海岸工程第七课

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Z3为波浪在斜坡上的爬高,是压力零点
板自重为均布荷载,Gw=hγ
9、海堤设计
护坡计算
③护面混凝土板厚度计算: 强度计算:作用在板上的力主要有板上的波浪压力和板自重。将上述荷载组 合起来,用弹性地基筋。 波浪正向压力: 1.5≤m≤5.0,作用在整体或装配式平板护面上的波压力
Z3为波浪在斜坡上的爬高,是压力零点
风暴延时(波浪作用个数N ),堤身结构渗透性(渗透系数P),波浪作用后堤
面破坏水平S等的影响。 基本前提: 护面层由块石组成;在经受波浪打击时很少越浪或不发生越浪;堤身边坡是 均匀的,在此前提下,按波浪的两种形态——卷破波和涌波型破波 分别采取不 同的公式。 破波相似参数临界值 c,卷波型破碎 卷破波 >c,涌波型破碎
厚度尺寸: t
栅栏板护面时的 设计波高,一般 不超过4.0m
斜向坡度m=1.5、2.0、2.5
格栅波浪最大正向压力:
格栅波浪最大反向压力差:
计算的波高为H1%。
9、海堤设计
波浪爬高计算 越浪量计算 护坡计算 防护墙稳定计算
9、海堤设计
防护墙稳定计算 稳定计算内容:
Review 9、海堤设计
护坡计算

干砌块石护面也是一种常用的护面型式,其失稳一般系由于波浪浮
托力引起的向上跳脱。干砌块石护面计算一般确定其砌石厚度,计
算方法系根据坡面法向的作用力(波浪浮托力,重力法向分量,摩 檫力等)的平衡导出的。
Review 9、海堤设计
护坡计算
②抛石单个块体重量计算 护面块体失稳的三种形态: 波浪下落,堤内水体外流形成水流对块体的浮托力,浮托力过大,失稳脱出。
影响。研究表明这些对护面稳定性没有影响。
讨论:损坏水平S值。 公式适用范围:对块石应用优于赫德森公式,但对堤头估计不足,对方块护 面则符合不好,对四角锥护面也无改进。对一些参数仍应依靠模型试验确定。
9、海堤设计
护坡计算 斜向波作用:
抛石: ②抛石单个块体重量计算
斜向波等效波高换算的系数x值
波浪的浮托力 (堤防设计规范)
h
系数取值: ——开缝板取0.075,对于上部为开缝下部为闭取0.1。
9、海堤设计
护坡计算
③护面混凝土板厚度计算:
斜坡堤面板的波浪力
波压力过程线
破ห้องสมุดไป่ตู้的抛物线射流
9、海堤设计
护坡计算
③护面混凝土板厚度计算: 强度计算:作用在板上的力主要有板上的波浪压力和板自重。将上述荷载组 合起来,用弹性地基上梁板的计算方法,确定版的厚度、应力和配筋。 波浪正向压力: 1.5≤m≤5.0,作用在整体或装配式平板护面上的波压力
板自重为均布荷载,Gw=hγ
最大波压力P2作用点2的垂直坐标Z2(m)
9、海堤设计
护坡计算
③护面混凝土板厚度计算: 强度计算:作用在板上的力主要有板上的波浪压力和板自重。将上述荷载组 合起来,用弹性地基计算。 波浪正向压力:1.5≤m≤5.0,作用在整体或装配式平板护面上的波压力
Z3为波浪在斜坡上的爬高,是压力零点
Review 9、海堤设计
护坡计算
②抛石单个块体重量计算
( 3 )苏联《波浪、冰凌和船舶对水工建筑物的荷载与作用(СНиПⅡ 57-75)》规范公式。由倾覆平衡导出块体重量:
9、海堤设计
护坡计算
②抛石单个块体重量计算
大部分公式的共同结构是护面块体的重量:
① 与波高的三次方成正比 ② 与块体在空气中的重度成正比 ③ 与斜坡坡角的某个函数成反比 缺点:但大都未考虑波谱型式,波群以及三维不规则波作用对斜 坡堤护面稳定性的影响。

内坡护面块体的重量应符合下列规定: A. 当堤顶高程按越浪确定时,从堤顶到设计低水位以下0.5 -1. 0 倍设计波高 之间的内坡护面块体重量,应与外坡护面的块体重量相同;其下的内坡 护面块体,宜采用与外坡护面垫层相同重量的块石,但不应小于150kg, 且应按堤内侧波浪进行复核。 B. 当堤顶高程按不越浪确定时,内坡护面应按堤内侧波浪进行计算,且不 宜小于外坡护面垫层块石的重量。
板自重为均布荷载,Gw=hγ
最大波压力P2作用点2的垂直坐标Z2(m)
B——沿坡方向(垂直于水边线)的护面板长度
9、海堤设计
护坡计算
③护面栅栏板计算: 结构尺寸:
a0—栅栏板长边,沿斜坡方向布置,m; b0—栅栏板短边,沿海堤轴线方向布置,m。 栅栏板的空隙率P′宜采 用33%~39%, P′=37% 时的细部尺寸:
A. 墙身抗倾复稳定性计算
B. 施工期间,防护墙稳定性 C. 墙身整体沿墙底面或墙身沿各水平缝的抗滑稳定性 D. 防护墙沿垫层与地基接触面的抗滑稳定性 E. 地基稳定计算
9、海堤设计
防护墙稳定计算 基本荷载:土压力、水压力、重力、波压力等
波压力 静水压力
重力 静水压力
土压力
PE
摩擦力
特殊荷载:地震荷载
港口海岸与近海工程学院
COLLEGE OF HARBOR COASTAL AND OFFSHORE ENGINEERING
港口航道与海岸工程专业课程
海岸工程
主讲人:童朝锋、孟艳秋 二〇一六年九月
课时安排
总计:1.5学分/24学时
第一章 海岸防护概论 第二章 海岸防护工程 (2学时) (12学时)
9、海堤设计
护坡计算
②抛石单个块体重量计算
其他部位块体重量要求:
④ 堤顶块体的重量宜与外坡块体相同。当堤顶高程在设计高水位以上不足0.2 倍设计波高值时,其重量不应小于外坡护面块体重量的1. 5 倍。

斜坡堤堤头部分的块体重量,可按上式计算的结果增加20% - 30% 。位于波
浪破碎区的堤身和堤头的块体重量,均应相应再增加10%-25% ,必要时可 通过模型试验确定。
本章需要了解掌握知识点:
第一节 海堤
海堤设计标准,设计潮位与设计波浪计算,海堤断面型式和构造,海堤设计 方法,地基稳定与沉降计算,软基处理。
第一节
海堤(seadyke, dike seawall)
确定海 堤标准 和等级
水文、地 形、基础 和社会基 本资料
设计水 文要素 确定: 设计水 位、设 计波高
9、海堤设计
防护墙稳定计算
波压力
静水压力
重力
Pa
土压力 静水压力
PE
摩擦力
主动土压力系数
被动土压力系数
9、海堤设计
防护墙稳定计算 基本荷载:防护墙波压力
根据《海港水文规范》的有关规定,在确定波浪对直墙式建筑物的作用力
伊利巴伦公式 赫德逊公式:
前苏联规范公式
9、海堤设计
护坡计算
②抛石单个块体重量计算
(4)荷兰Van der Meer(1987)公式(目前最全面的一种方法) 除考虑了赫德森公式中已经考虑的波高,堤身边坡,护面块重度及其稳定特 性外,还分别考虑了波浪形态(破碎与否及破碎形态),波浪周期(或波陡),
p0 p k1k2 pop H
适用条件: 开缝板,透空率为约1.5%。
pop ——反向相对波压力,按下图查取。 图中B为护面板的宽度(m)
9、海堤设计
护坡计算
③护面混凝土板厚度计算:包括厚度计算和强度计算 厚度计算使用范围:明缝的混凝土或钢筋混凝土板护 面 使用条件: 2<=m<=5,结果比较适中 厚度计算公式: h (海堤设计规范) 厚度计算原理:混凝 系数取值: ——对整体式大块护面取1.0,装配式取1.1。 B ——沿坡方向的护面板长度。 土板重量要大于等于
某些突出的块石可因受过大的沿堤面的水流冲击而滑动。
表层块体在波浪作用下翻滚,力矩失稳。
Review 9、海堤设计
护坡计算
②抛石单个块体重量计算 (1)西班牙伊利巴伦公式。由滑动平衡导出块体重量 最早给出的分析块体稳定重量计算的是伊利巴伦。他力图用力的平衡 来求稳定重量。他认为波浪在斜坡上破碎时,呈射流冲击坡面,在射流消 失瞬间,充满在孔隙中的水体释放出来的能量给块体一个与射流方向相反
栅栏板护面时的 设计波高,一般 不超过4.0m
最小不小于100mm
9、海堤设计
护坡计算
③护面栅栏板计算: 结构尺寸:
a0—栅栏板长边,沿斜坡方向布置,m; b0—栅栏板短边,沿海堤轴线方向布置,m。 栅栏板的空隙率P′宜采 用33%~39%, P′=37% 厚度尺寸: 时的细部尺寸:
9、海堤设计
护坡计算
②抛石单个块体重量和厚度计算 (5)抛石或者人工块体: 层数:2~3层 n——护面块体或块石的层数;
先计算稳定块体重量,再计算厚度和块体个数
9、海堤设计
护坡计算
③护面混凝土板厚度计算:包括厚度计算和强度计算
斜坡堤面板的波浪力 面板波浪反向压力:
波浪浮托力与堤前波浪要素、堤内 外水位变化、堤坡坡度、护面及垫层透 水性等因素有关。其中堤内外水位的相 对变化是形成波浪浮托力的重要原因, 对波浪浮托力有较大影响。
栅栏板护面时的 设计波高,一般 不超过4.0m
t 最大波压力
最小不小于100mm
9、海堤设计
护坡计算
护面栅栏板计算: 结构尺寸:
a0—栅栏板长边,沿斜坡方向布置,m; b0—栅栏板短边,沿海堤轴线方向布置,m。 栅栏板的空隙率P′宜采 用33%~39%, P′=37% 时的细部尺寸:
堤线布 置和堤 型选择
堤 身 设 计
堤 基 处 理
稳 定 沉 降 计 算
施 工 设 计
Review 9、海堤设计
波浪越浪
探讨题:斜坡堤越浪量试验分析。
Review 9、海堤设计
护坡计算
主要设计内容:①砌石护坡厚度计算;②抛石单个块体重量和厚度计算; ③护面混凝土板厚度计算④栅栏板计算


(1)海堤 (7学时) (2)护岸 (1.5学时) (3)丁坝 (1学时) (4)潜坝 (1学时) (5)人工补滩工程(0.5学时)
(6学时) (3学时) (1学时)
第三章 围海工程 第四章 防波堤工程 第五章 其他海岸工程
第二章 海岸防护概论
本章内容:
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 海堤 护岸 丁坝 潜坝 人工补滩工程
项目 护面层 护脚层 改型方块 0.6 0.6 四脚锥体 0.3 0.4 块石 0.25 0.6
斜向入射波对工字型块体稳定性的影响
钩连块体 1 0.4
9、海堤设计
护坡计算
②抛石单个块体重量计算
其他部位块体重量要求:
① 当水下抛石棱体的顶面高程在设计低水位以下1. 0 倍设计波高值时,棱体 的块石重量可取按上式计算的块石重量的0.3 -0.4 倍。
涌破波
9、海堤设计
护坡计算
②抛石单个块体重量计算
参数控制:
① 边坡坡度Ctg:1.56 ② 波高:有效波高,H1/3 ③ 波陡:0.0050.06,大于0.06即不稳定而破碎。 ④ 渗透性:三种结构,不透水堤心(黏土或沙)得出P的下限,假定P=0.1;全 部由护面石块组成的均匀结构得出P的 上限值,假定P=0.6,第三种由透水堤 心上加一层两倍直径厚的护面层组成,P=0.5损坏水平:指在水面附近宽度 为Dn范围内被冲蚀的边长为Dn的立方形石块数。 ⑤ 风暴延时:N=1000~7000,N>7000时偏保守 ⑥ 重度:20~30KN/M3 ⑦ 其他参数:未含石块分级(乱石或均匀石块),谱宽度和波群特性等参数
的离开堤面的力.这个力与块体在水中的重量合成。当块体向斜坡下滑动
时,其块体重量的下滑分量与垂直堤面的力产生的摩擦力平衡,于是得到 平衡的临界表达式。
伊利巴伦公式示意图
Review 9、海堤设计
护坡计算
②抛石单个块体重量计算
Hudson公式:由上举脱落平衡导出块体重量 美国赫德森1959年在伊利巴伦研究的基础上进行了大量试验研究,根据块石 向上脱出的失稳模式提出。 基本假定为:波浪在斜面上发生破碎,此时水质点速度等于波速,作用在块 石上的速度力按此值计算。 计算原理:

对外坡有肩台的深水斜坡堤,外侧肩台上下的护坡宜采用同一类型和同一
规格的人工块体,当肩台顶面高程在设计低水位以下1. 0 倍设计波高值时 ,肩台以下坡面的护面块体重量不应小于肩台以上护面块体重量的0.5 倍。

外坡护面垫层块石的重量可取按上式确定的块体重量的1/20 -1/10 ,但最小 重量不得小于1/40 。对于四脚空心方块和栅栏板护面,其垫层块石规格应 按不小于护面空隙尺度确定。
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