港口與航道工程_防波堤(8)

1、、 防波堤的軸線布置防波堤的軸線布置、 直立式防波堤的結(jié)構形式有重力式和樁式兩類，其中重直立式防波堤的結(jié)構形式有重力式和樁式兩類，其中重力式最常用。近些年來，隨著港口技術的不斷發(fā)展，在力式最常用。近些年來，隨著港口技術的不斷發(fā)展，在一般重力式直立堤的基礎上，又研制出許多可減少波浪，一般重力式直立堤的基礎上，又研制出許多可減少波浪，增加穩(wěn)定和免于或減少地基處理的新型結(jié)構，如：消能增加穩(wěn)定和免于或減少地基處理的新型結(jié)構，如：消能方塊，消能沉箱，大直徑圓筒，削角直立堤等。方塊，消能沉箱，大直徑圓筒，削角直立堤等。一、重力式直立堤一、重力式直立堤 依靠結(jié)構本身的重量來抵抗水平外力，維持建筑物的穩(wěn)依靠結(jié)

2、構本身的重量來抵抗水平外力，維持建筑物的穩(wěn)定性。它主要由基床、墻身和上部結(jié)構等組成。其功能定性。它主要由基床、墻身和上部結(jié)構等組成。其功能和構造與重力式碼頭基本相同。和構造與重力式碼頭基本相同。 按堤身結(jié)構分，主要有：鋼筋混凝土沉箱式、普通混凝按堤身結(jié)構分，主要有：鋼筋混凝土沉箱式、普通混凝土方塊式、巨型混凝土方塊式和大直徑圓筒式等。土方塊式、巨型混凝土方塊式和大直徑圓筒式等。 墻身塊體型式墻身塊體型式 方塊式墻身主要有：普通方塊方塊式墻身主要有：普通方塊（正砌方塊、斜砌方塊）、正砌方塊、斜砌方塊）、巨型方塊。巨型方塊。 優(yōu)點優(yōu)點 墻身堅固耐久，施工簡便，能抵御較大的波浪。墻身堅固耐久，施工簡

3、便，能抵御較大的波浪。 缺點缺點 自重大，地基應力大，砼用量多，水下安裝和潛水工作量自重大，地基應力大，砼用量多，水下安裝和潛水工作量大，施工進度慢，堤身整體性能差，易隨地基沉降而變形，大，施工進度慢，堤身整體性能差，易隨地基沉降而變形，對不均勻沉降比較敏感。對不均勻沉降比較敏感。 適用條件適用條件 施工期波浪不大，現(xiàn)場起重設備能力較大和地基較堅實的施工期波浪不大，現(xiàn)場起重設備能力較大和地基較堅實的情況。情況。 沉箱墻身主要有：矩形、圓形和帶消能室的砼沉箱沉箱墻身主要有：矩形、圓形和帶消能室的砼沉箱 優(yōu)點：堤身整體性好，水上安裝工作量小，不需要大型優(yōu)點：堤身整體性好，水上安裝工作量小，不需要大

4、型起重設備，施工進度快，箱中填以砂礫可降低造價。起重設備，施工進度快，箱中填以砂礫可降低造價。 缺點：沉箱的預制和水下需要相應的場地和設備，要有缺點：沉箱的預制和水下需要相應的場地和設備，要有足夠的水深的航道。箱壁較薄，在水位變動區(qū)易受還水侵足夠的水深的航道。箱壁較薄，在水位變動區(qū)易受還水侵蝕而損壞，而沉箱一旦破壞，修復困難。蝕而損壞，而沉箱一旦破壞，修復困難。 適用條件：有條件的地方（有預制能力，滑道和船塢，適用條件：有條件的地方（有預制能力，滑道和船塢，浮運水深足夠）矩形沉箱采用較多。圓形沉箱受力條件較浮運水深足夠）矩形沉箱采用較多。圓形沉箱受力條件較好，對波浪、水流的反射較小。好，對波浪

5、、水流的反射較小。 墻身直徑為墻身直徑為3以上的薄壁無底砼圓筒，置于拋石基床以上的薄壁無底砼圓筒，置于拋石基床或部分沉入地基之中，筒中填充砂石?；虿糠殖寥氲鼗?，筒中填充砂石。. 置于拋石基床上的圓筒機構及其工作原理與一般重力式置于拋石基床上的圓筒機構及其工作原理與一般重力式基本相同?；鞠嗤?。. 部分沉入地基中的圓筒直立堤，適用于軟基和持力層較部分沉入地基中的圓筒直立堤，適用于軟基和持力層較深的情況深的情況 對于沉入地基較淺（對于沉入地基較淺（1.53m）的圓筒，其工作狀態(tài)）的圓筒，其工作狀態(tài)同重力直立堤。同重力直立堤。 沉入較深的圓筒，由于受土的嵌固影響較大，其工作沉入較深的圓筒，由于受

6、土的嵌固影響較大，其工作狀態(tài)不同于重力式結(jié)構。狀態(tài)不同于重力式結(jié)構。 有：單排樁式、雙排樁式和鋼板樁格形結(jié)構等形式。有：單排樁式、雙排樁式和鋼板樁格形結(jié)構等形式。1、 單排樁防波堤單排樁防波堤 它由打入地基中的它由打入地基中的排樁、樁頂部的帽梁和排樁、樁頂部的帽梁和連接構件組成。連接構件組成。 排樁結(jié)構呈懸臂工作排樁結(jié)構呈懸臂工作狀態(tài)，為了改善直狀的狀態(tài)，為了改善直狀的受力狀態(tài)，可間隔設置受力狀態(tài)，可間隔設置斜樁來頂撐直樁。斜樁來頂撐直樁。2 2、 雙排樁式防波堤雙排樁式防波堤 兩側(cè)是打入地基中的排樁，每排樁由縱向?qū)Я杭茏?，然兩?cè)是打入地基中的排樁，每排樁由縱向?qū)Я杭茏?，然后用拉桿將雙排樁對拉

7、，雙排樁中間用石料填充，頂部用混后用拉桿將雙排樁對拉，雙排樁中間用石料填充，頂部用混凝土覆蓋，然后在蓋板上澆注上部結(jié)構。凝土覆蓋，然后在蓋板上澆注上部結(jié)構。 這種防波堤的寬度這種防波堤的寬度和埋入地基深度決定于和埋入地基深度決定于抗滑、抗傾穩(wěn)定性。在抗滑、抗傾穩(wěn)定性。在內(nèi)力計算時?？蓪?nèi)、內(nèi)力計算時?？蓪?nèi)、外排樁視為各自獨立的外排樁視為各自獨立的單排樁。單排樁。3、 鋼板樁格形結(jié)構防波堤鋼板樁格形結(jié)構防波堤 是由打入地基中的鋼板樁組成封閉的系列格形結(jié)構，是由打入地基中的鋼板樁組成封閉的系列格形結(jié)構，在空格中填充砂或石料。在空格中填充砂或石料。 格形結(jié)構防波堤格形結(jié)構防波堤 整體穩(wěn)定性較好，整

8、體穩(wěn)定性較好， 適用于水深大、適用于水深大、 波浪強的情況。波浪強的情況。 其缺點是鋼板樁其缺點是鋼板樁 在水位變動區(qū)易在水位變動區(qū)易 銹蝕，需要采取銹蝕，需要采取 保護措施。保護措施。三、消能式防波堤三、消能式防波堤 1、頂部削角直立堤、頂部削角直立堤 在直立堤的上部結(jié)構靠海側(cè)做成較緩的斜面，猶如直立墻削在直立堤的上部結(jié)構靠海側(cè)做成較緩的斜面，猶如直立墻削 掉一個角。這樣，堤前波浪在斜面上破碎，即削減了一部分掉一個角。這樣，堤前波浪在斜面上破碎，即削減了一部分波能，又減少了堤前波浪的波能，又減少了堤前波浪的 反射，從而使波浪減少；同反射，從而使波浪減少；同 時，作用在斜面的波壓力的時，作用在

9、斜面的波壓力的 垂直分力還有利于堤的穩(wěn)定，垂直分力還有利于堤的穩(wěn)定， 從而減小了堤的斷面。從而減小了堤的斷面。 缺點：削角斜面上的越浪較缺點：削角斜面上的越浪較 大。大。2、開孔消浪直立堤、開孔消浪直立堤 將沉箱靠海側(cè)的箱壁上開一系列孔洞將沉箱靠海側(cè)的箱壁上開一系列孔洞 ，部分波浪水體，部分波浪水體通過孔洞進入海側(cè)箱格的消能室，利用堤前波浪與進入通過孔洞進入海側(cè)箱格的消能室，利用堤前波浪與進入消能室水體的相位差和水體進入效能室后產(chǎn)生的劇烈紊消能室水體的相位差和水體進入效能室后產(chǎn)生的劇烈紊動來消能，以達到減少動來消能，以達到減少 波浪力的目的。它適用波浪力的目的。它適用 于水深小于于水深小于6m

10、、波浪周、波浪周 期小于期小于6s的環(huán)境。的環(huán)境。3、 開孔半圓形防波堤開孔半圓形防波堤 半圓形防波堤是由半圓形拱圈和底板組成，堤身內(nèi)不拋半圓形防波堤是由半圓形拱圈和底板組成，堤身內(nèi)不拋填石料。拱圈上開孔可消耗波能，底板上開孔可減小波填石料。拱圈上開孔可消耗波能，底板上開孔可減小波浪浮托力。浪浮托力。 特點：波浪力作用小，構件受力性能好。特點：波浪力作用小，構件受力性能好。4 4、 削角空心方塊防波堤削角空心方塊防波堤 結(jié)合削角斜面結(jié)構和開孔消浪結(jié)構兩者的優(yōu)點的一種新型結(jié)構。結(jié)合削角斜面結(jié)構和開孔消浪結(jié)構兩者的優(yōu)點的一種新型結(jié)構。一、組成及功能一、組成及功能 上部結(jié)構：設置交通、擋波、削波；上

11、部結(jié)構：設置交通、擋波、削波； 墻身：擋波、沙，維持港內(nèi)穩(wěn)定，并傳遞外力至基床；墻身：擋波、沙，維持港內(nèi)穩(wěn)定，并傳遞外力至基床； 基床：保護地基免受沖刷，平整地基便于安裝，分布基床：保護地基免受沖刷，平整地基便于安裝，分布地基應力；地基應力； 護底：保護堤前地基，免受海水淘刷護底：保護堤前地基，免受海水淘刷 。二、斷面尺寸擬定二、斷面尺寸擬定 1、高程設計、高程設計 堤頂高程堤頂高程 允許少量要求（無作業(yè)要求）允許少量要求（無作業(yè)要求）=設計高水位設計高水位+（0.60.7）H 基本不越浪（有作業(yè)要求）基本不越浪（有作業(yè)要求）=設計高水位設計高水位+（1.01.25）H 備注：備注：直立堤設計

12、波高，除特別注明外，均指重現(xiàn)期為直立堤設計波高，除特別注明外，均指重現(xiàn)期為50年、年、累計頻率為累計頻率為1%的波高的波高H。 對于上部結(jié)構為削角型式的直立堤，其頂部高程宜取高對于上部結(jié)構為削角型式的直立堤，其頂部高程宜取高值。值。 2基床的頂面高程基床的頂面高程 防波堤總高度是一定的，所以基床和堤體的高度分配應考防波堤總高度是一定的，所以基床和堤體的高度分配應考慮每延米的造價。定的高一些，可減少堤身高度，降低造慮每延米的造價。定的高一些，可減少堤身高度，降低造價，因此設計時要注意以下幾點：價，因此設計時要注意以下幾點： 考慮基床對堤前波浪形態(tài)的影響；考慮基床對堤前波浪形態(tài)的影響； 考慮地基承

13、載能力；考慮地基承載能力； 結(jié)構總造價。結(jié)構總造價。3、 基床厚度基床厚度 非巖石地基上的拋石基床厚度應由計算確定，但拈性非巖石地基上的拋石基床厚度應由計算確定，但拈性土地基不小于土地基不小于1.5m，砂土地基不小于，砂土地基不小于1.0m。4、 堤身寬度堤身寬度 原則上由穩(wěn)定計算確定（抗傾覆、抗滑和地基承載能原則上由穩(wěn)定計算確定（抗傾覆、抗滑和地基承載能力及沉降等），初設時可?。毫俺两档龋?，初設時可?。築0.8堤高。堤高。 三、斷面構造三、斷面構造 1、上部構造、上部構造 基本要求基本要求 應有足夠的剛度和良好的整體性，并與墻身結(jié)構應有足夠的剛度和良好的整體性，并與墻身結(jié)構 連接牢固。連接

14、牢固。 型式型式 直立式，弧形式，削角面式等直立式，弧形式，削角面式等 對削角面式：對削角面式： 削角面與水平面的夾角削角面與水平面的夾角可取可取2530一般情況下，削角直立堤的頂標高不應低于直立頂標一般情況下，削角直立堤的頂標高不應低于直立頂標 高，即至少在設計高水位以上高，即至少在設計高水位以上0.7H處處 削角平面的拐點可設在設計高水位附近削角平面的拐點可設在設計高水位附近2、 堤身結(jié)構堤身結(jié)構 方塊、沉箱、大直徑圓筒、格形鋼板樁等（同重力式）方塊、沉箱、大直徑圓筒、格形鋼板樁等（同重力式）3、 拋石基床結(jié)構拋石基床結(jié)構 型式：取決于波浪水深條件和地質(zhì)條件型式：取決于波浪水深條件和地質(zhì)條件 暗基床：用于水深淺，易沖刷，表面土質(zhì)差；暗基床：用于水深淺，易沖刷，表面土質(zhì)差； 明基床：用于水深大，地基承載力高；明基床：用于水深大，地基承載力高； 混合基床：用于水深大，地基差的情況；混合基床：用于水深大，地基差的情況； 塊石重量：塊石重量：10100kg 護底塊石：基床向海一側(cè)需修建堤前護底，取護底塊石：基床向海一側(cè)需修建堤前護底，取12層，層，厚度厚度 0.5m