海岸工程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

《海岸工程學(xué)》課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)組號(hào)______________姓名______________學(xué)號(hào)______________2012年5月摘要為防止波浪對(duì)PalabuhanRatu灣內(nèi)電廠(chǎng)的侵襲，在海灣內(nèi)建造防波堤，來(lái)形成有掩護(hù)的水域。應(yīng)本次設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，設(shè)計(jì)一總廠(chǎng)1284.628m防波堤，設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟包括1.資料收集；2.結(jié)構(gòu)選型；3.斷面設(shè)計(jì)；4.施工圖繪制。一、工程概況1、工程位置擬建電廠(chǎng)位于印度尼西亞國(guó)南部爪哇島的西南海岸PalabuhanRatu灣內(nèi)，面對(duì)印度洋。地理概位為：07°02′E，106°32′N(xiāo)。2、工程內(nèi)容防波堤設(shè)計(jì)內(nèi)容包括南防波堤和北防波堤，南防波堤總長(zhǎng)1284.628m，北防波堤總長(zhǎng)778.627m。二、自然條件1、氣象本地區(qū)屬熱帶雨林氣候，高溫、多雨、風(fēng)小、濕度大，每年1～3月份為雨季，6～9月份為旱季，其它月份為旱濕轉(zhuǎn)換期。1）氣溫工程點(diǎn)氣溫特征值表月份分類(lèi)123456789101112歷年月平均氣溫（?C）24.223.924.424.424.424.123.923.724.024.324.424.0歷年月最高氣溫（?C）33.03233.433.436.233.032.232.834.034.233.633.62）降水單位：mm各月降水量統(tǒng)計(jì)表（1996年～2005年）類(lèi)別1月2月3月平均4786185674月5月6月7月8月9月10月11月12月年度降水量29916721012972140393559578421011961539833最大79336653726835025187269914665795最小14027636312061020056834810225182、水文1）設(shè)計(jì)水位(平均海平面為基準(zhǔn))設(shè)計(jì)高水位：0.84m設(shè)計(jì)低水位：-0.77m極端高水位：1.07m極端低水位：-1.01m海嘯增水考慮2m～3m2）波浪防波堤設(shè)計(jì)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)SW4.083.673.593.182.2511.6587.7-5.32.223.15W11.654.083.6387.73.55注：陰影部分為極限波高3）潮流最大流速為0.24cm/s。3、工程地質(zhì)1)地質(zhì)分層根據(jù)中交三航設(shè)計(jì)院勘察公司編制的地質(zhì)報(bào)告，擬建場(chǎng)區(qū)50m以淺從上到下主要發(fā)育以下地層：Ⅰ細(xì)砂．淺褐～淺灰色，飽和，松散～稍密，土質(zhì)較均勻，含鐵質(zhì)礦物。局部顆粒較粗，為中細(xì)砂。顆粒級(jí)配不良。該層主要分布在擬建碼頭區(qū)和擬建防波堤的近岸段，而防波堤的其他區(qū)域基本缺失。頂部的砂粒一般隨海潮和海浪移動(dòng)，一般直接出露于海底。層厚一般2.0～5.0m，F(xiàn)9～M7段較薄，僅為0.7m左右，M3處較厚，為8.7m左右。實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)5～12擊。Ⅱ粉砂灰～淺灰褐色，飽和，松散～稍密（局部為中密狀）。土質(zhì)不勻?；焐倭空承酝?；近岸的碼頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)（是指防波堤靠岸鉆孔F1和F9及其附近，以下所指相同）偶含少量中粗砂或小礫石，局部近中細(xì)砂；局部粉土含量高，為砂質(zhì)粉土；在防波堤區(qū)局部為粉砂混淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土或?yàn)樯百|(zhì)粉土。該層分布較廣，除在南防波堤F1處缺失外，一般均有分布，且在防波堤區(qū)除近岸段外分布一般都較厚。碼頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)而厚度一般為3.0～6.0m，頂板標(biāo)高一般為－4.0～－6.0m左右，局部（F9～M7）較高為－2.2m左右，局部（M3）較低為－10.0m左右；在防波堤遠(yuǎn)岸區(qū)域，厚度一般為5.0～10.0m，頂板標(biāo)高一般為－8.0～－13.0m左右。實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)一般為5～13擊，總體呈現(xiàn)碼頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)擊數(shù)相對(duì)較大些，局部可達(dá)14～20擊，而防波堤其他區(qū)域相對(duì)較為松散，擊數(shù)小些，局部近3～5擊。Ⅱt淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土混砂灰～淺灰色，飽和，流塑（局部近粉質(zhì)粘土混砂，呈軟塑狀）。局部混粉砂較少，近淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，局部為粉質(zhì)粘土混粉砂。干強(qiáng)度中等，韌性中等。該層在碼頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)僅以透鏡體狀分布于Ⅱ粉細(xì)砂層（F9、M6、M1、M8孔中有揭示）中；頂板標(biāo)高－5.0～－7.0m，厚度一般僅為30cm左右，但在F9孔處相對(duì)較厚，為3.5m左右；該層在防波堤近岸區(qū)以外的其它區(qū)域分布較為普遍，且一般直接分布于擬建防波堤區(qū)表部，厚度一般為2.5～5.0m，頂板標(biāo)高－6.0～－8.0m。實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)一般為<1～3擊，局部為5～8擊（粉質(zhì)粘土混粉砂）。Ⅲ粉細(xì)砂灰色，飽和，稍密～中密（碼頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)一般稍密實(shí)些，局部近密實(shí)狀，而防波堤遠(yuǎn)岸區(qū)較為松散，多以稍密狀分布）。土質(zhì)較均勻，級(jí)配不良。偶含貝殼碎片，局部為粉砂，偶含小礫石。在擬建防波堤區(qū)，局部粉土含量較高，近砂質(zhì)粉土。該層厚度一般為10.0～15.0m，在擬建防波堤遠(yuǎn)岸區(qū)局部較對(duì)大些。碼頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)頂板標(biāo)高一般為－9.0～－12.0m；在防波堤遠(yuǎn)岸區(qū)頂板標(biāo)高一般為－13.0～－20.0m。碼頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)一般為15～30擊，個(gè)別大于30擊；而防波堤遠(yuǎn)岸區(qū)實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)一般為10～20擊。Ⅳ粉細(xì)砂混礫石或卵石淺灰～灰色，飽和，密實(shí)，所含礫石的粒徑一般為0.5～1.0cm，所含卵石粒徑一般為3.0～5.0cm，一般呈橢圓形或次圓形。局部所含礫石或卵石量較少，為粉細(xì)砂。該層分布不穩(wěn)定，主要在碼頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)有揭示，且厚度變化較大，一般為1.0～5.0m，在F1處厚頂板較高，F(xiàn)1在，24.00m～－21.40頂板標(biāo)高約－左右。15m為度最大，為－12.90m左右。實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)一般為33～45擊，個(gè)別大于50擊。Ⅴ1粉細(xì)砂灰色，飽和，中密～密實(shí)（在防波堤遠(yuǎn)岸區(qū)呈中密狀，碼頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)呈密實(shí)狀）。夾粉土薄層，偶見(jiàn)貝殼碎片，土質(zhì)較均勻，局部粉土含量較高，近粉砂或砂質(zhì)粉土，局部偶含小礫石。該層頂板標(biāo)高一般為－26.00～－32.0m，層厚約12.0～15.0m。碼頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)一般為34～50擊，在防波堤遠(yuǎn)岸區(qū)實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)一般為18～28擊。Ⅴ2粉細(xì)砂灰色，飽和，密實(shí)?；旌倭康[石或卵石，粒徑可達(dá)1.0～3.0cm；局部為粉細(xì)砂含礫。該層在碼頭區(qū)和防波堤近岸區(qū)有揭示。該層頂板標(biāo)高一般為－38.00～－42.00m。厚度在M2～M1段較薄，僅為0.6～9.0m，在M7～M4段厚度相對(duì)較大，一般不小于9.0m。實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)一般為35～50擊，部分大于50擊。Ⅵ中等風(fēng)化安山巖淺灰色，濕，堅(jiān)硬。細(xì)粒斑狀結(jié)構(gòu)，含角閃石和輝石、黑云母等礦物。局部節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖芯較破碎。巖芯采取率一般大于90％。僅在M2～M1段有揭示，但均未揭穿，已揭示的最大厚度為5.0m。2)地震印尼位于歐亞板塊、太平洋板塊、菲律賓海板塊和印度洋－澳大利亞板塊的匯聚地帶，這些板塊的多重俯沖或碰撞作用、島弧巖漿作島弧遷移等現(xiàn)象，疊加在古生代和中生代用、褶皺造山和斷裂作用、．的地質(zhì)體上，形成了十分復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造。根據(jù)業(yè)主合同中提供的資料，擬建場(chǎng)地475年一遇地震動(dòng)峰值加速度為0.32g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.8s。三、設(shè)計(jì)荷載1、恒載：結(jié)構(gòu)自重。2計(jì)。1t/m2、施工期荷載：施工機(jī)械荷載，按3、水流力水流力按照交通部《海港水文規(guī)范》（JTJ213－98）計(jì)算。4、波浪力波浪力按照交通部《海港水文規(guī)范》（JTJ213－98）計(jì)算。5、地震荷載地震動(dòng)峰值加速度為0.32g。四、設(shè)計(jì)內(nèi)容（一）結(jié)構(gòu)選型因防波堤位置的水深較小（-5.3m），且地質(zhì)較差，所以選擇斜坡式防波堤；又因波浪較大，所以護(hù)面采用混凝土人工塊體，選用工字型塊體；斜坡堤邊坡坡度選用1:1.3。工程安全等級(jí)為二級(jí)（二）防波堤斷面設(shè)計(jì)堤頂高程設(shè)計(jì)a)設(shè)計(jì)斜坡堤不允許越浪胸墻頂高程=設(shè)計(jì)高水位+1.25設(shè)計(jì)波高3.18×=0.84+1.25．=4.82mb)根據(jù)波浪爬高計(jì)算胸墻頂高程正向規(guī)則波在斜坡式防波堤的上爬高度R（爬高）設(shè)計(jì)高水位時(shí)1);，,;,,,胸墻頂高程為極限高水位時(shí)2);，,;,,,胸墻頂高程為。綜合分析，堤頂高程設(shè)計(jì)為4.80m堤頂寬度設(shè)計(jì)。4.0m堤頂寬度取1.25倍設(shè)計(jì)波高值，為水下拋石棱體設(shè)計(jì)倍設(shè)計(jì)波高值處，為頂面高程定在設(shè)計(jì)低水位以下約1.0。-0.77-3.18=-3.95m1.5m，棱體頂寬取因?yàn)椤Ｐ貕υO(shè)計(jì)．（三）斜坡堤計(jì)算）護(hù)面塊體的穩(wěn)定重量和護(hù)面層厚度；（1式中：W——護(hù)面塊體的重量（kN）；kN/）——塊體材料的水體重度（;H——設(shè)計(jì)波高（m）；有關(guān)的穩(wěn)定系n——與護(hù)面型式的塊體的容許失穩(wěn)率數(shù)；?！逼碌钠陆牵ā悖┬逼碌套o(hù)面層厚度n——護(hù)面中的塊體層數(shù)；C——系數(shù)，取1.1。(2)拋石棱體重量設(shè)計(jì)（3）護(hù)面墊層重量、厚度設(shè)計(jì)（4）護(hù)底塊石設(shè)計(jì)護(hù)底塊石寬度取8米；堤前最大波浪底流速塊石穩(wěn)定重量取60kg（0.06t）（5）堤后肩臺(tái)設(shè)計(jì)米；3肩臺(tái)寬度取肩臺(tái)高程取設(shè)計(jì)低水位，為-0.77m。(四)防波堤穩(wěn)定性驗(yàn)算胸墻自重因?yàn)樾貕Φ酌媛裆钚∮?米，可不計(jì)算內(nèi)側(cè)被動(dòng)土壓力（1）持久組合設(shè)計(jì)高水位時(shí)波浪力可查表得波峰作用時(shí)擋浪墻上的平均波浪壓力因?yàn)樽o(hù)坡坡頂高程不低于擋浪墻高程，所以作用在擋浪墻上的波浪力（側(cè)壓力和浮托力）乘以0.6的折減系數(shù)。擋浪墻上作用的總高度為單位長(zhǎng)度擋浪墻上的總波浪力為擋浪墻底面上的波浪浮托力為胸墻抗滑、抗傾穩(wěn)定性驗(yàn)算（1）沿墻底抗滑穩(wěn)定性公式左式右式左式右式，滿(mǎn)足抗滑穩(wěn)定要求。（2）沿墻底抗傾穩(wěn)定性公式左式右式左式<右式，滿(mǎn)足抗傾穩(wěn)定要求。（2）持久組合極限高水位時(shí)波浪力可查表得波峰作用時(shí)擋浪墻上的平均波浪壓力因?yàn)樽o(hù)坡坡頂高程不低于擋浪墻高程，所以作用在擋浪墻上的波浪力（側(cè)壓力和浮托力）乘以0.6的折減系數(shù)。擋浪墻上作用的總高度為單位長(zhǎng)度擋浪墻上的總波浪力為擋浪墻底面上的波浪浮托力為