1、SMU 海岸工程学 课程设计 2012/5/4 1海岸工程学课程设计之防波堤SMU 海岸工程学 课程设计 2012/5/4 2目录 MULU摘要 . 3一 设计资料 . 31、工程概况 . 32、水文条件 . 43、工程地质 . 44、结构安全等级 . 4二 结构选型 . 4三 防波堤设计 . 41、断面尺寸拟定 . 41)边坡坡度 . 42)堤顶宽度 . 63)胸墙顶高程 . 62、斜坡堤计算 . 61)护面块体的稳定重量、护面层厚度、人工块体个数和混凝土用量 . 62)垫层块石的重量及厚度 . 73)堤前护底块石的稳定重量和厚度 . 84)胸墙计算 . 85)地基的整体稳定性 . 146)
2、地基沉降确定堤顶预留高度 . 14四 参考文献 . 14五 附件 . 14SMU 海岸工程学 课程设计 2012/5/4 3【摘要】拟在印尼南部爪哇岛上建造座防波堤，该处地理位置处在地震多发带、陆上建筑物电厂较为重要，且海啸因素不可忽略，故该座防波堤不仅要起到防浪侵袭，平稳港内水域，还要充分考虑防止海啸造成严重危害。设计过程中，综合考虑地质，水文，工程经济与施工等因素后，采用斜坡式防波堤，胸墙顶高程比规范规定的提高了 23 米，起到了防止海啸侵袭的作用。稳定性验算时，各种组合下的抗滑抗倾稳定性都能满足要求，表明设计的防波堤符合实际需求。一、设计资料1、工程概况1）工程位置拟建电厂位于印度尼西亚
3、国南部爪哇岛的西南海岸 Palabuhan Ratu 湾内，面对印度洋。地理概位为：0702E，10632N。2）工程内容 防波堤设计内容包括南防波堤和北防波堤，南防波堤总长 1284.628m，北防波堤总长 778.627m。2、水文条件1）设计水位(平均海平面为基准)：设计高水位： 0.84m设计低水位： -0.77m极端高水位： 1.07m极端低水位： -1.01m海啸增水考虑 2m3m2）设计波浪要素底高程(m) H1%(m) H4%(m) H5%(m) H13%(m) Have(m) T(s) L(m)-4 3.22 3.22 3.22 2.99 2.20 11.65 78.4 设计
4、高水位3.45 11.65 85.4 极端高水位2.9 1.65 68.4 设计低水位（由于设计资料没给极端高水位和设计低水位的波浪资料，故为了解计算过程，自己设了几个值。 ）3）潮流最大流速为 0.24cm/s。SMU 海岸工程学 课程设计 2012/5/4 43、工程地质根据中交三航设计院勘察公司编制的地质报告，拟建场区 50m 以浅从上到下主要发育以下地层：细砂 粉砂 t 淤泥质粉质粘土混砂 粉细砂 粉细砂混砾石或卵石 1 粉细砂 2 粉细砂 中等风化安山岩。拟建场地 475 年一遇地震动峰值加速度为 0.32g，地震动反应谱特征周期为0.8s。4、结构安全等级结构安全等级采用二级。2、
5、结构选型根据当地水深较小，波高中等，地基较差的特点；爪哇岛的地形以山地、丘陵为主，石料丰富，易开采；综合经济和施工可行性，选用斜坡式防波堤。三、防波堤设计1、断面尺寸拟定1）边坡坡度因为斜坡堤上安放的是扭工字块体（安放两层） ，故根据根据防波提设计与施工规范JTJ 298-98，靠外海侧为 1:1.5，即 m=1.5。靠内海侧坡度取为 1:2。2）胸墙顶高程根据防波提设计与施工规范JTJ 298-98： mH58.49.2184.025.1%3设 计 高 水 位胸 墙 顶 高 程SMU 海岸工程学 课程设计 2012/5/4 5正向规则波的爬高按规范海港水文规范JTJ 213-98 中的下列公
6、式计算：38.09.421.)(/125.exp09.14/2)(21)(43.032113.312/1/ KKMRmmLdHKMRLdshtKdthHLmMMRKtRKmm两 层 ） ， 故选 用 扭 工 字 块 体 （ 安 放 渗 系 数 。与 斜 坡 护 面 有 关 的 糙 、系 数 ， 分 别 为、 爬 高 函 数 ；值 有 关 的 函 数 ；与 斜 坡 的 ） ；时 的 爬 高 最 大 值 （相 应 于 某 一）（ ） ；时 的 波 浪 爬 高 （、 上 为 正 ；） ， 从 静 水 位 算 起 ， 向波 浪 爬 高 （ a.设计高水位 0.84m 的情况，d=0.84+4.0=4.
7、84m：故，mLsTmH4.7,65.1,2.3,9.2_%1%1316.4.78.47852/ thM mshtRm 9.4.70./.1.029.1 M3.)6152exp(6.532. thR 859.1402.1 mHK.4831故按波浪爬高确定的胸墙顶高程为： 326.0b.极端高水位 1.07m，与设计高水位相类似，d=1.07+4.0=5.07m，故SMU 海岸工程学 课程设计 2012/5/4 649.5.78029.478512/1/1thM mshtRm 80.14.705./.14.02.1 M32.)92exp(9.532. thR 571.18.4.024.1mHRK
8、.5731故按波浪爬高确定的胸墙顶高程为： 2.0考虑该地区处在太平洋地震带，属地震多发区，会引发海啸，海啸增水 23m，且拟建电厂建筑物较为重要，经综合分析比较后，确定该胸墙顶高程为 7.0m。3）堤顶宽度根据构造确定：mHB74.39.2512.%3极 端 高 水 位 时 ：设 计 高 水 位 时 ：故取为 3.8m。2、斜坡堤计算1）护面块体的稳定重量、护面层厚度、人工块体个数和混凝土用量a.护面块体稳定重量 W： bDbSctgKH31.0 。） ，（斜 坡 与 水 平 面 的 夹 角 ；） ， 为海 水 的 重 度 （ ；块 体 稳 定 系 数 ， 为 ；） ， 为设 计 波 高 （
9、 ；） ， 扭 工 字 块 体 为块 体 材 料 的 重 度 （ ） ；（单 个 块 体 的 稳 定 重 量 5.1m2.0/4.323/ ctgKNKmHtDbSMU 海岸工程学 课程设计 2012/5/4 7故 tctgSKHWbD 2.0512.034.1.1.03 根据技术经济综合分析比较后，确定堤头、堤身采用 2t 的扭工字块体（安放两层） 。b.护面层厚度计算：。安 放 ， 取块 体 形 状 系 数 ， 规 则；护 面 块 体 层 数 ， ）护 面 层 厚 度 （ 1.21.0 2cnmhWcb故， h10.231.02/c.人工块体个数 N 和混凝土用量 Q： 374621.04
10、381.0mWb。） ， 取护 面 层 的 孔 隙 率 （；故 ， 厚） ， 防 波 堤 总 长平 均 面 积 （垂 直 于 厚 度 的 护 面 层 。安 放 ， 取块 体 形 状 系 数 ， 规 则护 面 块 体 层 数 ； （ 块 ）60%4257 1.25.2071. 08).().(.257).(12 3/PA mmcnPANb2）垫层块石的重量及厚度 h：垫层块石重量取护面块体的 1/201/10，即 0.10.2t。垫层块石厚度仍按以上公式计算，n=2 块石形状系数 c=1.0，垫层块石重度3/5.6mKNb故， mh85.067.5.210.23/1取 h=0.75m。SMU 海
11、岸工程学 课程设计 2012/5/4 83）堤前护底块石的稳定重量和厚度a.堤前最大波浪底流速 maxV） 。流 速 （斜 坡 堤 前 最 大 波 浪 底 smVLdshgH/4maxaxsshLdshg /5.24.7838.9.24b.护底块石的稳定重量和厚度根据堤前最大波浪底流速查表选用 80150kg 块石。计算厚度取 。mWcnhb 8.05.2610.21.03/13/ 4）胸墙计算考虑持久组合（设计高水位） 、持久组合（极端高水位） 、短暂组合（施工期）三种组合情况。下面首先按持久组合（设计高水位）进行计算，然后以表格的形式展示另外两个组合计算内容，计算过程省略。SMU 海岸工程
12、学 课程设计 2012/5/4 9G123EbPupP海 侧港 侧持 久 组 合 （ 设 计 高 水 位 、 极 端 高 水 位 ） 胸 墙 的 作 用 标 准 值 计 算 图（ 尺 寸 单 位 ： m； 高 程 单 位 ： m） 7.04.3设 计 高 水 位 0.84极 端 高 水 位 17d1+Z后 趾填 土 G123PupP海 侧港 侧 短 暂 组 合 （ 施 工 期 ） 胸 墙 的 作 用 标 准 值 计 算 图（ 尺 寸 单 位 ： m； 高 程 单 位 ： m）7.04.设 计 高 水 位 0.84设 计 低 水 位 -7d1+Z后 趾无 填 土（1）胸墙上的作用标准值计算A.单
13、位长度胸墙上自重力标准值 G（KN/m）计算：mKN/13.45620.8/0.7589.31321SMU 海岸工程学 课程设计 2012/5/4 10B.无因次参数 、 按海港水文规范 （JTJ 213-98）中式（8.2.11-2）和式b（8.2.11-3）计算：。波 长 ， 。设 计 波 高 ， 。堤 前 水 深 ， 。为 负 值 ，面 在 胸 墙 底 面 以 下 时 ，胸 墙 前 水 深 ， 当 静 水mLLHHdd mdLdbLH4.782.384.0 46.03.18027.03.72.9.34.29.3 16.84.6.0%1 111 4.78/2.3/21 C.波峰作用时胸墙上
14、的平均波压力强度 计算：P。故 ， ， 得查 海 港 水 文 规 范 ，和， 由， 已 知 海 水 重 度由 于 KaHKP HLmNPPb 39.72.4325.104.2.08 106.-35.24./8/.3 D.胸墙上波压力分布高度 计算：)(1Zd 系 数 。有 关 的 波 压 力 作 用 高 度和 波 坦与 无 因 次 数 。， 得查 海 港 水 文 规 范 HLK mthKLHthZZZ/ 83.074.82.32.0181E.单位长度上胸墙上水平波浪力标准值 计算：)/(mNP因胸墙前安放两排两层扭工字块，故作用在胸墙上的水平波浪力标准值和波浪浮托力标准值可乘以折减系数 0.6。mKNZdpP/62.183.0976.6.01 ） 。（胸 墙 底 宽 ， 为 。折 减 系 数 ， 取波 浪 浮 托 力 分 布 图 的mbu8.27./9.
