海岸工程第七课.

《海岸工程第七课.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《海岸工程第七课.（99页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、主讲人：童朝锋、孟艳秋主讲人：童朝锋、孟艳秋 二一六年九月二一六年九月 港口海岸与近海工程学院 COLLEGE OF HARBOR COASTAL AND OFFSHORE ENGINEERING 海 岸 工 程 港口航道与海岸工程专业课程 课时安排课时安排 总计：1.5学分/24学时 p第一章 海岸防护概论 （2学时） p第二章 海岸防护工程 （12学时） l（1）海堤 （7学时） l（2）护岸 （1.5学时） l（3）丁坝 （1学时） l（4）潜坝 （1学时） l（5）人工补滩工程（0.5学时） p第三章 围海工程 （6学时） p第四章 防波堤工程 （3学时） p第五章 其他海岸工程 （1

2、学时） 第第二二章章 海岸防护概论海岸防护概论 p 本章内容： l 第一节 海堤 l 第二节 护岸 l 第三节 丁坝 l 第四节 潜坝 l 第五节 人工补滩工程 p 本章需要了解掌握知识点： l 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。 第一第一节节 海堤海堤(seadyke, dike seawall(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 堤线布 置和堤 型选择 设计水 文要素 确定： 设计水 位、设 计波高 稳 定 沉 降 计 算 堤 基

3、处 理 堤 身 设 计 施 工 设 计 探讨题：斜坡堤越浪量试验分析。 o 9、海堤设计 l波浪越浪 Review 主要设计内容：砌石护坡厚度计算；抛石单个块体重量和厚度计算； 护面混凝土板厚度计算栅栏板计算 o 9、海堤设计 l护坡计算 Review o 9、海堤设计 l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 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

4、力过大，失稳脱出。 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。 o 9、海堤设计 l护坡计算 Review o 9、海堤设计 l护坡计算 （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 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 抛

5、石单个块体重量计算 Review 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： o 9、海堤设计 l护坡计算抛石单个块体重量计算 Review （3）苏联波浪、冰凌和船舶对水工建筑物的荷载与作用（ 57 -75）规范公式。由倾覆平衡导出块体重量： o 9、海堤设计 l护坡计算抛石单个块体重量计算 Review 大部分公式的共同结构是护面块体的重量： 与波高的三次方成正比 与块体在空气中的重度成

6、正比 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。 伊利巴伦公式赫德逊公式： 前苏联规范公式 o 9、海堤设计 l护坡计算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）， 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

7、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 c，涌波型破碎 o 9、海堤设计 l护坡计算抛石单个块体重量计算 卷破波 涌破波 o 9、海堤设计 l护坡计算抛石单个块体重量计算 参数控制： 边坡坡度Ctg：1.56 波高：有效波高，H1/3 波陡：0.0050.06，大于0.06即不稳定而破碎。 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

8、内被冲蚀的边长为Dn的立方形石块数。 风暴延时：N=10007000，N7000时偏保守 重度：2030KN/M3 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 。 o 9、海堤设计 l护坡计算抛石单个块体重量计算 斜向波作用： 斜向入射波对工字型块体稳定性的影响 斜向波等效波高换算的系数x值 项目改型方块四脚锥体块石钩连块体 护面层0.60.30.251 护脚层0.60.40

9、.60.4 抛石： o 9、海堤设计 l护坡计算抛石单个块体重量计算 其他部位块体重量要求： 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。 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

10、空隙尺度确定。 o 9、海堤设计 l护坡计算抛石单个块体重量计算 其他部位块体重量要求： 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。 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

11、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。 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。 抛石单个块体重量和厚度计算 （5）抛石或者人工块体： 层数：23层 先计算稳定块体重量，再计算厚度和块体个数 o 9、海堤设计 l护坡计算 n护面块体或块石的层数； 斜坡堤面板的波浪力 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。 面板波浪反向压力： 适用条件： 开缝板，透空率为约1.5%。 o 9、海

12、堤设计 l护坡计算 护面混凝土板厚度计算：包括厚度计算和强度计算 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=1.8H, d/L=0.050.12时，波峰(谷)时的波压力采用大连理工大 学发展的椭余(圆)浅水立波法。该方法是在二阶椭余波理论的基础上 ，结合较系统的模型实验和国外资料而制。 B.当H/L1/30，d/L=0.1390.2时，波峰(谷)时的波压力的计算均采用 Sainflow公式。 C.当d1.8H，0.139d/L0.12和80.2时，波峰的波压力采用有限振幅波的一次 近似解，波谷时仍采用Sainflow公式。

13、 E.当d/L0.5时，按深水立波计算波压力。 o 9、海堤设计 l防护墙稳定计算 基于椭圆余弦波的浅水立波法 A.当d=1.8H, d/L=0.050.12时，波峰(谷)波压力采用椭余(圆)浅水立波法 。 静水面 波峰作用时立波压力分布图（d/L=0.05-0.12 ） 式中： 波峰作用力波峰作用力 （1）波面高程按下公式计算： 基本荷载：防护墙波压力 o 9、海堤设计 l防护墙稳定计算 基于椭圆余弦波的浅水立波法 A.当d=1.8H, d/L=0.050.12时，波峰(谷)波压力采用椭余(圆)浅水立波法。 静水面 波峰作用力波峰作用力 波峰作用时立波压力分布图（d/L=0.05-0.12

14、） （2）在静水面以上位置hc和墙面压力强度pac ： 基于椭圆余弦波的浅水立波法 A.当d=1.8H, d/L=0.050.12时，波峰(谷)波压力采用椭余(圆)浅水立波法。 静水面 波峰作用力波峰作用力 波峰作用时立波压力分布图（d/L=0.05-0.12 ） （3）静水面处及水下墙面上特征点处波压力强度 （Poc，Pbc和Pdc） o 9、海堤设计 l防护墙稳定计算 基本荷载：防护墙波压力 基于椭圆余弦波的浅水立波法 A.当d=1.8H, d/L=0.050.12时，波峰(谷)波压力采用椭余(圆)浅水立波法。 静水面 波峰作用力波峰作用力 波峰作用时立波压力分布图（d/L=0.05-0.

15、12 ） （4）单位长度墙身上的水平总波浪力计算： o 9、海堤设计 l防护墙稳定计算 基本荷载：防护墙波压力 基于椭圆余弦波的浅水立波法 A.当d=1.8H, d/L=0.050.12时，波峰(谷)波压力采用椭余(圆)浅水立波法。 静水面 波峰作用力波峰作用力 波峰作用时立波压力分布图（d/L=0.05-0.12 ） （6）单位长度墙底面上的波浪浮托力按下式计算： o 9、海堤设计 l防护墙稳定计算 基本荷载：防护墙波压力 基于椭圆余弦波的浅水立波法 A.当d=1.8H, d/L=0.050.12时，波峰(谷)波压力采用椭余(圆)浅水立波法 波谷作用力波谷作用力 波谷作用时立波压力分布图（d/L=0.05-0.12 ） 波谷作用于堤面时，波