港口航道与海岸工程-海岸工程课件PPT：第4.1章防波堤介绍
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海岸工程学
李俊花
2012年3月
1
第四章 防波堤工程
2wenku.baidu.com
4.1 概 述 4.2 斜坡式防波堤 4.3 直立式防波堤
3
港口组成
水域
港内锚地
港内锚地
进港 航道
大连港
防波堤
陆域
4
某鱼港防波堤布置平面图
5
某港区防波堤工程
6
4.1 概 述
通过前面的介绍，我们知道当建港的天然海域不能满足其掩护 与泊稳需求时，工程上用防波堤圈围一个平稳的水面，将港内 水域与外海隔开，使港内水域具有更好的掩护和泊稳条件。
应适当加长。 斜坡式堤头处，波浪容易越过堤头形成破碎水流冲击
堤坡上的护面块体，并向外推，受力比堤干大。因此。堤 头段内外侧的护面块石或人工块体的重量必须加大，或放 缓堤头内外侧的坡度。
喷气式
喷水式
22
四、防波堤的结构选型和设计条件
防波堤的设计条件包括 自然条件：风、浪、流、潮位、泥沙、冰凌、地震、地质等 使用条件：港口对防波堤功能的要求，如反射、绕射、越浪、
透浪、防沙、防流、防冰、堤顶是否利用、是否堤 内侧靠船等 材料条件：砂石料的开采、供应等 施工条件：施工设备、施工技术、施工作业天数等
23
防波堤的结构选型，应根据自然条件，材料来源，使用要求和 施工条件等，通过全面的技术经济比较加以确定。
1）水深较小时，斜坡堤 石料丰富 波高较大
2）水深较大，地质较好时，直立堤 3）水深更大时，浮式防波堤，高桩承台式防波堤 4）水位变动较大或临时的挡浪结构，浮式防波堤
24
五、防波堤的布置
1、防波堤布置的主要内容：
（2） 缺点：
a、护面块石易被波浪冲走，需经常维修，增加后期费用； b、堤两侧不能直接做系靠船舶的码头之用；
（3） 适用范围：
适用于水深不大（<10-20m），当地材料价格便宜，地基较软的情 况。
14
（二）直立式： 一般由墙身、上部结构和基础组成。临港和临海两侧均为 直立墙，底部基础多采用抛石基床，水下墙身一般采用混 凝土沉箱。
（3） 适用范围：
a、水深较大（大于破碎水深，使波浪不破碎）； b、地基坚实；承载力大。
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（三）混合式（即高基床直立堤）：
（1） 适用范围：
水深较大（>20m-28m），地基承载能力有限的情况； 若作直立式，地基承载力不够； 若作斜坡式，材料用量太大（斜坡堤材料用量大致与水深平 方成正比）
（2） 缺点：
a、确定斜坡顶标高，要经济，进行技术比较（建议基肩上的水深 不小于2.5H）； b、论证方案稳定性，需做模型试验，增加设计费用，延长设计时 间。
18
（四）特殊型式的防波堤
理论和试验研究表明，波浪能量大部分集中在水体表面，在表层 2-3倍波高范围内集中90%-98%的能量，因此产生了适应波能这一特殊 型式的防波堤。
一、定义
对于建造在开敞海岸、海湾或岛屿的港口，为防 御波浪对港域的侵蚀而建造的用于掩护水域的一 种结构物。
7
二、防波堤的功能
1、防御波浪、冰棱的袭击， 保证港内水域的平稳；
2、阻拦泥沙，减少港内淤积， 保证港内水深；
3、堤的内侧可兼作码头。
某鱼港防波堤布置平面图
8
三、防波堤的分类
1、按平面型式：
（3）组合堤
9
双突堤－大连港
防波堤的平面布置
10
2、按结构型式分：
重型防波堤
斜坡式 直立式 混合式
轻型防波堤
透空式 浮式 压气式 水力式
11
12
13
（一）斜坡式： 由堤心石、护面和护底组成（一般）
（1） 优点：
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。
1、透空防波堤：
（1） 优点：
比较经济，施工也容易。
（2） 缺点：
不能阻止泥沙进入，不能减小水流对港内水域的干扰。
（3） 适用范围：
水深较大，波浪小，无防砂要求的水库港、湖泊港。
19
透空式
箱式
20
2、浮式防波堤：由有一定吃水深度的浮排和锚链系统组成。
（1） 优点：
不受水深，地质条件的限制； 易拆除，易修建，较经济。
⑶轴线与波向线要斜交成α＝60°～80°，以减少波浪力， 增加安全储备。
⑷堤高应沿纵轴线按水深、地质、波浪条件分段设计（堤 头、堤身、堤根）。
27
3、堤头
⑴环境特点 一般位于深水区且离岸最远。三面环水，受三个方向的
波浪作用，受力复杂且堤前水底的水流冲刷也最强烈。
⑵型式 ①斜坡式堤头 一般为15～30m长；水深较大的斜坡堤，堤头段长度
15
16
（1） 优点：
a、与斜坡式相比，材料用量少； b、不需要经常维修； c、堤内侧可兼作码头，适用方便。
（2） 缺点：
a、波浪反射大，消浪效果差，可能影响港内水域平静； b、堤前水深小于波浪的破碎水深时，波浪将破碎，对堤前产生很 大的动水压力，需加大堤身宽度和需要护底措施，增大造价； c、地基应力大，对不均匀沉降敏感； d、一旦破坏，修复困难。
防波堤的布置包括： （1）防波堤的平面布置； （2）防波堤的口门布置； （3）防波堤的轴线布置；
这些往往需要通过模型试验来确定。
25
26
2、防波堤布置的原则：
⑴防波堤轴线布置形成的港内水域应是扩散形的，波浪进 入口门内能迅速扩散到较大的波峰线上，使波高降低。
⑵防波堤的纵轴线一般应向港内拐折，θ＝120°～180°， 尽量避免向港外拐折成凹角β（因为在凹角处会波能集中， 波高增大），若必须向外拐，如为保护船舶进出口门时避 免受横向波浪影响，在主堤段外端接一辅助翼端，且两段 堤轴线的外夹角β角不宜小于150°，且最好用圆弧连接。
（1）突堤：一端与岸连接，
另一端伸向海中，组成港口
的口门。
砂土
地下水位
总应力 中和应力 有效应力
不 粘 透 土 水
砂土 低 粘 透 土 水
砂 （ 不 土 饱 和 ）
总应力 中和应力 有效应力
砂土 粘 （ 半 土 透 水 ）
毛细张力力 总应力
中和应力 有效应力
（2）岛堤：两端均不与岸连 接，位于离岸一定距离的水 域中，设有堤根。
（2） 缺点：
锚链设备复杂，可靠性差，易起锚，不能阻止泥沙进入港 内，不能减少水流对港内水域的影响。
（3） 适用范围：
波陡大，水位变幅比较大的渔港或作临时防护。
21
3、喷气式、喷水式防波堤： 原理：使波长变短，波陡变大，直到波浪破碎，消耗波能。 优点：施工简单，基建投资少，安装、拆迁方便。 缺点：动力消耗大，运输费用高。 适用：围堰施工，打捞沉船及临时的装卸作业。
李俊花
2012年3月
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第四章 防波堤工程
2wenku.baidu.com
4.1 概 述 4.2 斜坡式防波堤 4.3 直立式防波堤
3
港口组成
水域
港内锚地
港内锚地
进港 航道
大连港
防波堤
陆域
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某鱼港防波堤布置平面图
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某港区防波堤工程
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4.1 概 述
通过前面的介绍，我们知道当建港的天然海域不能满足其掩护 与泊稳需求时，工程上用防波堤圈围一个平稳的水面，将港内 水域与外海隔开，使港内水域具有更好的掩护和泊稳条件。
应适当加长。 斜坡式堤头处，波浪容易越过堤头形成破碎水流冲击
堤坡上的护面块体，并向外推，受力比堤干大。因此。堤 头段内外侧的护面块石或人工块体的重量必须加大，或放 缓堤头内外侧的坡度。
喷气式
喷水式
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四、防波堤的结构选型和设计条件
防波堤的设计条件包括 自然条件：风、浪、流、潮位、泥沙、冰凌、地震、地质等 使用条件：港口对防波堤功能的要求，如反射、绕射、越浪、
透浪、防沙、防流、防冰、堤顶是否利用、是否堤 内侧靠船等 材料条件：砂石料的开采、供应等 施工条件：施工设备、施工技术、施工作业天数等
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防波堤的结构选型，应根据自然条件，材料来源，使用要求和 施工条件等，通过全面的技术经济比较加以确定。
1）水深较小时，斜坡堤 石料丰富 波高较大
2）水深较大，地质较好时，直立堤 3）水深更大时，浮式防波堤，高桩承台式防波堤 4）水位变动较大或临时的挡浪结构，浮式防波堤
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五、防波堤的布置
1、防波堤布置的主要内容：
（2） 缺点：
a、护面块石易被波浪冲走，需经常维修，增加后期费用； b、堤两侧不能直接做系靠船舶的码头之用；
（3） 适用范围：
适用于水深不大（<10-20m），当地材料价格便宜，地基较软的情 况。
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（二）直立式： 一般由墙身、上部结构和基础组成。临港和临海两侧均为 直立墙，底部基础多采用抛石基床，水下墙身一般采用混 凝土沉箱。
（3） 适用范围：
a、水深较大（大于破碎水深，使波浪不破碎）； b、地基坚实；承载力大。
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（三）混合式（即高基床直立堤）：
（1） 适用范围：
水深较大（>20m-28m），地基承载能力有限的情况； 若作直立式，地基承载力不够； 若作斜坡式，材料用量太大（斜坡堤材料用量大致与水深平 方成正比）
（2） 缺点：
a、确定斜坡顶标高，要经济，进行技术比较（建议基肩上的水深 不小于2.5H）； b、论证方案稳定性，需做模型试验，增加设计费用，延长设计时 间。
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（四）特殊型式的防波堤
理论和试验研究表明，波浪能量大部分集中在水体表面，在表层 2-3倍波高范围内集中90%-98%的能量，因此产生了适应波能这一特殊 型式的防波堤。
一、定义
对于建造在开敞海岸、海湾或岛屿的港口，为防 御波浪对港域的侵蚀而建造的用于掩护水域的一 种结构物。
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二、防波堤的功能
1、防御波浪、冰棱的袭击， 保证港内水域的平稳；
2、阻拦泥沙，减少港内淤积， 保证港内水深；
3、堤的内侧可兼作码头。
某鱼港防波堤布置平面图
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三、防波堤的分类
1、按平面型式：
（3）组合堤
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双突堤－大连港
防波堤的平面布置
10
2、按结构型式分：
重型防波堤
斜坡式 直立式 混合式
轻型防波堤
透空式 浮式 压气式 水力式
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（一）斜坡式： 由堤心石、护面和护底组成（一般）
（1） 优点：
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。
1、透空防波堤：
（1） 优点：
比较经济，施工也容易。
（2） 缺点：
不能阻止泥沙进入，不能减小水流对港内水域的干扰。
（3） 适用范围：
水深较大，波浪小，无防砂要求的水库港、湖泊港。
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透空式
箱式
20
2、浮式防波堤：由有一定吃水深度的浮排和锚链系统组成。
（1） 优点：
不受水深，地质条件的限制； 易拆除，易修建，较经济。
⑶轴线与波向线要斜交成α＝60°～80°，以减少波浪力， 增加安全储备。
⑷堤高应沿纵轴线按水深、地质、波浪条件分段设计（堤 头、堤身、堤根）。
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3、堤头
⑴环境特点 一般位于深水区且离岸最远。三面环水，受三个方向的
波浪作用，受力复杂且堤前水底的水流冲刷也最强烈。
⑵型式 ①斜坡式堤头 一般为15～30m长；水深较大的斜坡堤，堤头段长度
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（1） 优点：
a、与斜坡式相比，材料用量少； b、不需要经常维修； c、堤内侧可兼作码头，适用方便。
（2） 缺点：
a、波浪反射大，消浪效果差，可能影响港内水域平静； b、堤前水深小于波浪的破碎水深时，波浪将破碎，对堤前产生很 大的动水压力，需加大堤身宽度和需要护底措施，增大造价； c、地基应力大，对不均匀沉降敏感； d、一旦破坏，修复困难。
防波堤的布置包括： （1）防波堤的平面布置； （2）防波堤的口门布置； （3）防波堤的轴线布置；
这些往往需要通过模型试验来确定。
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2、防波堤布置的原则：
⑴防波堤轴线布置形成的港内水域应是扩散形的，波浪进 入口门内能迅速扩散到较大的波峰线上，使波高降低。
⑵防波堤的纵轴线一般应向港内拐折，θ＝120°～180°， 尽量避免向港外拐折成凹角β（因为在凹角处会波能集中， 波高增大），若必须向外拐，如为保护船舶进出口门时避 免受横向波浪影响，在主堤段外端接一辅助翼端，且两段 堤轴线的外夹角β角不宜小于150°，且最好用圆弧连接。
（1）突堤：一端与岸连接，
另一端伸向海中，组成港口
的口门。
砂土
地下水位
总应力 中和应力 有效应力
不 粘 透 土 水
砂土 低 粘 透 土 水
砂 （ 不 土 饱 和 ）
总应力 中和应力 有效应力
砂土 粘 （ 半 土 透 水 ）
毛细张力力 总应力
中和应力 有效应力
（2）岛堤：两端均不与岸连 接，位于离岸一定距离的水 域中，设有堤根。
（2） 缺点：
锚链设备复杂，可靠性差，易起锚，不能阻止泥沙进入港 内，不能减少水流对港内水域的影响。
（3） 适用范围：
波陡大，水位变幅比较大的渔港或作临时防护。
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3、喷气式、喷水式防波堤： 原理：使波长变短，波陡变大，直到波浪破碎，消耗波能。 优点：施工简单，基建投资少，安装、拆迁方便。 缺点：动力消耗大，运输费用高。 适用：围堰施工，打捞沉船及临时的装卸作业。