港口与航道工程防波堤.ppt

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1、1,防波堤的功能和分类 防波堤的轴线布置设计波浪的确定,第七章 防波堤概述,2,防波堤断面试验,3,4,营口港鲅鱼圈港区长793m北防波堤工程,5,广东惠州泽华油码头护岸,珠海电厂5万吨码头防波堤,6,、防洪堤的功能和分类,一、功能 1、防御波浪，冰棱的袭击，保证港内水域的平稳；2、阻拦泥沙，减少港内淤积，保证港内水深；3、堤的内侧可兼作码头，或安放系锚设备，供船舶停靠，节省投资,7,二、防波堤的型式 1、按平面形式 突堤：一端与岸连接,另一端伸向海中，组成港口的口门。岛堤：两端均不与岸相连，位于离岸一定距离的水域中，设有堤根，堤头和堤身。,8,2、按断面结构分类 斜坡式：由堤心石，护面，护底

2、组成（一般）。优点、消浪功能好，波浪大部分不反射；、对地基承载要求不高，损坏后易修复；、施工容易，一般不需大型起重设备，便于就地取材；缺点、护面块石易被波浪冲走，需经常维修，增加后期费用；、堤两侧不能直接作系靠船舶的码头之用。适用范围 适用于水深不大（1012），当地基料价格便宜或地基较软的情况。,9,10,直立式 一般由墙身，上部结构，基础组成。在临海，临港两侧均为直立墙，底部基础多采用抛石基床，水下墙身一般采用砼方块或砼沉箱结构，上部多采用现浇、石结构（由平台和防波堤组成）,11,12,优点、与斜坡式相比，材料用量少；、不需要经常维修；、堤内侧可兼作码头，适用方便。缺点、波浪反射大，消浪效

3、果差，可能影响港内水域平静；、地基应力大，对不均匀沉降敏感。、一旦破坏，修复困难。适用范围、水深较大；、地基坚实，承载能力大。,13,混合式（即高基床直立堤）适用范围水深较大（2028），地基承载能力有限的情况。若作直立式：地基承载力不够；若作斜坡式：材料用量太大（斜坡堤材料用量大致与水深的平方成正比。缺点、确定斜坡顶标高，要经济，技术比较、论证方案稳定性，需作模型试验，增加设计费用，延长设计时间。,14,15,特殊形式的防波堤 理论和试验研究表明，波浪能量大部分集中在水体表面，在表层23倍波高范围内集中在水体表面，在表面23倍波高范围内集中9098的能量，因此产生了适应波能这一特殊形式的防波

4、堤。透空防波堤 优点：比较经济，施工也容易 缺点：不能阻止泥沙进入，不能减少水流对港内水域的干扰。适用条件：水深较大，波浪小，无防砂要求的水库港，湖泊港等。,16,17,18,浮式防波堤 由有一定吃水的浮涵或浮排和锚系组成。A、优点 不受水深，地质条件限制；易拆除，易修建，较经济。B、缺点 锚链设备复杂，可靠性差，易走锚，不能阻止泥沙进入港内，不能减少水流对港内水域的影响。C、适用条件 波陡大，水位变幅大的渔港或作临时防护。,19,喷气式，喷水式防波堤 原理：使波长变短，直到波浪破碎，消耗波能。优点：施工简单，基建投资少，安装，拆迁方便。缺点：动力消耗大，运输费用高,只适用于波长较短的陡波。适

5、用：围堰施工，打捞沉船及临时的装卸作业。,20,1、防波堤布置的主要内容 防波堤的布置包括：防波堤的平面布置防波堤的口门布置防波堤的轴线布置这些往往需要通过模型试验来确定。,、防波堤的轴线布置,21,22,2、布置原则 防波堤轴线布置形成的港内水域应是扩散形的，波浪进入口门内能迅速扩散到较大的波峰线上，使波高降低。防波堤的纵轴线一般应向港内拐折，120180，尽量避免向港外拐折成凹角（因为在凹角处会波能集中，波高增大），轴线与波向线要斜交成6080，以减少波浪力，增加安全储备。堤高应沿纵轴线按水深、地质、波浪条件分段设计（堤头、堤身、堤根）。,23,3、堤头 环境特点 一般位于深水区且离岸最远

6、。三面环水，受三个方向的波浪作用，受力复杂且堤前水底的水流冲刷也最强烈。型式 斜坡式堤头 一般为1530m长；对水深较大的斜坡堤，堤头段长度应适当加长。斜坡式堤头处，波浪容易越过堤头形成破碎水流冲击堤坡上的护面块体，并向外推，受力比堤干大。因此。堤头段内外侧的护面块石或人工块体的重量必须加大，或放缓堤头内外侧的坡度。,24,25,直立式堤头 长度：其长度取堤头宽度的1.52.0倍，也可采用与堤干标准段相同的长度。堤头与堤干之间应设置变形缝。形状：半圆形与矩形的合并形式、圆形、矩形或多边形等形状。,26,27,4、堤干 堤干段总长度大，沿着它的轴线地形不断变化，各处的水深和波浪也不同，设计时应根

7、据地形、地质的变化和堤干段中的某些特殊控制点，结合沉降缝的要求，将堤干划分若干标准段（2030m）。然后配合堤身的断面设计，修正各段的基床厚度和水下部分的底部高程，从而得出堤干的纵断面图。,28,、直立式防波堤,主要内容：直立防波堤的结构型式直立式波浪对防波堤的作用直立式防波堤的断面尺寸和构造,29,30,1、直立防波堤的结构型式,直立式防波堤的结构形式有重力式和桩式两类，其中重力式最常用。近些年来，随着港口技术的不断发展，在一般重力式直立堤的基础上，又研制出许多可减少波浪，增加稳定和免于或减少地基处理的新型结构，如：消能方块，消能沉箱，大直径圆筒，削角直立堤等。一、重力式直立堤 依靠结构本身

8、的重量来抵抗水平外力，维持建筑物的稳定性。它主要由基床、墙身和上部结构等组成。其功能和构造与重力式码头基本相同。按堤身结构分，主要有：钢筋混凝土沉箱式、普通混凝土方块式、巨型混凝土方块式和大直径圆筒式等。,31,1、方块式直立堤,墙身块体型式 方块式墙身主要有：普通方块（正砌方块、斜砌方块）、巨型方块。优点 墙身坚固耐久，施工简便，能抵御较大的波浪。缺点 自重大，地基应力大，砼用量多，水下安装和潜水工作量大，施工进度慢，堤身整体性能差，易随地基沉降而变形，对不均匀沉降比较敏感。适用条件 施工期波浪不大，现场起重设备能力较大和地基较坚实的情况。,32,33,34,2、沉箱直立堤,沉箱墙身主要有：

9、矩形、圆形和带消能室的砼沉箱 优点：堤身整体性好，水上安装工作量小，不需要大型起重设备，施工进度快，箱中填以砂砾可降低造价。缺点：沉箱的预制和水下需要相应的场地和设备，要有足够的水深的航道。箱壁较薄，在水位变动区易受还水侵蚀而损坏，而沉箱一旦破坏，修复困难。适用条件：有条件的地方（有预制能力，滑道和船坞，浮运水深足够）矩形沉箱采用较多。圆形沉箱受力条件较好，对波浪、水流的反射较小。,35,36,3、大直径圆筒直立堤,墙身直径为3以上的薄壁无底砼圆筒，置于抛石基床或部分沉入地基之中，筒中填充砂石。.置于抛石基床上的圆筒机构及其工作原理与一般重力式基本相同。.部分沉入地基中的圆筒直立堤，适用于软基

10、和持力层较深的情况 对于沉入地基较浅（1.53m）的圆筒，其工作状态同重力直立堤。沉入较深的圆筒，由于受土的嵌固影响较大，其工作状态不同于重力式结构。,37,38,39,二、桩式直立堤,有：单排桩式、双排桩式和钢板桩格形结构等形式。1、单排桩防波堤 它由打入地基中的排桩、桩顶部的帽梁和连接构件组成。排桩结构呈悬臂工作状态，为了改善直状的受力状态，可间隔设置斜桩来顶撑直桩。,40,2、双排桩式防波堤 两侧是打入地基中的排桩，每排桩由纵向导梁架住，然后用拉杆将双排桩对拉，双排桩中间用石料填充，顶部用混凝土覆盖，然后在盖板上浇注上部结构。这种防波堤的宽度和埋入地基深度决定于抗滑、抗倾稳定性。在内力计

11、算时。可将内、外排桩视为各自独立的单排桩。,41,3、钢板桩格形结构防波堤 是由打入地基中的钢板桩组成封闭的系列格形结构，在空格中填充砂或石料。格形结构防波堤 整体稳定性较好，适用于水深大、波浪强的情况。其缺点是钢板桩 在水位变动区易 锈蚀，需要采取 保护措施。,42,三、消能式防波堤 1、顶部削角直立堤 在直立堤的上部结构靠海侧做成较缓的斜面，犹如直立墙削 掉一个角。这样，堤前波浪在斜面上破碎，即削减了一部分波能，又减少了堤前波浪的 反射，从而使波浪减少；同 时，作用在斜面的波压力的 垂直分力还有利于堤的稳定，从而减小了堤的断面。缺点：削角斜面上的越浪较 大。,43,2、开孔消浪直立堤 将沉

12、箱靠海侧的箱壁上开一系列孔洞，部分波浪水体通过孔洞进入海侧箱格的消能室，利用堤前波浪与进入消能室水体的相位差和水体进入效能室后产生的剧烈紊动来消能，以达到减少 波浪力的目的。它适用 于水深小于6m、波浪周 期小于6s的环境。,44,3、开孔半圆形防波堤 半圆形防波堤是由半圆形拱圈和底板组成，堤身内不抛填石料。拱圈上开孔可消耗波能，底板上开孔可减小波浪浮托力。特点：波浪力作用小，构件受力性能好。,45,4、削角空心方块防波堤 结合削角斜面结构和开孔消浪结构两者的优点的一种新型结构。,46,47,一、组成及功能 上部结构：设置交通、挡波、削波；墙身：挡波、沙，维持港内稳定，并传递外力至基床；基床：

13、保护地基免受冲刷，平整地基便于安装，分布地基应力；护底：保护堤前地基，免受海水淘刷。,2、直立式防波堤的断面尺寸和构造,48,49,二、断面尺寸拟定 1、高程设计 堤顶高程 允许少量要求（无作业要求）=设计高水位+（0.60.7）H 基本不越浪（有作业要求）=设计高水位+（1.01.25）H 备注：直立堤设计波高，除特别注明外，均指重现期为50年、累计频率为1%的波高H。对于上部结构为削角型式的直立堤，其顶部高程宜取高值。,50,2基床的顶面高程 防波堤总高度是一定的，所以基床和堤体的高度分配应考虑每延米的造价。定的高一些，可减少堤身高度，降低造价，因此设计时要注意以下几点：考虑基床对堤前波浪

14、形态的影响；考虑地基承载能力；结构总造价。,51,3、基床厚度 非岩石地基上的抛石基床厚度应由计算确定，但拈性土地基不小于1.5m，砂土地基不小于1.0m。4、堤身宽度 原则上由稳定计算确定（抗倾覆、抗滑和地基承载能力及沉降等），初设时可取：B0.8堤高。,52,三、断面构造 1、上部构造 基本要求 应有足够的刚度和良好的整体性，并与墙身结构 连接牢固。型式 直立式，弧形式，削角面式等 对削角面式：削角面与水平面的夹角可取2530一般情况下，削角直立堤的顶标高不应低于直立顶标 高，即至少在设计高水位以上0.7H处 削角平面的拐点可设在设计高水位附近,53,2、堤身结构 方块、沉箱、大直径圆筒、

15、格形钢板桩等（同重力式）3、抛石基床结构 型式：取决于波浪水深条件和地质条件 暗基床：用于水深浅，易冲刷，表面土质差；明基床：用于水深大，地基承载力高；混合基床：用于水深大，地基差的情况；块石重量：10100kg 护底块石：基床向海一侧需修建堤前护底，取12层，厚度0.5m。,54,、斜坡式防波堤,斜坡式防波堤的结构形式波浪与斜波堤的相互作用 斜坡堤的断面设计,55,广东惠州泽华油码头护岸,珠海电厂5万吨码头防波堤,56,、斜坡式防波堤的结构形式,一、斜坡式防波堤的结构形式 按材料分，大致可分为：抛石防波堤：砌石护面防波堤：抗浪能力较差多用于波浪 不大且石料来源丰富的情况。人工块体护面防波堤：

16、抗浪能力较强，多用 于波浪较大的情况。,57,二、斜坡式防波堤的特点与要求 1、抛石防波堤 不分级堤 利用开采出来的大小不等的石快，不经分选，随意抛填。断面形式有梯形、折成形。优点：堤身密实、沉降均匀、施工简单；缺点：块石重量轻，容受波浪冲击破坏、后期维修费用高，因此逐渐被分级堤替代。,58,59,分级堤按波浪对堤各部位作用的不同采用不同重量的块石，一般将较小的块石放在堤心和堤的下部，将大块石放在堤面和堤的顶层。优点：石料利用合理稳定性提高，便于有计划的采石料 缺点：石料的来源和数量不易保证。抛石堤适用条件：水深浅、基软、石料丰富、波浪小。对不分级堤：设计波高小于22.5m 对分级堤：设计波高小于34m,60,61,62,2、砼块体堆筑或护面的斜波堤,抛填砼方块斜波堤 优点：重量大（最大可达6080t）稳定性好，抗波能力大。缺点：需要大型起重设备，水泥用量大、费用高。适用范围：波浪较大、缺乏石料，但有大型起重船的情况。,63,64,砼块体护面堤 块体重量轻、效果好，一般使用于波高小于3m的情况。栅栏板块体长边与短边之比：a/b=1.25；平面尺度与设计波高的关系：a=1.25H；b=1.0H。a-沿斜坡方向 b短边，沿堤轴线方向；H-设计波高。缺点：支撑棱体承载力要求较高 对斜坡平整度要求高。,65,