宫前渔港设计计算书.doc

福建宫前一级渔港防波堤工程 设计计算书 专业 港口航道与海岸工程 班级 07 港航四班 姓名 邬亦雯 学号 0703010409 指导老师 冯卫兵 张俞 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 1 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 邬亦雯 河海大学港口海岸及近海工程学院 江苏 南京 210098 摘要摘要 福建宫前渔港位于漳州市东山岛南端的宫前村附近海域 是距离台湾浅滩 闽南渔场 粤东渔 场最近的渔港 本设计根据不同的位置和来波条件将防波堤分为两个断面 对这两个断面分别布置直 立堤和斜坡堤两种形式进行计算 并根据计算结果和工程量选择最优方案 本设计根据工程所在地的潮位 波浪等资料 结合工程建设目的 渔港发展空间及经济性等要求 确定了总平面布置方案 断面形式及断面尺寸 再根据波浪情况 建筑材料及地基土性质 进行防浪 墙 沉箱的抗倾 抗滑稳定性验算以及基床抗滑稳定性验算 对防波堤断面的地基整体稳定性和地基 土沉降量进行计算 针对沉箱式防波堤还进行了干舷高度计算和浮游稳定性计算 同时 对直立堤的 基床和地基承载力进行验算 关键词关键词 宫前渔港 斜坡堤 沉箱式防波堤 堤轴线布置 结构设计 整体稳定性 地基沉降 Calculation Book of Breakwater Project of Fishing Port of Gongqian in Fujian Province Wu Yiwen College of Harbour Coastal and Offshore Engineering Hohai University Nanjing Jiangsu 210098 China Abstract The Gongqian fishing port in Fujian Province is located in the ocean near the Gongqian Villiage which is in the south of Dongshan island of Zhangzhou City It is the nearest fishing port of the Taiwan Bank the South of Fujian fishing port and the east of Guangdong fishing port According to the different location and the the wave the breakwater can be departed to two parts And they can be designed as both mound breakwater and the cassion breakwater And according to the result and the quantity of the two type one of them will be chosed According to data such as tide height wave in the project site and so on combining with the purpose of the project the development and economy of fishing port etc this design fix up the arrangement of the whole plane the form and the size of the section of the breakwater And then according to the situation of the wave the construction materials and the nature of the soil under the breakwater anti sliding and anti overturning stability along the wave wall and the bottom of the caisson and the anti sliding stability along the foundation bed are checked Furthermore the overall stability of the structure and the sedimentation are introduced By the 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 2 characteristics of caisson breakwater the checkout of draft freeboard and floating stability is necessary Meanwhile both the bearing capability of bedding and foundation are undertaken Key words the Gongqian fishing port mound breakwater cassion breakwater general layout structural design stability analysis sedimentation 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 3 目录 摘要 摘要 1 ABSTRACT 1 第一章 绪论第一章 绪论 6 1 1 项目概况 6 1 2 自然条件 7 1 2 1 设计水位 7 1 2 2 风向 风速玫瑰图 7 1 2 3 设计波浪要素 9 1 2 4 地质 11 1 2 5 地震 11 1 2 6 结构安全等级 11 1 3 总平面布置 11 1 3 1 拟定方案 12 1 3 2 港内绕射波高及掩护面积 18 1 3 2 1 综合考虑波向 S 以及 SW 后的港内掩护面积 18 1 3 2 2 各方案的堤轴线长度 19 1 3 2 3 各方案可用岸线长度 19 1 3 3 各方案比选 19 第二章 斜坡式防波堤结构设计第二章 斜坡式防波堤结构设计 20 2 1 西拦沙堤结构设计 20 2 1 1 设计条件 20 2 1 2 断面尺度的计算 20 2 1 2 1 胸墙顶高程计算 20 2 1 2 2 堤顶宽度计算 21 2 1 3 护面块体稳定重量和护面块体厚度计算 22 2 1 3 1 护面块体稳定重量计算 22 2 1 3 2 护面块体厚度计算 22 2 1 4 垫层块石的重量和厚度计算 22 2 1 5 堤前护底块石稳定重量和厚度计算 23 2 1 5 1 堤前最大波浪流速计算 23 2 1 5 2 护底块石的稳定重量计算 23 2 1 6 胸墙的作用标准值计算和相应组合计算 24 2 1 6 1 持久组合 24 2 1 6 2 短暂组合 施工期 29 2 1 6 3 各组合力与力矩汇总 31 2 1 7 胸墙的抗滑 抗倾稳定性计算 32 2 1 7 1 沿墙底抗滑稳定性验算 32 2 1 7 2 沿墙底抗倾稳定性验算 32 2 1 8 地基稳定性验算 33 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 4 2 1 8 1 承载能力极限状态 33 2 1 8 2 短暂状态 37 2 1 8 3 偶然状态 37 2 1 9 地基沉降计算 41 2 2 南防波堤结构设计 43 2 2 1 有关防波堤截面 43 2 2 2 有关胸墙计算参数 43 2 2 3 地基稳定性验算 45 2 2 4 地基沉降计算 50 第三章 直立式防波堤结构设计第三章 直立式防波堤结构设计 52 3 1 西拦沙堤结构设计 52 3 1 1 设计条件 52 3 1 1 1 设计水位 设计波浪 52 3 1 1 2 材料重度标准值 52 3 1 2 断面尺度计算 52 3 1 2 1 胸墙顶高程计算 52 3 1 2 2 坝身宽度计算 52 3 1 3 基床设计 52 3 1 3 1 基床形式 52 3 1 3 2 基床内外坡度 52 3 1 3 3 基床厚度 53 3 1 4 护底设计 53 3 1 4 1 堤前最大波浪流速计算 53 3 1 4 2 护底块石的稳定重量和厚度 53 3 1 5 直立式防波堤作用标准值和相应组合计算 53 3 1 5 1 持久组合 53 3 1 5 2 短暂组合 60 3 1 5 3 各合力和力矩汇总 64 3 1 6 直立式防波堤抗滑 抗倾稳定性验算 64 3 1 6 1 结构断面沿堤底的抗倾稳定性验算 64 3 1 6 2 结构断面沿堤底的抗滑稳定性验算 66 3 1 6 3 结构断面沿基床底面的抗滑稳定性验算 66 3 1 7 地基稳定性验算 67 3 1 7 1 承载能力极限状态 67 3 1 7 2 短暂状态 71 3 1 7 3 偶然状态 71 3 1 8 地基沉降计算 74 3 1 9 沉箱吃水 干舷高度和浮游稳定性计算 76 3 1 9 1 沉箱的干弦高度 76 3 1 9 2 沉箱的浮游稳定性 77 3 1 10 基床及地基承载力验算 78 3 1 10 1 基床承载能力验算方法 78 3 1 10 2 基床承载能力设计状况及与之对应的设计组合 79 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 5 3 1 10 3 地基承载能力验算 80 3 1 10 4 地基承载能力设计状况及与之对应的设计组合 82 3 2 南防波堤结构设计 85 3 2 1 有关防波堤截面 85 3 2 2 有关直立式防波堤抗倾抗滑验算 85 3 2 3 地基稳定性验算 89 3 2 4 地基沉降计算 94 3 2 5 沉箱吃水 干舷高度和浮游稳定性计算 96 3 2 6 基床及地基承载力验算 96 3 2 6 1 基床承载力验算 96 3 2 6 2 地基承载力验算 97 第四章 工程量概算第四章 工程量概算 100 4 1 斜坡堤工程量概算 100 4 2 直立堤工程量概算 100 第五章 结构方案比选第五章 结构方案比选 101 第六章 防波堤施工第六章 防波堤施工 102 6 1 施工说明 102 6 2 建筑材料要求 102 6 3 地基处理及基础施工 102 6 4 扭工字块体施工 102 6 5 防浪墙施工 102 附图附图 A 1A 1 西拦沙堤斜坡堤设计断面图西拦沙堤斜坡堤设计断面图 104 附图附图 A 2A 2 南防波堤斜坡堤设计断面图南防波堤斜坡堤设计断面图 105 附图附图 B 1B 1 西拦沙堤直立式计算断面图西拦沙堤直立式计算断面图 106 附图附图 B 2B 2 南防波堤直立堤设计断面图南防波堤直立堤设计断面图 107 附表附表 1 岩土设计参数建议值表岩土设计参数建议值表 108 参考文献参考文献 109 结束语结束语 110 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 6 第一章 绪论 1 1 项目概况 福建宫前渔港位于漳州市东山岛南端的宫前村附近海域 地理坐标为东经 117 15 35 北纬 23 30 7 东山岛东面与澎湖列岛遥遥相对 西南与诏安湾相邻 西北由八尺门海堤与大陆相连 东 北面与古雷半岛隔海相望 东山宫前渔港地处东山岛最南端 行政隶属于陈城镇宫前村 陆上 距东山新城关 14 公里 西南向距离广东南澳岛 26 公里左右 地理位置优越 水陆交通均很便 捷 东山宫前渔港是距离台湾浅滩 闽南渔场 粤东渔场最近的渔港 是闽南地区的主要鱼货 集散地和渔需补给的港口 由于这里靠近闽南渔场 台湾浅滩渔场和粤东渔场 能节约往返时 间和能源 吸引了大量的渔船前来靠泊补给 避风 渔汛期间在此停靠的渔船近千艘 这里的 渔贸市场繁荣 年卸港量已连续三年超过 7 万吨 2007 年更是高达 9 万吨 九 五 期间已 经建成防波堤 580 米 码头 181 米及配套工程 但是在台风季节 现有防波堤所形成的掩护水 域无法容纳千余艘渔船在此锚泊避风 同时 由于码头岸线不足 多数船舶仍在沙滩上卸货 不仅效率低下而且还经常延误出海时间 影响生产 现拟建国家一级防波堤 根据调查研究 福建省海洋与渔业局要求项目建设单位和设计单位根据省政府 关于加快标准渔港建设的若干 意见 的要求 强化渔港的防台风 防灾减灾功能 渔港地理位置图见图 1 1 图 1 1 宫前渔港现有状况图 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 7 1 2 自然条件 1 2 1 设计水位 设计水位见表 1 1 表 1 1 设计水位统计表 单位 m 东山理论最低潮面基准标准 水位 黄零基准 黄零以下 1 71m 极端高潮位 2 96 50 年一遇 4 67 50 年一遇 设计高潮位 2 06 高潮 10 3 77 高潮 10 设计低潮位 1 28 低潮 10 0 43 低潮 90 极端低潮位 2 09 50 年一遇 0 38 50 年一遇 增水 本港易受台风影响而增水 据 1959 1979 年资料统计 增水大于 1 米的共 7 次 最 大达 1 52 米 台风过后增水最大值平均为 0 64 m 1 2 2 风向 风速玫瑰图 据根东山县气象台 地理坐标东经 117 30 北纬 23 47 海拔 56 20m 1954 年 1980 年实测资料统计 多年平均风速 7 1m s 常风向东北向 频率 26 其次为东北东向 频率为 22 强风向 为东北及东北东 最大风速达 40m s 各向最大风速 平均风速及风向频率统计资料见表 1 2 表 1 2 各向最大风速 平均风速及风向频率统计表 项目 风向 最大风速 m s 平均风速 m s 风向频率 N192 92 NNE287 811 NE409 026 ENE409 122 E285 41 ESE184 51 SE163 42 SSE243 73 S344 35 SSW174 87 SW164 35 WSW164 23 W102 91 WNW142 91 NW142 91 NNW 273 21 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 8 最大风速 0 10 20 30 40 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW 最大风速 最大风速 平均风速 风向频率玫瑰图分别见图 1 2 1 3 1 4 图 1 2 最大风速玫瑰图 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 9 平均风速 0 2 4 6 8 10 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW 平均风速 图 1 3 平均风速玫瑰图 风向频率 0 5 10 15 20 25 30 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW 风向频率 图 1 4 风向频率玫瑰图 1 2 3 设计波浪要素 从风向频率玫瑰图来看 宫前渔港的常风向为 NE 方向 但是 NE 方向有陆地掩护 因而 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 10 波浪影响不大 反而是 S 及 SW 方向虽然来波不及 NE 方向频繁 但由于 S 及 SW 方向的海域开阔 来波很大 因而影响宫前渔港的主要来波方向为 S 和 SW 波高统计资料如表 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 1 10 所示 表 1 3 100 年一遇 S 向拟建防波堤堤前设计波要素计算表 设 计 波 要 素计算 水位 H1 m H4 m H5 m Hs m H m T m L m 4 67m7 05 6 556 415 724 1310 83101 4 3 77m6 42 6 316 195 564 0810 8397 3 0 43m4 08 4 08 4 08 4 08 2 91 10 8379 2 0 38m3 51 3 51 3 51 3 51 2 51 10 8373 8 表 1 4 100 年一遇 SW 向拟建防波堤堤前设计波要素计算表 设 计 波 要 素 计算 水位 H1 m H4 m H5 m Hs m H m T m L m 4 67m5 624 954 824 212 899 4686 2 3 77m5 414 794 674 102 849 4682 7 0 43m4 08 4 053 973 582 639 4668 4 0 38m3 37 3 37 3 37 3 37 2 41 9 4662 7 表 1 5 50 年一遇 S 向拟建防波堤堤前设计波要素计算表 设 计 波 要 素 计算 水位 H1 m H4 m H5 m Hs m H m T m L m 4 67m7 05 6 486 345 654 079 4086 3 3 77m6 42 6 166 045 413 949 4082 9 0 43m4 08 4 08 4 08 4 08 2 91 9 4067 9 0 38m3 51 3 51 3 51 3 51 2 51 9 4063 4 表 1 6 50 年一遇 SW 向拟建防波堤堤前设计波要素计算表 设 计 波 要 素 计算 水位 H1 m H4 m H5 m Hs m H m T m L m 4 67m5 444 784 664 062 778 9180 3 3 77m5 304 674 563 982 748 9177 9 0 43m4 08 4 074 003 602 658 9164 1 0 38m3 51 3 51 3 51 3 51 2 51 9 4063 4 表 1 7 10 年一遇 S 向拟建防波堤堤前设计波要素计算表 设 计 波 要 素 计算 水位 H1 m H4 m H5 m Hs m H m T m L m 4 67m5 484 824 694 092 807 5665 7 3 77m5 234 624 513 942 727 5663 4 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 11 0 43m4 08 3 903 823 422 487 5653 2 0 38m3 51 3 51 3 51 3 202 387 5649 9 表 1 8 10 年一遇 SW 向拟建防波堤堤前设计波要素计算表 设 计 波 要 素 计算 水位 H1 m H4 m H5 m Hs m H m T m L m 4 67m3 963 433 332 851 887 1961 7 3 77m3 883 373 272 811 867 1960 1 0 43m3 453 052 972 601 807 1950 2 0 38m3 252 892 832 491 757 1947 2 表 1 9 2 年一遇 S 向拟建防波堤堤前设计波要素计算表 设 计 波 要 素 计算 水位 H1 m H4 m H5 m Hs m H m T m L m 4 67m4 143 583 482 991 985 7245 0 3 77m3 973 453 362 891 925 7243 8 0 43m3 443 052 982 611 815 7237 6 0 38m3 162 812 752 431 715 7235 4 表 1 10 2 年一遇 SW 向拟建防波堤堤前设计波要素计算表 设 计 波 要 素 计算 水位 H1 m H4 m H5 m Hs m H m T m L m 4 67m2 922 502 432 061 335 5643 1 3 77m2 872 462 392 031 325 5642 3 0 43m2 622 282 221 911 275 5636 7 0 38m2 502 182 121 841 245 5634 8 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 12 注 表中带 者为破碎波波高 相当于对应水深的 0 70 1 2 4 地质 防波堤范围内的土质为中砂 q 26 5 8 25 C 0 下面一层为淤泥质粘土 q 16 7 25 C 13 5 具体土层分布图 见图 1 5 岩土设计参数建议值表见附表 1 1 2 5 地震 根据 中国地震动参数区划图 该地区抗震 设防烈度为 7 度第一组 设计基本地震加速度为 0 15g 地震动反应谱特征周期为 0 35s 1 2 6 结构安全等级 结构安全等级采用一级 1 3 总平面布置 选择防波堤布置形式时 需要考虑波浪 流 风 泥沙 地形地质等自然条件 船舶航行 泊 稳和码 图 1 5 土质分层 头装卸等营运要求以及建设施工 投资等因素 主要布置原则如下 布置防波堤堤轴线时 要与码头布置相配合 使码头前水域满足各种船型允许作业波高 值 防波堤所围成的水域应有足够的面积和水深 供船舶在港内航行 掉头 停泊以及布置 码头岸线 在有横流的情况下 船舶进防波堤后横流减少 船舶偏航 从船舶航行安全方面考 虑 进入口门后应有足够的航行水域供对准泊位航行 或惯性航行 或供意外操纵等因素 邻 近口门内水域面积轮廓宜容纳一直径为 3 倍船长的圆 防波堤所包围的水域要适当留有发展余地 应尽可能顾及到港口发展的 极限 和港口 极限尺度的船型 防波堤所包围的水域也不总是越大越好 水域面积形状要注意大风向港内自生波浪对泊 稳条件的影响 在淤泥质海岸的港口 其淤泥形态是泥沙以悬移状态进港 由于港内水域平稳流速减小 悬 沙落淤 因此 水域面积越大 纳潮量越大 淤积总量也越大 从这一角度考虑 应缩小无用 水域 以减少纳潮量和进港泥沙 要充分利用有利的地形地质条件 将防波堤布置在可利用的暗礁 浅滩 沙洲及其他不 大的水深中 以减少工程投资 可以考虑和航道疏浚工程结合利用 将航道疏浚得到的泥沙吹 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 13 填至防波堤建设处 抬高防波堤底高程 也可减少投资 从口门进港的波浪 遇岸线反射 反复干扰也会恶化港内泊稳条件 必要时将直对强浪 向的岸段做成消波护岸才能改善泊稳条件 上述原则有时是矛盾的 我们采用多方案比选以求得最佳效果方案 1 3 1 拟定方案 拟定五种方案 分别为 顺着原有防波堤继续新建防波堤的布置 防波堤走向为北偏西 60 长约 520 米 两 堤中间用半径为 150 米的圆弧连接 长 105 米 因而防波堤总长为 625 米 具体布置图见图 1 6 在方案一的基础上 在堤头继续修建一道长为 150 方向指向正北的防波堤 以阻挡 SW 方向的来浪 则总防波堤长为 775 米 具体布置图见图 1 7 该方案是在原有防波堤旁新建一道长为 1000 米的防波堤 方向为北偏西 30 而两防 波堤之间做成围海工程 将这片土地用于码头作业 具体布置图如图 1 8 方案四是在方案三的基础上 在防波堤的堤头新建一道指向正北向 长为 120 米的防 波堤 以抵挡 SW 向的来浪 则防波堤总长为 1120 米 具体布置图如图 1 9 所示 该方案是在方案一的基础上 沿南北向另外修建一道长约 344 米的拦沙堤 从北岸向 海延伸 口门方向为正西向 口门大小为 100 米 则防波堤总长为 969 米 具体布置图见图 1 10 所示 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 14 图 1 6 渔港总平面布置方案一 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 15 图 1 7 渔港总平面布置方案二 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 16 图 1 8 渔港总平面布置方案三 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 17 图 1 9 渔港总平面布置图方案四 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 18 图 1 10 渔港总平面布置方案五 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 19 1 3 2 港内绕射波高及掩护面积 根据港内船舶泊稳条件 H 1 0m 得到 SW 向 KD 0 238 S 向 KD 0 175 绕射曲线见方 案图 其中 港内绕射波高的主要计算原理如下 波浪绕射是波能沿波峰线发生横线传递 即波能从能量高的区域向能量低的区域传递 进 行重分布的过程 因此 绕射后同一波峰线上的波高是不相等的 但波长和周期不变 如下图 所示 图 1 11 波浪绕射示意图 经过防波堤堤头的入射波波向线称为几何阴影线 如果波浪不绕射 则在该线右侧的水面 将是平静的 但实际上由于波浪有绕射作用 入射波的波峰线从几何阴影线上以堤头为中心以 弧线形式向堤后旋转延伸 伸得越远 波高越小 几何阴影线左侧的入射波 由于能量向堤后 扩散 波高也将降低 波浪绕射影响以绕射系数表示 即防波堤后某点的绕射波高 d K d H dd HK H 式中 防波堤后某点的绕射系数 即某点波高与入射波高之比 可通过查找 海港水 d K 文规范 得到 单突堤后不规则波绕射系数可按图 7 2 1 1 至图 7 2 1 8 确定 各图可内插 双突堤后规则波绕射系数可按附录 H 的图 H 0 2 查图确定 防波堤口门处入射波的波高 H 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 20 1 3 2 1 综合考虑波向 S 以及 SW 后的港内掩护面积 表 1 11 各方案港内掩护面积统计表 方案一二三四五 面积 m3 232305347875234924372416482277 1 3 2 2 各方案的堤轴线长度 表 1 12 各方案堤轴线长度统计表 方案一二三四五 长度 m 62577510001120969 1 3 2 3 各方案可用岸线长度 表 1 13 各方案可用岸线长度统计表 方案一二三四五 长度 m 740825116315151615 1 3 3 各方案比选 比较五个方案 方案一和方案三的有效掩护面积明显偏小 由于宫前渔港所处的福建省属于台风多发 的地方 在台风来临是 有大量的渔船进港 过小的有效掩护面积明显无法满足建港需求 因 而不宜采用 比较方案二和方案五 两者的防波堤长度方案五比方案二多建近 200 米 但效果也是 相当显着的 方案五的可用岸线长度接近方案二的两倍 有效掩护面积也多了将近 15 万平方米 且方案五的防波堤建于浅水处比较多 因而造价增加不多 方案五的性价比比方案二高出许多 因而放弃方案二 比较方案四和方案五 方案四的防波堤长度大于方案五 且方案四的防波堤修建位置 水深明显大于方案五 造价相对较高 而且方案五的可用岸线长度和有效掩护面积均大于方案 四 由此可见方案五优于方案四 综上所述 宫前渔港防波堤总平面布置宜选用方案五 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 21 13 0 1 25 771 254 10 H m 胸墙顶高程 设计高水位 1 3 8 90 第二章 斜坡式防波堤结构设计 2 1 西拦沙堤结构设计 2 1 1 设计条件 设计水位和地质条件分别依第一章中的自然条件选取 设计波高选择 100 年一遇的有效波 高 由于波向的因素 西拦沙堤选取 SW 为控制波向 2 1 2 断面尺度的计算 2 1 2 1 胸墙顶高程计算 1 根据 防波堤设计与施工规范 JTJ298 98 有关规定 2 根据 海港水文规范 JTJ213 98 有关规定 按波浪爬高确定其胸墙高程 正向规则波的爬高按公式 8 2 3 1 8 2 3 2 8 2 3 3 8 2 3 4 8 2 3 5 计算 式中 R 波浪爬高 从静水面算起 向上为正 K 与斜坡式护面结构型式有关的糙渗系数 扭工字块体 安放两层 K 0 38 R1 K 1 H 1m 时的波浪爬高 m R1 m 相应于某一 d L 时的波浪爬高最大值 M 与斜坡的 m 值有关的函数 R M 爬高函数 K1 K2 K3 由表 8 2 3 1 确定 即取 K1 1 24 K2 1 029 K3 4 98 1 1112 11 22 3 1 3 321 25 tanh 0 432 12 tanh 4 2 tanh 1 4 2 sinh 1 09 m m M RK R H RKMRKR M Ld M m HL d Kd L R d L L R MMe 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 22 1 设计高水位 3 77m 时 故按波浪爬高确定的胸墙顶高程为 3 603 777 37 m 2 极端高水位 4 67m 时 故按波浪爬高确定的胸墙顶高程为 经过综合分析比较后 确定该胸墙顶高程为 8 80m 2 1 2 2 堤顶宽度计算 按照构造要求 设计高水位时 13 1 251 25 4 105 13BHm 极端高水位时 13 1 251 25 4 215 26BHm 按照工艺及使用要求 堤顶兼作双车道 有效宽度 6 0Bm 综上所述 堤顶宽度取 6 0 米 11 22 1 3 321 25 3 92 1 4 10 82 7 3 7758 77 182 728 77 tanh 3 92 1 5 4 1082 7 4 9828 7748 77 82 7 tanh 1 2 55 282 7sinh48 77 82 7 1 09 3 920 76 1 24tanh 0 432 3 92 2 m Hm Lm dm M Rm R Me R 1 55 1 029 0 762 31 0 382 31 4 103 60 m RK R Hm 11 22 1 3 321 25 3 87 1 4 21 86 2 4 6759 67 186 229 67 tanh 3 87 1 5 4 2186 2 4 9829 6749 67 86 2 tanh 1 2 62 286 2sinh49 67 86 2 1 09 3 870 77 1 24tanh 0 432 3 87 2 m Hm Lm dm M Rm R me R 1 621 029 0 772 38 0 382 384 213 81 m RK R Hm 3 814 678 48 m 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 23 2 1 3 护面块体稳定重量和护面块体厚度计算 2 1 3 1 护面块体稳定重量计算 按 防波堤设计与施工规范 JTJ298 98 公式 4 2 4 1 和 4 2 4 2 计算 式中 W 单个块体稳定重量 t b 块体材料的重度 KN m3 扭工字块体 b 23 KN m3 H 设计波高 m H 4 21m KD 块体稳定系数 查表 4 2 5 KD 24 海水重度 KN m3 10 25 KN m3 斜坡与水平面夹角 cot m 1 5 则有 根据技术经济综合分析比较后 确定堤头 堤身段采用 3t 的扭工字块体 安放两层 2 1 3 2 护面块体厚度计算 按 防波堤设计与施工规范 JTJ298 98 公式 4 2 18 1 计算 式中 h 护面层厚度 m n 护面块体层数 n 2 C 块体形状系数 查表 4 2 18 C 1 2 则有 2 1 4 垫层块石的重量和厚度计算 按 防波堤设计与施工规范 JTJ298 98 4 2 13 外坡护面垫层块石的重量可取护面块 体重量的 1 20 1 10 即 3 1 201 10 0 150 30 t 垫层块石厚度按下式计算 式中 h 垫层块石厚度 3 3 0 1 1 cot b Db b b H W KS S 3 3 23 4 21 0 12 48 23 24 1 1 5 10 25 Wt 1 3 0 1 b W hn C 1 3 3 2 1 2 2 62 0 1 23 hm 1 3 0 1 b W hn C 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 24 n 垫层块体层数 取 n 2 C 块石形状系数 查表 4 2 18 C 1 0 b 垫层块石重度 取 b 26 5 KN m3 则有 取 h 0 80 m 2 1 5 堤前护底块石稳定重量和厚度计算 2 1 5 1 堤前最大波浪流速计算 按规范 JTJ298 98 公式 4 2 20 计算 经过比较 取极端低水位情况 2 1 5 2 护底块石的稳定重量计算 根据堤前最大波浪流速 查 防波堤设计与施工规范 JTJ298 98 表 4 2 21 选用 90 120kg 块石 厚度取 0 7m 由于宫前渔港在 5 米水深处土壤以中砂为主 按照规范 JTJ298 98 对砂质海底 在护底 块石下宜设置厚度不小于 0 3 米的碎石层 因而在块石底部设置碎石层 厚度取 0 3m 注 西拦沙堤斜坡式断面图见附图 A 1 1 3 0 150 30 2 1 0 0 770 97 0 1 26 5 hm max 4 sinh H V Ld gL 13 max 3 37 62 7 5 0 38 4 62 3 37 2 29 62 744 62 sinh 9 862 7 HmLmdm Vm s 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 25 2 1 6 胸墙的作用标准值计算和相应组合计算 2 1 6 1 持久组合 1 设计高水位 3 77m 时 1 胸墙的作用标准值计算 计算图如图 2 1 所示 图 2 1 西拦沙堤设计高水位胸墙计算示意图 单位长度胸墙上自重力标准值 G KN m 计算 无因次参数 b按规范 JTJ213 98 公式 8 2 11 2 和 8 2 11 3 计算 式中 d1 胸墙前水深 m 当静水面在胸墙底面以下时为负值 d1 3 77 4 5 0 73 m d 堤前水深 m d 5 3 77 8 77 m H 设计波高 m H13 4 10 m L 波长 m L 82 7 m 1 2 3 123 1 0 2 5 2357 5 1 1 0 2 5 2328 75 2 3 0 1 8 23124 2 57 528 75 124 2210 45 GkN m GkN m GkN m GGGGkN m 2 1 3 29 0 043 H L b dd dH H L 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 26 1 2 tanh z d dZHK L 0 6 2 u bp P 则有 则有 b 波峰作用时胸墙上平均压力强度按规范 JTJ213 98 公式 8 2 11 1 计算 p 0 24 p pHK 式中 Kp 与无因次参数 和波坦 L H 有关的平均压强系数 由 L H 20 2 0 105 查图 8 2 11 2 得到 Kp 4 0 海水重度 kN m3 10 25 kN m3 有 胸墙上波压力分布高度计算 d1 Z 按规范 JTJ213 98 公式 8 2 11 4 计算 式中 KZ 与无因次参数 和波坦 L H 有关的波压力作用高度系数 查图 8 2 11 2 得到 KZ 0 6 则有 单位长度胸墙上水平波浪力标准值 P KN m 的计算 因胸墙前安放两排两层扭工字块体 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 0 6 的折减系数 则有 单位长度胸墙底面上的波浪浮托力标准值 Pu计算 式中 波浪浮托力折减系数 采用 0 7 b 胸墙底宽 m 则有 单位长度胸墙内侧土压力标准值 Ep计算 当胸墙底面埋深大于 1 0m 时 内侧地基土或填石的被动土压力可按有关公式计算并乘以 0 3 折减系数作为土压力标准值 24 10 82 7 0 738 77 0 105 8 774 10 4 10 3 290 0430 305 82 7 b 0 24 10 25 4 10 4 040 344 pkPa 1 0 6 0 6 40 344 1 4334 62 Pp dZkN m 3 0 40 344 0 6 0 725 42 2 u PkN m 1 28 77 4 10tanh 0 61 43 82 7 dZm 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 27 墙后填石 45 18kN m3 则 2 胸墙作用标准值产生的力矩计算 单位长度胸墙自重力标准值对胸墙后趾的稳定力矩 MG计算 单位长度胸墙上水平波浪力标准值对胸墙后趾的倾覆力矩 Mp计算 单位长度胸墙上波浪浮托力标准值对胸墙后趾的倾覆力矩 Mu计算 单位长度土压力标准值对胸墙后趾的稳定力矩 ME计算 2 极端高水位 4 67m 时 1 胸墙的作用标准值计算 计算图如图 2 2 所示 图 2 2 西拦沙堤极端高水位计算图 2 tan 45 5 827 2 18 1 8 5 827188 79 11 0 3188 79 1 8 0 350 97 22 p pp pp K eHKkPa Ee hkN m 123 0 57 5 1 0 1 0 28 75 11 124 2 232 377 97 G M kNm m 1 1 43 34 6224 75 22 p dZ MPkN m m 22 25 423 050 84 33 uu MPbkN m m 11 50 971 830 55 33 Ep MEhkN m m 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 28 单位长度胸墙自重力标准值 G 的计算 1 2 3 123 1 0 2 5 2357 5 1 1 0 2 5 2328 75 2 3 0 1 80 17 233 0 0 17 23 10 25 118 97 57 528 75 118 97205 22 GkN m GkN m GkN m GGGGkN m 无因次参数 b按规范 JTJ213 98 公式 8 2 11 2 和 8 2 11 3 计算 式中 d1 胸墙前水深 m 当静水面在胸墙底面以下时为负值 d1 4 67 4 5 0 17 m d 堤前水深 m d 5 4 67 9 67 m H 设计波高 m H13 4 21 m L 波长 m L 86 2 m 则有 则有 b 波峰作用时胸墙上平均压力强度按规范 JTJ213 98 公式 8 2 11 1 计算 p 0 24 p pHK 式中 Kp 与无因次参数 和波坦 L H 有关的平均压强系数 由 L H 20 48 0 023 查图 8 2 11 2 得到 Kp 5 15 海水重度 KN m3 10 25 kN m3 有 胸墙上波压力分布高度计算 d1 Z 按规范 JTJ213 98 公式 8 2 11 4 计算 1 2 tanh z d dZHK L 式中 KZ 与无因次参数 和波坦 L H 有关的波压力作用高度系数 查图 8 2 11 2 得到 KZ 0 85 则有 2 1 3 29 0 043 H L b dd dH H L 24 21 86 2 0 179 67 0 023 9 674 21 4 21 3 290 0430 302 86 2 b 0 24 10 25 4 21 5 1553 34 pkPa 1 29 67 4 21tanh 0 852 17 86 2 dZm 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 29 单位长度胸墙上水平波浪力标准值 P KN m 的计算 因胸墙前安放两排两层扭工字块体 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 0 6 的折减系数 则有 单位长度胸墙底面上的波浪浮托力标准值 Pu计算 0 6 2 u bp P 式中 波浪浮托力折减系数 采用 0 7 b 胸墙底宽 m 则有 单位长度胸墙内侧土压力标准值 Ep计算 当胸墙底面埋深大于 1 0m 时 内侧地基土或填石的被动土压力可按有关公式计算并乘以 0 3 折减系数作为土压力标准值 墙后填石 45 18kN m3 则 2 胸墙作用标准值产生的力矩计算 单位长度胸墙自重力标准值对胸墙后趾的稳定力矩 MG计算 123 0 57 5 1 0 1 0 28 75 11 118 97 232 370 12 G M kNm m 单位长度胸墙上水平波浪力标准值对胸墙后趾的倾覆力矩 Mp计算 1 2 17 69 6575 57 22 p dZ MPkN m m 单位长度胸墙上波浪浮托力标准值对胸墙后趾的倾覆力矩 Mu计算 22 33 603 067 2 33 uu MPbkN m m 1 0 6 0 6 53 34 2 1769 65 Pp dZkN m 3 0 53 34 0 6 0 733 60 2 u PkN m 1 2 2 1 12 tan 45 5 827 2 18 1 80 17 5 827170 96 18 1 80 17 11 0 17 5 827 181 86 11 170 96 1 80 17 170 96 181 86 0 17 0 3 22 50 80 p pp ppp p K eh KkPa eh Kh K kPa E kN m 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 30 单位长度土压力标准值对胸墙后趾的稳定力矩 ME计算 11 0 3 170 96 1 80 17 1 80 17 0 17 170 96 0 17 22 111 0 17 181 86 170 96 0 170 17 223 41 93 E M kN m m 3 设计低水位 由于设计低水位时波浪力 倾覆力以及倾覆力矩 减小 土压力和自重 稳定力矩 相较 设计高水位时没有变化 因而设计低水位情况下 胸墙稳定性好于设计高水位时的胸墙稳定性 不再计算 2 1 6 2 短暂组合 施工期 1 设计高水位 3 77m 时 1 胸墙的作用标准值计算 计算图如图 2 3 所示 图 2 3 西拦沙堤施工期胸墙稳定性计算图 单位长度胸墙上自重力标准值 G KN m 计算 1 2 3 123 1 0 2 5 2357 5 1 1 0 2 5 2328 75 2 3 0 1 8 23124 2 57 528 75 124 2210 45 GkN m GkN m GkN m GGGGkN m 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 31 无因次参数 b按规范 JTJ213 98 公式 8 2 11 2 和 8 2 11 3 计算 式中 d1 胸墙前水深 m 当静水面在胸墙底面以下时为负值 d1 3 77 4 5 0 73 m d 堤前水深 m d 5 3 77 8 77 m H 设计波高 m 短暂组合取重现期为 2 5 年的有效波高 此处去重现期为 2 年 的有效波高 H13 2 03 m L 波长 m L 42 3 m 则有 则有 b 波峰作用时胸墙上平均压力强度按规范 JTJ213 98 公式 8 2 11 1 计算 p 0 24 p pHK 式中 Kp 与无因次参数 和波坦 L H 有关的平均压强系数 由 L H 20 84 0 129 查图 8 2 11 2 得到 Kp 3 85 海水重度 KN m3 10 25 kN m3 有 胸墙上波压力分布高度计算 d1 Z 按规范 JTJ213 98 公式 8 2 11 4 计算 1 2 tanh z d dZHK L 式中 KZ 与无因次参数 和波坦 L H 有关的波压力作用高度系数 查图 8 2 11 2 得到 KZ 0 5 则有 1 28 77 2 03tanh 0 50 875 42 3 dZm 单位长度胸墙上水平波浪力标准值 P KN m 的计算 则有 单位长度胸墙底面上的波浪浮托力标准值 Pu计算 2 1 3 29 0 043 H L b dd dH H L 22 03 42 3 0 738 77 0 129 8 772 03 2 03 3 290 0430 299 42 3 b 0 24 10 25 2 03 3 8519 23 pkPa 1 19 23 0 87516 83 Pp dZkN m 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书 32 2 u bp P 式中 波浪浮托力折减系数 采用 0 7 b 胸墙底宽 m 则有 2 胸墙作用标准值产生的力矩计算 单位长度胸墙自重力标准值对胸墙后趾的稳定力矩 MG计算 123 0 57 5 1 0 1 0 28 75