防波堤概述

1、防波堤的功能和分類 防波堤的軸線布置設計波浪的確定,第七章 防波堤概述,防波堤斷面試驗,營口港鲅魚圈港區(qū)長793m北防波堤工程,廣東惠州澤華油碼頭護岸,珠海電廠5萬噸碼頭防波堤,Ⅰ、防洪堤的功能和分類,一、功能 1、防御波浪，冰棱的襲擊，保證港內水域的平穩(wěn)； 2、阻攔泥沙，減少港內淤積，保證港內水深； 3、堤的內側可兼作碼頭，或安放系錨設備，供船舶?？?，節(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。 ⑵島堤：兩端均不與岸相連，位于離岸一定距離的水域中，設有堤根，只有堤頭和堤身。,2、 按斷面結構分類 ⑴斜坡式：由堤心石，護面，護底組成（一般）。 ①優(yōu)點　?。?、消浪功能好，波浪大部分不反射；　?。?、對地基承載要求不高，損壞后易修復；　?。?、施工容易，一般不需大型起重設備，便于就地取材；　　②缺點　?。帷⒆o面塊石易被波浪沖走，需經常維修，增加后期費用；　　

3、ｂ、堤兩側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?shù)鼗蟽r格便宜或地基較軟的情況 。,⑵直立式 一般由墻身，上部結構，基礎組成。在臨海，臨港兩側均為直立墻，底部基礎多采用拋石基床，水下墻身一般采用砼方塊或砼沉箱結構，上部多采用現(xiàn)澆石結構（由平臺和防波堤組成）,,,①優(yōu)點 ａ、與斜坡式相比，材料用量少； ｂ、不需要經常維修； ｃ、堤內側可兼作

4、碼頭，適用方便。 ②缺點 ａ、波浪反射大，消浪效果差，可能影響港內水域平靜； ｂ、堤前水深或基肩上水深小于波浪的破碎水深時，波浪將破碎，對堤前產生很大的動水壓力，需加大堤身寬度和需要護底措施，增大造價； ｃ、地基應力大，對不均勻沉降敏感。 ｄ、一旦破壞，修復困難。 ③適用范圍 ａ、水深較大（大于破碎水深，使波浪不破碎）； ｂ、地基堅實，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 ａ、確定斜坡頂標高，要經濟，技術比較（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，增加設計費用，延長設計時間。,⑷特殊形式的防波堤 理論和試驗研究表明，波浪能量大部分集中

6、在水體表面，在表層2～3倍波高范圍內集中在水體表面，在表面2～3倍波高范圍內集中90％～98％的能量，因此產生了適應波能這一特殊形式的防波堤。 ①透空防波堤 優(yōu)點：比較經濟，施工也容易 缺點：不能阻止泥沙進入，不能減少水流對港內水域的干擾。 適用條件：水深較大，波浪小，無防砂要求的水庫港，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

7、不受水深，地質條件限制；易拆除，易修建，較經濟。 B、缺點 錨鏈設備復雜，可靠性差，易走錨，不能阻止泥沙進入港內，不能減少水流對港內水域的影響。 C、適用條件 波陡大，水位變幅大的漁港或作臨時防護。,,③噴氣式，噴水式防波堤 原理：使波長變短，波陡變大，直到波浪破碎，消耗波能。 優(yōu)點：施工簡單，基建投資少，安裝，拆遷方便。 缺點：動力消耗大，運輸費用高。 適用：圍堰

8、施工，打撈沉船及臨時的裝卸作業(yè)。,,,1、 防波堤布置的主要內容 防波堤的布置包括： ⑴防波堤的平面布置　　⑵防波堤的口門布置　?、欠啦ǖ痰妮S線布置　　這些往往需要通過模型試驗來確定。,Ⅱ、 防波堤的軸線布置,2、 布置原則　　⑴防波堤軸線布置形成的港內水域應是擴散形的，波浪進入口門內能迅速擴散到較大的波峰線上，使波高降低?！　、品啦ǖ痰目v軸線一般應向港內拐折，θ＝120°～180°，盡量避

9、免向港外拐折成凹角β（因為在凹角處會波能集中，波高增大），若必須向外拐，如為保護船舶進出口門時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，增加安全儲備。 單寬堤波浪力＝,⑷堤高應沿縱軸線按水深、地質、波浪條件分段設計（堤頭、堤身、堤根）。3、 堤頭　 ⑴環(huán)

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

11、下，口門附近的水域比較平穩(wěn)，船舶進出港安全。口門的有效寬度決定于最低通航水位。 缺點：在高水位時口門的實際寬度增加較大，對港內水域的掩護不要利。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 內一段長度。,,②直立式堤頭 長度：其長度取堤頭寬度的1.5～2.0倍，也可采用與堤干標準段相同的長度。堤頭與堤干之間應設置變形縫。 寬度：當需要在堤頭設置燈標或因內側系靠船只

12、而設置系船設施與階梯，因此在堤頭段內側須加寬，其寬度有時可的達堤干寬度的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。（但轉角處以 做成圓形為佳，并應向 港內加寬，以減弱轉角 處的強烈波浪和水流對 建筑物的作用。）,,結構型式：盡量采用與堤干結構相同的類型。一般重力式直立堤主要采用沉箱或混凝土方塊結構。但都要求具有較好的整體性。 堤頭處基礎及其附近海底的基本要求: A

13、、護底塊石層需由外側延伸至堤的內側； B、對明基床應適當放緩邊坡坡度，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大于航道所要求的水深。4、 堤干 堤干段總長度大，沿著它的軸線地形不斷變化，各處的水深和波浪也不同，設計時應根據地形、地質的變化和堤干段中的某些特殊控制點，結合沉降縫的要求，將堤干劃分非若干標準段（20～30m）。然后配合堤身的斷面設計，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)。通常以設計高水位時的水深等于波浪的破碎水深處為其外界。當在巖石海岸建堤時，如果巖岸較陡，則堤根水深較大。　　淺水區(qū)：水深較淺，波浪已破碎，波能不大，且因為水深淺難以用浮式起重機船來安放重大方塊和大沉箱，因此一般采用斜坡式堤根，斜坡護面不需特殊加固， 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、因此要采取加強措施，如堆砌護面塊體較大的人工岸坡，以減少反射跌加的波能。,,影響防波堤設計的海洋水動力條件包括潮汐、波浪和海流等，而波浪力則是作用在防波堤上的主要荷載，設計防護堤時，首先應確定設計波浪要素：波高Ｈ、波長Ｌ、波周期Ｔ以及波向。 ㈠、設計波浪標準 包括設計波浪的重現(xiàn)期和設計波浪的波列累積頻率。 1、重現(xiàn)期標準 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期（幾十年計）統(tǒng)計分布規(guī)律。,Ⅲ、

16、設計波浪的確定,例：重現(xiàn)期為50年，波列累積頻率為10％，波浪Ｈ1/10＝3.2ｍ（10個大波平均值），即：100年內只有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期的統(tǒng)計分布規(guī)律（以幾年），在設計中，使用期較長，越重要的建筑物采用較長的

17、重現(xiàn)期（不同結構物設計波浪重現(xiàn)期選擇見規(guī)范）。2、 波列累積頻率標準 指設計波列在實際不規(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）統(tǒng)計分布規(guī)律。,如波列累積頻率為5％的波浪Ｈ5％＝3ｍ，指100個波浪中，波高大于Ｈ５％的波浪有５個。 意義： ⑴反映了特征波浪要素在短期內（以幾十年計）的統(tǒng)計分布規(guī)律。 ⑵可以考慮到波浪對不同建筑物或同一建筑物的不同部分作用性質的差異。 如

18、直立式，斜坡式防波堤的堤頭，胸墻對波浪的敏感，宜采用低頻率的標準1％；直立式，斜坡式防波堤的基礎等部分，對波浪不敏感，可采用高頻率的標準5％，13％，具體的不同結構型式及同一結構的不同部分實際波高累積頻率選取見Ｐ130表7-1-1。,㈡、設計波浪的確定方法,一般根據海浪的多年現(xiàn)場實測資料進行統(tǒng)計分析，可求得各種特征波和波浪的要素特征值，由此確定設計波浪要素。一般用平均值作為規(guī)則波的計算要素，按規(guī)則波理論計算。 不規(guī)則

19、波的統(tǒng)計特征值有波列的平均周期，平均波高，累計頻率以及1/P大波的平均波高。各種累積頻率波高間的關系詳見“海港水文規(guī)范”。 目前對不規(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)則波試驗法，譜分析法 。,㈢、淺水極限波高設計的確定,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，破碎波高Ｈｂ與破碎水深ｄｂ的比值可按規(guī)范的有關圖表確定，在圖上求