港口水工建筑物之斜坡式防波堤讲义(84页)
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
有利于块体之间相互结合，增大块体的稳定性；②空隙率 大，表面粗糙，有利于波浪在斜坡上破碎，波能消散。目 前常用的异形方块有：
四足锥体、四足空心方块、扭工字、铁砧体、三柱体、 六脚锥体。
缺点：块体形状复杂、制作麻烦、施工（起吊）和使 用中因肢体连接部位较弱易断裂，从而失去块体的防护作 用，给防波堤带来险情。
1<m<5，大部分破碎，很少放射（α<45°）
m≤1，大部分放射，很少破碎（α≥45°）
设计时，当墙面平整，且不透水时：
α≥45°，按直立堤计算
α<45°，按斜坡堤计算
波浪在斜坡上的临界水深dd，可按下式计算：
dd
H 0.47
0.023
L H
1 m2
m2
⑵反射影响 斜坡式建筑物前通过反射迭加以后的波高和反射波高：
y
B
xm m
b2 4ac )
2a
式中：——按浅水波计算理论计算
V A H
2g 2L
coth 2
L
d
kc
2g tanh 2 d
2L L
kc
4.7
H L
3.4
m 1 m2
0.85
yc db ac
db——为破碎水深， ac——破碎时的静水面上的波峰高度。
a---沿斜坡方向 b——短边，沿堤轴线方向；H-----设计波高。
空隙率：P′=33％～39％ 当斜坡坡度：i=1：15～1：1.25时，栅栏板的厚度h：
h 0.235
b
0.61 0.13l m0.27
H
缺点：①支撑棱体承载力要求较高②对斜坡平整度要求高。
② 异形方块 特点：①形状因素比较好，即具有高度的不规则性，
LOGO
LOGO
港口与航道工程之
港口水工建筑物
第十章 斜坡式防波堤
中国海洋大学 工程学院 海洋工程系
主要内容
1 斜坡式防波堤的结构型式 2 波浪与斜坡式防波堤的相互作用 3 斜坡式防波堤的断面设计 4 斜坡式防波堤的计算
主要内容
1 斜坡式防波堤的结构型式 2 波浪与斜坡式防波堤的相互作用 3 斜坡式防波堤的断面设计 4 斜坡式防波堤的计算
2、到db位置时，波峰失去平衡，产生破碎； 3、破碎后波浪产生强大的射流，冲击坡面，上下漫开； 4、部分水体爬到一定高度，由于动能转化为势能，在重 力作用下，沿斜坡面流，冲刷坡面。
㈡、波浪与斜坡的相互作用
1、斜坡倾斜时对波浪运动形态的影响（即波浪的破碎、
反射）
⑴破碎影响（i=1破碎，不放射
2、砼块体堆筑或护面的斜波堤 ⑴抛填砼方块斜波堤 ①优点：重量大（最大可达60～80t）稳定性好，抗
波能力大。
②缺点：需要大型起重设备，水泥用量大、费用高。 ③适用范围：波浪较大、缺乏石料，但有大型起重船 的情况。
⑵砼块体护面堤 块体重量轻、效果好，一般使用于波高小于3m的情况。 ①栅栏板块体 长边与短边之比：a/b=1.25； 平面尺度与设计波高的关系： a=1.25H；b=1.0H。
①冲击位置：按平抛运动计算 。
x
VAt
y yc
1 2
gt 2
yc
y
1 2
g
x VA
2
坡面上有： y 1 xm
则得：
x
B
1 g
V
A
2
m
V
A
VA2 m2
2gyc
0.5
, (x1,2
b
ac
H
0.95
0.84
m
0.25
H L
②最大冲击速度
VBy
Vy
gt
g xB Vx
VB KV Vy 2 VA2
KV 1 0.017 m 0.02H
式中： Kv——影响系数（速度校正系数），是考虑射流冲
击坡面时上、下漫开造成流速减少的影响。
护面块体适用于：水深大、波浪大、地质条件软的情 况。
营口港鲅鱼圈港区长793m北防波堤工程
珠海电厂5万吨码头防波堤
主要内容
1 斜坡式防波堤的结构型式 2 波浪与斜坡式防波堤的相互作用 3 斜坡式防波堤的断面设计 4 斜坡式防波堤的计算
㈠、波浪进入斜坡范围的运动特征
1、波浪进入斜坡范围后，底部受斜坡阻挠，使其前坡变 陡，后坡变坦；
H’=H+HR HR=k△HR′ 式中： H′——斜坡式建筑物前通过反射以后的波高； HR ——反射波高； k△ ——与斜坡面结构型式有关的糙渗系数； HR′——k△=1时的反射波高，它与斜坡的m值和波陡H/L有关。
2、波浪破碎后产生冲击坡面，且部分水体上爬，回流，冲 刷坡面。
⑴射流作用：包括冲击位置，最大冲击速度，最大冲 击压力分布（动水压力）
断面形式有梯形、折成形。 ①优点：堤身密实、沉降均匀、施工简单；
②缺点：块石重量轻，容受波浪冲击破坏、后期维修费用 高，因此逐渐被分级堤替代。
⑵分级堤 按波浪对堤各部位作用的不同采用不同重量的块石，一般 将较小的块石放在堤心和堤的下部，将大块石放在堤面和堤的 顶层。
①优点：石料利用合理，定性提高，便于有计划的采石料 ②缺点：石料的来源和数量不易保证。 ③抛石堤适用条件：水深浅、基软、石料丰富、波浪小。 对不分级堤：设计波高小于2～2.5m 对分级堤：设计波高小于3～4m
水压力分布如下：
1 0.025 s 3 0.053 s
2 0.065 s 4 0.135 s
式中：
s ml 24 m2 1
各点的总水压力：
P P动 P静
⑵波浪爬高 斜坡为单坡时： ①规则波：R=k△R1H ②在风直接作用下，不规则波的爬高，
一、斜坡式防波堤的结构形式
按材料分，大致可分为： ⑴抛石防波堤：抗浪能力较差多用于波浪不大且石料来 ⑵砌石护面防波堤：源丰富的情况。 ⑶人工块体护面防波堤：抗浪能力较强，多用于波浪较大 的情况。
二、斜坡式防波堤的特点与要求
1、抛石防波堤
⑴不分级堤 利用开采出来的大小不等的石快，不经分选，随意抛填。
③最大冲击压力分布
B点的法向速度： Vn VB cos VB cos90
射流方向与水平方向的夹角：
tg
Vy VA
g
xB VA2
1 m
动水压力：
1 m2
2gyc VA2
PMAX
1.7
Vn 2 2g
1.7
VB 2 cos2
2g
对光滑平整的坡面，破碎波浪的水流冲击斜面的动
四足锥体、四足空心方块、扭工字、铁砧体、三柱体、 六脚锥体。
缺点：块体形状复杂、制作麻烦、施工（起吊）和使 用中因肢体连接部位较弱易断裂，从而失去块体的防护作 用，给防波堤带来险情。
1<m<5，大部分破碎，很少放射（α<45°）
m≤1，大部分放射，很少破碎（α≥45°）
设计时，当墙面平整，且不透水时：
α≥45°，按直立堤计算
α<45°，按斜坡堤计算
波浪在斜坡上的临界水深dd，可按下式计算：
dd
H 0.47
0.023
L H
1 m2
m2
⑵反射影响 斜坡式建筑物前通过反射迭加以后的波高和反射波高：
y
B
xm m
b2 4ac )
2a
式中：——按浅水波计算理论计算
V A H
2g 2L
coth 2
L
d
kc
2g tanh 2 d
2L L
kc
4.7
H L
3.4
m 1 m2
0.85
yc db ac
db——为破碎水深， ac——破碎时的静水面上的波峰高度。
a---沿斜坡方向 b——短边，沿堤轴线方向；H-----设计波高。
空隙率：P′=33％～39％ 当斜坡坡度：i=1：15～1：1.25时，栅栏板的厚度h：
h 0.235
b
0.61 0.13l m0.27
H
缺点：①支撑棱体承载力要求较高②对斜坡平整度要求高。
② 异形方块 特点：①形状因素比较好，即具有高度的不规则性，
LOGO
LOGO
港口与航道工程之
港口水工建筑物
第十章 斜坡式防波堤
中国海洋大学 工程学院 海洋工程系
主要内容
1 斜坡式防波堤的结构型式 2 波浪与斜坡式防波堤的相互作用 3 斜坡式防波堤的断面设计 4 斜坡式防波堤的计算
主要内容
1 斜坡式防波堤的结构型式 2 波浪与斜坡式防波堤的相互作用 3 斜坡式防波堤的断面设计 4 斜坡式防波堤的计算
2、到db位置时，波峰失去平衡，产生破碎； 3、破碎后波浪产生强大的射流，冲击坡面，上下漫开； 4、部分水体爬到一定高度，由于动能转化为势能，在重 力作用下，沿斜坡面流，冲刷坡面。
㈡、波浪与斜坡的相互作用
1、斜坡倾斜时对波浪运动形态的影响（即波浪的破碎、
反射）
⑴破碎影响（i=1破碎，不放射
2、砼块体堆筑或护面的斜波堤 ⑴抛填砼方块斜波堤 ①优点：重量大（最大可达60～80t）稳定性好，抗
波能力大。
②缺点：需要大型起重设备，水泥用量大、费用高。 ③适用范围：波浪较大、缺乏石料，但有大型起重船 的情况。
⑵砼块体护面堤 块体重量轻、效果好，一般使用于波高小于3m的情况。 ①栅栏板块体 长边与短边之比：a/b=1.25； 平面尺度与设计波高的关系： a=1.25H；b=1.0H。
①冲击位置：按平抛运动计算 。
x
VAt
y yc
1 2
gt 2
yc
y
1 2
g
x VA
2
坡面上有： y 1 xm
则得：
x
B
1 g
V
A
2
m
V
A
VA2 m2
2gyc
0.5
, (x1,2
b
ac
H
0.95
0.84
m
0.25
H L
②最大冲击速度
VBy
Vy
gt
g xB Vx
VB KV Vy 2 VA2
KV 1 0.017 m 0.02H
式中： Kv——影响系数（速度校正系数），是考虑射流冲
击坡面时上、下漫开造成流速减少的影响。
护面块体适用于：水深大、波浪大、地质条件软的情 况。
营口港鲅鱼圈港区长793m北防波堤工程
珠海电厂5万吨码头防波堤
主要内容
1 斜坡式防波堤的结构型式 2 波浪与斜坡式防波堤的相互作用 3 斜坡式防波堤的断面设计 4 斜坡式防波堤的计算
㈠、波浪进入斜坡范围的运动特征
1、波浪进入斜坡范围后，底部受斜坡阻挠，使其前坡变 陡，后坡变坦；
H’=H+HR HR=k△HR′ 式中： H′——斜坡式建筑物前通过反射以后的波高； HR ——反射波高； k△ ——与斜坡面结构型式有关的糙渗系数； HR′——k△=1时的反射波高，它与斜坡的m值和波陡H/L有关。
2、波浪破碎后产生冲击坡面，且部分水体上爬，回流，冲 刷坡面。
⑴射流作用：包括冲击位置，最大冲击速度，最大冲 击压力分布（动水压力）
断面形式有梯形、折成形。 ①优点：堤身密实、沉降均匀、施工简单；
②缺点：块石重量轻，容受波浪冲击破坏、后期维修费用 高，因此逐渐被分级堤替代。
⑵分级堤 按波浪对堤各部位作用的不同采用不同重量的块石，一般 将较小的块石放在堤心和堤的下部，将大块石放在堤面和堤的 顶层。
①优点：石料利用合理，定性提高，便于有计划的采石料 ②缺点：石料的来源和数量不易保证。 ③抛石堤适用条件：水深浅、基软、石料丰富、波浪小。 对不分级堤：设计波高小于2～2.5m 对分级堤：设计波高小于3～4m
水压力分布如下：
1 0.025 s 3 0.053 s
2 0.065 s 4 0.135 s
式中：
s ml 24 m2 1
各点的总水压力：
P P动 P静
⑵波浪爬高 斜坡为单坡时： ①规则波：R=k△R1H ②在风直接作用下，不规则波的爬高，
一、斜坡式防波堤的结构形式
按材料分，大致可分为： ⑴抛石防波堤：抗浪能力较差多用于波浪不大且石料来 ⑵砌石护面防波堤：源丰富的情况。 ⑶人工块体护面防波堤：抗浪能力较强，多用于波浪较大 的情况。
二、斜坡式防波堤的特点与要求
1、抛石防波堤
⑴不分级堤 利用开采出来的大小不等的石快，不经分选，随意抛填。
③最大冲击压力分布
B点的法向速度： Vn VB cos VB cos90
射流方向与水平方向的夹角：
tg
Vy VA
g
xB VA2
1 m
动水压力：
1 m2
2gyc VA2
PMAX
1.7
Vn 2 2g
1.7
VB 2 cos2
2g
对光滑平整的坡面，破碎波浪的水流冲击斜面的动