混合式防波堤工程設(shè)計(jì)中持久狀況下作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算過程案例1.1.防波堤整體結(jié)構(gòu)重量計(jì)算自重力的本身包括建筑物自身重力和位于建筑物上或建筑物中的填料與固定設(shè)備的自重力。根據(jù)前文所得設(shè)計(jì)水位：設(shè)水深為13M時(shí)為0水位設(shè)計(jì)水位：1.75M設(shè)計(jì)高水位：2.30M設(shè)計(jì)低水位：0.10M極端高水位：2.88M極端低水位：-1.65M材料名稱重度（KN/m3）水上水下漿砌塊石22-2512-15混凝土23-2413-14鋼筋混凝土24-2514-15表1.2材料重度標(biāo)準(zhǔn)值注：當(dāng)石料重度大于26.5KN/m3時(shí)，漿砌塊石的重度應(yīng)當(dāng)提高一些胸墻重量：胸墻2胸墻胸墻2胸墻1胸墻1胸墻1圖1.1胸墻斷面圖胸墻本身自重力：（4×3+1×7）×23=437KN/m上述設(shè)計(jì)胸墻如圖所示，故在設(shè)計(jì)高水位下：（H=2.30m）胸墻1：G=（1-0.3）×23×7+0.3×7×13=140KN/m胸墻2：G=（3-0.3）×4×23+0.3×4×13=264KN/m所以，在設(shè)計(jì)高水位下時(shí)，胸墻總重量為140+264=404KN/m對(duì)后踵力矩：140×1/2×7+264×（7+1/2×4）=2866KN·m/m在設(shè)計(jì)低水位下：（H=0.10m）胸墻1：G=7×1×23=161KN/m胸墻2：G=4×3×23=276KN/m所以，在設(shè)計(jì)低水位下時(shí)，胸墻總重量為276+161=437KN/m對(duì)后踵力矩：161×1/2×7+276×（7+1/2×4）=3047.5KN·m/m在設(shè)計(jì)水位時(shí)：（H=1.75m）胸墻1：G=7×1×23=161KN/m胸墻2：G=4×3×23=276KN/m所以，在設(shè)計(jì)低水位下時(shí)，胸墻總重量為276+161=437KN/m對(duì)后踵力矩：161×1/2×7+276×（7+1/2×4）=3047.5KN·m/m極端高水位下：（H=2.88m）胸墻1：G=（1-0.88）×7×23+0.88×7×13=99.4KN/m胸墻2：G=（3-0.88）×4×23+0.88×4×13=240.8KN/m所以，在極端高水位下時(shí)，胸墻總重量為99.4+240.8=340.2KN/m對(duì)后踵力矩：99.4×1/2×7+240.8×（7+1/2×4）=2515.1KN·m/m極端低水位下：（H=-1.65m）胸墻1：G=7×1×23=161KN/m胸墻2：G=4×3×23=276KN/m所以，在設(shè)計(jì)低水位下時(shí)，胸墻總重量為161+276=437KN/m對(duì)后踵力矩：161×1/2×7+437×（7+1/2×4）=4496.5KN·m/m沉箱本身重量：在本次設(shè)計(jì)中設(shè)立的沉箱為一大沉箱，故不考慮橫隔板，縱隔板與兩側(cè)壁。以及因?yàn)樵摮料涞膶挾冗^大，故考慮用一個(gè)縱隔板將其分隔開。需要計(jì)算部分為前壁、后壁、縱隔板、混凝土蓋板、底板、沉箱內(nèi)塊石6大部分，以及8個(gè)底角。沉箱本身自重力：0.25×11×25×2+11×0.5×25+0.2×0.2×1/2×8×25+0.5×11×25+0.5×11×25+（10.5×11-0.5×11-0.2×0.2×1/2×8）×25=3300KN/m在設(shè)計(jì)高水位下：（H=2.30m）前壁：（12-2×0.5）×0.25×15=41.25KN/m后壁：（12-2×0.5）×0.25×15=41.25KN/m底板：0.5×11×15=82.5KN/m縱隔板：（12-2×0.5）×0.5×15=82.5KN/m底角；0.2×0.2×1/2×8×15=2.4KN/m沉箱內(nèi)塊石：（（11-0.25×2）×（12-0.5×2）-(0.5×（12-2×0.5））-0.2×0.2×1/2×8）×11=1206.4KN/m混凝土蓋板：0.5×11×14=77KN/m所以，在設(shè)計(jì)高水位下沉箱重量為：41.25+41.25+82.5+82.5+2.4+1210+77=1536.9KN/m對(duì)后踵力矩：41.25×（11-0.25/2）+41.25×0.25/2+82.5×11/2+82.5×11/2+77×11/2+1206.4×11/2+2.4×11/2=8432.95KN·m/m在設(shè)計(jì)低水位下：（H=0.10m）前壁：（12-2×0.5-1.4）×0.25×15+1.4×0.25×25=44.75KN/m后壁：（12-2×0.5-1.4）×0.25×15+1.4×0.25×25=44.75KN/m底板：0.5×11×15=82.5KN/m縱隔板：（12-2×0.5-1.4）×0.5×15+1.4×0.5×25=89.5KN/m底角：0.2×0.2×1/2×15×4+0.2×0.2×1/2×4×25=1.2KN/m沉箱內(nèi)塊石：（1.4×11-0.25×1.4×2-0.5×1.4-0.2×0.2×1/2×4）×18+（（11.1-3-0.5）×11--9.6×0.25×2-9.6×0.5-0.2×0.2×1/2×4）×11=1305.68KN/m混凝土蓋板：0.5×11×24=132KN/m所以，在設(shè)計(jì)低水位下沉箱重量為：44.75+44.75+82.5+89.5+1.2+1305.68+132=1769.7KN/m對(duì)后踵力矩：44.75×（11-0.25/2）+44.75×0.25/2+82.5×11/2+89.5×11/2+132×11/2+1305.68×11/2+1.2×11/2=9361.09KN·m/m在設(shè)計(jì)水位下：（H=1.75m）前壁：（12-2×0.5）×0.25×15=41.25KN/m后壁：（12-2×0.5）×0.25×15=41.25KN/m底板：0.5×11×15=82.5KN/m縱隔板：（12-2×0.5）×0.5×15=82.5KN/m底角；0.2×0.2×1/2×8×15=2.4KN/m沉箱內(nèi)塊石：（（11-0.25×2）×（12-0.5×2）-(0.5×（12-2×0.5））-0.2×0.2×1/2×8）×11=1206.4KN/m混凝土蓋板：0.25×11×24+0.25×11×14=104.5KN/m所以，在設(shè)計(jì)水位下沉箱重量為：41.25+41.25+82.5+82.5+2.4+1206.4+104.5=1560.8KN/m對(duì)后踵力矩：41.25×（11-0.25/2）+41.25×0.25/2+82.5×11/2+82.5×11/2+104.5×11/2+1206.4×11/2+2.4×11/2=8584.15KN·m/m在極端高水位下：（H=2.88m）前壁：（12-2×0.5）×0.25×15=41.25KN/m后壁：（12-2×0.5）×0.25×15=41.25KN/m縱隔墻：（12-2×0.5）×0.5×15=82.5KN/m底角：0.2×0.2×1/2×8×15=2.4KN/m底板：0.5×11×15=82.5KN/m沉箱內(nèi)塊石：（（11-0.25×2）×（12-0.5×2）-(0.5×（12-2×0.5））-0.2×0.2×1/2×8）×11=1206.4KN/m混凝土蓋板：0.5×11×14=77KN/m所以，在極端高水位下沉箱重量為：41.25+41.25+82.5+82.5++2.4+1206.4+77=1531.3KN/m對(duì)后踵力矩：41.25×（11-0.25/2）+41.25×0.25/2+82.5×11/2+82.5×11/2+77×11/2+1206.4×11/2+2.4×11/2=8432.95KN·m/m在極端低水位下：（H=-1.65m）前壁：（12-2×0.5-8.1）×0.25×25+（12-2×0.25-1.4）×0.25×15=48.5KN/m后壁：（12-2×0.5-8.1）×0.25×25+（12-2×0.25-1.4）×0.25×15=48.5KN/m縱隔墻：（12-2×0.5-8.1）×0.5×25+（12-2×0.25-1.4）×0.5×15=97KN/m底角：0.2×0.2×1/2×25×4+0.2×0.2×1/2×15×4=1.2KN/m底板：0.5×11×15=82.5KN/m沉箱內(nèi)塊石：（（11-0.25×2-0.5）×8.1-0.2×0.2×1/2×4）×11+（（11-0.25×2-0.5）-0.2×0.2×1/2×4）×1.4×18=1497.224KN/m混凝土蓋板：0.5×11×24=132KN/m所以，在極端低水位下沉箱重量為：48.5+48.5+97+1.2+82.5+1497.224+132=1908.924KN/m對(duì)后踵力矩：48.5×（11-0.25/2）+48.5×0.25/2+97×11/2+1.2×11/2+82.5×11/2+1497.224×11/2+132×11/2=10499.082KN·m/m基床重量：基床本身自重力：（22+29.2）×3×1/2×25=1920KN/m基床分為明基床與暗基床兩個(gè)部分，根據(jù)2.6.5可確定明基床：上部長度為：11+6.6+4.4=22m，厚度取3m，下部取m=1.2，即為2×1.2×3+22=29.2m因?yàn)榛驳暮穸冗h(yuǎn)底于正常水深，故在設(shè)計(jì)高水位、設(shè)計(jì)低水位以及設(shè)計(jì)水位下，其重量均為同值，所以本次設(shè)計(jì)中就計(jì)算一個(gè)狀態(tài)下基床的重量以及后踵力矩基床重量：（22+29.2）×3×1/2×15=1152KN/m對(duì)后踵力矩：1152×11=12672KN·m/m1.2波浪力作用下的標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算在波浪力的作用下有波峰和波谷兩種狀態(tài)下對(duì)防波堤造成的不同影響，故而對(duì)波峰作用力和波谷作用力進(jìn)行分別闡述。波峰作用力對(duì)混合式防波堤的標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算在該設(shè)計(jì)中，正常水位下的水深為13M極端高水位下的水深為15.88M，設(shè)計(jì)高水位下的水深為15.3M設(shè)計(jì)低水位下的水深為11.1M極端低水位下的水深為11.35M根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書可確定：極端高水位下的波高H為5.53M設(shè)計(jì)高水位下的波高H為4.25M設(shè)計(jì)低水位下的波高H為1.52M（1）在設(shè)計(jì)高水位時(shí)：（H=2.30m）根據(jù)規(guī)范判斷基床類型：=，所以，可判斷為低基床。其中d1——基床上水深（m）d——堤前水深（m）因?yàn)?，在工程上遇到的波浪，周期一般?-15s之間，故該設(shè)計(jì)中波浪平均周期為9.0（s）。根據(jù)產(chǎn)生條件且，可判斷波態(tài)為立波。其中H——堤前進(jìn)行波的波高，采用H1%——平均周期g——水容重，該設(shè)計(jì)統(tǒng)取9.8m/s因?yàn)樵摬ɡ藶闇\水波，故,即L=126.40m。再根據(jù)，按《海岸水文規(guī)范》的附錄H查表可得因?yàn)閐/L=0.1742屬于0.139-0.2之間，且故為第三種情況，按照第三種情況計(jì)算。.波浪中線超出靜水面的高度：波浪中線超出靜水面的高度（m）H：堤前行進(jìn)波的波高（m），取4.25md：堤前水深（m)L：波長，取99.31m所以，根據(jù)式子可求得m2）.靜水面以上高度處，波壓力強(qiáng)度p=0：靜水面以上高度處波壓力強(qiáng)度（Kpa）H：堤前行進(jìn)波的波高（m），取4.25m3）.水底處，波壓力強(qiáng)度式中：p：靜水面以下深度z處的波壓力強(qiáng)度：海水的重度，10.25h：堤前進(jìn)行波的波高（m），取4.25md：堤前水深（m）L：波長（m），本設(shè)計(jì)波長取99.31m所以，根據(jù)計(jì)算可得，在水底處波壓力強(qiáng)度P=41.57Kpa4）.靜水面處，波壓力強(qiáng)度式中：：靜水面處的波壓力強(qiáng)度（Kpa）：水底處的波壓力強(qiáng)度（Kpa）d：堤前水深，15.3m：波浪中線超出靜水面的高度（m）所以，根據(jù)計(jì)算可得，在靜水面處，波壓力強(qiáng)度Kpa5）.墻底處，波壓力強(qiáng)度：墻底面處的波壓力強(qiáng)度（Kpa）：靜水面處的波壓力強(qiáng)度（Kpa）d：堤前水深（m）d1：墻底水深（m）：水底處的波壓力強(qiáng)度（Kpa）所以，根據(jù)公式可得，6）.單位長度墻底面上的波浪浮托力合力：p：單位長度墻底面上的波浪浮托力合力（KN/m）b：墻底寬度（m）：墻底面處的波壓力強(qiáng)度（Kpa）所以，根據(jù)公式可得，p=Kpa后踵力矩為：245.96×3=737.88KN·m/m7）.單位長度墻身上的總波浪力p=（49.43+44.72）×12.3×1/2+（44.72+41.57）×3×1/2=711.4575Kpa后踵力矩為：（49.43+44.72）×12.3×1/2×12.3×1/2+（44.72+41.57）×3×1/2×3×1/2=3759.64KN/m·m（2）.在設(shè)計(jì)低水位時(shí)（H=0.10m）本次設(shè)計(jì)中，在設(shè)計(jì)低水位時(shí)，堤前行進(jìn)波的波高，堤前水深d=15.1m，波長根據(jù)《海岸水文規(guī)范》H表可得d/L=0.1581，可推斷出，波長L=95.5m。因?yàn)?，且d/L在0.139到0.2中，所以屬于第三種情況。.波浪中線超出靜水面的高度根據(jù)計(jì)算可求得.靜水面以上高度處，波壓力強(qiáng)度p=03）.水底處，波壓力強(qiáng)度所以，根據(jù)計(jì)算可得4）.靜水面處，波壓力強(qiáng)度p所以，根據(jù)計(jì)算可得：5）.墻底處，波壓力強(qiáng)度P所以，根據(jù)計(jì)算可得：6）.單位長度墻底面上的波浪浮托力合力：，所以根據(jù)計(jì)算可得：后踵力矩為：201.39×3=610.17KN·m/m7）.單位長度墻身上的總波浪力：KN·m/m后踵力矩為：M=（40.63+36.98）×12.1×1/2×12.1×1/2+（36.98+36.08）×3×1/2×3×1/2=3005.105KN/m·m（3）在極端高水位時(shí)：（H=2.88m）因?yàn)橥ㄟ^計(jì)算表達(dá)式，可得L=126.34m。再根據(jù)，按《海岸水文規(guī)范》的附錄F查表可得因?yàn)閐/L=0.1742屬于0.139-0.2之間，且因?yàn)闃O端高水位時(shí)波高為5.53m，且故為第三種情況，按照第三種情況計(jì)算。1）.波浪中線超出靜水面的高度所以，根據(jù)式子可求得m2）.靜水面以上高度處，波壓力強(qiáng)度p=03）.水底處，波壓力強(qiáng)度所以，根據(jù)式子算完，得出最后的p為56.69Kpa4）.靜水面處，波壓力強(qiáng)度p所以，根據(jù)計(jì)算可得：5）.墻底處，波壓力強(qiáng)度P所以，根據(jù)計(jì)算可得：6）.單位長度墻底面上的波浪浮托力合力：，所以根據(jù)計(jì)算可得：后踵力矩為：320.485×3=961.455KN/m·m7）.單位長度墻身上的總波浪力：后踵傾覆力矩：（65.05+58.27）×（15.88-3）×1/2×12.88×1/2+（58.27+56.69）×3×1/2×3×1/2=5871.184KN/m·m波谷作用力對(duì)混合式防波堤的標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算.在設(shè)計(jì)高水位時(shí)：（H=2.30m）1）.波浪中線超出靜水面的高度（m）式中：：波浪中線超出靜水面的高度（m）H：堤前行進(jìn)波的波高（m），取4.25md：堤前水深（m)L：波長，取99.31m所以，根據(jù)式子可求得2）.靜水面處，波壓力強(qiáng)度p，p=03）.水底處，波壓力強(qiáng)度所以，根據(jù)計(jì)算可得4）.靜水面以下處，波壓力強(qiáng)度式中：：靜水面以下處的波壓力強(qiáng)度（Kpa）所以，根據(jù)式子計(jì)算可得Kpa5）.墻底處，波壓力強(qiáng)度：墻底面處的波壓力強(qiáng)度（Kpa）：靜水面處的波壓力強(qiáng)度（Kpa）：水底處的波壓力強(qiáng)度（Kpa）：墻底水深（m）：波浪中線超出靜水面的高度（m）所以，根據(jù)公式可求得41.54Kpa6）.單位長度墻底面上方向向下的波浪力合力：單位長度墻底面上方向向下的波浪力合力（KN/m）所以，根據(jù)公式可求得后踵傾覆力矩：228.47×3=685.41KN/m·m7）.單位長度墻身上的總波浪力：（35.57+41.54）×（12.3-0.76）×1/2+（41.54+41.75）×3×1/2=572.8597Kpa后踵傾覆力矩：（35.57+41.54）×（12.3-0.76）×1/2×12.3×1/2+（41.54+41.75）×3×1/2×3×2/1=2928.189KN/m·m（2）.在設(shè)計(jì)低水位時(shí)：