上海海事大学海岸工程学

优点：波浪在斜坡上破碎，因此，波浪反射下，口门附近
的水域比较平稳，船舶进出港安全。
缺点：在高水位时口门的实际宽度增加较大，对港内水域
的掩护不利。因此， 有将斜坡式防波堤的堤头 改为直立式堤头，即将直 立式堤头伸入斜坡式堤身 内一段长度。
•斜坡式防波堤的直立式堤头构造
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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。
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•喷 气 式
•喷 水 式
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
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。
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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。
•（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。
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重现期波高的推算方法：
1 当有较长期的波浪实测资料时，对分长期的测波资料，但对岸距离小于100Km时，对分 方向的年极值风速系列进行PIII曲线分析，再由重现 期风速和对岸距离，间接确定同一重现期的设计波高 。
•（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。
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•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
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•箱 式
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•双突堤－大连港
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•防波堤的平面布置
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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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•直立式堤头的平面形状
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结构型式：尽量采用与堤干结构相同的类型。一般重力式
直立堤主要采用沉箱或混凝土方块结构。但都要求具有较 好的整体性。
堤头处基础及其附近海底的基本要求:
A、护底块石层需由外侧延伸至堤的内侧；
B、对明基床应适当放缓边坡坡度，并在基肩上安放压肩 方块、四脚空心方块或栅拦板。压肩方块上的水深应大于 航道所要求的水深。
•（2）设计波浪标准：重现期，波列累积频率 • 设计波浪的波列累积频率，是指设计波浪要素在不规则波 列中的出现概率，代表波浪要素的短期统计分布规律。主要反 映波浪对不同类型海工建筑物的不同作用性质。
• 设计波浪的重现期，是指某一特定波列累积频率的波浪平 均多少年出现一次，代表波浪要素的长期统计分布规律。主要
②直立式堤头
长度：其长度取堤头宽度的1.5～2.0倍，也可采用与堤干
标准段相同的长度。堤头与堤干之间应设置变形缝。
宽度：当需要在堤头设置灯标或因内侧系靠船只而设置系
船设施与阶梯，因此在堤头段内侧须加宽，其宽度有时可 达堤干宽度的1.5～2.0倍。
形状：半圆形与矩形的合并形式、圆形、矩形或多边形等
形状。（但转角处以 做成圆形为佳，并应向 港内加宽，以减弱转角 处的强烈波浪和水流对 建筑物的作用。）
•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。
•（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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•（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。
•（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；
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•5、堤根
与岸连接段，一般位于浅水区。当在岩石海岸建堤时 ，如果岩岸较陡，则堤根水深较大。
•浅水区：水深较浅，波浪已破碎，波能不大，且因为 水深浅难以用浮式起重机船来安放重大方块和大沉箱， 因此一般采用斜坡式堤根，斜坡护面不需特殊加固，
•深水区：如岩石海岸，堤根可采用直立式，但如岩岸较 陡，堤根处水深较大，则可能由于波浪在海岸上的反射 造成堤根段的波能集中，因此要采取加强措施，如堆砌 护面块体较大的人工岸坡，以减少反射跌加的波能。
反映建筑物的使用年数和重要性。
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•《海港水文规范》规定：
•1、重现期：斜坡式、直立式、墩柱式、桩基式 50年；护岸等 非重要建筑物，25年；灯塔，100年，必要时，按照历史最大值 设计 •2、波列累积率：不同结构型式，不同验算指标，不同部位，使 用的波列累积频率可能不同（表 5-1-1）,p168
•港内锚地
•港内锚地
•进 港航 道
•大连港
•防波 堤
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•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。
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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
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。
•（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）
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•防波堤的平面和纵断面图
•（a）平面图
（b）纵断面图
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六、防波堤的设计标准
•（1）设计潮位标准： • 设计高、低潮位：完整的一年实测潮位资料，取高潮累积
率10%的潮位和低潮累积率90%的潮位；
• 极端高、低潮位：重现期50年的年极值极端高潮位和低潮 位
• 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。
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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 ：
•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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2021年3月3日星期三
第四章 防波堤工程
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•4.1 概 述 •4.2 斜坡式防波堤 •4.3 直立式防波堤
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•港口组成
•水 域
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3 无较长期的测波资料而对岸距离又较长时，采用历史 天气图。
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•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：
•（1）突堤：一端与岸连接 ，另一端伸向海中，组成港 口的口门。
•（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。
•（3）组合堤
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•4、堤干
•堤干段总长度大，沿着它的轴线地形不断变化，各处的 水深和波浪也不同，设计时应根据地形、地质的变化和 堤干段中的某些特殊控制点，结合沉降缝的要求，将堤 干划分非若干标准段（20～30m）。然后配合堤身的断 面设计，修正各段的基床厚度和水下部分的底部高程， 从而得出堤干的纵断面图。
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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。