【《某港口防波堤的平面布置分析案例》5300字】

第第9页某港口防波堤的平面布置分析案例第一章：设计资料1.1工程位置该港地理位置优越，位于我国东南沿海地区，是我国某省的“出入门户，五邑咽喉。”该港是一个正在发展具有一定规模的地方性港口，但规模较小，港口企业繁多，岸线杂乱无章，功能有待整合。因为其特殊的地理位置，以及丰富的资源，故改港被视为重点发展修建的对象。为了进一步发展建设，合理利用岸线资源，满足旅游需要，拟结合《某港发展总体规划》对三澳港进行扩建。因为防波堤所处的地理位置较于海上相对恶劣的地方，故而要在消浪结构上做到相对安全及稳妥。该港有三大优势：1.水域宽阔，水深良好。2.水道优良，避风条件好。河床为泥质，铺着力强。无碍航暗礁。3.不冻不淤，地质结构稳定。而该港口口外有许多地势险峻的岛屿、岬角作为天然的屏障，入港的水道相对狭长，两侧山岭众多并且地势险峻。港湾内也同样拥有有许多小岛屿，与沿岸山岭、岬角犬牙呲错，对于港口的保护来说可谓是天然的保护伞。港内水域广阔，水深多在10米以上，虽该港口两侧有几条溪流的注入，但沙量相对较为稀少，对港口不存在安全隐患，是良好的深水港。三澳湾水产丰富，盛产多种丰富的海水产品，水产资源极其丰富，有着极大的开发潜能。既是一个天然的渔港，旅游港，同时也是一个天然的军港。故而防波堤的建设对其来说可谓十分重要。1.2自然条件主要包括气温、风、降水、雾、湿度等资料。主要作用于港口的工作天数计算，便于合理规划安排港口防波堤的结构建造工程。1.2.1.风况风向指来风向，用16个方位来表示。根据多次测试结果可确定风向为W向，频率23%，次常风向为NW，SW向，频率分别为18.5%以及19.3%，具体见风频率统计表。表1.1风频率统计表风速频率风向<7.9

（m/s）8.0-10.7

（m/s）10.8-13.8

（m/s）13.9-17

（m/s）>17

(m/s）合计N2.50.30.13.1NNE3.62.50.70.30.27.3ENE3.30.50.20.14.1E1.60.60.40.30.33.2ESE1.30.60.30.20.12.5SE0.80.50.20.31.8SSE1.81.10.30.20.13.5S0.80.51.3SSW2.10.70.30.43.5SW8.53.52.42.21.918.3WSW0.90.70.50.50.53.1W13.34.22.51.50.522WNW3.30.60.20.14.2NW10.83.52.40.50.217.5NNW1.820.50.34.6C合计56.421.8116.93.81001.2.2.降水（因地处南方东南沿海一带，故只有纯降水量，并不存在降雪量转化降水量。）年平均降水量：1616-2143ml月平均降水量：35-1180ml年最大降水量：3000ml年最小降水量：988ml日最大降水量：400ml年降水日数：170-210日月降水日数：10-20日1.2.3水文经过观测可得三澳港的最高潮潮位：2.99m；最低低潮位：-1.3m；平均高潮位2.0m；平均低潮位0.3m；平均潮差1,7m；平均潮面1.2m在某些年份因为强冷空气影响从而导致三澳港在某些特殊的年份出现特高的潮位，高度为3.1m.设计水位的确定：设计高水位2.30m。设计低水位0.10m。极端高水位1.88m。极端低水位-1.65m。1.2.4波浪三澳港的波浪主要为短周期重力波，波的周期经检验主要在9.0s，且经过检验浪的方向常浪向为N，次常浪向为SN，强浪向为NW，次强浪向为NNW，具体的出现频率见下表。表1.2浪向频率表浪向常浪向N次常浪向SN强浪向NW次强浪向NNW频率%1812.117.413.2因为常浪向为N，所以设计中的浪向为N，以及不同水位下的波高如下表所述表1.3不同水位下的波高位置波向极端高水位下（m）设计高水位下（m）设计低水位下（m）H1%H5%H13%H1%H5%H13%H1%H5%H13%防波堤N5.534.954.404.253.663.223.523.092.751.2.5土地地质及水工建筑物级别本次设计中水工建筑物的级别选取2级水工建筑物，结构安全级别选取为二级，地震强度也选取为二级。地质为泥沙地质适合建造防波堤等大型水工建筑物。第二章：港口平面布置2.1码头泊位尺寸设计计算码头布置应综合考虑水深，地址，地形以及风况，波浪潮汐，泥沙，水流，冰等多种自然条件，满足船舶离泊，系泊装卸作业等，方便水运与陆运相结合即保证防波堤的合理建设，满足港口的安全需求。泊位长度及系泊、靠泊设施布置应考虑船舶靠泊、系泊、装卸作业、设备检修和自然条件等因素综合确定，必要时可进行一些泊位物理实验或数值模拟计算。相邻泊位的船舶间距应满足安全距离的要求。泊位长度计算泊位长度应满足船舶安全进出港口距离以及系缆的安全要求。码头布置成折线时:Lb=泊位长度（m）=船长系数L=设计船长（m）d=富裕长度（m）其中船长系数符合以下表格2.1表2.1船型系数两直立式岸壁间夹角60°70°90°120°150°双侧停船DWT>50001.451.351.251.151.10DWT<=50001.551.401.301.201.15单侧停船DWT>50001.301.251.201.131.10DWT<=50001.401.301.251.181.15其中泊位富裕长度d符合下表2.2表2.2泊位富裕长度dL(m）<4041-8586-150151-200201-230231-280281-320>320d（m）58-1012-1518-2022-2526-2830-3335-40（2）船型尺度设计船型尺度设计见下表表2.3表2.3船型尺度代表船型船型吨级DWT(t)总长（m）型宽（m）型深（m）满载吃水（T）15000散货船15023.012.59.115000杂货船15723.313.69.620000集装箱船18327.614.410.520000客船18025.416.26.7（3）综合计算综上所诉本工程设计规模为建设2个15000DWT杂货船泊位，同时兼顾2个15000DWT散货船泊位和1个20000DWT集装箱船泊位以及一个20000DWT客船泊位。长度按《海港总体设计规范》（JTS165-2013）的公式进行计算。泊位布置按顺靠码头布置，且采取同一码头前沿线连续布置多个泊位，则泊位长度公式如下：端部泊位：Lb=L+1.5d中间泊位：Lb=L+d因为该设计为单侧停船,，且DWT均大于5000，两直立岸壁间夹角为60°，所以根据表2.1.1，船长系数取1.30。单个泊位长度为设计船型计算：=1.30*150+15+15/2=217.5m兼顾船型计算：=1.30*183+20+20/2=267.9m，故单个泊位长度取268m。码头总长：1.30*183+20+150=407.9m.为安全距离着想，设置码头总长为420m。2.2港口水域设计2.2.1航道通航水深计算在水域的计算时，一般要求计算航道的水深。其中水深又分为通航水深和设计水深。这些都应该根据设计的船型吃水量，航行过程中的下沉量以及包括波浪的运动性质，和水体本身的特质以及航道的泥土的土壤性质等多方面的因素确定。符合公式：式中——航道通航水深（m）——设计船型满载吃水（m）——航行时船体下沉量——航行时龙骨最小富裕深度——波浪富裕深度——船舶装载时纵倾的富裕深度，杂货船以及集装箱忽略不计，散货船取0.15米表2.4设计船型满载吃水设计船型船型吨级DWT（t）15000散货船15000杂货船20000集装箱船20000客船满载吃水（m）9.19.610.56.7所以根据表2.4可得=10.5图2.2.1船舶航行时船体下沉值根据图2.2.1可得表2.5航行时龙骨最小富裕深度土质特性船舶吨级（t）DWT<50005000<DWT<1000010000<DWT<5000050000<DWT<100000100000<DWT<300000淤泥土、可塑性土0.20.20.30.40.5硬塑粘性土等0.30.30.40.50.6所以根据表2.5可得=0.3表2.6船浪夹角的变化系数值角度0（180）10（170）20（160）30（150）40（140）50（130）60（120）70（110）Z/h（T<8s）0.240.320.380.420.440.460.480.49Z/h（T=10s）0.550.650.750.830.900.971.021.08所以根据表2.6可得=0.48*3.66=1.76故综上所述=10.5+1.0+0.3+1.76+0.15=13.71m所以通航水深为13.71m。2.2.2航道有效宽度计算航道有效宽度包括航迹带宽度、船舶间富裕宽度、船舶与航道底边间的富裕宽度等3项宽度。同时航道还分为单线航道与双线航道。一般港口平面布置选取为双线航道。双线航道公式为：式中：——航道通航宽度（m）——航迹带宽度（m）c——船舶与航道底边线间的富裕宽度（m）b——船舶间富裕宽度，取船宽n——船舶漂移倍数L——设计船长183m——风、流压偏角B——设计船宽表2.7船舶与航道底边线间的富裕宽度c项目杂货船或集装箱船散货船油船或其他危险品船航速（kn）≤6＞6≤6＞6≤6＞6c（m）0.50B0.75B0.75BBB1.50B因为该设计中船型宽最大的是集装箱船为27.6m。故设计船宽取27.6m。所以根据表2.2.1可推出c=0.75*27.6=20.7m.表2.8船舶漂移倍数风力横风≤7级横流V（m/s）V≤1.00.10＜V≤0.250.25＜V≤0.500.50＜V≤0.750.75＜V≤1.00n1.811.751.691.591.45γ（°）3571014根据表2.2.2，取=10°，求得n=1.59.所以根据公式可得A=1.59*（183*sin10+27.6）=94.41m根据公式可得W=2*94.41+27.6+2*20.7=257.82m故综上所述航道的有效宽度为257.82m。2.2.3锚地锚地按照地理位置的划分一般可以分为港内锚地和港外锚地两种。按照功能划分有应急、待泊、军用等多种。故地理位置应选择在靠近港口，水域位置良好，天然地理位置优越的地方。以及符合以下规定：水域位置足够广阔，在起锚抛锚等工作的同时不影响周围的船只。水流稳定，不会产生回流等现象。泥质及泥沙质的水域选择优先级相对较前，避免在多礁石硬质沙土的水域设立，从而对在锚地工作的船只造成影响。禁止在海底工程管线区域设置锚地。在采用单锚时，锚位的水域面积为圆形，半径的计算公式如下：风力<7级时：风力>7级时：式中：——单锚水域系泊半径——设计船长——锚地水深，不应小于设计船型的满载吃水深的1.2倍，即10.5*1.2=12.6。故取13m。所以带入公式计算，当风力<7级时，,=183+3*13+90=312m。当风力>7级时，，=183+4*13+145=380m。2.2.4回旋水域计算回旋水域是指船只在进入港口或调离港口时所需要掉头或者改变航向时所需要的空间，故而回旋水域在港口得平面布置中是必不可少的。所以该水域的设立应当方便船只的进出。在港口掩护条件较好，水流正常的港口选择一个常规系数，即。式中——回旋水域半径——设计船长根据公式求得m所以，综上所述回旋水域半径为366m。2.3防波堤布置防波堤的作用对港口本身来说是可以大大减少了波浪对岸线的冲击力，从而起到了保护港池的作用，保护港口免受恶劣天气影响。对于港口内的建筑物及船只来说，防波堤在一定程度上可以减少恶劣的环境对船舶安全停泊和作业造成的影响。总的来说是一个起着保护作用的水中建筑物。同时防波堤在防止港池淤积和波浪冲蚀岸线的方面也发挥着极大地作用。所以说防波堤是人工掩护的沿海港口必不可少的组成成分。

2.3.1防波堤的设置要求防波堤的布置是根据港口的使用要求以及船型的需求，航运的规模以及当地的自然环境所建设的。在建设过程中应当充分考虑当地的自然条件，例如风、浪、水流泥沙等。在建设的同时也应该根据当地港口的自然条件及规模采用单堤、双堤或多堤的防护系统。以及要注意防波堤的建设对周围海岸泥沙运动的影响。从而采用必要的工程措施。防波堤的位置应当选择在自然条件好、水深较浅的地方。如果能利用礁石、浅滩及岛屿那就更加合适。2.3.2防波堤轴线设置要求防波堤的轴线应当采用直线、向海方向的凸曲线，若采取了凹曲线应当做论证。其纵轴线一般由一段或几段直线组成，各段轴线之间应以折线或圆弧的方式相连为避免防波堤承受的波能过于集中，纵轴线应向港内拐折，避免向外拐折。如有特殊情况，防波堤轴线必须向外拐折时，两段堤轴线的外夹角不宜小于150°。2.3.3口门的设置要求口门的数量：按照水动力条件来设置，该设计选择设计两个口门。口门的有效宽度：根据图2.3.1可得，口门的有效宽度应大于设计船宽，本设计取1.5B。即1.5*183=274.5。图2.1口门的位置：根据当地的自然条件以及港区的总体规划按标准布置。口门的方向：应与航道的位置相协调，航道中心线与海浪的夹角应取30-45°本设计取45°。口门平面布置的形式：正向口门。2.4防波堤结构方案确定直立堤：堤体对材料的消耗量较小，但混凝土等水工建筑材料消耗量过大，适用于砂石来源缺乏的地区。且波浪在堤前会产生反射，从而导致消能效果较差。在水深和波浪相对较大的地方比较适用。斜坡堤：堤体的消耗材料量相对较大，但对混凝土的需求量相对较小，所以适合就地取材，在产地原材料较丰富的地区比较适宜。且因为其坡脚大于1:1，所以波能易被吸收消化。但其内侧却不可兼做码头。混合式：下部为斜坡式突堤，上部为直墙式直立堤，所以一方面可以减少直立墙的高度节省材料，另一方面又能减少地基的承载力，从而确保该建筑物的安全性能。相对施工建设方来说也比较经济。且兼具了直立堤与斜坡堤的优点，故防波堤最终选择为混合式的。透空式：经济条件合理，材料使用相对节省，但难以阻止泥沙入港，也不能减小水流对港口的冲击以及对港内水域的影响。因为三澳港属于泥质多沙港口，故而不能选用透空式防波堤。不透空式：一般适用于水深较大波浪也较大的条件，作用能阻止泥沙入港，以及减小水流对港内水域的干扰。综上所述，该港口设计选用混合式不透空防波堤。2.5防波堤尺寸结构设计2.5.1防波堤堤顶高程计算因为该设计为混合式防波堤，故上层设计为直立式沉箱加胸墙的组合，所以堤顶高程计算为基床的高度加上沉箱的高程以及胸墙的高度。因为该设计为不透水式，所以设计按照基本不越浪计算。因为堤身顶高程要求便于施工，故而要高出施工水位，设计中因为水深为13m。极端高水位时的水深为15.88m。设计时，取整个建筑物高程大于15.88m即挑选18m。2.5.2防波堤上部胸墙结构选型胸墙的作用为减少堤顶的越浪量，所以一般是用浆砌石、混凝土等