防波堤的新结构型式
斜坡式防波堤和直立式防波堤概述
2.反射系数计算方法；
3.波浪在斜坡堤上爬高计算方法； 4.破波相似参数计算与破波型式的判断。
波浪与直立式防波堤的相互作用
波浪与斜波堤的相互作用
1.直立堤前的波态：
立波和破波（远破波和近破波）
2.直立堤上波浪力计算方法：
（1）立波作用力
（2）远破波作用力
（3）近破波作用力 （4）斜向波作用力
斜坡堤护面块体重量的确定
不同块体重量计算方法：
1.Hudson 方法；
2.日本大阪大学椹木亨等人的方法；
3.荷兰德尔夫特水力实验所的方法。
斜坡式防波堤和直立式防波堤破坏及其 原因分析
斜坡式防波堤破坏实例说明和分析：
1.葡萄牙锡尼斯港的西防波堤破坏；
2.的黎波里港的斜波堤破坏；
3.大连渔港斜波堤破坏。
直立式防波堤破坏实例说明和分析：
防波堤基本型式：
斜坡式防波堤和直立式防波堤
（提纲）
汇报人：李龙
目录
1.斜坡式防波堤和直立式防波堤结构型式
2.波浪分别与斜坡堤和直立堤相互作用
3.斜坡堤护面块体重量确定
4.斜坡式防波堤和直立式防波堤破坏及其原 因分析
斜坡式防波堤和直立式防波堤结构型式
斜坡式防波堤结构型式：
1.斜波堤断面型式；
2.斜波堤护面型式；
1.阿尔及利亚直立堤破坏
3.基床软基处理和加固方法。
直立式防波堤型式：
1.主要结构型式；
2.重力式直立堤的组成部分；
3.上部结构港外侧不同的外形结构（直立面、 弧面和削角）的优缺点； 4.消能箱式直立堤和带孔道的消能方块优点。
波浪分别与斜波堤和直立堤的相互作用
波浪与斜波堤Biblioteka 相互作用1.入射波能、反射波能、传递波能和消散波能；
防波堤种类详细解析
四、斜坡式防波堤的计算
2. 护面块体稳定性计算 1）单个护面块体的稳定重量
外坡
从堤顶至设计低水位以下1.0H的区 段间的护面块体重量w
在设计低水位以下1.0~1.5H之间的护 面块体重量w/5
在设计低水位下1.5H以下的护面块 体重量w/20~w/40
二、波浪对直立式防波堤的作用
（一）作用于直立式防波堤的波浪形态
图10-11 表10-1
（二）作用于直立式防波堤的波浪压力
1. 立波波压力 2. 远破波波压力 3. 近破波波压力
波峰 波谷 波浪浮托力μ
波峰
波浪浮托力μ
1. 按水深选用立波公式
波峰时
浅水立波（d≥1.8H，d/L=0.05~0.12） 波峰 (pc ) 波谷(pt ) （椭余立波） 浅水立波（H/L≥1/30，d/L=0.139~0.2） (森弗罗简化法 椭圆余摆线一次…并线性分布） 浅水立波（H/L≥1/30，d/L=0.2~0.5） （欧拉坐标有限振幅一次近似解，艾利波） 深水立波（H/L≥1/30，d/L ≥ 0.5） 以d/L=0.5代入浅水立波公式计算之
横向机械化滑道 当船舶纵轴线与滑道中心线垂直时，称为横向滑道
（一）纵向机械化滑道
1. 纵向船排滑道 （1）弧行船排滑道－横移区－水平船台 （2）船排滑道－摇架－横移架－水平船台 （3）船排滑道－转盘－横移架－水平船台 （4）船排滑道－变坡横移架－水平船台
图13-2 图8-2-3 图13-5 图13-6
第七章 防波堤
第一节 概述 一、防波堤的功能和分类
图7-1-2 二、设计波浪的确定
图8-6 重现期 50年一遇 波列累积频率 表7-1-1
防波堤的基本结构型式及案例破坏分析
其它新型防波堤： 曲面型透空堤、台阶型透空堤、半圆型防波堤等。
斜坡式防波堤破坏实例及其原因分析
1.葡萄牙锡尼斯港的西防波堤破坏
简介： 堤长2km，最大水深50m，抛石堤的外侧采用两层42吨重的工字型块体 作护面，世界最大斜坡堤。 破坏结果： 1978年遭大风浪袭击，发生严重破坏。大部分工字型块体和上部结构 被风浪移走，大量的工字型块体发生断裂。对于工字型块体以至通用 的斜坡堤设计法则可靠性的怀疑。
3.上部结构港外侧不同外形结构（直立面、弧面和 削角）比较分析
(1)弧面与直立面相比，可有效减少波浪的越堤水量 (2)削角斜面对波浪反射小，作用在斜面上的波浪力垂直分力对防波堤的 稳定性有利。断面宽度将面完全直立时小。为了减少越浪量，可在斜
面上采取加糙措施。
(3)青岛中港西北防波堤，设计了我国第一座削角直立堤。
优点：施工容易，结构可靠耐 久，能抵抗较大的波浪； 缺点：堤身整体性差，对不均 匀沉降比较敏感。
混凝土方块防波堤
特点：方块的长度等于堤身 的宽度，避免了横断面的错 缝问题，能承受较大的波浪。
混凝土空心方块防波堤
大直径圆筒防波堤 特点：由无底钢筋混凝土大圆筒组成，筒中填 充砂石料。根据地基情况，圆筒可以置于基床 上，可直接沉入地基一定深度。
块体、四脚锥体、四脚空心方块、栅拦板等。 （3）国内应用最多的两种是四脚空心方块和扭王字形块体。
扭王字块体
直立式防波堤结构型式
1.直立式主要结构型式;
2.重力式直立堤的结构型式和特点;
3.上部结构港外侧不同外形结构（直立面、
弧面和削角）比较分析; 4.开孔直立堤、消能箱式直立堤和带孔道的 消能方块直立堤特点
破坏结果： (1)防波堤的破坏主要发生在水深较大的四脚锥体护面的地段。 (2)部分地段内的挡浪墙大部分破坏，其破坏形式为：位移；立墙与
防波堤的新结构型式
直立面） 防波堤； %水平式混合堤。 对#类的开孔消浪沉箱结构， 由开孔消浪矩形沉箱
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《水运工程》 6789 : ;/9<8=/> ?5@45<<845@
结语 （!） 本驳岸工程虽然规模不大， 但低桩承台后板桩结
构在厦门地区还是第一次采用。该结构因其投资较省、 施工便捷且对相临构筑物影响小等优点受到了建设单位 的好评， 已被评为厦门市优质工程。该结构在鹭江道改 造工程中的成功应用为今后在厦门地区采用该类结构打 开了思路， 积累了经验。 （+） 为积累低桩承台后板桩结构的运用经验， 设计原 要求对桩基及承台进行应力测试， 后由于工期紧、 资金限 制而没能实现。但从施工和工程竣工后的位移及沉降的 观测资料来看， 实际位移基本与设计计算值相符。 （,） ’&’&# () 程 序 对 桩 基 入 土 段 采 用 弹 性 地 基 梁 法， 因而合理选取 * 值是设计的关键， 这有待今后在工程 实践中加以总结。
石港大水深梯形沉箱防波堤、 柴山港双层圆筒防波堤、 宫崎港半圆型防波堤和熊本港的 “倒 !型着底式” 防波堤。 关键词： 防波堤； 新结构型式 中图分类号： +’*’ # " 文献标识码： , 文章编号： （"$$!） !$$" ( -)%" !! ( $$"$ ( $’
!"# $%&’(%’&" )*+", -. /&"01#0%"&,
浅述防波堤的非传统结构型式
情况 。
四、 双 圆筒 混合堤
双 圆筒混 合 堤是 混 合 式 防波 堤 的 上部 主体 采 用 由双 层 圆筒 组 成 的开 孔 消浪 圆筒 结构 。 日本 柴 山港位 于 日本 海岸 国家 公 园 区内 ， 根据 景 观和 消 浪 的
越来越多的新技术运用于防波堤工程 ， 致使出现越来越多的新型结构 ， 如半 圆型 防波 堤 、 弧 面格 型结 构 防波 堤等 。这 些新 型 结构 相 比传 统 结构 具 有适 用 性强， 节 约造 价 ， 施 工便 捷 等优 点 。
一
、
半 圆型 防波堤
半 圆 型防 波堤 是一 种新 型 防护 性建 筑 物 ， 其 堤身 由钢筋 混 凝土 半 圆形 拱
要求 ， 采用了该种型式防波堤， 其 自海底面至一 １ ８ ． Ｏ ｍ为抛石基床 ， 其上为总高 ２ ６ ． ５ ｍ的钢筋 混凝 土 双层 圆筒 ， 圆 筒顶 高 程８ ． ５ ｍ。外筒 海 侧 开有 ４ 排９ 列 横孔 ， 孔 的宽 高 比为２ ： １ ； 外筒 港 侧 开有 ｌ 排９ 个方孔， 其 高 程 与海 侧 最 下 面 的 １ 排孑 Ｌ
一
五、 筒型基 础 防波堤
在 我 国珠 江 口、 长江口、 天津 渤海 湾 等海 岸地 区广泛 分 布着 软 土地 基 ， 筒 型基础防波堤是适用于软土地基 的一种新型港 口与海岸工程结构 ， 其基础是 半圆型防波堤新结构 、 新技术的开发始于 日本 ， 但对其技术的进一步完 由沉入 软土 地 基 中的双 排 无底 空心 圆筒 组 成 ， 上 部 由单 排空 心 圆筒 形成 挡 浪 善、 创新和发展 以及在实际工程 中的大规模推广和应用则在中国。实践证明 墙 。 种 颇具 特 色和 很有 发展 前 景 的新 型防 波堤 结构 。
防波堤结构的创新
防波堤结构的创新牛恩宗;王玥葳;马德堂【摘要】梳式防渡堤和带减压倒L型胸墙的斜坡堤都是防波堤结构的创新.梳式防渡堤集消浪、轻型、便于透流等特点为一体,属国内外首创;带减压倒L型胸墙的斜坡堤有效地利用了波浪相位差减少了波浪水平力,利用排水通道减少了浮托力,延长了防波堤寿命,取得了显著的经济效果.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2009(000)001【总页数】7页(P16-22)【关键词】防波堤;梳式;减压;倒L型胸墙;创新【作者】牛恩宗;王玥葳;马德堂【作者单位】中交水运规划设计院有限公司,北京,100007;中交水运规划设计院有限公司,北京,100007;中交水运规划设计院有限公司,北京,100007【正文语种】中文【中图分类】U656.2防波堤的功能是防御外海波浪对所掩护海域的侵袭，为船舶的停泊和作业提供平稳、安全水域和保护港内水工建筑物，故在港口工程中具有特殊地位。
由于防波堤要在恶劣的环境中工作，造价相当昂贵，因此，寻求合理、可靠的结构型式和切实可行的施工方法以保证其使用功能并降低造价为世界各国港口工程界所重视。
由于全球经济一体化引起的世界贸易额的增长，以及为降低运输成本引起船舶大型化，海岸自然资源不断被开发利用，优良港湾被开发殆尽，新建港口不得不向环境恶劣的海域发展，在水深、浪大、地质条件复杂的海域建设防波堤成为不可避免的趋势。
在我院承担的港口工程设计中，防波堤工程占有相当大的比重。
我们遇到了相当多的困难，解决了相当大的难题，同时也取得了相当大的成绩。
从“七五”计划开始，国家在大连市大窑湾开辟了新港区。
大窑湾湾口将建设3座防波堤——南防波堤（简称南堤）、岛式防波堤（简称岛堤）及北防波堤（简称北堤）。
3座防波堤可掩护全湾大型深水泊位近50个，见图1。
大窑湾防波堤的建设引起了口门处流速的变化。
工程前大窑湾湾口最大流速0.57m/s。
按传统直墙实体型式，全部防波堤工程完成后南北口门流速将分别为1.3m/s和1.52 m/s（横流流速分别为0.57 m/s和0.67 m/s左右）。
防波堤
防波堤编辑词条发表评论(0)目录• 防波堤• 正文• 配图• 相关连接防波堤编辑本段回目录正文编辑本段回目录用于围护港池，挡御波浪，维持水面平稳，以便船舶安全停泊和作业的水工建筑物。
防波堤还可起到防止港池淤积和波浪冲蚀岸线的作用。
它是人工掩护的沿海港口的重要组成部分。
类型防波堤的平面布置,有的呈环抱形,底端与岸线连接,顶端形成口门（图1）；有的离岸与岸线大致平行，口门设在堤的两端。
防波堤的形式一般有斜坡式(图2)、直立式(图3)和混合式（图4）三种。
结构形式的选择，取决于水深、潮差、波浪、地质等自然条件，以及材料来源、使用要求和施工条件等。
①斜坡式防波堤：一般由石块或各种形式的混凝土块体抛筑而成；也有的是堤心抛石，面层护以重量较大的混凝土块体。
斜坡式防波堤一般适用于水深较小、地基较差和石料来源丰富的地方。
如果用混凝土块体护面，也适用于水深较大、波浪较大的地方。
②直立式防波堤：用封底钢筋混凝土沉箱或混凝土方块砌筑而成。
一般适用于地基较好、水深较大，即使出现极大波浪也没有破碎波的地方。
③混合式防波堤：下部为抛石结构，上部为直墙结构，是斜坡式和直立式相结合的形式。
混合式防波堤又分为两种。
一种是上部直墙的底面高于或接近低水位；另一种是上部直墙的底面座落在低水位以下足够深度处，以减轻波浪对于下部抛石基础的破坏作用。
中国沿海港口多采用斜波式防波堤，一般堤心抛小块石，外砌大型条石护面或护一层混凝土块体。
美国和南美洲沿海港口则多采用散抛大块石斜坡式防波堤。
北美大湖区以采用直立式封底钢筋混凝土沉箱结构居多。
欧洲尤其是地中海沿岸，则多用直立式防波堤，常用重达数百吨的混凝土方块砌成。
用于建筑斜坡式防波堤的混凝土块体有多种形式，最常见的有四脚锥体(图5 a)和扭工字块体（图5 b）两种。
采用这类块体可以提高斜坡式防波堤抗御波浪的能力和节省材料。
平面布置和口门位置的确定在岸边建造防波堤会破坏岸线原来的动力平衡状态，导致岸线变形。
深水防波堤新型结构
深水防波堤新型结构深水防波堤新型结构深水防波堤在港口建设中起到至关重要的作用。
防波堤的主要功能是保护码头、船坞和船舶不受海浪的影响。
而对于深水港口来说，深水防波堤就更是必不可少的建筑。
传统的深水防波堤一般采用了基础深埋、混凝土桶结构等方式，不仅造价昂贵，且施工难度大。
近年来，新型深水防波堤出现了，其所采用的新材料和结构形式大大提高了其工程效率和施工质量。
一、采用新型材料新型深水防波堤采用玻璃钢材料，这种材料具有轻质、耐腐蚀、抗震性能好等优点。
这使得在防波堤施工过程中，工程设计可以更加精细，并能减少建设成本。
同时，玻璃钢材料还具有良好的施工性能，能够适应不同地形条件，因此，在一些特殊环境中建造深水防波堤，这种材料尤其适用。
二、采用新型结构新型深水防波堤采用了较为先进的箱型结构。
该结构能够有效减少阻力，提高抗风和抗浪性能，使得港口更加平稳和安全。
同时，箱型结构还能在一定程度上缓解垃圾浪和漂浮物对港口造成的影响，降低了堤体的冲刷和损坏风险，提高了港口的安全性。
三、加强施工质量控制新型深水防波堤的施工过程更加注重质量控制。
在之前的施工中，由于基础建设的工艺不合理，导致深水防波堤容易发生松动和移位等情况。
而新型深水防波堤采用了更加先进的施工技术，注重每个环节的质量，从而保证了工程的施工质量和防波堤的整体性和稳定性。
总之，新型深水防波堤采用的新材料和新结构，使得港口建设在工程效率、施工质量和经济效益等方面均得到了巨大提高。
同时，注重施工质量控制，也使得港口更加安全和稳定，为中国港口建设提供了更加先进的选择。
防波堤的基本结构型式及案例破坏分析
20
.
开孔直立堤
21
.
消能箱式直立堤
进一步减少堤前反射波，迎波外壁的下部是透空的。由开孔的上部外 壁与在水深中部的开孔水平地板形成消能箱。这种型式可造成箱内外 更大的相位差，使消能作用更为显著。
（2）模型试验的误差。 （3）四脚锥体和挡浪墙的断裂，都不是由于混凝土的质量问题，而是由
于发生的波高超过设计波高，使四脚锥体发生的过度要多和位移而导 致断裂。 （4）设计断面挡浪墙前的四脚锥体层的顶高和顶宽均偏小。
30
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直立式防波堤破坏实例及其原因分析
1.阿尔及利亚直立堤破坏
破坏过程简介： （1）破坏波高超过6.1m，而设计波高4.9m，约有91m长的一段堤身发 生了不均匀沉降，墙身向海测倾斜。 （2）修复：临海侧抛筑了自海底至堤顶的墙前掩护棱体。在临港一 侧也抛筑约为半个堤高的棱体，并且墙身上钻孔灌浆，使墙身尽可能 成为整体。 （3）随后再次遭遇特大风暴潮，366m长防波堤向海测倾倒。
2.重力式直立堤的结构型式和特点;
3.上部结构港外侧不同外形结构（直立面、 弧面和削角）比较分析;
4.开孔直立堤、消能箱式直立堤和带孔道的
消能方块直立堤特点
14
.
1.主要结构型式:
重力式和桩式
重力式直立堤
15
桩式直立堤
.
2.重力式直立堤的构成和各结构形式特点
重力式直立堤主要由墙身、上部结构和基床组成。
实例：山东莱州海庙地区渔港防波堤。
不分级块6 石防波堤
.
5 防波堤
①优点：石料利用合理，稳定性提高，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、地基软、石料丰富、波浪小。
不分级堤：设计波高小于2～2.5m 分级堤：设计波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。
54/64
（2）砼块体护面斜波堤
55/64
3、异性人工块体护面防波堤
优点：①形状因素比较好，即具有高度的不规则性， 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：
四脚锥体、四脚空心方块、扭工字、铁砧体、三柱体、 六脚锥体。
基床式
43/64
插入式
44/64
二、消能式防波堤 1、顶部削角直立堤 在直立堤的上部结构靠海侧做成较缓的斜面，犹如直立墙削 掉一个角。这样，堤前波浪在斜面上破碎，即削减了一部分 波能，又减少了堤前波浪的 反射，从而使波浪减少； 同时，作用在斜面的波压力的 垂直分力还有利于堤的稳定， 从而减小了堤的断面。 缺点：削角斜面上的越浪较 大。
59/64
1980.12 受风暴袭击遭严重破坏。
设计H=4.0米，破坏H=8~9米,1981年1月受风暴袭击遭严重破坏。
60/64
设计H=4.9m，破坏H=5.8m ，1982年9月建成10月24~25日遭风浪袭击，严重破坏。
1972.07.26 强台风东突堤39t压顶块和堤肩部2.9t四角锥被风浪打向港侧边坡上， 东突堤出现大缺口，波浪涌入港内，使护岸、浮码头受到破坏。
直立式防波堤(全面权威讲解)
2、当d≥1.8H, d/L=0.05～0.12时，作用于直墙建 筑物上的立波波压力的计算 ⑴波峰作用时 ①波面高程的计算
c
d
B ( H / d ) m
0.5945
B 2.3104 2.5907 T*
2
m T */(0.00913 T * 0.636 T *1.2515 )
3、大直径圆筒直立堤
墙身直径为3ｍ以上的薄壁无底砼圆筒，置于抛石基床
或部分沉入地基之中，筒中填充砂石。 １. 置于抛石基床上的圆筒机构及其工作原理与一般重力式 基本相同。 ２. 部分沉入地基中的圆筒直立堤，适用于软基和持力层较 深的情况 ⑴对于沉入地基较浅（1.5～3m）的圆筒，其工作状 态同重力直立堤。 ⑵沉入较深的圆筒，由于受土的嵌固影响较大，其工作 状态不同于重力式结构。
中基床
d 2 1 ＜ 1 3 d 3
d 1 1 .8 H
d1 1 . 8 H ＜
高基床
2 d1 ＞ 3 d
d 1 1 .5 H
d1 1 . 5 H ＜
立 波
远破波
备注：
①当明基床上有护肩方块，且方块宽度大于1.0倍波高时，
宜用d2代替基床上水深d1来确定波态和波浪力。 ②当进行波波陡较大（H/L＞1/14）时，则立波波陡较 原始波增加一倍，当达到极限波陡时，立波可能破碎，堤 身将 受到破碎立波的压力。 ③对暗基床和低基床的直墙式建筑物，当墙前水深d＜2H 且水底坡度i＞1/10时，墙前可能出现近破波。它是否出 现 和出现后的波压力应由模型试验来确定。
近破波：当直立墙前面较远处水深很大，而距建筑物前面 半个波长以内或是基床顶面水深不足时，波浪行进到此处发生
剧烈变形，造成破碎，冲击墙身，产生近破波。 这种波一般发生在中、高基床的情况。 远破波：当直立墙前面距墙身半个波长或稍远处，其水深 小于波浪破碎水深情况下，进行波将在到达建筑物之前破碎， 形成一股向前运动的水流冲击墙身。这种波浪形态称为远破波。 这种波一般发生在平缓海底，而且基床为暗基床或低基床 的情况。 2、各种形态的波浪产生的条件 见下表。
第七章 防波堤
1、防波——维护港内水域平稳 2、拦沙——减淤 3、防流 4、防冰
概 述
一、防波堤的功能——形成有掩护水域
5、导流
6、内侧兼作码头
二、防波堤的型式
1.按平面位置分类
⑴突堤式 ⑵岛式
2.按结构型式分类
⑴斜坡式 ⑵直立式
⑶混合式
⑷特殊型式
⑴斜坡式 ａ、消浪功能好，波浪大部分不反射； ｂ、对地基承载要求不高，损坏后易修复； ｃ、施工容易，一般不需大型起重设备，便于就地取材； 适用于水深不大（<10～12ｍ），当地基料价格便宜或地 基较软的情况 。
立波：当直立墙前水深和基床顶面上的水深大于波浪破碎水深，直立堤的长 度大于一个波长以及入射波与墙正交的情况下，波浪遇墙后不破碎，产生完 全反射，即入射波和反射波的波浪要素完全相同，入射波和反射波迭加后形 成立波。其特点是波高增加一倍，波长和周期不变。
远破波：当直立墙前面距墙身半个波长或稍 远处，其水深小于波浪破碎水深情况下，进 行波将在到达建筑物之前破碎，形成一股向 前运动的水流冲击墙身。这种波浪形态称为 远破波。 这种波一般发生在平缓海底，而且基床为 暗基床或低基床的情况。
适用：水深较大和地基较好的情况
二、直立式防波堤的结构型式(重力式、桩式)
1. 重力式：以自重维持稳定。
重力式直立堤
2.桩式
主要有管桩、排桩、板桩、桩格等型式。
⑴钢管桩直立堤
⑵双层板Hale Waihona Puke 防波堤⑶钢板桩格形结构防波堤
3. 消能式防波堤
开孔直立堤
半圆形防波堤
三、波浪对直立式防波堤的作用 作用于直立式防波堤的波浪形态有立波、远破波和近破 波三种。其影响因素包括波浪要素、堤前水深、底坡及基 床轮廓等
第七章 防波堤汇总
造价增加。 对地基不均匀沉陷较敏感，一旦破坏修复困难。
2020/6/26
港口水工建筑
4
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
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港口水工建筑
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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
要求口门较宽，对港内水域掩护不利。
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港口水工建筑
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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
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。
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港口水工建筑
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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
防波堤有哪些结构组成
防波堤有哪些结构组成
防波堤的种类有很多，其结构也不相同，那么防波堤有哪些结构组成呢？
插入式箱筒型基础防波堤结构是一种适用于深水软土地基上的全新的结构型式，其设计理论、计算方法和施工方法都与传统的防波堤结构有着本质的区别。
针对该新型防波堤结构开展了设计计算理论研究、结构优化研究、现场工程试验工作，初步建立了一套结构设计和工程施工方法。
插入式箱筒型基础防波堤结构具有重力式结构的一些特性，其水平抗滑稳定性、抗倾稳定性、整体稳定性、地基应力等方面的设计计算可参照重力式码头和防波堤结构进行。
结构的沉降量较传统重力式结构的小，可采用固结有限元方法进行计算分析。
气浮拖运、抽负下沉及调偏技术是箱筒型基础结构施工的专用技术方法，其操作简单、辅助船机设备少、下沉压力大、能耗小、费。
第七章 防波堤
三 斜坡式防波堤的断面尺度及构造
(2)护面块体的垫层块石 块石大小与护面块体质量有关,一般不小于护面块体 重量的1/40~1/20。
(3)堤心石
主要作用是构成斜坡堤的基本轮廓,并支承主要防浪层。
三 斜坡式防波堤的断面尺度及构造
(4)其他部位 当防波堤允许少量波浪越顶时,内坡常在某个水位上用与堤 外相同的护面块体。 为改善软弱地基的承载力增设堤底垫层,厚度和范围由稳定性 而定； 对建在可冲刷地基上的斜坡堤,堤前应设置护底块石层。
ps K1K 2H
静水面以下H/2处,波压力为0.7Ps ；水底处波压力强度：
pd
0.6 p s 0.5 p s
d 1.7 H d 当 1.7 H 当
(三) 作用于直立式防波堤的远破波压力
2. 波谷作用时的波压力
(三) 作用于直立式防波堤的远破波压力
静水面处波压力强度为零； 静水面以下二 分之一波高处至水底的波压力强度取常 数,且： p 0.5H
作用与直立式防波堤的近破波波压力
静水面处波压力强度计算：
当
2 d1 1 3 d 3时(中基床)来自 H 1 0.13 d1
H 1 0.13 d1
d 1 当1 时(高基床) 3 d 4
1
H p s 1.25H 1.8 0.16 d1
M c 1 p ac c 1 c h c 1 p oc 1 d 3 2 d d d 24 d 3 d
2 12h c h c 1 p bc 1 p dc 4 5 d d 4 d 24 d
三 设计波浪的确定
设计波浪的波列累积频率:
是指在实际海面上不规则波列中出现频率, 代表波浪要素的短期统计分布规律.主要反映 波浪对不同类型建筑物的不同作用性质。 设计波高的波列累计频率标准见表7-11。
弧面格型结构防波堤
作 者 简介 ： 吴进 （９ ３ ）女 ， 程 师 ， 事 港 口工程 结 构设 计 。 １７一， 工 从
在 国内 ， 中交 第 一航 务 工程 勘 察设 计 院于 １ ９ ９５
１ 与 直立 式 防 波 堤相 比， 圆 型 防波 上 的波 ） 半
浪 力较 小 ， 滑稳 定性 能好 ； 抗
２ 作用 于 半 圆形 堤面 的波 浪压 力 ， 作 用方 向 ） 其 均通 过 圆心 ， 堤 身不 产生倾 覆力 矩 ， 对 因此 地基 应力 均匀 ， 较适 合于 软基 的条 件 ；
Ｗ Ｕ ｉ ＸＩ Ｓｈ ｎ ｗｅ Ｊｎ， Ｅ ａ — ｎ
（ｏ Ｃ ｍｍｕ ｉａｉｎ ｉｓ Ｄ ｓ ｎ Ｉｓｉ ｔ ｆＮａ ｉａｉｎ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ Ｔ ａ ｊ ０ ２ ２ Ｃ ｉａ ｎｃ ｔ ｓＦｒｔ ｅｉ ｎ ｔ ｕｅｏ ｖｇ ｔ ｎ ｉｅ ｒ ， ｉｎ ｉ ３ ０ ２ ， ｈｎ ） ｏ ｇ ｔ ｏ ｎ ｎ
件 吊起 移位 ；
种新 堤 型 的 内侧 还 可兼 靠 小船 ， 因此 它是 一 种具 有
良好 发展 和应 用前 景 的创新 的防 波堤 堤型 。
１ 半 圆型 防 波 堤
１ １ 基 本特 点 ．
６ 半 圆 型 防波 堤 的外形 ， ） 在海 域 中具 有 良好 的
景 观效 果 。
关 键 词 ： 面格 型 ； 波 堤 ； 新 ； 道 弧 防 创 通
中 图 分 类 号 ： ５ ． ４ＴＵ３３ Ｕ６ ６２ ： ３
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：１ ０— ５ ２ ２ ０ ） ３０ ２— ３ ０ ４９ ９ （０ ６０ ．０ ６０
Ｃｕ ｖ ｃ ｌｕ ｒ Ｓ ｒ ｃ ｕｒ ｅ ｋｗａ ｅ ｒ ｅ Ｆａ ｅ Ｃｅ ｌ ａ ｔ ｕ ｔ ｅ Ｂｒ ａ ｔｒ
斜坡式防波堤
5、 斜坡坡度设计 ⑴影响因素：取决于波 浪要素、护面结构的类型 和块体重量等因素。
护面类型 坡度
抛填或安放块石
1：1.5～1：3
1：1.5～1：2 1：0.8～1：2 1：1.5～1：2 1：1.5～1：1.25
⑵确定原则： 干砌或浆砌块石 外侧＜内侧（外缓内陡） 上部＜下部（上缓下陡） 干砌条石 抛石护面＜安砌块石＜ 人工块体护面 堤头＜堤身
Ⅱ、波浪与斜波堤的相互作用
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； 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。
3
本公式缺点： a. K′----稳定系数是常数，没有考虑块体肩的相互嵌固
制约作用（结果偏大）
b. 稳定重量偏安全，保守，尤其是当m<2时。
⑵Hudson公式
①计算公式
根据试验得：
b W 0.1 , sb 3 k D sb 1 ctg
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
2/3
则：
b b wg W cos sin k H b g b
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防波堤的新结构型式徐 光1,谢善文2,李元音2(1.交通部水运司,北京 100736;2.中交第一航务工程勘察设计院,天津 300222)收稿日期:2001-06-27作者简介:徐 光(1956-),男,吉林农安人,副司长,从事水运工程管理。
摘 要:根据赴日本进行技术交流的体会,对日本防波堤新结构的发展,大体归纳为3个主要发展方向。
详细介绍釜石港大水深梯形沉箱防波堤、柴山港双层圆筒防波堤、宫崎港半圆型防波堤和熊本港的“倒π型着底式”防波堤。
关键词:防波堤;新结构型式中图分类号:U656.2 文献标识码:C 文章编号:1002-4972(2001)11-0020-06N e w Structure Types of B reakw atersX U G uang 1,XIE Shan -wen 2,LI Y uan -yin 2(1.Water T ransport Bureau of Ministry of C ommunications ,Beijing 100736,China ;2.China C ommunications First Design Institute of Navigation Engineering ,T ianjin 300222,China)Abstract :Three main aspects for the development of new types of breakwaters in Japan have been concludedaccording to the knowledge gained from the technical exchange.The deepwater trapezoidal caiss on breakwater at K amaishi ,the dual cylinder caiss on breakwater at Shibayama ,the semi -circular breakwater at Miyazaki and the “in 2verse лtype ”breakwater at K umam oto are introduced in detail.K ey w ords :breakwater ;new structure type 为了进一步提高我国水运工程防波堤和导堤设计与施工的技术水平,由交通部水运司组团,于2001年4月赴日本进行技术交流。
在日本期间,于港湾空港技术研究所(原运输省港湾技术研究所)参加了中日防波堤技术交流会,中日双方分别介绍了近年来本国防波堤和导堤工程发展的概况,交流了在研究、设计和施工方面的有关成果和经验。
在现场考察方面,重点考察了釜石、柴山、宫崎、熊本、长崎和博多港的防波堤工程。
根据交流和考察的内容和体会,本文将主要探讨直立式和混合式防波堤新结构型式的发展方向,并重点介绍考察港口中较新型和有特色的防波堤工程。
1 日本防波堤新结构的开发日本是太平洋中的1个岛国,岛周围分布着众多的港口,这些港口大多数都需建造防波堤来掩护港域和码头,免遭海浪的侵袭。
因此日本对开发防波堤新的结构型式历来十分重视,毫无疑问,日本已是世界上防波堤型式最多的国家。
由于多数港口水深浪大,因此钢筋混凝土浮式沉箱是日本最常用的结构型式,而日本的新结构防波堤,也主要是在沉箱结构基础上的改进。
开发新结构防波堤的主要目的:减少堤前的反射波;增加堤体的抗浪稳定性;降低堤后的传递波;促进海水交换;兼顾其他用途(如波力发电等)。
对日本防波堤的新结构型式,我们认为大体可归纳为3个主要发展方向:①开孔消浪沉箱结构;②斜面(非直立面)防波堤;③水平式混合堤。
对①类的开孔消浪沉箱结构,由开孔消浪矩形沉箱演变为迎波侧上部为圆弧形凸曲面的开孔消浪沉箱,再演变为双层圆筒开孔消浪沉箱,以适应在较宽的作用波浪周期范围内起到消浪和减少堤前反射波的作用。
对②类的斜面(非直立面)防波堤由防波堤的上部结构采用削角斜面的型式(削角斜面直立堤),演变为堤的迎波侧上部为凹曲面型式,再演变为迎波侧全部为斜面的梯形沉箱,再演变为半圆形防波堤(图1)。
对堤上部为凹曲面的型式,日本和歌山港曾于1985年采用3层凹曲面以形成2道波浪通道的结构,目的是充分利用波浪力的垂直向下分力,增加堤体的抗浪稳定性。
但由于这种沉箱结构过于复杂,施工困难,且造价较高,据说仅作了1个,已不再发展。
图1 非直立面防波堤外形的演变对③类的在直立墙前有消浪块体棱体掩护的水平式混合堤,其新发展的型式,可以日本下田港建造的防波堤为例。
由于设计波高达16m ,单独的直立堤难以抵御巨大的波浪力,而若采用常规的水平式混合堤,又因当地水深达40m ,将消耗大量的块石和人工块体,造价太高。
为此发展了一种新概念的水平式混合堤:将四脚锥体放置在沉箱上部间隔的前格舱与连续的后格舱之间(图2)。
实际上这种型式不但具有水平式混合堤中人工块体对直立墙的掩护作用,而且前、后格舱之间形成消能室,因此也同时具有开孔沉箱结构的消浪作用。
这种型式也可视为③类与①类相结合的发展型式。
图2 双格舱沉箱和消浪块体混合堤上述任2种类型相结合的发展型式,还有如①类与②类结合的斜面开孔消浪沉箱结构;②类与③类结合的削角直立堤前抛有消浪块体棱体的型式;等等。
软基上的防波堤新结构有横断面为“倒T 型”或“倒π型”的无抛石基床的“着底式”防波堤,利用粘性土表层的粘结力抵抗水平波浪力,也可在底板下打设短桩来增加水平抗力。
在波浪较小时开发有双排圆柱结构,在前后2排间隔设置的钢管间安装横板和竖板以挡浪。
据港湾空港技术研究所介绍,今后日本在防波堤新结构开发中,将重点考虑以下几个方面的因素:(1)新结构应便于施工;(2)尽可能利用新材料;(3)考虑环境保护因素,包括海水交换型防波堤和亲水性防波堤等。
亲水性防波堤是指结合海滨休闲用的防波堤。
2 釜石港大水深梯形沉箱混合堤釜石港位于日本本州东海岸岩手县的釜石湾。
由于釜石湾的地理位置和地形条件,使其易受地震海啸(津波)的侵袭。
由地震引起的津波是一种长周期的孤立波。
据记载,釜石湾在历史上曾于1896年、1933年和1960年发生过3次大的海啸,1896年的津波波高达7.9m ,造成了3765人死亡,财产损失严重。
为此日本于1977年决定在釜石湾口建造深水防波堤,主要用来防止海啸的侵害。
湾口防波堤总长度为1960m ,其中北堤长990m ,口门段长300m ,南堤长670m 。
堤址的水深大部分在25m 以上,最大水深达63m 。
对津波的设计标准是使海面上高度为8m 的津波(即孤立波波高为8m )于港内降为4m 。
对此防护效果,由港湾空港技术研究所采用数学模型和物理模型作过论证,由于口门段的水深近60m ,因此需建造顶高为-19.0m 的潜堤。
湾口防波堤对风浪也起到防护作用,对风浪的设计标准,深水段和浅水段采用的重现期分别为150a 和50a 。
推算至北堤深水段和浅水段的设计最大波高H max 分别为13.3m 和10.8m ,波周期为13s 。
防波堤堤址的地基条件良好,除口门段为中砂外,大部分堤身下为砾砂、砾石及岩石。
天然情况下,湾口潮流的流速仅有0.08m/s 。
但模拟1896年和1933年2次海啸时周期为16min 和10min 的津波,在湾口防波堤口门处的最大流速可达7.9m/s 和8.2m/s 。
为适应工期的要求,口门段的潜堤采用钢骨架沉箱,重量较轻,勿需在浮坞内预制,可用起重船安放。
在口门段两侧为22个钢筋混凝土梯形沉箱为主体的大水深混合堤,其中19个梯形沉箱在北堤。
其余堤段为矩形开孔消浪沉箱混合堤。
梯形沉箱的抗浪稳定性优于矩形沉箱。
深水段梯形沉箱混合堤(图3),自海底面至-27.0m 为抛石基床,沉箱总高度为30m ,自-27.0～-6.0m 为梯形断面,高2110m ,上、下边长分别为16m 和30m 。
自-6.0～3.0m 为矩形断面,分为外、中、内3个格舱,港内侧格舱充水密封,外格舱和中格舱为消浪室。
在沉箱海侧的外墙及第1道纵隔墙上均开有4排横孔,消浪室的横隔墙上也开设横孔。
图3 釜石港梯形沉箱混合堤断面(单位:m )沉箱外墙厚度为0.6m ,底板厚1.0m 。
纵、横隔墙采用单层配筋,沉箱的配筋率约为110kg/ 。
沉箱首先在6500t 浮坞内预制至11.0m 高,出坞后在专用栈桥旁坐底接高。
对于30m 高的沉箱需接高5次。
对梯形沉箱,因内外两侧为斜面,所以在内模板的安装和拆卸、钢筋的架设以及混凝土的浇筑和振捣等方面均较矩形沉箱困难。
深水段混合堤的基床厚度超过30m 。
基床采用5～800kg 重的块石,由自航开底驳抛填,每层厚约1.5m 。
基床不作夯实处理,预留最大沉降量为2m 。
基床采用水下整平机进行整平。
通过水上遥控,水下整平机依靠8个液压支腿,可以在纵横两个方向上步履移位。
施工时先用齿耙耙平基床块石,再用压辊碾压。
基床整平的允许高差为±300mm 。
釜石港采用的水下整平机,最大作业水深为35m ,每天可完成作业面积200 。
当整平200kg 下或100kg 以下块石基床时,整平精度可达100mm 或50mm 。
由于沉箱在水面下呈梯形,因此要特别注意下沉时与已安好沉箱的相碰。
在梯形沉箱两侧斜面部分的格舱,要通过专门设置的作业孔进行填石。
由于基床厚度大,又未经夯实处理,所以相邻两沉箱顶部的高差较大,根据目估,一般有500～600mm ,最大可超过1m 。
相邻两沉箱间的缝宽也可达500mm 左右。
釜石港的大水深防波堤,石方量达700万m 3。
每延米的平均造价为7500万日元(包括所有的附属设施费用)。
自1978年开工以来,至2000年完成的防波堤长为1345m ,其余段计划在5a 内完成。
釜石港深水防波堤的特点可概括为以下几点:(1)防波堤的最大水深达63m ,为世界上水深最大的防波堤;(2)防波堤同时具有防津波和防风浪的作用;(3)梯形沉箱的尺度大,其长、宽、高均为30m ,重量达1.6万t ;(4)梯形沉箱上部为双重消浪室,在风浪作用时有良好的消浪作用。
3 柴山港双层圆筒混合堤柴山港位于日本本州兵库县的北部,面临日本海,历史上为一渔港,1954年被指定为500t 以下小船的避风港,1987年又决定开辟为500～3000t 船舶的避风港。
计划在湾口进港航道的两侧建造2座岛式防波堤,西堤长450m ,东堤长200m 。
堤址的水深约为28～32m ,推算堤前的有效波高H 1/3=9.7m ,最大波高H max =17.5m ,有效周期T s =1410s 。
柴山港位于海岸国家公园区内,根据景观和消浪的要求,混合式防波堤的上部主体采用由双层圆筒组成的开孔消浪沉箱结构(图4)。