動水壓力，可能導致堤的造價增加。對地基不均勻沉陷較敏感，一旦破壞修復困難。2023/2/46港口水工建筑二、防波堤的縱軸線設(shè)計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。采用不同的結(jié)構(gòu)形式。堤頭、堤身、堤根三個部分。2023/2/47港口水工建筑1、堤頭堤頭所處水深大波浪也大，受三個方向波浪作用，受力復雜，堤前水底易被沖刷。兩個堤頭之間形成港口的口門，是船舶進港的必經(jīng)之地。堤頭斷面形狀對此處波浪形態(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，船舶進出港較安全。但是船舶可能被推上斜坡，要求口門較寬，對港內(nèi)水域掩護不利。2023/2/48港口水工建筑直立式口門水面寬度較小，有利于對港內(nèi)掩護，但是波浪反射嚴重，在口門附近容易產(chǎn)生激浪，船舶進出口門操作困難。選擇堤頭斷面形式時，比較兩者特點，同時考慮堤身的結(jié)構(gòu)形式。由當?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)計波浪的確定確定設(shè)計波浪要素，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、波浪對直立式防波堤的作用（一）波浪基本形態(tài)有三種：立波、遠破波、近破波（二）作用與直立式防波堤的立波波壓力1、波峰作用時立波波壓力2、波谷時的立波波壓力2023/2/414港口水工建筑（三）、作用與直立式防波堤的遠破波波壓力1、波峰作用時的波壓力2、波谷作用時的波壓力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，用重錘夯實或爆炸夯實。當?shù)鼗懿顣r，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)計低水位時的水深不小于1.5～2.0倍設(shè)計波高值。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)澆混凝土時，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)由平臺和胸墻組成，整體現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。增加整體性，防止風浪越頂。一般水域較平靜情況，堤頂高程取設(shè)計水位以上設(shè)計波高的0.6～0.7當?shù)添斢凶鳂I(yè)要求時，一般不允許越浪，取設(shè)計水位以上設(shè)計波高的1.0～1.25有時波浪濺水高達幾米至幾十米，將胸墻臨水面做成弧線型。2023/2/418港口水工建筑四、重力式直立堤的計算1、重力式直立堤的承載力極限狀態(tài)設(shè)計及組合2、重力式直立堤計算沿堤底、堤身和水平縫的抗傾穩(wěn)定性計算沿堤底、堤身和水平縫的抗滑穩(wěn)定性計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、砌石護面、人工塊石護面三種。人工塊體護面防波堤抗浪能力強，拋石和砌石護面防波堤適用于波浪不大且當?shù)厥县S富。2023/2/420港口水工建筑二、波浪對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面塊石的支承棱體和肩臺2023/2/422港口水工建筑2、斜坡式防波堤的構(gòu)造護面塊體護面塊體墊層塊石堤心石其它部位2023/2/423港口水工建筑四、斜坡式防坡堤的計算1、計算內(nèi)容和計算狀態(tài)2、護面塊體的穩(wěn)定計算3、堤頂胸墻的設(shè)計計算4、斜坡護面層厚度、人工塊體個數(shù)、混凝土用量5、地基整體穩(wěn)定性驗算2023/2/424港口水工建筑四、重力式直立堤的計算1、重力式直立堤的承載力極限狀態(tài)設(shè)計及組合2、重力式直立堤計算沿堤底、堤身和水平縫的抗傾穩(wěn)定性計算沿堤底、堤身和水平縫的抗滑穩(wěn)定性計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