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海岸工程(I）,河海大学港口航道专业,,本次课时需掌握内容,1、复习海堤的设计 A、波浪在堤坡上的爬高 B、护坡计算 2、防护墙稳定计算 3、防浪胸墙稳定计算 4、海堤抗滑稳定计算,第二章 海岸防护工程,七、海堤设计 1 波浪在堤上爬高计算 2 护坡计算 3 防护墙稳定计算 4 防浪胸墙稳定计算 5 海堤抗滑稳定计算 6 地基沉降计算 7 软土地基加固 8 海堤防渗和堵漏,第二章 海岸防护工程,1 波浪在堤上爬高计算 爬坡计算的目的：确定堤顶高程 A 港口工程技术规范 （旧版） B 前苏联规范 C 莆田法 D 港口工程技术规范 （新版） E 复式断面爬高计算 F 堤前有压载时的爬高计算,第二章 海岸防护工程,2 护坡计算 主要设计内容 A 砌石护坡厚度计算 (1)港口工程技术规范法 (2) 裴什金法 B 抛石单个块体重量计算 (1) Hudson 公式 (2) 前苏联规范法 C 护面混凝土板厚度计算,A 抛石单个块体重量计算 (1) Hudson 公式 块石经过挑选,比较均匀(课本) 未经过挑选,,另外一种Hudson 公式表达式,设计波高（m）； 块体稳定系数； 块体材料的重度（KN/m3）； 海水的重度（KN/m3）； 斜坡与水平面的夹角（）。

公式适合应用于不越浪的情况. 在破波区域的块石重量应当适量加中,可以比计算的重量增加10%25%,另外在堤头的块体重量也要增加. 级配块石最大重量和最小重量按下列计算 Wmax=3.6W50 Wmin=0.22W50,,Hudson 公式的有优缺点 优点:结构简单，方便计算 缺点:没有考虑波浪周期的影响 有待于改进的问题. 波浪周期实际上也与块石重量有关. 护面垫层块石的重量可取护面块石稳定重量的1/201/10,,A 抛石单个块体重量计算 (2)前苏联 材料:块石、混凝土、钢筋混凝土块体 从建筑物的顶部到0.7H 考虑了波长的影响,,问题是波坦比较大时候，上述计算公式重量偏大 修正后： （在0.7H波高范围内） Z0.7H,单个块体的重量应该按下列计算 与波浪能量集中与表面有关,,B 砌石护坡厚度计算 (1)港口工程技术规范法,港工规范公式应用范围:海港水文规范:m=1.53,d/H=1.54,L/H=1025公式中H选择:当d/L=0.125,H(4%),当d/L<0.125,H(13%),,(2) 裴什金法(堤防规范采用,结果比较适中) 干砌块石.应用范围:1.5=0.125,H(4%),当d/L<0.125,H(13%), 浆砌块石..H(13%),(2)干砌条石护面层厚度 A系数，斜缝干砌可取1.2，平缝干砌可取0.85；,,,C 抛石人工块体护坡面层厚度计算 抛石： 层数：23层 先计算稳定块体重量，再计算厚度，并于图纸上标明厚度,人工块体 A---垂直于厚度h的护面层平均面积 P---护面层的空隙率,,栅栏板：,斜坡坡度系数m=1.52.5时 ,栅栏板的厚度按下式计算： A系数，斜缝干砌可取1.2，平缝干砌可取0.85； 作用于栅栏板面上的最大正向波压强度设计值按下式计算,,,护面混凝土板厚度计算 先计算波浪作用下产生的浮拖力决定板的厚度，然后根据破波压力计算置于弹性基础上的护面板的配筋。

斜坡的坡度1:21:5,,第二章 海岸防护工程,3 防护墙稳定计算 稳定计算内容： A 墙身抗倾复稳定性计算 B 施工期间，防护墙稳定性 C 墙身整体沿墙底面或墙身沿各水平缝的抗滑 稳定性 D 防护墙沿垫层与地基接触面的抗滑稳定性 E 地基稳定计算,第二章 海岸防护工程,A 墙身抗倾复稳定性计算 B 各水平缝抗滑稳定计算,,,C 防护墙沿垫层与地基接触面的抗滑稳定（非粘性土） （粘性土）,D 防护墙沿垫层与地基接触面的抗滑稳定（粘性土） （粘性土）,4 防浪胸墙稳定计算 斜坡堤承载能力极限状态设计时，应以设计波高及对应的波长确定的波浪力作用为标准值，并应考虑一下三种设计状况及相应的组合：持久状况、短暂状况和偶然状况 持久状况，应考虑设计高水位、设计低水位和极端高水位时，波浪对斜坡堤的作用 短暂状况，应考虑设计高水位和设计低水位时，波浪对斜坡堤的作用，波高的重现期可采用25年4 防浪胸墙稳定计算 主要荷载：波浪水平力，波浪上托力 （参考海港水文规范中的8.2.11） 荷载计算过程： A 先按堤前水深和波高确定堤前波浪形态，依次分类确定波压力计算公式 B 计算海堤前水深的波压力分布，截取作用与胸墙部分的波压力 （参考海港水文规范8.1） 稳定性计算内容：抗倾复性和抗滑移性 （可参考防波堤规范2.3）,,,,,（一）波浪对胸墙的作用及组合,计算波浪对胸墙作用力时，一般波高采用1%波高，波长由平均周期算得,胸墙上的平均压强及波压力分布高度,1、无因次参数 、 按规范海港水文规范JTJ213-98公式计算 d1---胸墙前水深（m），当静水面在胸墙底面以下时，d1为负值， d堤前水深（m）； H设计波高（m）； L波长（m）；,,,,,-,,2.波峰作用时胸墙上平均压力强度 按规范海港水文规范JTJ21398公式计算： 当 与无因次参数 和波坦 有关的平均压力强度,,,,,,,,3、胸墙上波压力分布高度 与无因次参数和波坦有关的波压力作用高度系数,,,,,4、单位长度胸墙上水平波浪力标准值P（ ）的计算： 5、单位长度胸墙底面上的波浪浮托力标准值计算 波浪浮托力折减系数，采用0.7 b胸墙底宽(m),,,,,,,,（二）胸墙抗滑、抗倾稳定性验算,1、沿墙底抗滑稳定性的承载能力极限状态设计，按下式计算 结构重要性系数； 水平波浪力分项系数； 波浪浮托力分项系数； 自重力分项系数； 土压力分项系数； f 胸墙底面摩擦系数设计值。

2、沿墙底抗倾稳定性的承载能力极限状态设计，按下式计算： 水平波浪力的标准值对胸墙后趾的倾覆力矩（kNm）； 波浪浮托力的标准值对胸墙后趾的倾覆力矩（kNm）； 胸墙自重力标准值对胸墙后趾的稳定力矩（kNm）； 土压力的标准值对胸墙后趾地面的稳定力矩（kNm）； 结构系数，取1.25；,,,,,,,,,,第二章 海岸防护工程,5海堤抗滑稳定计算 （1）软土地基失稳的主要前兆： A 沉陷急剧增加 B 坡角隆起 C 堤身有纵向裂缝 D 空隙水压力增大，坡角有渗水 （2）海堤稳定计算要解决的问题： 1 根据地基强度指标和工程的安全系数，设计海堤 2 根据海堤断面，验算稳定性第二章 海岸防护工程,（3）重度的选择 A 浮容重 B 干容重 C 饱和容重 D 浸润线的确定（浙江省规范5.2.4） （4）海堤抗滑计算的工况 A 初步设计阶段,竣工断面的稳定计算 B 施工设计阶段,堵口截流断面(未闭气)的稳定计算 C 施工设计阶段,堵口刚完成时候非堵口断面的稳定计算 D 施工设计阶段,未堵口时海堤施工断面的稳定计算,第二章 海岸防护工程,（4）海堤抗滑计算的工况,第二章 海岸防护工程,（5）海堤抗滑计算方法 A 总应力法 B 固结有效应力法 C 法 D 有效应力法 E 复合滑动面简化计算法,海堤地基强度指标和应用范围 A 一般海堤采用总应力法,其中施工期断面验算采用不排水剪或快剪强度指标,竣工期间断面稳定采用固结不排水或者固结快剪强度指标,实际计算还需要适当折减. B 大中型工程采用适当固结有效应力法,地基强度指标采用不排水剪或者固结不排水剪 C 小型工程采用 法,强度指标采用现场 十字板剪切测定的指标,强度随地基深度而增加. D大型工程有条件采用有效应力法,毕肖普法.采用有效强度指标,并且准确确定孔隙水压力分布,一般用测量孔隙水压力的三 轴固结不排水剪切试验确定,也可以直剪仪进行慢剪试验确定, E 对于存在复合软土夹层的情况,采用复合滑动面简化计算法,A 总应力法(瑞典条分法),（A）总应力法,,,B 固结有效应力法,,B 固结有效应力法,,C,,C,,D 有效应力法,,,,三个问题,1. 要迭代计算 2. 对于测试强度指标的仪器设备要求比较高,不易推广. 3. 为负值,要注意 会趋于0.注意 最好不要用此方法; 比较大时,有效法向反力出现负值,不合理.,,,,E 复合滑动面简化计算法,,E 复合滑动面简化计算法,参考堤防设计规范，也叫改良元弧法,第二章 海岸防护工程,海堤沉降计算 淤泥.天然含水率大于液限,天然孔隙率大于等于1.5的粘性土. 淤泥质土:天然孔隙率小于1.5,但是大于1.0的粘性土. 概念：初始沉降 固结沉降 沉降原因：初始沉降 固结沉降,初始沉降,,,,固结沉降,,,,1、首先在防波堤断面上选择沉降计算点的位置，再按作用在基础上荷载的性质，求出基底应力的大小和分布。

当基础有埋置深度d时，采用基底净应力 去计算地基中的附加应力 2、将地基分层在分层时天然土层的交界面为分层面，同时在同一类土层中，各分层的厚度不宜过大 3、计算地基中土的自重应力分布求出计算点垂线上各分层层面处的竖向自重应力（从地面算起）4、计算地基中竖向附加应力分布根据防波堤三角形简化，条形基础上受三角形均布荷载作用此时地基附加应力系数采用下式进行计算： 其中参数 、 式中： b 基底宽度； x 计算点距角点距离（取值）； z 计算点垂线上各分层层面距地面距离 由 求出计算点垂线上各分层层面处的竖向附加应力 当 时，确定该处深度为压缩层的厚度5、按算术平均求各分层平均自重应力 和平均附加应力 ：,,,,,,,,,,,6、求第i分层的压缩量根据第i分层的平均初始应力 及初始应力与附加应力之和 ，得到每层土体的压力增量 于是可得第i分层的压缩量 7、最后将每层的压缩量累加,,,,,,软土地基加固,A、软土地基处理采用方法出发点： 工程上能否实现，经济上是否合理 B、主要处理方法： 置换砂垫层法----也叫清淤法 适用范围,软土比较薄。

(2) 镇压层法 作用：增加海堤断面的抗滑力矩，提高圆弧滑动的安全系数，改善堤基的应力分布，提高地基的稳定 施工：,,注意：要对称施工，以免失稳 不利因素：占用较大土地面积,软土地基加固,(3) 排水砂垫法 砂垫厚度大于50cm，软土厚度不超过5m (4) 竖向排水预压固结法,软土地基加固,竖向排水预压固结法的布置和要求： 排水砂井 袋装砂井 塑料板排水 不利面：承受水平切力的能力差，容易被切割,软土地基加固,(5) 土工织物法 作用：可以提供元弧滑动的安全系数，但是提高水平有限8 海堤防渗与堵漏,A、防渗计算：,A、防渗计算：,,防渗土: 小潮高潮位以下用海泥,以上用山土.并且用海泥覆面. 设置反滤层.,B 堵漏方法(堤防规范p11.p14),导致渗漏的原因有四种: A内外堆石堤的连同 B山土未碾压 C渗径过短 D堵口段口门两端的裹头保护拆除不净 等等 方法: 1 粘土铺盖 2 粘土截水槽 3 压力灌砂 4 减压井,第二节护岸,护岸型式,,,,,,,,,,第二节护岸,1、护脚工程 包括护坡和护脚两部分 A、抛石护脚,,,,,护脚块体（防波堤设计与施工规范4.2.11） 当水下抛石棱体顶面标高在设计水位以下一倍波高附近，块石重量取护坡块石重量的1/51/10。

护脚的外坡：1：21：3，顶宽13m抛石重量不小于100200kg 底部流速比较大时还需要护底：宽度一般15m，厚度不小于0.5m,块石重量30100kg也可以用公式计算：,护脚设计,,第二节护岸,B、沉排护脚 软体排厚度；2040cm,有的甚至1m，具有良好的整体性、柔韧性和抗冲性，可抵御4m/s的流速,第二节护岸,2、其它结构形式的护岸 A、钢筋混凝土板柔性沉排,B、桩板块石护岸,,第三节 丁坝,1、丁坝的布置 三种平面布置：与水流正交、向上挑、向下挑,,,,,,,2、丁坝的纵剖面,,,,,,,,,。