防波堤概述

1、防波堤的功能和分類(lèi) 防波堤的軸線布置設(shè)計(jì)波浪的確定,第七章 防波堤概述,防波堤斷面試驗(yàn),營(yíng)口港鲅魚(yú)圈港區(qū)長(zhǎng)793m北防波堤工程,廣東惠州澤華油碼頭護(hù)岸,珠海電廠5萬(wàn)噸碼頭防波堤,Ⅰ、防洪堤的功能和分類(lèi),一、功能 1、防御波浪，冰棱的襲擊，保證港內(nèi)水域的平穩(wěn)； 2、阻攔泥沙，減少港內(nèi)淤積，保證港內(nèi)水深； 3、堤的內(nèi)側(cè)可兼作碼頭，或安放系錨設(shè)備，供船舶?？浚?jié)省投資,二、 防波堤的型式 1、 按平面形式 ⑴突堤：一端

2、與岸連接,另一端伸向海中，組成港口的口門(mén)。 ⑵島堤：兩端均不與岸相連，位于離岸一定距離的水域中，設(shè)有堤根，只有堤頭和堤身。,2、 按斷面結(jié)構(gòu)分類(lèi) ⑴斜坡式：由堤心石，護(hù)面，護(hù)底組成（一般）。 ①優(yōu)點(diǎn)　?。?、消浪功能好，波浪大部分不反射；　　ｂ、對(duì)地基承載要求不高，損壞后易修復(fù)；　　ｃ、施工容易，一般不需大型起重設(shè)備，便于就地取材；　?、谌秉c(diǎn)　　ａ、護(hù)面塊石易被波浪沖走，需經(jīng)常維修，增加后期費(fèi)用；　　

3、ｂ、堤兩側(cè)不能直接作系靠船舶的碼頭之用?！　、圻m用范圍 適用于水深不大（<10～12ｍ），當(dāng)?shù)鼗蟽r(jià)格便宜或地基較軟的情況 。,⑵直立式 一般由墻身，上部結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)組成。在臨海，臨港兩側(cè)均為直立墻，底部基礎(chǔ)多采用拋石基床，水下墻身一般采用砼方塊或砼沉箱結(jié)構(gòu)，上部多采用現(xiàn)澆石結(jié)構(gòu)（由平臺(tái)和防波堤組成）,,,①優(yōu)點(diǎn) ａ、與斜坡式相比，材料用量少； ｂ、不需要經(jīng)常維修； ｃ、堤內(nèi)側(cè)可兼作

4、碼頭，適用方便。 ②缺點(diǎn) ａ、波浪反射大，消浪效果差，可能影響港內(nèi)水域平靜； ｂ、堤前水深或基肩上水深小于波浪的破碎水深時(shí)，波浪將破碎，對(duì)堤前產(chǎn)生很大的動(dòng)水壓力，需加大堤身寬度和需要護(hù)底措施，增大造價(jià)； ｃ、地基應(yīng)力大，對(duì)不均勻沉降敏感。 ｄ、一旦破壞，修復(fù)困難。 ③適用范圍 ａ、水深較大（大于破碎水深，使波浪不破碎）； ｂ、地基堅(jiān)實(shí)，承載能力大。,⑶混合式（即高基床直立

5、堤） ①適用范圍　　水深較大（>20～28ｍ），地基承載能力有限的情況。 若作直立式：地基承載力不夠； 若作斜坡式：材料用量太大（斜坡堤材料用量大致與水深的平方成正比。 ②缺點(diǎn) ａ、確定斜坡頂標(biāo)高，要經(jīng)濟(jì)，技術(shù)比較（建議基肩上的水深不小于2.5Ｈ） ｂ、論證方案穩(wěn)定性，需作模型試驗(yàn)，增加設(shè)計(jì)費(fèi)用，延長(zhǎng)設(shè)計(jì)時(shí)間。,⑷特殊形式的防波堤 理論和試驗(yàn)研究表明，波浪能量大部分集中

6、在水體表面，在表層2～3倍波高范圍內(nèi)集中在水體表面，在表面2～3倍波高范圍內(nèi)集中90％～98％的能量，因此產(chǎn)生了適應(yīng)波能這一特殊形式的防波堤。 ①透空防波堤 優(yōu)點(diǎn)：比較經(jīng)濟(jì)，施工也容易 缺點(diǎn)：不能阻止泥沙進(jìn)入，不能減少水流對(duì)港內(nèi)水域的干擾。 適用條件：水深較大，波浪小，無(wú)防砂要求的水庫(kù)港，湖泊港等。,,,,,,②浮式防波堤 由有一定吃水的浮涵或浮排和錨系組成。 A、優(yōu)點(diǎn)

7、不受水深，地質(zhì)條件限制；易拆除，易修建，較經(jīng)濟(jì)。 B、缺點(diǎn) 錨鏈設(shè)備復(fù)雜，可靠性差，易走錨，不能阻止泥沙進(jìn)入港內(nèi)，不能減少水流對(duì)港內(nèi)水域的影響。 C、適用條件 波陡大，水位變幅大的漁港或作臨時(shí)防護(hù)。,,③噴氣式，噴水式防波堤 原理：使波長(zhǎng)變短，波陡變大，直到波浪破碎，消耗波能。 優(yōu)點(diǎn)：施工簡(jiǎn)單，基建投資少，安裝，拆遷方便。 缺點(diǎn)：動(dòng)力消耗大，運(yùn)輸費(fèi)用高。 適用：圍堰

8、施工，打撈沉船及臨時(shí)的裝卸作業(yè)。,,,1、 防波堤布置的主要內(nèi)容 防波堤的布置包括： ⑴防波堤的平面布置　?、品啦ǖ痰目陂T(mén)布置　　⑶防波堤的軸線布置　　這些往往需要通過(guò)模型試驗(yàn)來(lái)確定。,Ⅱ、 防波堤的軸線布置,2、 布置原則　?、欧啦ǖ梯S線布置形成的港內(nèi)水域應(yīng)是擴(kuò)散形的，波浪進(jìn)入口門(mén)內(nèi)能迅速擴(kuò)散到較大的波峰線上，使波高降低。　?、品啦ǖ痰目v軸線一般應(yīng)向港內(nèi)拐折，θ＝120°～180°，盡量避

9、免向港外拐折成凹角β（因?yàn)樵诎冀翘帟?huì)波能集中，波高增大），若必須向外拐，如為保護(hù)船舶進(jìn)出口門(mén)時(shí)避免受橫向波浪影響，在主堤段外端接一輔助翼端，且兩段堤軸線的外夾角β角不宜小于150°，且最好用圓弧連接。 ⑶軸線與波向線要斜交成α＝60°～80°，以減少波浪力，增加安全儲(chǔ)備。 單寬堤波浪力＝,⑷堤高應(yīng)沿縱軸線按水深、地質(zhì)、波浪條件分段設(shè)計(jì)（堤頭、堤身、堤根）。3、 堤頭　 ⑴環(huán)

10、境特點(diǎn) 一般位于深水區(qū)且離岸最遠(yuǎn)。三面環(huán)水，受三個(gè)方向的波浪作用，受力復(fù)雜且堤前水底的水流沖刷也最強(qiáng)烈。 ⑵型式 ①斜坡式堤頭 一般為15～30m長(zhǎng)；對(duì)水深較大的斜坡堤，堤頭段長(zhǎng)度應(yīng)適當(dāng)加長(zhǎng)。 斜坡式堤頭處，波浪容易越過(guò)堤頭形成破碎水流沖擊堤坡上的護(hù)面塊體，并向外推，受力比堤干大。因此。堤頭段內(nèi)外側(cè)的護(hù)面塊石或人工塊體的重量必須加大，或放緩堤頭內(nèi)外側(cè)的坡度。,優(yōu)點(diǎn)：波浪在斜坡上破碎，因此，波浪反射

11、下，口門(mén)附近的水域比較平穩(wěn)，船舶進(jìn)出港安全?？陂T(mén)的有效寬度決定于最低通航水位。 缺點(diǎn)：在高水位時(shí)口門(mén)的實(shí)際寬度增加較大，對(duì)港內(nèi)水域的掩護(hù)不要利。因此， 有將斜坡式防波堤的堤頭 改為斜坡式堤頭，即將直 立式堤頭申入斜坡式堤身 內(nèi)一段長(zhǎng)度。,,②直立式堤頭 長(zhǎng)度：其長(zhǎng)度取堤頭寬度的1.5～2.0倍，也可采用與堤干標(biāo)準(zhǔn)段相同的長(zhǎng)度。堤頭與堤干之間應(yīng)設(shè)置變形縫。 寬度：當(dāng)需要在堤頭設(shè)置燈標(biāo)或因內(nèi)側(cè)系靠船只

12、而設(shè)置系船設(shè)施與階梯，因此在堤頭段內(nèi)側(cè)須加寬，其寬度有時(shí)可的達(dá)堤干寬度的1.5～2.0倍。 形狀：半圓形與矩形的合并形式、圓形、矩形或多邊形等形狀。（但轉(zhuǎn)角處以 做成圓形為佳，并應(yīng)向 港內(nèi)加寬，以減弱轉(zhuǎn)角 處的強(qiáng)烈波浪和水流對(duì) 建筑物的作用。）,,結(jié)構(gòu)型式：盡量采用與堤干結(jié)構(gòu)相同的類(lèi)型。一般重力式直立堤主要采用沉箱或混凝土方塊結(jié)構(gòu)。但都要求具有較好的整體性。 堤頭處基礎(chǔ)及其附近海底的基本要求: A

13、、護(hù)底塊石層需由外側(cè)延伸至堤的內(nèi)側(cè)； B、對(duì)明基床應(yīng)適當(dāng)放緩邊坡坡度，并在基肩上安放壓肩方塊、四腳空心方塊或柵攔板。壓肩方塊上的水深應(yīng)大于航道所要求的水深。4、 堤干 堤干段總長(zhǎng)度大，沿著它的軸線地形不斷變化，各處的水深和波浪也不同，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)的變化和堤干段中的某些特殊控制點(diǎn)，結(jié)合沉降縫的要求，將堤干劃分非若干標(biāo)準(zhǔn)段（20～30m）。然后配合堤身的斷面設(shè)計(jì)，修正各段的基床厚度和水下部分的底部高程，從而得出堤

14、干的縱斷面圖。,5、堤根 與岸連接段，一般位于淺水區(qū)。通常以設(shè)計(jì)高水位時(shí)的水深等于波浪的破碎水深處為其外界。當(dāng)在巖石海岸建堤時(shí)，如果巖岸較陡，則堤根水深較大?！　\水區(qū)：水深較淺，波浪已破碎，波能不大，且因?yàn)樗顪\難以用浮式起重機(jī)船來(lái)安放重大方塊和大沉箱，因此一般采用斜坡式堤根，斜坡護(hù)面不需特殊加固， 深水區(qū)：如巖石海岸，堤根可采用直立式，但如巖岸較陡，堤根處水深較大，則可能由于波浪在海岸上的反射造成堤根段的波能集中，

15、因此要采取加強(qiáng)措施，如堆砌護(hù)面塊體較大的人工岸坡，以減少反射跌加的波能。,,影響防波堤設(shè)計(jì)的海洋水動(dòng)力條件包括潮汐、波浪和海流等，而波浪力則是作用在防波堤上的主要荷載，設(shè)計(jì)防護(hù)堤時(shí)，首先應(yīng)確定設(shè)計(jì)波浪要素：波高Ｈ、波長(zhǎng)Ｌ、波周期Ｔ以及波向。 ㈠、設(shè)計(jì)波浪標(biāo)準(zhǔn) 包括設(shè)計(jì)波浪的重現(xiàn)期和設(shè)計(jì)波浪的波列累積頻率。 1、重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn) 指某一特定累積頻率的波列平均多少年出現(xiàn)一次，它代表波浪要素的長(zhǎng)期（幾十年計(jì)）統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律。,Ⅲ、

16、設(shè)計(jì)波浪的確定,例：重現(xiàn)期為50年，波列累積頻率為10％，波浪Ｈ1/10＝3.2ｍ（10個(gè)大波平均值），即：100年內(nèi)只有2年的1/10大波波高為3.2ｍ，或波列累積頻率為10％的波浪的波高為3.2ｍ的情況100年內(nèi)只有２年出現(xiàn)。 意義： ⑴考慮了建筑物的使用年限和重要性； ⑵使建筑物具有一定的安全度； ⑶反映了波浪要素的長(zhǎng)期的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律（以幾年），在設(shè)計(jì)中，使用期較長(zhǎng)，越重要的建筑物采用較長(zhǎng)的

17、重現(xiàn)期（不同結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)波浪重現(xiàn)期選擇見(jiàn)規(guī)范）。2、 波列累積頻率標(biāo)準(zhǔn) 指設(shè)計(jì)波列在實(shí)際不規(guī)則波列中出現(xiàn)的頻率。它代表波浪要素的短期（以幾十分鐘計(jì)）統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律。,如波列累積頻率為5％的波浪Ｈ5％＝3ｍ，指100個(gè)波浪中，波高大于Ｈ５％的波浪有５個(gè)。 意義： ⑴反映了特征波浪要素在短期內(nèi)（以幾十年計(jì)）的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律。 ⑵可以考慮到波浪對(duì)不同建筑物或同一建筑物的不同部分作用性質(zhì)的差異。 如

18、直立式，斜坡式防波堤的堤頭，胸墻對(duì)波浪的敏感，宜采用低頻率的標(biāo)準(zhǔn)1％；直立式，斜坡式防波堤的基礎(chǔ)等部分，對(duì)波浪不敏感，可采用高頻率的標(biāo)準(zhǔn)5％，13％，具體的不同結(jié)構(gòu)型式及同一結(jié)構(gòu)的不同部分實(shí)際波高累積頻率選取見(jiàn)Ｐ130表7-1-1。,㈡、設(shè)計(jì)波浪的確定方法,一般根據(jù)海浪的多年現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可求得各種特征波和波浪的要素特征值，由此確定設(shè)計(jì)波浪要素。一般用平均值作為規(guī)則波的計(jì)算要素，按規(guī)則波理論計(jì)算。 不規(guī)則

19、波的統(tǒng)計(jì)特征值有波列的平均周期，平均波高，累計(jì)頻率以及1/P大波的平均波高。各種累積頻率波高間的關(guān)系詳見(jiàn)“海港水文規(guī)范”。 目前對(duì)不規(guī)則波的各種波浪變形及波浪作用的處理方發(fā)大致可分為以下五種： 單一有效波法，單一最大波法，概率分布法，不規(guī)則波試驗(yàn)法，譜分析法 。,㈢、淺水極限波高設(shè)計(jì)的確定,Ｈｂ：某水深處可能出現(xiàn)的最大波高規(guī)則波在淺水中發(fā)生破碎時(shí)，破碎波高Ｈｂ與破碎水深ｄｂ的比值可按規(guī)范的有關(guān)圖表確定，在圖上求