PAGEPAGE5連云港直立式防波堤設(shè)計摘要學(xué)者投入到研究輕型防波堤的行列中來。些基本尺寸參數(shù)。關(guān)鍵詞：波浪侵蝕傳統(tǒng)型防波堤直立防波堤泥沙淤積目錄TOC\o"1-3"\h\u10132摘要 111189第一章緒論 4187271.1引言 442511.2目的及意義 5321481.3直立式防波堤介紹 5175611.4國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 632235第二章總平面設(shè)計 9159442.1碼頭尺寸 9127762.2港口水域各部分尺寸 1330252.3進(jìn)港航道尺寸 1699652.4防波堤軸線 1717793第三章結(jié)構(gòu)比選 186844重力式直立堤 1817943 18187063.3射水堤和噴氣堤 19241723.4結(jié)構(gòu)總選 1931536第四章防波堤設(shè)計及穩(wěn)定性運(yùn)算 2010078防波堤的設(shè)計條件 2042414.1.1氣象 20276974.1.2水文 21128904.1.3海岸地貌及淤積趨勢 24145184.1.4地質(zhì) 24121064.1.5地震 24128014.1.6設(shè)計船型尺度 2411320防波堤斷面設(shè)計、胸墻設(shè)計 2521873防波堤的穩(wěn)定性運(yùn)算 2730042防波堤堤前護(hù)底塊石的穩(wěn)定和厚度計算 3922871第五章結(jié)論與展望 4024297參考文獻(xiàn) 41第一章緒論1.1引言20世紀(jì)初期以來，土地資源和能源被大量的開采和消耗，為場爭奪發(fā)展空間的海洋戰(zhàn)爭。3.6洋資源十分豐富，大致可分為礦產(chǎn)資源、生物能源、醫(yī)藥資源及可再生能源四類，而礦產(chǎn)資源在我們視野范圍內(nèi)包括石油、天然氣、可燃冰、錳結(jié)核、海底熱；種物質(zhì)等等；可再生能源則更是接近我們的日常生活所倡導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展，像風(fēng)能、潮汐能、波浪能等都在我們?nèi)粘Ｉ钪袑乙姴货r。證了港口水域船舶和建筑物的安全，因而對于港口的安全有重要的意義。更是加強(qiáng)了人員往來，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，連云港早已成為我國重要的交通樞紐城市。1.2目的及意義1.3直立式防波堤介紹下部1.4國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外的研究學(xué)者對直立堤很感興趣，做出了大量的物理數(shù)學(xué)模型、數(shù)學(xué)模型試驗研究，通過大量的數(shù)值計算和模擬運(yùn)行，取得了非常多的研究成果。破碎波波浪力由于復(fù)雜的破碎機(jī)理，各個專家對這個問題研究的結(jié)果差異比較大，因此還需要做進(jìn)一步更深入的研究;非破波波浪力彼此比較接近，有較為完善的計算方法。合田良實的方法是通過大量的物模試驗還有對原型防波堤的檢驗而提出的，可應(yīng)用在計算任何波態(tài)下的不規(guī)則波對直墻的波浪力，通過之后各國一些學(xué)者的試驗研

究和對一些工程實踐的總結(jié)，最后認(rèn)為合田的方法適用于暗基床與中基床，但是不適用于高基床與寬基肩的情況。王登婷，通過破碎波的試驗研究，不同坡度的水下斜坡平臺對直墻波浪力的對比分析，對直墻上波浪力的計算方法提了建議和修正;康海貴等結(jié)合高精度壓力傳感器，采用激光粒子圖像測速(PIV)技術(shù)，對中、高基床兩種典型堤型條件下近破波對直墻建筑物沖擊過程的流場變化的特性進(jìn)行了研究，深入探討近破波對直墻建筑物的作用機(jī)理;王永學(xué)等采用VOF方法通過建立的二維數(shù)值波浪水槽模型，對破碎波的作用在直立堤上波浪力計算方法進(jìn)行了探討?；趧萘骼碚摻⒘瞬ɡ伺c直立堤相互作用的解析模型，解析解與用Matlab

編制的有限元數(shù)學(xué)模型數(shù)值的結(jié)果吻合較好，表明分析模型，對工程實踐具有一定的應(yīng)用價值。侯鵬“采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)的BP算法，建立了應(yīng)用在波浪沖擊計算的前饋型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測模型，并用規(guī)則波物理模型的試驗值對數(shù)模進(jìn)行了校正對比，從而初步探討了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在波浪力預(yù)測的應(yīng)用價值關(guān)于非破波壓力的研究，法國工程師Sainflou"給出了

有限水深情況下非破波波壓力的一次近似。直立式防波堤的結(jié)構(gòu)形式分為重力式和樁式兩類，其中重力式最常用。近些年來，隨著港口技術(shù)的不斷發(fā)展，在一般重力式直立堤的基礎(chǔ)上，又研制出大量可減少波浪，增加穩(wěn)定和免于或減少地基處理的新型結(jié)構(gòu)，如：消能方塊，大直徑圓筒，消能沉箱，削角直立堤等。直立式防波堤，是防波堤的其中一種建筑形式。正向波浪在直墻堤前將發(fā)生完全或者不完全反射，形成立波（或者說駐波）。完全立波波高大約是兩倍原始波高，波長不變；在墻面和墻前半波長處波峰和波谷交替出現(xiàn)，稱為波腹；在墻前四分之一波長處的水面幾乎不動，稱為波節(jié)。這樣，直墻將承受立波的浮托力和壓力，因此常常用鋼筋混凝土沉箱或者混凝土巨塊構(gòu)筑，波浪較小時也可采用木籠，近來也有用大型管柱排列的結(jié)構(gòu)。直墻堤適用于巖基或者是較密實的地基，墻底常鋪一層碎石基床，堤外基床面視要鋪設(shè)護(hù)面塊石，堤內(nèi)側(cè)可兼作碼頭去使用。容許越浪時堤頂?shù)母叱炭山档停袝r候還采用削角頂蓋和帶消浪空室的沉箱來減少立波壓力。斜向波浪或不規(guī)則波的方向譜分量，并在直墻前反射形成三向波，峰谷呈棋盤狀交替出現(xiàn)，確定沿堤線波浪的合壓力需要考慮直墻分段的影響。直立式的防波堤所受的荷載主要由于水平波浪力和浮托力起初開始用的JC法計算直立堤的可靠性將被兩力視為獨(dú)立的變量謝世楞[12]、郄祿文[13]

分別將已經(jīng)改進(jìn)的JC相關(guān)法還有HL的相關(guān)法其應(yīng)用在了直立堤的可靠性的實驗計算中,結(jié)果是這樣顯示，考慮兩波浪力的相關(guān)性，后防波堤可靠度減小說明兩波浪力之間的相關(guān)性一定是不可忽略。袁建新[14]他用蒙特卡洛法的計算方式檢驗了直立堤的可靠性計算其精度式高于一次二階矩法，但是在失效的概率及其小時，蒙特卡洛的這種計算效率非常的低下。張磊[15]于是就提出用直接的積分法計算直立堤的精度，和可靠度,較高,但他所利用的二維Gumbel邏輯法分布這僅僅只適用于邊緣分布

這些都為Gumbel分布的大體情況。Copula的函數(shù)可變量之間的相關(guān)性基于變化的邊緣分布來構(gòu)造一個多維的聯(lián)合概率分布[16]由于Copula函數(shù)的對邊緣分布類型這個是沒有特別限制并且適用于每個變量之間的非線性相關(guān)的描述,近年以來，在海洋水文[17,

18,

19]這個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，Goda等[20

21將這個成果用于可靠性的研究中;董勝等[22]將這個結(jié)果應(yīng)用于海洋平臺的設(shè)計中。這個在直立堤的可靠計算里頭,使用Copula函數(shù)弄出它們聯(lián)合的概率分布來表達(dá)波浪力之間的相關(guān)性繼而積分求取可靠度。還有直立式的消浪護(hù)岸這個說法最早是在直立式防波堤岸壁還有碼頭等一起為港區(qū)營造良好的停泊條件繼而發(fā)展起來的。護(hù)岸的這種功能：消減波浪的能量效果這個其實是通過在水質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動速度較大的地方設(shè)置了阻礙流體構(gòu)造物，來達(dá)到阻攔波浪引起的水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動這個目的，使其發(fā)生紊流。消浪方式到底根據(jù)哪一種消浪方式來起決定作用，即阻止一下水質(zhì)點(diǎn)它的水平運(yùn)動或者說是垂直運(yùn)動，我們需要將消浪的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，分為兩類:一類是阻礙直立壁的水質(zhì)點(diǎn)的垂直方向上的運(yùn)動，通過設(shè)置阻礙水質(zhì)點(diǎn)；上下方向運(yùn)動的擱板式的消浪結(jié)構(gòu)或者提高壁面的粗糙度來實現(xiàn);另一類的是阻礙波浪直接到達(dá)直立壁前水質(zhì)點(diǎn)存在著的水平方向的運(yùn)動，再來設(shè)置特殊消浪室使水體可以垂直方向的運(yùn)動來獲得消浪效果，開孔沉箱等這樣的是屬于這類消浪結(jié)構(gòu)。直立式防波堤是最常用的海上防護(hù)建筑和護(hù)岸建筑之一，作用于其上的主要荷載是波浪力。預(yù)測沉箱型防波堤上的波浪力具有挑戰(zhàn)性，特別是在強(qiáng)烈依賴波浪反射的沖擊荷載和影響結(jié)構(gòu)附近波浪特性的波浪破碎的情況下。近年來，數(shù)值模型得到了進(jìn)一步的發(fā)展，它們的應(yīng)用變得越來越有吸引力，例如能夠模擬復(fù)雜自由表面流動的光滑粒子流體動力學(xué)(SPH)數(shù)值模型。國家土木工程實驗室(LNEC)開發(fā)的SPH數(shù)值模型通過比較波浪與垂直墻相互作用的數(shù)值結(jié)果進(jìn)行了驗證，該數(shù)值結(jié)果使用了在一個LNEC?s水槽中進(jìn)行的物理模擬試驗獲得的數(shù)據(jù)。數(shù)值結(jié)果與物理模型試驗吻合良好。自由液面高度估計良好，數(shù)值結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)的一致性指數(shù)約為90.5-99.1%，平均值為95.5%。垂直壁面上的壓力顯示出高強(qiáng)度和短持續(xù)時間的沖擊載荷，數(shù)值結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)之間的一致性指數(shù)約為68.8–94.4%，平均值約為86.2%?？紤]到所涉及的復(fù)雜現(xiàn)象很難用數(shù)值和實驗方法精確模擬，物理試驗和數(shù)值結(jié)果之間取得了很好的一致。這些體位于反射式直立堤前，可以看作是吸收波浪力的浮體。精確地考慮了浮體與防波堤之間的水動力相互作用，而采用多重散射法估計了浮體之間的相互作用現(xiàn)象。為了解決這個問題，陣列中每個浮子周圍的流場被細(xì)分為環(huán)形流體區(qū)域，在每個區(qū)域中進(jìn)行速度勢的軸對稱本征函數(shù)展開。波浪對結(jié)構(gòu)影響的測量涉及到重大的科學(xué)和工程挑戰(zhàn).本文考慮了基于一階斯托克斯波發(fā)生器理論產(chǎn)生的規(guī)則的、幾乎破碎的pgbgand破碎波，研究了波浪對垂直防波堤影響的變異性。利用高速壓力和測力裝置進(jìn)行了四次小型液壓實驗，重復(fù)120次。觀測到的壓力場和總力具有很高的變異性，反映了研究現(xiàn)象的隨機(jī)性。在幾乎破碎和破碎的波浪中，力的變化是相似的。最大測力在最小測力的166%~177%之間。與力分布和最大壓力點(diǎn)有關(guān)，破碎波觀測到的變率較高。為了處理觀測中的這種變化，提出了適用于力(GeV)和壓力(Gamma)的概率分布。彈性透水海底拋物面波浪與防波堤相互作用進(jìn)行了理論研究?；跍\水反射波理論和波致滲流壓力Biot固結(jié)理論，采用本征函數(shù)展開法，得到了一階消弧面波反射和波致滲流壓力的解析解。數(shù)值計算結(jié)果表明了水深、防波堤幾何形狀對消弧面波引起的滲流抬升力和傾覆力矩的影響。與Airy波理論相比，在一定的淺水條件下，淺水波理論能更有效地解釋波浪載荷預(yù)測中的波非線性效應(yīng)。作為水深、有效波高和沉箱寬度等重要設(shè)計變量的函數(shù)。給出了各種典型滑動距離的表達(dá)式，如有效滑動距離。然后利用導(dǎo)出的單個滑動距離的統(tǒng)計特性來計算風(fēng)暴期間允許的單個滑動距離的第一通過概率。在波浪氣候和平均水深隨時間變化的情況下，提出了一種隨時間變化的第一通道概率的計算方法。最后，提出了允許個體滑動距離的初步設(shè)計準(zhǔn)則。利用規(guī)范陣列獲得了立式防波堤前超大型波浪的剖面圖。將這些剖面與準(zhǔn)決定論(QD)理論得到的剖面進(jìn)行了比較.在場中進(jìn)行的實驗證實了空間強(qiáng)非均勻波場的QD理論。建立了一個二維歐拉-拉格朗日模型來研究垂直防波堤前的沖刷.采用Navier-Stokes方程和k-?湍流閉合模型描述流體相.從拉格朗日的觀點(diǎn)來看，泥沙相被視為離散沙粒的集合，沖刷被引入為顆粒介質(zhì)的運(yùn)動。在MBS模型的基礎(chǔ)上，用數(shù)值程序?qū)ι沉５倪\(yùn)動進(jìn)行了跟蹤，其中粒子間的頻繁碰撞是用彈簧和彈著點(diǎn)系統(tǒng)來描述的。數(shù)值結(jié)果與實驗測量結(jié)果的比較表明，該數(shù)值模型成功地預(yù)測了沖刷剖面和穩(wěn)定流場。結(jié)果表明，在沖刷過程中，泥沙輸移率下降，沖刷/沉積模式達(dá)到半平衡形態(tài)。沙粒以三種不同的方式輸送，即超濃流模式、躍移模式和懸浮模式。利用垂直動量傳遞的概念來描述這些不同模式同時存在的特征。穩(wěn)定流的上層環(huán)流單元之間的垂直動量傳遞明顯地將泥沙移向上層，而顆粒在超濃層中的垂直運(yùn)動不明顯，泥沙顆粒的動量得以保持。兩種情況下的水動力特性存在較大差異，在完全駐波的情況下，在垂直防波堤前明顯產(chǎn)生了穩(wěn)定流動的環(huán)流單元。在部分駐波情況下，未觀察到再循環(huán)細(xì)胞。兩種情況下湍流參數(shù)的分布完全不同，即動力學(xué)粘度、湍流動能、湍流產(chǎn)生率、動能和湍流能量耗散率。在部分駐波中，湍流參數(shù)在超頂區(qū)有較大幅度的增加，但湍流產(chǎn)生量的增加是非常顯著的。還觀察到，在部分駐波情況下，反節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的水平軌道速度和垂直軌道速度與完全駐波的情況不接近于零。第二章總平面設(shè)計2.1碼頭尺寸碼頭年作業(yè)量為2500萬噸；船型尺度：100000DWT散裝船250×43.0×20.3×14.5泊位通過能力：T——年日歷的天數(shù)，通常取365；G——設(shè)計船型的實際載貨量（t）;tz——裝卸一艘設(shè)計船型所需時間（h）;P——設(shè)計船時效率（t/h）;td——晝夜小時數(shù)，取24h;t——晝夜非生產(chǎn)時間之和（h）,可取2-4h;——泊位利用率，參照表2-1；tf——船舶的裝卸輔助作業(yè)，技術(shù)作業(yè)時間以及船舶靠離泊時間之和，參照表2-2；表2-1貨類分泊位的泊位利用率取值范圍泊 貨種和泊位數(shù)位利用率（%） 流向散糧12~3≧4進(jìn)口0.47~0.50.64~0.700.65~0.70出口——————PAGEPAGE6表2-2部分單項作業(yè)時間項目靠泊時間離泊時間開工準(zhǔn)備結(jié)束公估聯(lián)檢時間/h0.5~1.000.50~0.750.75~1.000.75~1.001.50~2.001.00~2.00假設(shè)泊位數(shù)為5，則根據(jù)表2-1，ρ為0.65~0.70，取=0.65；根據(jù)表2-2，靠泊時間取0.65h,0.6h,0.85h,0.75h,1.65h,聯(lián)檢1.5h,則tf=0.65+0.6+0.85+0.75+1.65+1.5=6;p1000t/h,設(shè)計船型的第二章總平面設(shè)計第二章總平面設(shè)計PAGEPAGE7N——碼頭泊位數(shù)；Q——碼頭年量；Pt——單個泊位的年通過能力；個泊位。2.1.2碼頭岸線長度（1）布置形式的選擇：（2）碼頭岸線長度：個泊位，所以可以算出單個泊位長度從而計算出碼頭岸線長度。2-12-42-5d2-3選取。端部泊位：第二章總平面設(shè)計第二章總平面設(shè)計PAGEPAGE7中間泊位：L—設(shè)計船長；設(shè)計船長為250m,根據(jù)表2-3，富余長度d為30m。d——富余長度；表2-3富余長度d設(shè)計船長L/m<4041~8586~150151~200201~230>230富余值d/m58~1012~1518~2022~2530圖2-1連續(xù)布置多泊位長度中間泊位：PAGEPAGE82.1.3陸域縱深的確定碼頭陸域縱深作為一個專有名詞，意指碼頭岸線中的陸域部分直接或間接用于港口生產(chǎn)和輔助生產(chǎn)用地的尺200~400m之間。件雜貨碼頭生產(chǎn)區(qū)分類如下：40~50m,50m。（2）前方庫（場）區(qū)：前方庫（場）的長度一般為泊位長度減20~30m,在設(shè)置布局上大致與泊位相對應(yīng)。前面計算出泊位長度為280m,故前方庫（場）區(qū)的長度為250m、寬度為100m。（3）后方庫（場）區(qū)：一般情況下，緊鄰前方庫場布置，寬度為100m。2.1.4碼頭前沿高程程來計算碼頭前沿高程。同時在計算算水位與超高值之和時，根據(jù)表2-4中的基本標(biāo)準(zhǔn)和復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)來選取掩護(hù)港口的碼頭前沿高程，并分別計算同時取大值。表2-4有掩護(hù)情況下高程選取設(shè)計要求基本標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核標(biāo)準(zhǔn)計算水位設(shè)計高水位（高潮累計頻率10%潮位）極端高水位（重現(xiàn)期為50年一遇的年極值高水位）超高值/m1.0~1.50~0.5本港區(qū)設(shè)計高水位最大值為北港區(qū)的5.4m,極端高水位最大值為北港區(qū)的6.75m。若按照碼頭前沿高程的基本標(biāo)準(zhǔn)計算，則為6.4m~6.9m，如若根據(jù)復(fù)核標(biāo)準(zhǔn)計算則為6.75m~7.25m。根據(jù)取大值的計算標(biāo)準(zhǔn)，則碼頭前沿高程設(shè)計為7m。2.2港口水域各部分尺寸2.2.1港口水深港口水深由富余水深、碼頭前沿水深、海港航道水深三部分組成。富余水深富余水深的構(gòu)成：0.01~0.02m,0.01m。20m以內(nèi)為第二章總平面設(shè)計第二章總平面設(shè)計PAGEPAGE90.2m。因本港口水深小于20m,故此處誤差選取則為0.2m。船舶拋錨引起的富裕量：10萬噸級船，在不利的下錨狀態(tài)時，錨爪突出海底面1.3m。2-5。2-690度時，下沉量0.52m。表2-5十萬噸級船在不同航速下船體下沉值船舶航速/kn4681012船體下沉值/m0.240.350.520.781.15表2-6船、浪夾角與下沉量Z的關(guān)系()0(180)10(170)20(160)30(150)40(140)50(130)60(120)70(110)80(100)90(90)Z/H4%0.240.320.380.420.440.460.480.490.500.52碼頭前沿水深0.22-6計算。DTZ1Z2Z3Z4

（2-6）D——碼頭前沿設(shè)計水深（m）;T——設(shè)計船型滿載吃水（m），為14.5m;Z1——龍骨下最小富余深度（m）;Z2——波浪富余深度（m）;Z3——船舶因配載不均勻而增加的尾吃水（m），件雜貨船Z3=0m;PAGEPAGE10Z4——備淤深度（m），一般不小于0.4m,此處取為0.5m;船舶龍骨下最小富裕深度Z12-7土，所以Z1=0.2m。表2-7龍骨下最小富余水深的取值海底底質(zhì) Z1/m海底底質(zhì) Z1/m含沙或含黏土的塊狀土 0.4含淤泥的沙、含黏土沙、松沙土 0.3淤泥土 0.2巖石土 0.6碼頭前沿波浪富余水深Z2按下式（2-7）計算。Z2K(H4%)Z1

（2-7）K——系數(shù)，順浪取0.3，橫浪取0.5，此處取0.5；H4%——碼頭前允許停泊的波高（m）,在有掩護(hù)的水域通常小于1m,此處取為1m;波浪富余水深Z20.510.20.3mD=14.5+0.2+0.3+0+0.5=15.5m。3）海港航道水深船舶在外航道航行，其航速一般不超過10~12kn,通常是6~8kn,在接近口門時4~6kn,與確定碼頭水深相比，航道水深需要考慮船舶航行時船體下沉增加的富余水深。DTZ0Z1Z2Z3Z4

（2-8）第四章防波堤設(shè)計及穩(wěn)定性運(yùn)算第四章防波堤設(shè)計及穩(wěn)定性運(yùn)算PAGEPAGE19Z0——2-5取值,1.15；龍骨下的最小富余深度Z12-8設(shè)計船舶噸級為100000DWT，所以Z1=0.4m表2-8航行時龍骨下的最小富余深度Z1(m)船舶噸級/t土壤類別DWT<50005000<DWT<1000010000<DWT<5000050000<DWT<100000100000<DWT<300000淤泥土0.20.20.30.40.4含淤泥沙、含黏土的沙、松沙0.30.30.40.50.6含沙或含黏土的塊狀土0.40.40.50.60.6巖石土0.50.60.70.80.8波浪富裕水深Z2260.52Z3Z40.5。D=14.5+1.15+0.4+0.52+0+0.5=17.07m。2.2.2錨地錨地按功能和位置可劃分為港外錨地和港內(nèi)錨地。船舶錨泊方式為八字錨，當(dāng)夾角為60時效果最佳。船舶錨泊時所占水域尺度按表2-9計算。表2-9船舶錨泊所需水域尺度環(huán)境條件所需水域尺度/m底質(zhì)好，風(fēng)、浪、流弱R=L+4.5D環(huán)境條件差R=L+4.4D+25注：R——圓形水域半徑；D——錨地水深；L——設(shè)計船長。錨地水深大約為碼頭前沿水深，故在此處便取碼頭前沿水深作為錨地水深，即錨地水深為15.5m。當(dāng)風(fēng)浪弱時，R=250+4.515.5=319.75m;當(dāng)環(huán)境條件差時,R=250+4.415.5+25=343.2m。取大值，因此船舶錨泊所需水域尺度為343.2m。2.2.3回旋水域回旋水域又稱轉(zhuǎn)頭水域，船舶的回轉(zhuǎn)大致可分為轉(zhuǎn)舵階段、過渡階段及定?；剞D(zhuǎn)階段三個部分。在有掩護(hù)水域，港作拖船條件較好的情況下，通常可以借岸標(biāo)定位的碼頭，其回旋圓直徑為2.0L,即兩倍船長，500m。2.2.4制動水域3~450000t55倍設(shè)計船長，為1250m。2.3進(jìn)港航道尺寸2.3.1航道寬度船舶以風(fēng)流壓偏角在導(dǎo)航中線左右擺動前進(jìn)所占用的水域?qū)挾确Q為航跡帶寬度。規(guī)范規(guī)定按下式2-9計算確定。An(LsinB) （2-9）n——船舶漂移倍數(shù)，按表2-10取值；——風(fēng)流壓偏角，按表2-10取值；船長；B——船寬；表2-10滿載船舶漂移倍數(shù)n和風(fēng)流壓偏角值風(fēng)力橫風(fēng)≦7級橫流V（m/s）V≦0.250.25<V≦0.50.5<V≦0.750.75<V≦1.0n1.811.691.591.45()371014根據(jù)資料記載，連云港實測最大流速為0.88m/s,因此n為1.45,為14。航跡帶寬度A1.45250in144)150m。b船舶錯船富裕間距取值為設(shè)計船寬值，即b=43m。3）船舶與航道底邊間的富裕間距C船舶與航道底邊間的富裕間距C按下表2-11取值。2-11C船速/kn≦6>6C/m0.75BB在進(jìn)港航道中船速一般>6kn,C43m。W=2A+b+2C=300+43+86=429m航道彎曲半徑由于航道整段都為直線，因此不需要考慮航道彎曲半徑。航道水深航道水深在第二節(jié)部分已經(jīng)計算出，為17.07m。2.4防波堤軸線臺嘴之間建折線型防波堤，設(shè)口門。第三章結(jié)構(gòu)比選重力式直立堤重力式直立堤意指以其物體的自重來維持其基本穩(wěn)定，基本構(gòu)件為墻身、上部結(jié)構(gòu)及基床，功能可以參考重力式碼頭。普遍的重力式直立堤大致函括鋼筋混凝土沉箱、混凝土方塊和大直徑圓筒等。在直墻堤前，正向波浪將出現(xiàn)完全或不完全反射的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生了立波，也即駐波。完全意義上的立波，其波高大約是原始波高的兩倍有余，但其波長大致不變；波腹則是在墻面和墻前，當(dāng)半波長處波峰與波谷交替出現(xiàn)，則出現(xiàn)；波節(jié)則是指在墻前四分之一波長處水面幾乎不動。因此直墻將承受來自立波的壓力和浮托力，故常采用鋼筋混凝土沉箱或混凝土巨塊構(gòu)筑，波浪較小時也可采用木籠。浮體布置成一列，同時采用錨錠來將其固定浮漂在海上，浮體寬不小于波長一半。優(yōu)點(diǎn)是建造速度快，活動自如，為水庫、內(nèi)河等臨時性防波設(shè)施貢獻(xiàn)較大；其缺點(diǎn)在于錨系在海底的強(qiáng)度較小。錨錠系統(tǒng)作用是固定消波浮體并承受波浪對浮體的作用力。為了防止浮涵相互碰撞，浮涵可布置為兩排或若干排，每排浮涵之間的間隙距離應(yīng)略小于其長度，各排浮涵相互錯位遮掩排列。3.3射水堤和噴氣堤噴氣堤是通過空壓機(jī)做功，使氣體與波浪的能量相互抵消；射水堤是通過機(jī)械對水目前的技術(shù)條件不適合射水堤和噴氣堤作長期防波堤使用。3.4結(jié)構(gòu)總選擇。透空堤選用沉箱墩式透空堤。第四章防波堤設(shè)計及穩(wěn)定性運(yùn)算防波堤的設(shè)計條件氣象氣溫夏季溫、濕度偏高。827.1℃；1月份平均氣溫則達(dá)到其最低值，1.0℃。多年平均氣溫14.1℃極端最高氣溫38.4℃極端最低氣溫-11.8℃日最高氣溫≥35℃的日數(shù)平均每年出現(xiàn)3d。降水950%以上，1～36%。多年平均降水量 883mm年最多降水量 年最少降水量 521mm日最多降水量 451mm（1985年9月1日，為罕見特大暴雨）風(fēng)況E5.2m/s,27m/s。霧多年平均霧日數(shù)（能見度≦1km）20日,霧日數(shù)36。與此同時，在3～410點(diǎn)便基本消散。相對濕度年平均相對濕度70％。災(zāi)害性天氣臺風(fēng)1.5次。早在19979711號”臺風(fēng)對連云港地區(qū)的造成的影響較大，根據(jù)檢測報告顯示實測最大風(fēng)速高達(dá)32m/s。寒潮3~5近年來較為平穩(wěn)，基本在左右徘徊。雷暴。水文潮汐大，潮流流速則相應(yīng)偏小。驗潮情況1951年開始，于海峽中部，到19866相差不大。潮汐性質(zhì)根據(jù)多年來連云港報潮所潮位資料統(tǒng)計得出，本海域?qū)僬?guī)半日潮，日潮不等現(xiàn)象不顯著?；骊P(guān)系連云港當(dāng)?shù)仄骄Ｃ娓叱淘谶B云港理論最低潮面高程以上2.94m，“56”黃?；娓叱淘谶B云港理論最低潮面高程以上2.87m。4）潮位特征值各站潮位特征值（以連云港理論最低潮面起算）見表4-1。表4-1各站潮位特征值地點(diǎn)項目報潮所廟嶺漁輪廠站連云港站廟嶺煤碼頭站墟溝船廠站最高高潮位6.506.105.895.885.945.89最低低潮位–0.45–0.360.650.560.620.59平均高潮位4.614.785.085.005.095.06平均低潮位1.281.231.511.391.471.43平均潮差3.393.543.573.613.623.63最大潮差6.485.615.085.105.145.19最小潮差1.821.811.821.86平均海平面2.942.973.253.153.253.21統(tǒng)計年限1951~19721987~19941994.8.1~1994.8.315）設(shè)計水位根據(jù)上述資料統(tǒng)計分析，初步得出本次規(guī)劃各港區(qū)的工程設(shè)計水位如表4-2。表4-2各港區(qū)工程水位設(shè)計水位表地點(diǎn)項目廟嶺、墟溝港區(qū)北港區(qū)東港區(qū)設(shè)計高水位5.365.405.35設(shè)計低水位0.450.500.48極端高水位6.706.756.60極端低水位–0.73–0.73–0.70波浪4.6m，由寒潮大風(fēng)造成的風(fēng)涌混合浪。水域大多數(shù)為波高浪。規(guī)劃港區(qū)處的設(shè)計波要素（五十年一遇，設(shè)計高水位時）如表4-3。表4-3各港區(qū)設(shè)計波要素表項目位置主浪向H1％(m)H1/10(m)T(s)廟嶺港區(qū)NE~E2.42.14.9.墟溝港區(qū)NE~E1.91.74.7北港區(qū)東段ESE~SE3.12.76.5東港區(qū)西段（現(xiàn)軍港西側(cè)）NE~ENE4.43.87.9E~ESE4.23.67.7東港區(qū)中段（旗臺咀附近）NE~ENE5.04.38.4E~SE4.53.98.1東港區(qū)東段（旗臺咀以東）NE~ENE5.64.98.4E~SE5.24.58.1海流實測最大流速統(tǒng)計詳見表4-4。表4-4各站實測最大流速表（流速：cm/s 流向：度）觀測時間位置測點(diǎn)漲潮落潮流速流向流速流向1994.8.21.12時東口門灣口1994.8.22.14時橫斷面（大潮）A28829588128A354302281781994.8.27.15時東口門灣口1994.8.28.17時橫斷面A27029062131（小潮）A352300421401994.8.7.11時東口門至西大堤縱斷1994.8.8.13時面B26633564140B346320221501994.8.4.10時~西大堤C135302301701994.8.5.12時內(nèi)外兩側(cè)C24428251278*PAGEPAGE201994.9.4.11時~1994.9.5.13時東口門外側(cè)D7420853511997.7港區(qū)東南高公島附近1#6320570192#591816814外海區(qū)9#6220152510#65218634余流連云港區(qū)域余流流速小，大致分布在3~20cm/s之間，與此同時，其港區(qū)內(nèi)的余流方向基本偏西，港區(qū)外海區(qū)則呈現(xiàn)偏北及偏東北向趨勢，且其表層余流流向時常受風(fēng)向影響。海岸地貌及淤積趨勢1997年連云港西大堤建成后，使主要港區(qū)受到掩護(hù)，從東口門進(jìn)入港區(qū)的泥沙量為一年60萬方，相較與西大堤建成前的泥沙進(jìn)入量，還是十分低，港區(qū)基本處于微淤狀態(tài)。航道的回淤大致集中在彎道段及其東側(cè)，最大淤積強(qiáng)度為0.4m/a，回門段航道回淤強(qiáng)度較小，為0.1m/a左右。地質(zhì)本區(qū)基底地層為前震旦紀(jì)變質(zhì)巖，在巖層的上部存有第四紀(jì)堆積物，表層為全新世海相淤泥層，厚度在4～30米，近岸淺薄，海峽中部、東部較深，西部較淺。地震70.1g，建筑物可按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防。設(shè)計船型尺度250×43.0×20.3×14.5250×43.0×20.3×14.5100000DWT散貨船第四章防波堤設(shè)計及穩(wěn)定性運(yùn)算第四章防波堤設(shè)計及穩(wěn)定性運(yùn)算PAGEPAGE23防波堤斷面設(shè)計、胸墻設(shè)計沉箱墩式透空堤斷面圖如圖4-1所示圖4-1沉箱墩式防波堤設(shè)計高水位：5.4m;設(shè)計低水位：0.5m;極端高水位：6.75m;極端低水位：-0.73m堤頂高程按《港口工程設(shè)計手冊(中)》，根據(jù)使用要求，按允許少量越浪考慮，堤頂定在設(shè)計高水位以上0.6~0.7倍設(shè)計波高值處.即:頂高程=5.40+(0.6~0.7)x4.6=8.16~8.62(m)取堤頂高程為8.6m。上部結(jié)構(gòu)平臺的底面高程，應(yīng)高出施工水位0.3~0.5m。即:平臺底高程=3.50+(0.3~0.5).=3.8~4.0(m)取上部結(jié)構(gòu)平臺的底面高程為4.0m。4.2.2堤身寬度堤身寬度由穩(wěn)定性計算確定。按《港口工程設(shè)計手冊(中)》，堤寬與堤高的比值多在0.8以上，堤寬≥0.8X28.0=22.40m由于持力層為粘土，按0.85倍計算，堤寬=0.85X28.0=23.7m.2~30.5-（2~3）×4.6=-8.7~-13.3m;取為-10m。擋浪結(jié)構(gòu)頂部高程擋浪結(jié)構(gòu)頂部應(yīng)高出設(shè)計高水位1倍波高，即為5.4+4.6=10m。沉箱寬度箱式結(jié)構(gòu)寬度一般約為6倍波高，為27.6m?；渤叽缭摳蹍^(qū)防波堤基床為明基床，明基床的內(nèi)外肩寬分別為堤身寬度的0.4和0.6倍，內(nèi)肩寬為0.4×27.6=11.04m，外肩寬為0.6×27.6=16.56m。內(nèi)坡一般為1:1.5~1:2,外坡一般為1:2~1:3，此處內(nèi)坡和外坡都取為1:2?；埠穸葹?m。胸墻設(shè)計胸墻采用混凝土結(jié)構(gòu)，胸墻尺寸如圖4-2所示，尺寸單位mm。圖4-2胸墻斷面設(shè)計圖堤身高度26m,26m,水下部分設(shè)有拋石2m,24m。堤頂高程為10m，設(shè)計低水位高程為0.5m,所以堤身高度為24+10-0.5=33.5m。沉箱長度沉箱長度取為10m。沉箱高度沉箱高度為堤身高度－胸墻高度=33.5-7=26.5m。翼板厚度翼板厚度取為1m。沉箱間距5m。防波堤的穩(wěn)定性運(yùn)算H1%4.2m

H5%3.4m;

T=6.1s（50年）；H1%3.0m;

T=6.08s（重現(xiàn)期10年）；PAGEPAGE244.6m300m重度：鋼筋混凝土沉箱：25KN/m315KN/m3；混凝土胸墻：，24KN/m314KN/m3；沉箱內(nèi)填積砂石：18KN/m39KN/m3；沉箱內(nèi)塊石：18KN/m311KN/m3；基床塊石：，11KN/m3。51m，13m10m27.6m,26.5m翼板重量太小，可忽略自重。胸墻和翼板起到擋浪并連接兩沉箱的作用。穩(wěn)定性運(yùn)算包括結(jié)構(gòu)斷面沿堤底的抗滑穩(wěn)定性驗算、結(jié)構(gòu)斷面沿堤底的抗傾穩(wěn)定性驗算和結(jié)構(gòu)斷面沿基床底面的抗滑穩(wěn)定性驗算。計算時應(yīng)分別用設(shè)計高水位、設(shè)計低水位、極端高水位對防波堤進(jìn)行穩(wěn)定性計算。結(jié)構(gòu)斷面沿基床底面的抗滑穩(wěn)定性驗算設(shè)計高水位以下計算所出現(xiàn)的力和單位如圖4-3所示。圖4-3計算圖當(dāng)采用設(shè)計高水位計算時，靜水面處為設(shè)計高水位處，高程為5.4m。d=26+5.4-0.5=30.9

d1=30.9-2=28.9m，所以為低基床；第四章防波堤設(shè)計及穩(wěn)定性運(yùn)算第四章防波堤設(shè)計及穩(wěn)定性運(yùn)算PAGEPAGE25按設(shè)計重現(xiàn)期為50年計算，所以波態(tài)為立波。因為d=30.9m>1.8H,0.05<d30.90.103<0.12;L 300所以立波作用力可按下式計算。波面高程當(dāng)處于設(shè)計高水位時，波峰剛好到達(dá)胸墻頂部，此時整個堤身都在水面下。但更大，增加了結(jié)構(gòu)的安全性。、q查表確>=。求時，=0.027，=1.314, q=0.726;kpa,同理求得kpa,=33.257kpa在靜水面以上處的墻面波壓力強(qiáng)度按下式計算nmax[0.6366184.23264(H/d)1.67,1.0][0.81,1.0],取n=0.9;kpa單位長度墻身上的水平總波浪力此波浪力可分為兩部分，一部分為作用在沉箱和胸墻上的波浪力，另一部分為作用在翼板和胸墻上的波浪力，分別用和表示。=2339.285×（0.044+0.443+0.18+0.11）=1818KN/m單位長度墻底面上的波浪浮托力P因為沉箱和翼板分別長10m和5m,所以波浪力P為10+5’=25980KN計算面以上的結(jié)構(gòu)物自重11.0KN/m3h9.0KN/m3由于兩10KN/m3計算。沉箱由混凝土組成，其厚度為1m。結(jié)構(gòu)斷面沿基床底面的抗滑穩(wěn)定性承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式：0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取1.0——1.3；1.2；P——計算面以上的水平波浪力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）;G——自重力分項系數(shù)，取1.0；G——作用在計算面上的結(jié)構(gòu)物自重力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）；u——波浪浮托力分項系數(shù)，持久組合極端高水位時取1.2，其它水位時取1.3；短暫組合取1.2；pu——作用在計算面上的波浪浮托力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）;f——沿計算面的摩擦系數(shù)設(shè)計值，取0.5；第四章防波堤設(shè)計及穩(wěn)定性運(yùn)算第四章防波堤設(shè)計及穩(wěn)定性運(yùn)算PAGEPAGE294.3.2結(jié)構(gòu)斷面沿堤底的抗滑穩(wěn)定性驗算設(shè)計高水位dd=30.9-2=28.9m。波面高程PAGEPAGE30*B2.31042.5907T0.59411.09;*、q查表確>=。在靜水面以上處的墻面波壓力強(qiáng)度按下式計算nmax[0.6366184.23264(H/d)1.670.83,1.0],n=0.9;kpa；單位長度墻身上的水平總波浪力此波浪力可分為兩部分，一部分為作用在沉箱和胸墻上的波浪力，另一部分為作用在翼板和胸墻上的波浪力，分別用和表示。=2339.285×（0.044+0.443+0.18+0.11）=1818KN/m=2449.285×（0.044+0.443+0.18）=1560KN/m單位長度墻底面上的波浪浮托力KN/mPAGEPAGE32P因為沉箱和翼板分別長10m和5m，所以波浪力p為10=25970KN/m計算面以上的結(jié)構(gòu)物自重11.0KN/m3h9.0KN/m3由于兩10KN/m3計算。沉箱由混凝土組成，其厚度為1m。胸墻重：（27.6×3+10×4+17.6×4×1）×14×10=22120KN2沉箱重（混凝土）：26.5×[10×2+（27.6-2）×2]×15=28302KN沉箱內(nèi)填積物：（10-2）×（27.6-2）×26.5×10=54272KN總重：22120+28302+54272=104694KN結(jié)構(gòu)斷面沿基床底面的抗滑穩(wěn)定性承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式：pPGGu）f0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取1.0——1.3；1.2；P——計算面以上的水平波浪力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）;G——自重力分項系數(shù)，取1.0；G——作用在計算面上的結(jié)構(gòu)物自重力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）；u——波浪浮托力分項系數(shù)，持久組合極端高水位時取1.2，其它水位時取1.3；短暫組合取1.2；pu——作用在計算面上的波浪浮托力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）;f——沿計算面的摩擦系數(shù)設(shè)計值，取0.6；0pP=1.0×1.2×24115=28938KNGGu）f=（1.01046941.24146）×0.659831NpPGGu）f所以滿足要求設(shè)計低水位設(shè)計低水位時作用在結(jié)構(gòu)物上的波浪力更小，所以一定滿足抗滑要求。極端高水位此水位經(jīng)計算波浪仍為立波。此時，計算面在堤底，不在基床底，所以d取值不包括基床高度，這里d=32.25-2=30.25m。波面高程=0.972、q查表確>。* *求時，=0.027，=1.314, q=0.697;=112.819kpa,同理求得=25.206kpa,=29.324kpa在靜水面以上處的墻面波壓力強(qiáng)度按下式計算nmax[0.6366184.23264(H/d)1.670.82,1.0],n=0.9;hc/dd3.578m;c n2p 2

kpa;ac (n1)(n單位長度墻身上的水平總波浪力此波浪力可分為兩部分，一部分為作用在沉箱和胸墻上的波浪力，另一部分為作用在翼板和胸墻上的波浪力，分別用p'和p'’表示。' 2

p

c c2h 2p ppc

[2accoc(1c)bcdc]4 2 d 第四章防波堤設(shè)計及穩(wěn)定性運(yùn)算第四章防波堤設(shè)計及穩(wěn)定性運(yùn)算PAGEPAGE33=2241.903×（0.047+0.471+0.170+0.099）=1764.378KN/m' 2

p

2h 2pp

[2accoc(1c)bc]c 4 2 d =2241.903×（0.047+0.471+0.170）=1542.429KN/m單位長度墻底面上的波浪浮托力puc

pdcB404.72

KN/m;PAGEPAGE34P因為沉箱和翼板分別長10m和5m,所以波浪力P為10p'+5p'’=25356KNc c計算面以上的結(jié)構(gòu)物自重11.0KN/m3h9.0KN/m3由于兩10KN/m3計算。沉箱由混凝土組成，其厚度為1m。胸墻重：（27.6×3+10×4+17.6×4×1）×14×10=22120KN2沉箱重（混凝土）：26.5×[10×2+（27.6-2）×2]×15=28302KN沉箱內(nèi)填積物：（10-2）×（27.6-2）×26.5×10=54272KN總重：22120+28302+54272=104694KN結(jié)構(gòu)斷面沿基床底面的抗滑穩(wěn)定性承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式：pPGGu）f0pP=1.0×1.2×25356=30427KNGGu）f=（1.01046941.24047）×0.659903NpPGGu）f所以符合要求。結(jié)構(gòu)斷面沿堤底的抗傾穩(wěn)定性驗算結(jié)構(gòu)滿足抗傾穩(wěn)定性要求需要滿足以下公式：0 MpuMu)GMG/d0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取1.0——1.21.3；1.2；Mp——水平波浪力的標(biāo)準(zhǔn)值波峰作用時對計算面后踵或波谷作用時對計算面前趾的傾覆力矩（KN·m）u——波浪浮托力分項系數(shù)，持久組合極端高水位時取1.2，其它水位時取1.3；短暫組合取1.2；Mu——波浪浮托力的標(biāo)準(zhǔn)值波峰作用時對計算面后踵或波谷作用時對計算面前趾的傾覆力矩（KN·m）G——自重力分項系數(shù)，取1.0；Mu——堤身自重力的標(biāo)準(zhǔn)值波峰作用時對計算面后踵或波谷作用時對計算面前趾的傾覆力矩（KN·m）d——結(jié)構(gòu)系數(shù)，取1.25；單位長度上墻身上的水平總波浪力矩：Mc1

pac11

cc)]

poc

[512hc

hc2

pbc

pdcd3

2

(3d

4( )d d

24d極端高水位d3=271270(1pac11(

cc)]0.0132

3d dpoc24d

[512hcd

4(d

)2

=0.103第四章防波堤設(shè)計及穩(wěn)定性運(yùn)算第四章防波堤設(shè)計及穩(wěn)定性運(yùn)算PAGEPAGE35pbcpdc

=0.021=0.004M' c =0.013+0.103+0.021+0.004=0.141271270cM'=38249KN·m/mcM'' c =0.013+0.103+0.021=0.137271270cM''=37164KN·m/mcM=10M'+5M''=568310KN·mp c cG=104694KN

M=GB=1444777KN·mpu=4047KN

GMu

2puB=55849KN·m2MpMu)=748991KN·mGMG/d=1155822KN·m0

pMpuMu)GMG/d，所以符合抗傾要求。設(shè)計高水位d3=236548(1pac11(

cc)]0.0142

3d dpoc24d

[512hcd

4(d

)2

=0.106pbcpdc

=0.022=0.00424dPAGEPAGE36M' c =0.014+0.106+0.022+0.004=0.146271270cM'=39605KN·m/mcM'' c =0.014+0.106+0.022=0.142271270cM''=38520KN·m/mcM=10M'+5M''=588650KN·mp c cG=104694KN

M=GB=1444777KN·mpu=4146KN

GMu

2puB=57215KN·m2MpMu)=775038KN·mGMG/d=1155822KN·m0

pMpuMu)GMG/d，所以符合抗傾要求。設(shè)計低水位極端高水位和設(shè)計高水位都滿足抗傾