海岸工程课程设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上海岸工程学课程设计设计课题：斜坡式防波堤设计指导老师： 李 俊 花学 号： 姓 名： 上海海事大学海洋科学与工程学院港口航道与海岸工程专业2014年6月目录摘要拟建电厂位于印度尼西亚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：07°02S，106°32 E。工程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。根据海港水文规范（JTJ21398），防波堤设计与施工规范JTJ298-98设计要求，目的是掌握防波堤设计的基本流程，能对水文要素进行正确分析，工程进行构造设计和结

2、构验算和对地基处理以满足设计要求。AbstractThe proposed power plant is located south of the Indonesian island of Java, the country's southwest coast Palabuhan Ratu Bay, facing the Indian Ocean. There is the geographical position: 07 ° 02'S, 106 ° 32 'E. The works include the South and North Brea

3、kwater Breakwater South breakwater length of 1284.628m, North breakwater length of 778.627m. According to "harbor hydrological norms" (JTJ213-98), "breakwater design and construction specifications" JTJ298-98 design requirements, the purpose is to master the basic process breakwa

4、ter design, can be properly analyzed hydrological elements, structural design and construction works and checking for ground treatment to meet the design requirements.第一章 自然条件（一）气象本地区属热带雨林气候，高温、多雨、风小、湿度大，每年13月份为雨季，69月份为旱季，其它月份为旱湿转换期。1）气温工程点气温特征值表分类月份123456789101112历年月平均气温（°C）24.223.924.424.424.

5、424.123.923.724.024.324.424.0历年月最高气温（°C）33.033.433.436.233.03232.232.834.034.233.633.62）降水单位：mm 各月降水量统计表（1996年2005年） 类别1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年度降水量平均478618567299167210129721403935595784210最大1196153983379336653726835025169987214665795最小1402763631206102005683481022518（二）水文1）设计水位(平均海平面为基准)设计高水

6、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）波浪防波堤设计波要素位置波向底高程(m)H1%(m)H4%(m)H5%(m)H13%(m)Have(m)T(s)L(m)北防波堤SW-43.22 3.22 3.22 2.99 2.20 11.65 78.4 W3.22 3.22 3.22 2.97 2.18 11.65 78.4 注：阴影部分为极限波高3）潮流 最大流速为0.24cm/s。（三）工程地质1)地质分层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：浅褐浅灰色，饱和，松散

7、稍密，土质较均匀，含铁质矿物。局部颗粒较粗，为中细砂。颗粒级配不良。顶部的砂粒一般随海潮和海浪移动，一般直接出露于海底。层厚一般2.05.0m，F9M7段较薄，仅为0.7m左右，M3处较厚，为8.7m左右。实测标贯击数512击。粉砂：灰浅灰褐色，饱和，松散稍密（局部为中密状）。土质不匀。混少量粘性土；近岸的码头区和防波堤近岸区（是指防波堤靠岸钻孔F1和F9及其附近，以下所指相同）偶含少量中粗砂或小砾石，局部近中细砂；局部粉土含量高，为砂质粉土；在防波堤区局部为粉砂混淤泥质粉质粘土或为砂质粉土。该层分布较广，除在南防波堤F1处缺失外，一般均有分布，且在防波堤区除近岸段外分布一般都较厚。码头区和防

8、波堤近岸区而厚度一般为3.06.0m，顶板标高一般为4.06.0m左右，局部（F9M7）较高为2.2m左右，局部（M3）较低为10.0m左右；在防波堤远岸区域，厚度一般为5.010.0m，顶板标高一般为8.013.0m左右。实测标贯击数一般为513击，总体呈现码头区和防波堤近岸区击数相对较大些，局部可达1420击，而防波堤其他区域相对较为松散，击数小些，局部近35击。t 淤泥质粉质粘土混砂：灰浅灰色，饱和，流塑（局部近粉质粘土混砂，呈软塑状）。局部混粉砂较少，近淤泥质粉质粘土，局部为粉质粘土混粉砂。干强度中等，韧性中等。该层在码头区和防波堤近岸区仅以透镜体状分布于粉细砂层（F9、M6、M1、M

9、8孔中有揭示）中；顶板标高5.07.0m，厚度一般仅为30cm左右，但在F9孔处相对较厚，为3.5m左右；该层在防波堤近岸区以外的其它区域分布较为普遍，且一般直接分布于拟建防波堤区表部，厚度一般为2.55.0m，顶板标高6.08.0m。实测标贯击数一般为<13击，局部为58击（粉质粘土混粉砂）。粉细砂：灰色，饱和，稍密中密（码头区和防波堤近岸区一般稍密实些，局部近密实状，而防波堤远岸区较为松散，多以稍密状分布）。土质较均匀，级配不良。偶含贝壳碎片，局部为粉砂，偶含小砾石。在拟建防波堤区，局部粉土含量较高，近砂质粉土。该层厚度一般为10.015.0m，在拟建防波堤远岸区局部较对大些。码头区

10、和防波堤近岸区顶板标高一般为9.012.0m；在防波堤远岸区顶板标高一般为13.020.0m。码头区和防波堤近岸区实测标贯击数一般为1530击，个别大于30击；而防波堤远岸区实测标贯击数一般为1020击。 粉细砂混砾石或卵石：浅灰灰色，饱和，密实，所含砾石的粒径一般为0.51.0cm，所含卵石粒径一般为3.05.0cm，一般呈椭圆形或次圆形。局部所含砾石或卵石量较少，为粉细砂。该层分布不稳定，主要在码头区和防波堤近岸区有揭示，且厚度变化较大，一般为1.05.0m，在F1处厚度最大，为15m左右。顶板标高约21.4024.00m，在F1顶板较高，为12.90m左右。实测标贯击数一般为3345击，

11、个别大于50击。1粉细砂：饱和，中密密实（在防波堤远岸区呈中密状，码头区和防波堤近岸区呈密实状）。夹粉土薄层，偶见贝壳碎片，土质较均匀，局部粉土含量较高，近粉砂或砂质粉土，局部偶含小砾石。该层顶板标高一般为26.0032.0m，层厚约12.015.0m。码头区和防波堤近岸区实测标贯击数一般为3450击，在防波堤远岸区实测标贯击数一般为1828击。2粉细砂：灰色，饱和，密实。混含少量砾石或卵石，粒径可达1.03.0cm；局部为粉细砂含砾。该层顶板标高一般为38.0042.00m。厚度在M2M1段较薄，仅为0.69.0m，在M7M4段厚度相对较大，一般不小于9.0m。实测标贯击数一般为3550击，

12、部分大于50击。 中等风化安山岩：浅灰色，湿，坚硬。细粒斑状结构，含角闪石和辉石、黑云母等矿物。局部节理裂隙较发育，岩芯较破碎。岩芯采取率一般大于90。仅在M2M1段有揭示，但均未揭穿，已揭示的最大厚度为5.0m。2)地震：印尼位于欧亚板块、太平洋板块、菲律宾海板块和印度洋澳大利亚板块的汇聚地带，这些板块的多重俯冲或碰撞作用、岛弧岩浆作用、褶皱造山和断裂作用、岛弧迁移等现象，形成了十分复杂的地质构造。根据业主合同中提供的资料，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。二、防波堤设计内容（一）结构选型：本工程极限波高3.22m，防波堤与波浪总用强烈，且锤击

13、试验得知地基多为松散和中密土质，和较密土质很少且厚度较薄，地基自身条件较差，当地有海啸和地震等极端自然天气发生，斜坡式防波堤灾后便于维修，且防波堤水深在4m左右，水深较浅，综合比选拟将断面设计为斜坡式。（二）防波堤断面设计：1.断面尺寸：本防波堤设计中设计高低水位下的设计波高取=2.99m=-0.77m，极端高水位：H=1.07m1.1 堤顶高程 本工程采用有胸墙，不允许越浪H=设计高水位+（0.6- -0.7） H=0.84+0.65*2.99=2.78m1.2 堤顶宽度 B=（1.11.25），B2.0m且在构造上至少能安放两排或随机安放3块人工块体。 B=1.2*2.99=3.59m由2

14、.2关于扭工字护面块体计算知三层人工块体厚度 是3.05，综合考虑取堤顶宽度 B=4.8m1.3 支承棱体 支撑棱体的顶面高程应低于设计低水位以下1倍设计波高处;厚度不宜小于1m;棱体顶面宽度不小于1.5m，根据实际工程统计 顶面高程-1.1=-0.77-1.1*2.99=-4.095m因底高程H=-4m，因此支撑棱体顶面高程取-4m，采用埋入式。顶面宽度=2.99m<3.5m 棱体宽度=1.5m棱体厚度 d=1.0m，抛石棱体重量取 1/51/10护面块石重量，由2.2关于护面块体重量计算知 W=63kg126kg本工程取100kg1.4 胸墙 胸墙高度：一般在堤顶面以上2m左右，胸墙

15、底面一般嵌入堤顶以下约1m；本工程胸墙顶高程H= +（1.01.25） H=0.84+1.25*2.99=4.58m极端高水位下：H=+（1.0+1.25）H=1.07+1.25*2.99=4.81m同时H=2.78+2.02=4.80m，综合考虑波浪爬高，安全超高值以及设计要求所以取胸墙顶高程H=4.8m，嵌入堤顶1.0m胸墙斜坡护面采用其坡顶高工字块体程不宜低于胸墙顶高程根据海港水文规范（JTJ 213-98）查表知:系数=1.24，=1.029 ，=4.98，波长L=78.4m,波高H=2.99m，两层扭工字块体 =0.38，m=2.0堤前水深 -4m，设计高水位时d=4+0.84=4.

16、84m计算的：, 极端高水位下 d=4+1.07=5.07m设计高水位下胸墙顶高程 H=0.84+1.88=2.72m极端高水位下胸墙顶高程 H=1.07+1.94=3.01m均小于设计顶高程4.8m，墙前坡肩范围内应能安放两排两层护面块体，由2.2关于扭工字护面块体计算，一层扭工字块体0.9m，块体坡肩至少放一排人工块体，且厚度不小于1m，本工程坡肩=1.84m。人工块体高程与胸墙顶高程齐平 H=4.8m 防浪墙顶宽取0.8m，底宽2.8m，与堤顶面接触部分宽度取1.8m，入土深度1.0m1.5 斜坡坡度 外坡坡度小于内坡坡度采用人工块体 m=1：1.51：2所以选择内坡坡度m=1.5,外坡

17、坡度m=2.02.防波堤构造2.1 堤心石 可采用10kg-100kg块石，由于波浪作用强烈 M=100Kg2.2外坡护面和垫层块体 （a）外坡护面厚度本工程采用扭工字块体，安放三层，规则安放C=1.1-稳定系数，本工程设计波高H<7.5m，=24块体材料重度，= ，海水重度n%-在设计水位上、下一倍设计波高的范围内，在波浪打击下移动和滚动的块体个数占此范围内块体总数的百分比，代入数据： W=0.55t， W=550kg当d/H<1.5时，堤身和堤头的块体重量相应再增加10%25%，d=4.0m，H=2.99m，d/H=1.34<1.5,所以防波堤在波浪破碎区，应增加15%块

18、石重量。所以 W=0.55*(1+0.15)=0.63t=3.05m外坡采用1.89t扭工字块体（三层）（b）外坡护面垫层计算：垫层重量取1/10-1/20护面重量，W>0.0954t0.189t本工程 W=0.450t,仍按护面块石厚度公式计算，系数C=1.0，层数为3，垫层块石重度取24kN/，h=1.72m2.3内坡护面和垫层 （a）内坡护面块石重量设计低水位以上取外坡垫层重量，W=250kg护面块石厚度,仍按照上式外坡护面厚度计算，C=1.1，层数为2，厚度 h=1.04m内坡设计低水位以下，一般可用与外坡护面垫层相同重量的块石，但不小于150-200kg，因此设计低水位以下内坡

19、护面块石重量取250kg，计算厚度 h=1.04m （b）内坡护面垫层重量仍按大于护面重量的1/101/20，W 12.5kg25kg,本工程 W=25kg，厚度中C=1.0，层数为2，内坡垫层厚度 h=0.44m，对应低水位以下的垫层厚度 1/10-1/20，为12.5kg25kg,本工程采用25kg块石，厚度为 h=0.44m2.4堤底垫层及堤前护底块石堤前护底厚度不小于0.5m，本工程取1.0m，棱体下垫层厚度不小于护底厚度 h=1.0m 重量10100Kg，这里采用 M=100Kg斜坡堤护底块石的宽度，视堤前水深和流速大小，堤身段可采用5m-10m,堤头段可采用10m-15m。本工程堤

20、身段护底宽度取 10m。护底块石重量 H=2.99m, L=78.4m, d取最低水位下的堤前水深，d=4-0.77=3.23m带入数据得=2.55m/s,根据海港水文规范 块石稳定重量 M=100Kg三.稳定性计算分项系数表组合情况稳定情况水平波浪力分项系数波浪浮托力分项系数持久组合抗滑1.31.1抗倾1.31.1短暂组合抗滑1.21.0抗倾1.21.0胸墙波压力分布图：（一） 持久状况胸墙稳定性验算胸墙自重：（设计波高取=3.22m）墙后被动土压力：（a）对于设计高水位下的胸墙稳定性验算胸墙前水深 =设计高水位-胸墙底高程=0.84-1.78=-0.94m堤前水深：d=设计高水位-底高程=

21、0.84-（-4）=1.84mL=78.4m，有关胸墙稳定的无因次参数计算 因为， Kp与无因次参数和波坦有关的平均压强系数，由下图查得。 查表的Kp=3.90，带入上式的 =0.24*10.25*3.22*3.9=30.9Kpa 查表知 Kz=1.70 +z=3.22*1.7*th(2*4.84/78.4)=2.02m由于扭工字块体，波压力和波浪浮托力进行折减，折减系数是0.6P=0.6（+z） P=0.6*30.9*2.02=37.51kN/m,=0.5u0.6b 系数u=0.7，得=0.5*0.7*0.6*2.8*30.9=18.17kN/m胸墙入堤身深度 h=1.0m，胸墙的总高度 =

22、4.80-1.78=3.02m0.3=0.3*3.02=0.906m<1.0m,所以波压力不折减。（b）极端高水位下胸墙稳定性验算胸墙前水深 =极端高水位-胸墙底高程=1.07-1.78=-0.71m堤前水深：d=极端高水位-底高程=1.07-（-4）=5.07mL=78.4m，有关胸墙稳定的无因次参数计算 因为， Kp与无因次参数和波坦有关的平均压强系数，由下图查得。 查表的Kp=4.30，带入上式的 =0.24*10.25*3.22*4.30=34.06Kpa 查表知 Kz=1.70 +z=3.22*1.70*th(2*4.84/78.4)=2.02m由于扭工字块体，波压力和波浪浮托

23、力进行折减，折减系数是0.6P=0.6（+z） P=0.6*34.06*2.02=41.28kN/m,=0.5u0.6b 系数u=0.7，=0.5*0.7*0.6*2.8*34.06=20.02kN/m（c）持久组合设计低水位下防波堤的稳定性设计低水位是-0.77m，胸墙底高程1.78m，波浪作用不到胸墙，因此偶然组合无需验算波浪力。（二） 短暂组合胸墙稳定性验算短暂组合是施工期防波堤稳定性校核，此时无被动土压力（a）设计高水位下胸墙稳定性验算胸墙前水深 =设计高水位-胸墙底高程=0.84-1.78=-0.94m堤前水深：d=设计高水位-底高程=0.84-（-4）=1.84mL=78.4m，有关胸墙稳定的无因次参数计算 因为， Kp与无因次参数和波坦有关的平均压强系数