青島港董家口港區(qū)防波堤設(shè)計

畢業(yè)論文：正文PAGE -PAGE26-青島港董家口港區(qū)防波堤設(shè)計摘要：青島港董家口港區(qū)是散貨運輸?shù)鹊闹匾修D(zhuǎn)基地，港區(qū)位于外海海域，波浪、潮流、風等都是影響港區(qū)內(nèi)船舶泊穩(wěn)的條件。所以需要修建防波堤，以抵御以上環(huán)境對港區(qū)正常運行的影響。防波堤的建造，需要考慮到自然條件和堤前水深的影響，合理的對防波堤進行布置。另外，對港區(qū)泥沙淤積分析和工程地質(zhì)分析，使其在今后的運行更加有效和穩(wěn)定。防波堤的平面布置，我們考慮到最高和最低潮位，通過防波堤施工設(shè)計規(guī)范，計算堤頂寬度和高度，確定橫截面的情況。為了減少波浪力對防波堤沖擊，布置人工護面塊體消能。最后進行胸墻的穩(wěn)定、地基穩(wěn)定性和地基沉降的計算。董家口防波堤地處外海海域，是為了保護港區(qū)穩(wěn)定，免受惡劣天氣影響的斜坡式的防波堤。是沿海港口的重要組成部分。關(guān)鍵詞：防波堤；越浪量；胸墻；總體布置BreakwaterdesigninDongjiakoudistrictofQingdaoportAbstract:TheportofDongjiakouisanimportanttransitbaseforbulkcargotransportation,theportislocatedintheopensea.wave,tide,windandsooninfluenttheberthingofshipsconditions.Soitisnecessarytobuildthebreakwater,impactagainsttheaboveenvironmentonthenormaloperationoftheport.Theconstructionofthebreakwater,needtotakeintoaccounttheinfluenceofnaturalconditionsandwaterdepthinfrontofthedike,thereasonablelayoutofthebreakwater.Inaddition,theanalysisofportsedimentanalysisandengineeringgeology,makeitmoreeffectiveandstableoperationinthefuture.Theplanelayoutofbreakwater,weconsideredthehighestandlowesttidallevel,throughthedesignspecificationofbreakwaterconstruction,calculationofcrestwidthandheight,determinethecrosssectionofthe.Inordertoreducetheimpactofwaveforceonthebreakwater,layout6TAccropodeenergydissipation.Finally,thestabilitycalculationofparapetfoundationstabilityandsettlement.Dongjiakoubreakwaterislocatedintheseawaters,inordertoprotectthestabilityoftheport,fromtheweatherslopingbreakwater.Isanimportantpartofcoastalports.Keywords:breakwater;waveovertopping;crestwall;generallayout正文目錄（三號，黑體）一、……………Ⅰ二、……………三、……………四、……………五、……………六、……………（以上小四，宋體）概述青島港是山航運發(fā)展的樞紐，董家口港區(qū)在散貨裝卸運輸?shù)确矫妫乔鄭u港的重要功能補足。董家口港區(qū)的交通方便，國道和省道穿越了鎮(zhèn)區(qū)；同三高速公路從鎮(zhèn)區(qū)北面穿過，在鎮(zhèn)駐地的西面設(shè)有進出口；青島的濱海大道穿過鎮(zhèn)區(qū)的東面，西面與204國道相連接，泊里東面距青島前港灣45海里。工程選址在瑯琊臺灣外海海域，旁邊的鴨島和董家口半島對這邊海域形成了天然的包圍形式。結(jié)合了工程地址處的天然條件和氣象條件等，再考慮到防止波浪的侵蝕，使得港內(nèi)的散貨船可以安全停泊和作業(yè)，并且要考慮設(shè)計成本和工程投資。（見圖1）圖1防波堤工程選址設(shè)計條件2.1地理位置及交通青島港位于瑯琊臺灣的西部，地理位置東經(jīng)119°47′16″，北緯35°35′49″。工程地址在青島前灣港的西面45海里，日照港的東面20海里。結(jié)合董家口港區(qū)附近海域的自然條件，對防波堤進行合理的布置。2.2氣象2.2.1氣溫多年平均氣溫：12.2℃極端最高氣溫：37.4℃極端最低氣溫：-16.2℃月平均最高（8月）：30℃月平均最低（1月）：-10℃2.2.2降水本地區(qū)雨量較充沛，降水季節(jié)變化比較明顯。根據(jù)氣象資料統(tǒng)計得：多年平均降水量：794.9mm年最大降水量：1458.3mm年最小降水量：481.4mm日最大降水量：196.9mm降水最多集中在6~9月份，占年降水量的71.4%。2.2.3霧況本地區(qū)5~7月份為多霧天氣，月平均2.6~2.9天，8~10月為少霧天氣，月平均0.3~0.4天。歷年平均霧日16.9天，最多33天。2.2.4風況根據(jù)觀測站資料，本地區(qū)的強風向是ENE向，最大風速為12.8m/s，次強風向是NE向，風速為11.8m/s。常風向是NW向，頻率為11.3%，次常風向是NNW向，頻率為8.8%。詳見風況統(tǒng)計表2-1。另外根據(jù)調(diào)查得知，歷史上本地區(qū)曾出現(xiàn)過23m/s的大風，20m/s以上的大風多由臺風造成。表2-1膠南風況統(tǒng)計表（2006年9月～2007年7月）2.3工程水文2.3.1潮位特征值以下各個數(shù)據(jù)以董家口港區(qū)理論最低潮面點起算。最高潮位：5.51m最低潮位：-0.40m平均高潮位：4.08m平均低潮位：1.26m最大潮差：4.64m平均潮差：2.81m平均海平面：2.68m2.3.2設(shè)計水位設(shè)計高水位4.57m設(shè)計低水位0.70m極端高水位5.77m極端低水位-0.41m2.3.3乘潮水位根據(jù)對資料的綜合分析得出，以下董家口港區(qū)航道乘高潮頻率統(tǒng)計表2-2。表2-2董家口港區(qū)航道乘高潮頻率統(tǒng)計表（單位：米）2.3.4波浪根據(jù)資料分析得，董家口港區(qū)波向分布率最高的是ESE～SSE向，其中常浪向為SE向，其頻率占25.64%。最大波高值發(fā)生在ENE，波高值為2.5米，對應的平均波周期是5.2s日。實測最長波周期為11.8s，對應的最大波高為1.4m，詳見表2-3和表2-4。表2-3波浪設(shè)計要素表2-4波況統(tǒng)計表2.3.5潮流大潮期內(nèi)，漲潮流最大流速為99cm/s，落潮流最大流速為79cm/s，平均余流流速為6.9cm/s，最大余流流速為16.3cm/s，流向為75o，。小潮期內(nèi)，漲潮流最大流速為63cm/s，落潮流最大流速為59cm/s，平均余流流速為9.7cm/s，最大余流流速為15.1cm/s，流向為267o。按規(guī)則半日潮流的海區(qū)公式計算，計算的結(jié)果列入表2-5中，測區(qū)內(nèi)的潮流的最大可能流速在15.8～124.8cm/s之間。表2-5各測站可能最大流速分析2.4地質(zhì)根據(jù)地質(zhì)資料，對場區(qū)巖土層分布分析得，各巖土層分布較規(guī)律，綜述如下：①1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土分布廣泛。層頂高程-10.95～-12.82m（當?shù)乩碚撟畹统泵?，后同），層?.0～6.6m。灰褐色、灰色，軟塑狀，中塑性，混少量碎貝殼及砂團。個別鉆孔夾有淤泥、砂及角礫透鏡體。標貫擊數(shù)小于1擊。=1\*GB3①2淤泥質(zhì)粘土局部分布。層頂高程-15.05～-15.61m，層厚1.0～1.5m。灰褐色、灰色，軟塑狀，高塑性，混少量碎貝殼及砂團。標貫擊數(shù)小于1擊。②1粉質(zhì)粘土分布較廣泛，不連續(xù)。層頂高程-17.31～-18.82m，層厚0.8～2.0m?；尹S～黃褐色，可塑～硬塑狀，中塑性，夾砂斑、砂團，偶見鈣質(zhì)結(jié)核。平均標貫擊數(shù)12.5擊，容許承載力為210kPa。②2粘土局部分布。層頂高程-16.61～-19.61m，層厚0.7～1.5m?；尹S色、黃褐色，硬塑狀，高塑性，夾粉細砂薄層或砂粒，偶見鈣質(zhì)結(jié)核。平均標貫擊數(shù)9.0擊，容許承載力為210kPa。②3粉土分布不廣泛。層頂高程-19.95～-22.21m，層厚0.8～2.7m。黃褐色，稍密狀，土質(zhì)不均。平均標貫擊數(shù)14.4擊，容許承載力為200kPa。③殘積土分布不廣泛。層頂高程-21.62～-23.91m，層厚0.4～1.4m?；野住S褐色，原巖礦物已風化成碎石、礫砂、粉土或粘性土，呈中密狀～密實狀，含較多云母，土質(zhì)極不均勻。平均標貫擊數(shù)23.0擊，容許承載力為260kPa。=4\*GB3④強風化巖為強風化花崗巖。巖面高程-9.82～-25.31m。黃褐色，灰白色，原巖結(jié)構(gòu)可見，主要礦物為石英、長石等，次要礦物為云母，巖樣手掰易碎。平均標貫擊數(shù)大于50擊，容許承載力為500kPa。2.5地形地貌及泥沙運動本工程海域處于基巖岬灣岸段，在大地構(gòu)造上處于新華夏第二隆起帶次級構(gòu)造膠南隆起的東部，南黃海盆地的西部。出露的地層僅有元古界膠南群和第四系更新統(tǒng)、全新統(tǒng)。出露的巖漿巖是元古代的酸性和中性巖體和中生代燕山運動的侵入巖體。周邊陸域主要是侵蝕剝蝕底丘和剝夷準平原，地表覆蓋表層殘積物，并分布有水系和流水地貌。溝槽切開地表松散沉積層，床底基巖裸露。因被沖溝切割，陸域地形不完整，地形支離破碎，流水侵蝕物質(zhì)多隨河流入海。內(nèi)陸地形的剝蝕隆起使港區(qū)附近缺常流水大河注入。港區(qū)北側(cè)瑯琊臺灣的灣頂已建攔海大壩，壩前形成新的潮灘，港區(qū)岸段屬基巖海蝕崖岸段。本海區(qū)海底泥沙主要是細顆粒的粘土質(zhì)粉砂（YT），水體懸沙含量小，平均為13.4mg/l~17.1mg/l。泥沙來源主要是水體帶來的細顆粒泥沙。波浪和潮流對底沙作用較弱，只有在較大波浪和水流較大的時刻海底泥沙才有部分起動，泥沙主要運動方式為懸沙輸移和落淤，由于水體較清，懸沙輸移率低，淤積程度較小，底床較為穩(wěn)定。實際情況表明，董家口港區(qū)全岸段岸線和岸坡穩(wěn)定，基本上無泥沙淤積問題。2.6地震地震基本烈度為6度。2.7結(jié)構(gòu)安全等級結(jié)構(gòu)安全等級采用二級。斷面尺寸的確定3.1胸墻頂高程1.根據(jù)《防波堤設(shè)計與施工規(guī)范》計算胸墻頂高程胸墻頂高程=設(shè)計水位+1.25H13=4.57+1.25×5.19=11.05m2.根據(jù)港口工程《海港水文規(guī)范》得圖3-1波浪爬高示意圖（3-1）（3-2）（3-3）（3-4）（3-5）1）設(shè)計高水位4.57m的情況：H13%=5.19，L=96.69m，d=設(shè)計高水位+堤前水深=15.52m。=3.312.6360.9112.883所以R=0.38×2.636×5.19=5.20m故由波浪爬高所確定的高程為5.20+4.57=9.77m2）極端高水位5.77m的情況：H=5.79m，L=99.22m,d=16.72m。3.292.521所以R=0.38×2.782×5.79=6.12m故由波浪爬高確定的高程為6.12+5.77=11.89m經(jīng)過綜合分析，確定胸墻的高程為10m。3.2堤頂寬度1.按照構(gòu)造要求，設(shè)計高水位時B==1.25×5.19=6.5(m),極端高水位時B==1.25×5.79=7.2(m),根據(jù)工藝及使用要求，有效寬度B′=11.05(m）所以堤頂寬度取11.05m。3.3護面塊體穩(wěn)定重量和護面層厚度3.3.1護面塊體穩(wěn)定重量式中：W為單個塊體的穩(wěn)定重量（t）；為塊體材料的重度（kN/m3），扭工字塊體；H為設(shè)計波高，取極端高水位下的H13%，為5.79m；KD為穩(wěn)定系數(shù)，KD=24；為海水重度（kN/m3），??；為斜坡與水平面的夾角（°）cotα=m=1.5。計算得：實際施工時，采用質(zhì)量為4t的扭工字塊（安放2層）。3.3.2護面層厚度護面層厚度按下式計算：式中：h為護面層厚度（m）；為護面層塊體層數(shù)，??；c為塊體形狀系數(shù)，查規(guī)范，塊石隨機安放，取c=1.2。則有3.3.3墊石層的重量與厚度①墊層塊石重量墊層塊石重量取護面塊體重量的1/10～1/20，即～0.2～0.25t。②墊層塊石厚度墊層塊石厚度不小于下式計算的結(jié)果：式中：h為墊層塊石厚度（m）；為墊層塊體層數(shù)，??；C為塊體形狀系數(shù)，查規(guī)范，取C=1.0；為墊層塊石重度，取=26.5kN/m3。則有～1.68）m所以，防波堤墊層塊石的厚度為1.2m。3.3.4堤前護底塊石穩(wěn)定重量和厚度①堤前最大波浪底流速堤前最大波浪底流速按下式計算：經(jīng)比較，取設(shè)計低水位0.70m下，H13%=3.26m，L=86.85m，d=11.65m。則有：②護底塊石穩(wěn)定重量根據(jù)堤前最大波浪底流速查表，宜選用60～100kg的塊石。護底塊石厚度為1m。胸墻設(shè)計及穩(wěn)定性的計算4.1胸墻的設(shè)計(1)持久組合，設(shè)計高水位時：作用分類及標準值計算,胸墻斷面受力如圖4-1所示。單位長度的自重力標準值，塊體重度取23kN/m。；；；。波浪力標準值：無因次參數(shù)ξ、ξb計算：式中：d1為胸墻前水深（m），當靜水面在胸墻底面以下時，d1為負值，；d為堤前水深，；H為設(shè)計波高，取設(shè)計高水位下對應的H1%，為5.19m；L為對應的波長，取L=52.31m。代入上式，則滿足，則波峰作用時胸墻上的平均壓力強度按下式計算：式中Kp為與和波坦有關(guān)的系數(shù)，查圖可取，代入上式胸墻上的波壓力分布高度按下式計算：式中：Kz為為與和波坦有關(guān)的系數(shù)，查圖可取，代入上式單位胸墻上的總波浪力：式中系數(shù)0.6是考慮胸墻前有塊體掩護，并滿足兩排兩層時，波浪力的折減系數(shù)，下面的浮托力應同樣乘以0.6的折減系數(shù)。單位長度胸墻上浮托力標準值：，式中：μ取0.7是考慮波浪力分布圖的折減系數(shù)。b是胸墻底寬（m）。內(nèi)側(cè)土壓力標準值：墻后填石，則式中的0.3是按規(guī)范要求，當胸墻底面埋深不小于1.0m時，內(nèi)側(cè)填石的被動土壓力按有關(guān)公式計算時考慮的折減系數(shù)。作用標準值產(chǎn)生的穩(wěn)定或傾覆力矩1)自重力標準值對胸墻后趾的穩(wěn)定力矩:2)水平波浪力標準值對胸墻后趾的傾覆力矩3)浮托標準值對胸墻后趾的傾覆力矩4)土壓力標準值對胸墻后趾的穩(wěn)定力矩圖4-1設(shè)計高水位時胸墻受力情況(2)持久組合，考慮極端高水位單位長度的自重力標準值:胸墻斷面受力如圖所示。與持久組合，考慮設(shè)計高水位時相同，為94.3kN/m。波浪力標準值:；；H取極端高水位下對應的H1%，為5.79m；L為對應的波長，取L=99.22m。代入上式，則滿足，則波峰作用時胸墻上的平均壓力強度胸墻上的波壓力分布高度:單位胸墻上的總波浪力:單位長度胸墻上浮托力標準值：內(nèi)側(cè)土壓力標準值:與持久組合，考慮設(shè)計高水位時相同，為15.73kN/m。作用標準值產(chǎn)生的穩(wěn)定或傾覆力矩1)自重力標準值對胸墻后趾的穩(wěn)定力矩2)水平波浪力標準值對胸墻后趾的傾覆力矩3)浮托標準值對胸墻后趾的傾覆力矩4)土壓力標準值對胸墻后趾的穩(wěn)定力矩圖4-2極端高水位時胸墻受力情況(3)短暫組合（施工期），考慮設(shè)計高水位與持久組合設(shè)計高水位時相同G=145.13kN/m波浪力標準值；；H取2～5年重現(xiàn)期設(shè)計高水位下對應的H1%，為7.07m；L為對應的波長，取L=96.69m。代入上式，則滿足，則波峰作用時胸墻上的平均壓力強度：胸墻上的波壓力分布高度：單位胸墻上的水平波浪力標準值：單位長度胸墻上浮托力標準值：作用標準值產(chǎn)生的穩(wěn)定或傾覆力矩1）自重力標準值對胸墻后趾的穩(wěn)定力矩2）水平波浪力標準值對胸墻后趾的傾覆力矩3）浮托力標準值對胸墻后趾的傾覆力矩圖3-4施工組合胸墻受力情況表4-1斷面胸墻各種作用及標準值計算計算內(nèi)容持久組合施工組合設(shè)計高水位設(shè)計高水位極端高水位胸墻自重力標準值145.13kN/m145.13kN/m145.1kN/m無因次參數(shù)-0.163-0.044-0.16無因次參數(shù)0.3180.3290.382胸墻上平均波壓力強度22.7kPa34.2kPa35.52kPa胸墻上波壓力分布高度1.38m2.36m0.419m胸墻水平波浪力標準值18.80kN/m48.4N/m8.92kN/m波浪浮托力標準值13.35kN/m20.33kN/m20.9kN/m胸墻內(nèi)側(cè)土壓力標準值15.7329kN/m15.73kN/m0自重力穩(wěn)定力矩261.14261.14261.14水平波浪力傾覆力矩11.240.360.74波浪浮托力傾覆力矩21.5138.039.01土壓力傾覆力矩5.245.2404.2斷面胸墻抗滑穩(wěn)定性驗算（1）沿墻底抗滑穩(wěn)定性的承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計表達式如下：各種組合情況的計算結(jié)果如下：①持久組合設(shè)計高水位：左式<右式，該情況下滿足。②持久組合極端高水位：左式<右式，該情況下滿足。③短暫組合設(shè)計高水位：左式<右式，該情況下滿足。綜上，斷面胸墻抗滑穩(wěn)定性滿足要求。4.3斷面胸墻抗傾穩(wěn)定性驗算沿墻底抗傾穩(wěn)定性的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達式如下：①持久組合設(shè)計高水位：左式<右式，該情況下滿足。②持久組合極端高水位：左式<右式，該情況下滿足。③短暫組合設(shè)計高水位：左式<右式，該情況下滿足。綜上，斷面處的胸墻抗傾穩(wěn)定性滿足要求。地基穩(wěn)定性驗算1.根據(jù)JTJ250-98《港口工程地基規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，土坡和地基的穩(wěn)定性驗算，其危險滑弧應滿足以下承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達式：式中：分別為作用于危險滑弧面上滑動力矩的設(shè)計值和抗滑力矩的標準值；為抗力分項系數(shù)。2.采用簡單條分法驗算邊坡和地基穩(wěn)定，其抗滑力矩標準值和滑動力矩設(shè)計值按下式計算：式中：R為滑弧半徑（m）；s為綜合分項系數(shù)，取1.0；為永久作用為第i土條的重力標準值（KN/m），取均值，零壓線以下用浮重度計算；為第i土條頂面作用的可變作用的標準值（kPa）；為第i土條寬度（m）；為第i土條滑弧中點切線與水平線的夾角（度）；分別為第i土條滑動面上的內(nèi)摩擦角（度）和粘聚力（kPa）標準值，取均值；為第i土條對應弧長（m）。3.目錄目錄第一章總論 1一、項目概述 1二、可行性研究報告編制依據(jù)和范圍 2三、項目主要經(jīng)濟技術(shù)指標 3四、******國家森林公園概況 3第二章項目背景及必要性 8一、項目背景 8二、項目建設(shè)的必要性與可行性 10第三章項目選址分析 13一、項目選址 13二、項目城市概況 13三、經(jīng)濟發(fā)展概況 14四、公共設(shè)施依托條件及施工條件 17第四章需求分析與建設(shè)規(guī)模 18一、****國家森林公園現(xiàn)狀與存在問題分析 18二、****國家森林公園日容量預測 19三、****國家森林公園景區(qū)廁所需求面積分析 20四、****國家森林公園景區(qū)廁所建設(shè)規(guī)模的確定 20第五章項目建設(shè)方案 21一、景區(qū)廁所工程建設(shè)方案 21二、景區(qū)引水上山工程建設(shè)方案 27三、基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)方案 32第六章環(huán)境保護與勞動衛(wèi)生安全 34一、環(huán)境保護 34二、