第七章 防波堤

第七章防波堤本章重点：防波堤的构造及设计要求2023/2/41港口水工建筑1、防波堤的功能防御波浪对港湾的侵袭，维护港内水域平稳，保证船舶在港内安全停靠、正常作业。防沙、防冰、导流或者其内侧兼作码头停靠船舶一旦被破坏，不仅会损坏港口的使用条件，而且还可能使停泊在港内的船舶发生事故，并可能引起其它港工建筑物的破坏。第一节概述一、防波堤的功能和分类2023/2/42港口水工建筑2、防波堤的分类

按平面布置：突堤、岛堤式按结构形式分类：（1）斜坡式断面为梯形，可单独用块石或混凝土块体抛筑而成。最常见的是在块石堤心外面护以抗浪能力强、消浪效果好的人工块体，堤心也有用山皮示渣抛填。斜坡坡角通常小于450。波浪反射弱，适用于较软地基；施工简便，易于维修。但是材料用量多，需要经常维修。适用于水深不大，10～12m，当地有大量块石供应2023/2/43港口水工建筑2、直立式断面两侧均为直立墙，基础为抛石基床。水下墙身一般采用混凝土方块或者混凝土沉箱结构，上部为现浇混凝土结构。当水深较大时，省材料；不需要经常维修，内侧可作码头。但是，波浪反射使波高增加，影响港内水面平静；波浪破碎对堤身产生很大的动水压力，可能导致堤的造价增加。对地基不均匀沉陷较敏感，一旦破坏修复困难。2023/2/44港口水工建筑3、混合式包括透空式、浮式、压气式、水力式防波堤的结构形式，应根据当地的自然条件、施工条件、建筑材料供应、防波堤的功能，通过技术经济比较，必要时经过模型试验选定2023/2/45港口水工建筑4、特殊式断面两侧均为直立墙，基础为抛石基床。水下墙身一般采用混凝土方块或者混凝土沉箱结构，上部为现浇混凝土结构。当水深较大时，省材料；不需要经常维修，内侧可作码头。但是，波浪反射使波高增加，影响港内水面平静；波浪破碎对堤身产生很大的动水压力，可能导致堤的造价增加。对地基不均匀沉陷较敏感，一旦破坏修复困难。2023/2/46港口水工建筑二、防波堤的纵轴线设计防波堤的纵轴线由一段或几段组成，各段之间用圆弧或折线相连。向港内拐，且外夹角不宜小于1500。通常沿防波堤轴线各处的水深不同，其波高不同，地质情况可能不同，应分段设计。采用不同的结构形式。堤头、堤身、堤根三个部分。2023/2/47港口水工建筑1、堤头堤头所处水深大波浪也大，受三个方向波浪作用，受力复杂，堤前水底易被冲刷。两个堤头之间形成港口的口门，是船舶进港的必经之地。堤头断面形状对此处波浪形态影响较大。常用斜坡式、直立式斜坡式波浪反射轻，口门附近水面平静，船舶进出港较安全。但是船舶可能被推上斜坡，要求口门较宽，对港内水域掩护不利。2023/2/48港口水工建筑直立式口门水面宽度较小，有利于对港内掩护，但是波浪反射严重，在口门附近容易产生激浪，船舶进出口门操作困难。选择堤头断面形式时，比较两者特点，同时考虑堤身的结构形式。由当地地质、水文、施工和建材供应情况确定。一般是与堤身相同结构形式，施工较方便。有时也有斜坡式堤身直立式堤头，两者连接处理特别注意。2023/2/49港口水工建筑三、设计波浪的确定确定设计波浪要素，波高、波长、波周期以及波向。参考《海港水文规范》（JTJ213－98）2023/2/410港口水工建筑第二节直立式防波堤一、直立式防波堤的结构形式（一）重力式1、沉箱式：水上安放时间短，受气候影响小，不需要大型起重设备，但是箱壁薄水位变化区易受到海水侵蚀，需要采取加固措施。2、方块式：每块重量30～100t，结构可靠耐久，整体性差，对地基要求高。方块长度为堤身宽度。3、大圆筒式：无底钢筋混凝土大圆筒组成，筒内填充砂石料。2023/2/411港口水工建筑（二）桩式防波堤1、单排桩式2、双排桩式3、钢板桩格型结构2023/2/412港口水工建筑（三）、消浪防波堤1、顶部削角直立堤：在直立堤的上部结构靠海一侧做成较缓的斜面，堤前波浪在斜面上破碎，可以消减波能，减小堤前波浪的反射，作用在斜面上的波浪有利于堤的稳定。但是削角斜面上的越浪较大。2、开孔消浪直立堤：将沉箱靠海测的箱壁上开一系列孔洞。2023/2/413港口水工建筑二、波浪对直立式防波堤的作用（一）波浪基本形态有三种：立波、远破波、近破波（二）作用与直立式防波堤的立波波压力1、波峰作用时立波波压力2、波谷时的立波波压力2023/2/414港口水工建筑（三）、作用与直立式防波堤的远破波波压力1、波峰作用时的波压力2、波谷作用时的波压力2023/2/415港口水工建筑三、直立式防波堤的断面尺寸和构造1、抛石基床：采用10～100kg块石抛填，用重锤夯实或爆炸夯实。当地基很差时，换砂垫层、排水砂井、深层水泥搅拌桩等。避免防波堤前出现近破波，保证基床设计低水位时的水深不小于1.5～2.0倍设计波高值。2023/2/416港口水工建筑2、堤身结构沉箱、方块等结构形式堤身宽度由稳定计算确定，一般取0.8倍的堤身高度。堤顶高程确定，上部结构为现浇混凝土时，施工水位的0.3～0.5m以上。2023/2/417港口水工建筑3、上部结构由平台和胸墙组成，整体现浇结构。增加整体性，防止风浪越顶。一般水域较平静情况，堤顶高程取设计水位以上设计波高的0.6～0.7当堤顶有作业要求时，一般不允许越浪，取设计水位以上设计波高的1.0～1.25有时波浪溅水高达几米至几十米，将胸墙临水面做成弧线型。2023/2/418港口水工建筑四、重力式直立堤的计算1、重力式直立堤的承载力极限状态设计及组合2、重力式直立堤计算沿堤底、堤身和水平缝的抗倾稳定性计算沿堤底、堤身和水平缝的抗滑稳定性计算沿基床底面的抗滑稳定基床顶面应力和地基表面应力建筑物整体稳定和地基沉降量计算2023/2/419港口水工建筑第二节斜坡式防波堤一、斜坡式防波堤的结构形式抛石、砌石护面、人工块石护面三种。人工块体护面防波堤抗浪能力强，抛石和砌石护面防波堤适用于波浪不大且当地石料丰富。2023/2/420港口水工建筑二、波浪对斜坡式防波堤的作用1、波浪在斜面上破碎的临界水深2、波浪在斜面上的爬高2023/2/421港口水工建筑三、斜坡式防波堤的断面尺度和构造1、斜坡式防波堤的断面尺度堤顶高程堤顶宽度斜坡坡度护面块石的支承棱体和肩台2023/2/422港口水工建筑2、斜坡式防波堤的构造护面块体护面块体垫层块石堤心石其它部位2023/2/423港口水工建筑四、斜坡式防坡堤的计算1、计算内容和计算状态2、护面块体的稳定计算3、堤顶胸墙的设计计算4、斜坡护面层厚度、人工块体个数、混凝土用量5、地基整体稳定性验算2023/2/424港口水工建筑四、重力式直立堤的计算1、重力式直立堤的承载力极限状态设计及组合2、重力式直立堤计算沿堤底、堤身和水平缝的抗倾稳定性计算沿堤底、堤身和水平缝的抗滑稳定性计算沿基床底面的抗滑稳定基床顶面应力和地基表面应力建筑物整体稳定和地基沉降量计算2023/2/425港口水工建筑2023/2/426港口水工建筑2023/2/427港口水工建筑2023/2/428港口水工建筑2023/2/429港口水工建筑2023/2/430港口水工建筑2023/2/431港口水工建筑2023/2/432港口水工建筑2023/2/433港口水工建筑2023/2/434港口水工建筑2023/2/435港口水工建筑2023/2/436港口水工建筑2023/2/437港口水工建筑2023/2/438港口水工建筑2023/2/439港口水工建筑2023/2/440港口水工建筑2023/2/441港口水工建筑2023/2/442港口水工建筑2023/2/4