海岸工程课程设计

海岸工程学课程设计1海岸工程学课程设计设计课题：斜坡式防波堤设计指导老师：李俊花学号：姓名：上海海事大学海洋科学与工程学院港口航道与海岸工程专业2014年6月海岸工程学课程设计2目录摘要.....................................................3第一章自然条件..........................................4（一）气象...............................................4（二）水文...............................................4（三）工程地质...........................................5二、防波堤设计内容.......................................7（一）结构选型：.........................................7（二）防波堤断面设计：...................................71.断面尺寸：.........................................72.防波堤构造.........................................9三.稳定性计算...........................................11（一）持久状况胸墙稳定性验算...........................11（a）对于设计高水位下的胸墙稳定性验算...............12（b）极端高水位下胸墙稳定性验算.....................14（c）持久组合设计低水位下防波堤的稳定性.............15（二）短暂组合胸墙稳定性验算...........................15（a）设计高水位下胸墙稳定性验算.....................15（b）极端高水位下胸墙稳定性验算.....................17（c）短暂组合设计低水位下防波堤的稳定性.............18（三）偶然状况组合胸墙稳定性验算.......................19海岸工程学课程设计3摘要拟建电厂位于印度尼西亚国南部爪哇岛的西南海岸PalabuhanRatu湾内，面对印度洋。地理概位为：07°02′S，106°32′E。工程内容包括南防波堤和北防波堤，南防波堤总长1284.628m，北防波堤总长778.627m。根据《海港水文规范》（JTJ213－98），《防波堤设计与施工规范》JTJ298-98设计要求，目的是掌握防波堤设计的基本流程，能对水文要素进行正确分析，工程进行构造设计和结构验算和对地基处理以满足设计要求。AbstractTheproposedpowerplantislocatedsouthoftheIndonesianislandofJava,thecountry'ssouthwestcoastPalabuhanRatuBay,facingtheIndianOcean.Thereisthegeographicalposition:07°02'S,106°32'E.TheworksincludetheSouthandNorthBreakwaterBreakwaterSouthbreakwaterlengthof1284.628m,Northbreakwaterlengthof778.627m.Accordingtoharborhydrologicalnorms(JTJ213-98),breakwaterdesignandconstructionspecificationsJTJ298-98designrequirements,thepurposeistomasterthebasicprocessbreakwaterdesign,canbeproperlyanalyzedhydrologicalelements,structuraldesignandconstructionworksandcheckingforgroundtreatmenttomeetthedesignrequirements.海岸工程学课程设计4第一章自然条件（一）气象本地区属热带雨林气候，高温、多雨、风小、湿度大，每年1～3月份为雨季，6～9月份为旱季，其它月份为旱湿转换期。1）气温工程点气温特征值表分类月份123456789101112历年月平均气温（C）24.223.924.424.424.424.123.923.724.024.324.424.0历年月最高气温（C）33.033.433.436.233.03232.232.834.034.233.633.62）降水单位：mm各月降水量统计表（1996年～2005年）类别1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年度降水量平均478618567299167210129721403935595784210最大1196153983379336653726835025169987214665795最小1402763631206102005683481022518（二）水文1）设计水位(平均海平面为基准)设计高水位：0.84m设计低水位：-0.77m极端高水位：1.07m极端低水位：-1.01m海岸工程学课程设计5海啸增水考虑2m～3m2）波浪防波堤设计波要素位置波向底高程(m)H1%(m)H4%(m)H5%(m)H13%(m)Have(m)T(s)L(m)北防波堤SW-43.223.223.222.992.2011.6578.4W3.223.223.222.972.1811.6578.4注：阴影部分为极限波高3）潮流最大流速为0.24cm/s。（三）工程地质1)地质分层根据中交三航设计院勘察公司编制的地质报告，拟建场区50m以浅从上到下主要发育以下地层：Ⅰ细砂：浅褐～浅灰色，饱和，松散～稍密，土质较均匀，含铁质矿物。局部颗粒较粗，为中细砂。颗粒级配不良。顶部的砂粒一般随海潮和海浪移动，一般直接出露于海底。层厚一般2.0～5.0m，F9～M7段较薄，仅为0.7m左右，M3处较厚，为8.7m左右。实测标贯击数5～12击。Ⅱ粉砂：灰～浅灰褐色，饱和，松散～稍密（局部为中密状）。土质不匀。混少量粘性土；近岸的码头区和防波堤近岸区（是指防波堤靠岸钻孔F1和F9及其附近，以下所指相同）偶含少量中粗砂或小砾石，局部近中细砂；局部粉土含量高，为砂质粉土；在防波堤区局部为粉砂混淤泥质粉质粘土或为砂质粉土。该层分布较广，除在南防波堤F1处缺失外，一般均有分布，且在防波堤区除近岸段外分布一般都较厚。码头区和防波堤近岸区而厚度一般为3.0～6.0m，顶板标高一般为－4.0～－6.0m左右，局部（F9～M7）较高为－2.2m左右，局部（M3）较低为－10.0m左右；在防波堤远岸区域，厚度一般为5.0～10.0m，顶板标高一般为－8.0～－13.0m左右。实测标贯击数一般为5～13击，总体呈现码头区和防波堤近岸区击数相对较大些，局部可达14～20击，而防波堤其他区域相对较为松散，击数小些，局部近3～5击。Ⅱt淤泥质粉质粘土混砂：灰～浅灰色，饱和，流塑（局部近粉质粘土混砂，呈软塑状）。局部混粉砂较少，近淤泥质粉质粘土，局部为粉质粘土混粉砂。干强度中等，韧性中等。该层在码头区和防波堤近岸区仅以透镜体状分布于Ⅱ粉细海岸工程学课程设计6砂层（F9、M6、M1、M8孔中有揭示）中；顶板标高－5.0～－7.0m，厚度一般仅为30cm左右，但在F9孔处相对较厚，为3.5m左右；该层在防波堤近岸区以外的其它区域分布较为普遍，且一般直接分布于拟建防波堤区表部，厚度一般为2.5～5.0m，顶板标高－6.0～－8.0m。实测标贯击数一般为1～3击，局部为5～8击（粉质粘土混粉砂）。Ⅲ粉细砂：灰色，饱和，稍密～中密（码头区和防波堤近岸区一般稍密实些，局部近密实状，而防波堤远岸区较为松散，多以稍密状分布）。土质较均匀，级配不良。偶含贝壳碎片，局部为粉砂，偶含小砾石。在拟建防波堤区，局部粉土含量较高，近砂质粉土。该层厚度一般为10.0～15.0m，在拟建防波堤远岸区局部较对大些。码头区和防波堤近岸区顶板标高一般为－9.0～－12.0m；在防波堤远岸区顶板标高一般为－13.0～－20.0m。码头区和防波堤近岸区实测标贯击数一般为15～30击，个别大于30击；而防波堤远岸区实测标贯击数一般为10～20击。Ⅳ粉细砂混砾石或卵石：浅灰～灰色，饱和，密实，所含砾石的粒径一般为0.5～1.0cm，所含卵石粒径一般为3.0～5.0cm，一般呈椭圆形或次圆形。局部所含砾石或卵石量较少，为粉细砂。该层分布不稳定，主要在码头区和防波堤近岸区有揭示，且厚度变化较大，一般为1.0～5.0m，在F1处厚度最大，为15m左右。顶板标高约－21.40～－24.00m，在F1顶板较高，为－12.90m左右。实测标贯击数一般为33～45击，个别大于50击。Ⅴ1粉细砂：饱和，中密～密实（在防波堤远岸区呈中密状，码头区和防波堤近岸区呈密实状）。夹粉土薄层，偶见贝壳碎片，土质较均匀，局部粉土含量较高，近粉砂或砂质粉土，局部偶含小砾石。该层顶板标高一般为－26.00～－32.0m，层厚约12.0～15.0m。码头区和防波堤近岸区实测标贯击数一般为34～50击，在防波堤远岸区实测标贯击数一般为18～28击。Ⅴ2粉细砂：灰色，饱和，密实。混含少量砾石或卵石，粒径可达1.0～3.0cm；局部为粉细砂含砾。该层顶板标高一般为－38.00～－42.00m。厚度在M2～M1段较薄，仅为0.6～9.0m，在M7～M4段厚度相对较大，一般不小于9.0m。实测标贯击数一般为35～50击，部分大于50击。Ⅵ中等风化安山岩：浅灰色，湿，坚硬。细粒斑状结构，含角闪石和辉石、黑云母等矿物。局部节理裂隙较发育，岩芯较破碎。岩芯采取率一般大于90％。仅在M2～M1段有揭示，但均未揭穿，已揭示的最大厚度为5.0m。2)地震：印尼位于欧亚板块、太平洋板块、菲律宾海板块和印度洋－澳大利亚板块的汇聚地带，这些板块的多重俯冲或碰撞作用、岛弧岩浆作用、褶皱造山和断裂作用、岛弧迁移等现象，形成了十分复杂的地质构造。根据业主合同中提供的资料，拟建场地475年一遇地震动峰值加速度为0.32g，地震动反应谱特征周期为0.8s。海岸工程学课程设计7二、防波堤设计内容（一）结构选型：本工程极限波高3.22m，防波堤与波浪总用强烈，且锤击试验得知地基多为松散和中密土质，和较密土质很少且厚度较薄，地基自身条件较差，当地有海啸和地震等极端自然天气发生，斜坡式防波堤灾后便于维修，且防波堤水深在4m左右，水深较浅，综合比选拟将断面设计为斜坡式。（二）防波堤断面设计：1.断面尺寸：本防波堤设计中设计高低水位下的设计波高取sH=13=HH设计波高=2.99mH设计低水位=-0.77m，极端高水位：H=1.07m1.1堤顶高程本工程采用有胸墙，不允许越浪H=设计高水位+（0.6--0.7）H设计波高H=0.84+0.65*2.99=2.78m1.2堤顶宽度B=（1.1—1.25）H设计波高，B2.0m且在构造上至少能安放两排或随机安放3块人工块体。B=1.2*2.99=3.59m由2.2关于扭工字护面块体计算知三层人工块体厚度是3.05，综合考虑取堤顶宽度B=4.8m1.3支承棱体支撑棱体的顶面高程应低于设计低水位以下1倍设计波高处;厚度不宜小于1m;棱体顶面宽度不小于1.5m，根据实际工程统计顶面高程H设计低水位-1.1H设计波高=-0.77-1.1*2.99=-4.095m因底高程H=-4m，因此支撑棱体顶面高程取-4m，采用埋入式。顶面宽度3.51.5m4.02.0m5.03.0msssHmHmHm当时，棱体顶宽可