海堤工程设计书

上海海事大学海岸工程课程设计某岛屿海堤工程设计学院：海洋科学与工程学院专业：港口航道与海岸工程班级：港航63*姓名：罗方*****指导教师：李俊花*********完成日期：2019年05月20日目录一、项目背景1.1工程位置选择1.2工程主要内容二、自然条件2.1气象与水文条件2.2工程地质条件三、防潮（洪）标准与级别3.1海堤工程的防潮（洪）标准3.2海堤工程的级别3.3确定设计潮位3.4确定设计波浪要素四、堤身设计4.1断面选型4.2基本尺寸拟定4.2.1堤顶高程4.2.2堤顶宽度4.2.3胸墙设计4.2.4越浪量的验算4.3护坡4.3.1护面单个块体的稳定质量4.3.2护面层厚度4.3.3护垫4.3.4护底块石4.3.5护脚设计五、防浪墙强度与稳定性验算5.1波浪力作用计算5.2防浪墙抗滑抗倾稳定验算摘要：拟在某岛屿附近通过围恳工程建造中型规模电厂.工程岸线分为南段和北段，并依据当地地质条件和水文动力要素沿海建造海堤保护沿岸设施。关键词：海堤、斜坡式、防浪墙、稳定验算Abstract:Inanearislandsbysurroundingitwithheartfeltconstructionmediumsizepowerplant.Theengineeringshorelineisdividedintothesouthandthenorth,thecoastaldynamicfactorsandaccordingtothelocalgeologicalconditionsandhydrologicalconstructionofseawallprotectionfacilitiesalongthecoast.Keywords:seawall,slopetype,wavewall,stabilitychecking.正文：一、工程位置1.1、工程位置拟在某岛屿附近通过围恳工程建造中型规模电厂.工程岸线分为南段和北段.该地区地震烈度为6度.1.2、工程内容海堤设计内容包括南段堤和北段海堤，南段海堤总长1284m，北段海堤总长778m。二、自然条件2.1.1、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14027636312061020056834810225182.1.2、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：-0.77m2）50年一遇的设计波浪资料海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)南海堤SW-43.223.223.222.992.2011.6578.4W3.223.223.222.972.1811.6578.4SW-5.34.083.673.593.182.2511.6587.7W4.083.633.553.152.2211.6587.7SW-64.313.833.743.292.3011.6592.2W4.293.803.713.272.2811.6592.2SW-6.54.453.933.833.372.3311.6595.3W4.413.893.803.332.3111.6595.3SW-7.64.684.144.033.522.4011.65101.6W4.644.103.993.482.3811.65101.6SW-8.95.004.424.303.732.5211.65108.4NW5.044.454.333.762.559.1496.5W4.974.384.273.702.5011.65108.4北海堤SW-8.14.804.234.123.592.4411.65104.3W4.754.194.083.552.4111.65104.3NW4.894.324.203.662.509.1479.4NW-6.84.624.083.983.492.429.1474.3NW-64.413.923.833.382.379.1470.7注：阴影部分为极限波高三、防潮标准与级别3.1.防潮标准海堤工程防潮（洪）标准依据防护对象的规模和重要性按表选定3.2.工程级别选取重现期为50年、海堤工程级别为3级。并以不可越浪进行设计。3.3根据《海堤工程设计规范》(GB/T51015-2014)第6.6节，选取允许越浪量为msm/05.03，因此海堤三面需要防护3.4.确定设计潮位设计高水位（重现期50年一遇）：0.84m设计低水位：-0.77m海底面高程：-6m水深d:d=0.84-(-6)=6.84m3.5.确定设计波浪要素为留出安全余量，选取南海堤SW向波要素以正向波计算位置波向底高程(m)H1%(m)H4%(m)H5%(m)H13%(m)Have(m)T(s)L(m)四、海堤的结构设计4.1.断面选型工程地质条件：海堤周边土质：细沙、粉砂、淤泥质粉质粘土混砂、粉细砂、粉细砂混砾石或卵石、中等风化安山岩；地区属热带雨林气候，、多雨、风小、温度、高湿度大。堤前最大波高水深比60.0/maxbbdH；同时根据《海堤工程设计规范》(GB/T51015-2014)第8.4节，采用斜坡式防波堤。平台宽度为设计波高的1~2倍，且不宜小于3m。故取平台宽度（B）为4m平台高程取1m，dw=1m护面类型采用扭工字块体。（如图所示）南海堤SW-64.313.833.743.292..3011.6592.24.2.基本尺寸拟定4.2.1堤顶宽度根据《海堤工程设计规范》(GB/T51015-2014)3级工程堤顶宽度=3m,取4m根据《海堤工程设计规范》(GB/T51015-2014)第E2.2节，m上=m下=3；根据《海堤工程设计规范》(GB/T51015-2014)第E.0.4节复式斜坡的坡度mx根据《海堤工程设计规范》(GB/T51015-2014)表8.3.1，选取安全加高值A=0.7m。根据《海堤工程设计规范》(GB/T51015-2014)第8.3.1节，堤顶高程计算如表3.3所示。本次设计允许越浪，取累积频率为13%的波浪爬高值。Kb=1.130mB=5mdw=1m所以计算得mx=3.2434.2.2.堤顶高程a.T=50、P=2%、h2%=0.84mb.A=0.7m（1）堤顶高程H13%=3.29mK△=0.90d=6.84根据《海堤工程设计规范》(GB/T51015-2014)第E.0.1节，不允许越浪情况下以累计频率2%计算波浪爬高，极限波高为4.89m，取H=4.89m。波浪爬高计算如表3.2所示。表3.2波浪爬高计算111.240.4231.029mRthMRRM121212LdMthmHL3.321.09exp1.25RMMM1242.4914mddLRthLshdL式中为正，从静水面起算，向上—波浪爬高—mR；选取图有关的糙渗系数，按照—与斜坡护面结构型式—1.4K；m111时的波浪爬高、——mHKR；m的波高—建筑物所在处进行波—H；值有关的函数—与斜坡的—mM；M(R1)mR(M)R1HKKRHR12.191.880.951.714.89m0.474.32m/1时的爬高最大值—相应于某一—LdRm；—爬高函数—MR；—斜坡坡度函数—m；根据《海堤工程设计规范》(GB/T51015-2014)表8.3.1，选取安全加高值A=0.7m。根据《海堤工程设计规范》(GB/T51015-2014)第8.3.1节，堤顶高程计算如表3.3所示。本次设计允许越浪，取累积频率为13%的波浪爬高值。phFRApZ计算值pZ设计值0.843.660.7=ph+FR+A=5.25.4根据《海堤工程设计规范》(GB/T51015-2014)第8.3.6节，由于本海堤高度为8.1+5.4=13.3(m)。因此预留沉降量应按规范第10.3节的规定计算确定。但是因为没有孔隙比数据无法计算，于是按照小于十米时的预留沉降量计算，即取预留沉降量为5%，海堤高度为13.3×（1+0.05）=13.97m。那么这次海堤设计总高度最终定为为14m。而根据《海堤工程设计规范》(GB/T51015-2014)第8.3.3的规定，当堤顶临海侧设有稳定坚固的防浪墙时，堤顶高程可算至防浪墙顶面。但不计防浪墙的堤顶高程仍应高出设计高潮(水)位以上二分之一波列累计频率为1%的设计波高，且不应小于0.5m。显然后者满足，所以胸墙顶高度定为5.9m处。（2）越浪量验算（无胸墙）A=0.056m=3.243HC=3.43mTP=1.33T=15.4945H1/3=3.29mKA=0.4g=9.84.2.3胸墙设计净高3m顶宽0.8m底宽2m埋深0.5m胸墙设计采用预制混凝土块安砌迎浪面为直立墙，背面为1：0.2的陡墙面越浪量校核采用极限高水位进行计算。根据《海堤工程设计规范》(GB/T51015-2014)第F.0.1.3节，取B=0.38，KA=0.4，PT=1.33×T=15.4945s。根据第3.2节，肩宽为2m。通过以上数据，根据《海堤工程设计规范》(GB/T51015-2014)第F.0.1.3节式（F.0.1-2），计算得越浪量Q=0.03172[m3/(s·m)]0.05[m3/(s·m)]=[Q]。越浪量满足要求4.3.护面设计4.3.1单个块体的稳定质量：根据《海堤工程设计规范》(GB/T51015-2014)第J.0.6章，取稳定系数KD=18。H=H13%=3.29mKD=18rb=24r=10.25Q=0.9533T4.3.2护面层厚度计算n=2C=1.2t=1.764m4.3.3护垫及倒滤层护垫层材料采用碎石，厚度0.2m，倒滤层：采用碎石倒滤层，厚度为0.2m4.3.4护底块石的稳定重量vmax=2.1215m/s根据《海堤工程设计规范》(GB/T51015-2014)表J.0.7节,0.30.2maxv时，抛石重量Q100kg。护底块石稳定重量为：600kg护底块石厚度：0.5m护底外坡度：1:2护底块石层的宽度，堤身段不应小于5m，堤头段不应小于10m，流速和水深较大时宜适当加大，堤身段不易小于10m，堤头段不易小于15m。所以其宽度取6m，对于砂质海底，在护底块石层下设置不小于厚度为0.3m的碎石层或土工织物层。在护底块石层下设置厚度为0.3m的土工织物层。具体布置形式类似于下图:4.3.5护脚的设计：水下抛石棱体的顶面高度：Z’Z’=-(0.84+3.37)=-4.38棱体顶宽宽度：2m棱体高度：1.5m护坡基脚坡面坡度设计为：1:2抛石棱体的重量：W’=1/5W[]W=9.6741W’=1/5W=1.9T五.强度与稳定性验算5.1波浪力作用计算式中)(9.3-1md；md1.8；H为设计波高（m），m89.4%1H；L为波长（m），mL2.92。592.0)89.4/1.9()1.8/9.3(2.92/89.42316.0)043.02.92/89.4(29.3)043.0/(29.3LHb波峰作用在胸墙上的平均压力强度按照下面公式计算，由于b，所以pHKp2