某護(hù)岸工程的單坡斜坡堤設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u163611.1斷面尺寸的確定 1208641.1.1斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 181241.1.2堤頂寬度的確定 2293611.1.3波浪爬高計(jì)算 2114601.1.4堤頂高程的確定 3250621.1.5越浪量計(jì)算 4255651.2護(hù)面與墊層設(shè)計(jì) 5224201.1.1單個(gè)塊石穩(wěn)定重量 5139611.1.2護(hù)面層厚度 5139671.1.3墊層塊石重量和厚度 6159341.3護(hù)底設(shè)計(jì) 6134701.4防浪胸墻的設(shè)計(jì)與穩(wěn)定性驗(yàn)算 7315301.4.1防浪胸墻的設(shè)計(jì) 7298701.4.2防浪墻自重計(jì)算 85341.4.3防浪墻上波浪力計(jì)算 919721.4.4防浪墻土壓力Eb計(jì)算 11231111.4.5防浪墻穩(wěn)定性驗(yàn)算 11126651.4.6防浪墻穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果分析 121.1斷面尺寸的確定1.1.1斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)依據(jù)《護(hù)岸工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（SL435-2008）。條子泥圍圍項(xiàng)目二區(qū)護(hù)岸位于條子泥圍墾二期工程西南側(cè)。為提高路堤的穩(wěn)定性，在路堤底部防護(hù)面的接縫處設(shè)置基槽，基槽坡度比按規(guī)范設(shè)置為1：1.0，基礎(chǔ)溝渠設(shè)置為2m。,可以防止路堤邊角被沖刷。護(hù)面方案?jìng)溥x：漿砌塊石；干砌塊石；扭王塊體；扭工塊體。分析：砂漿砌塊石效果適中，施工容易，工程造價(jià)低。干砌塊石結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單，但切波效果低，扭塊和扭塊擋波效果大，可以減輕護(hù)岸本身的重量，降低整個(gè)護(hù)岸的高度。它減少了工作量，但項(xiàng)目成本高。結(jié)果選用：由于靠海堤岸不受波浪或流體力作用的影響，應(yīng)考慮設(shè)計(jì)波高小于3m，堤岸為淤泥質(zhì)平坦，無大型建筑物或人口稠密區(qū)。.其次，這個(gè)堤防的挑戰(zhàn)是促進(jìn)消沙波浪和海灘復(fù)墾。使用扭曲I塊或扭曲王塊的成本呈線性上升，并且不需要切割如此大的波浪的能力。但干砌塊石的穩(wěn)定性和波浪形效果，施工方便，達(dá)不到要求。因此，外護(hù)面結(jié)構(gòu)采用單層垂直灌漿塊石，不僅可以現(xiàn)場(chǎng)提取材料，而且這種方法的工程造價(jià)也不高。鑒于條子泥南2區(qū)地基不是很好，所有海邊坡比均選擇為1：1.5，以保證路堤整體穩(wěn)定，存在滑坡風(fēng)險(xiǎn)?？梢赃m當(dāng)減少。堤身背面不易受波浪影響，可用干砌體作為內(nèi)護(hù)坡面。此外，為了減少施工量和工程造價(jià)，內(nèi)坡坡度比設(shè)置為1:1.0。最后，考慮到未來可能使用海堤，有可能出現(xiàn)尖峰。您可以使用后海一側(cè)的植物來保護(hù)水面。1.1.2堤頂寬度的確定參照《海堤工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（SL435-2008），考慮到工程學(xué)院地質(zhì)條件較差，堤防上部寬度為6m以上（不包括防浪墻）。本次設(shè)計(jì)的兩段均選用6.8m寬的路堤（含防浪墻）頂部進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。單坡路堤兩段海上坡度為1：1.5。側(cè)坡和后海側(cè)1.:2，考慮到路堤屬于后海側(cè)的耐浪，在后海側(cè)植草防護(hù)。圖2-1單坡圍堤斷面形式1.1.3波浪爬高計(jì)算單坡斜堤上波浪的爬高值，按照《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL435-2008)中的公式2-1-1進(jìn)行計(jì)算：（2-1-1）式中：F%波浪爬高累計(jì)頻率，不允許越浪定為2%，允許部分越浪定為13%；RF%累計(jì)頻率為F%的波浪爬高值；KΔ與護(hù)面類型和結(jié)構(gòu)相關(guān)的糙率及滲透性系數(shù)；KV與風(fēng)速V及堤前水深d相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；R1不透水光滑墻上的相對(duì)爬高，即相當(dāng)于KΔ=1.0，H=1.0m時(shí)的爬高值。H1%累計(jì)頻率為1%的波高；KF爬高累計(jì)頻率換算系數(shù)；m斜坡坡比；L波長(zhǎng)；d堤前水深。通過計(jì)算得到。斷面的底高程為0.5m的斜堤其波浪爬高值為3.43m，底高程為0.6m的波浪爬高值為3.1m，具體數(shù)據(jù)如下表2-1-2所示。表2-1-1波浪爬高統(tǒng)計(jì)表mLdKΔKVKFR1R131.551.78.80.781.240.714.83143.431.544.46.420.781.260.714.48273.181.1.4堤頂高程的確定根據(jù)《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL435-2008)，根據(jù)規(guī)范中的計(jì)算公式可以計(jì)算得其堤頂高程，計(jì)算如下：（2-1-2）式中：ZP設(shè)計(jì)頻率的堤頂高程（m）；HP設(shè)計(jì)頻率的高潮位（m）；RF%設(shè)計(jì)波浪累積頻率為F%的波浪爬高值，本次設(shè)計(jì)圍堤建筑物允許部分越浪，取F=13%；HΔ安全加高值，取0.5m。表2-1-2堤頂高程統(tǒng)計(jì)表項(xiàng)目參數(shù)取值波浪爬高計(jì)算（漿砌塊石）0.78水深-8.8m1.24水深-6.42m1.260.71Kβ0.82水深-8.80m的R13%3.43m水深-6.42m的R13%3.18m堤頂高程計(jì)算水深-8.80m的ZP11.1m水深-6.42m的ZP10.8m根據(jù)所設(shè)計(jì)堤身的等級(jí)以及其允許越浪的情況，選擇設(shè)計(jì)堤頂高程ZP|0.5=11.10m、ZP|0.6=10.80m。1.1.5越浪量計(jì)算斜坡堤的越浪量的計(jì)算，按照《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL435-2008)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：（2-1-3）式中q單位時(shí)間單寬海塘上的越水量（m3/s·m）;HC擋浪墻至靜水面的高度（m）；H平均波高；T波周期（s）；g重力加速度（9.81m/s2）；H/T堤前波陡；KΔ糙滲系數(shù)，取0.49；A、B相關(guān)系數(shù)。表2-1-3越浪量統(tǒng)計(jì)表斷面底高程HCHTKΔABq0.5m4.81.736.470.490.00580.4150.0020.6m4.31.576.280.490.00580.4150.0019根據(jù)《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL435-2008)，在其背海側(cè)為有草地護(hù)坡的海堤，其所允許的越浪量是0.02m3/s·m，通過計(jì)算知，其越浪量均小于臨界值，因此圍堤工程的越浪量是能夠滿足規(guī)范要求的。1.2護(hù)面與墊層設(shè)計(jì)1.1.1單個(gè)塊石穩(wěn)定重量對(duì)于單個(gè)塊石穩(wěn)定重量計(jì)算，按照《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL435-2008)中的公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過程如下：（2-2-1）式中：Q單個(gè)塊石穩(wěn)定重量（t）；γd塊體重度，花崗石（21.0kN/m3）；γ水的重度（10.25kN/m3）；KD穩(wěn)定性系數(shù)，漿砌塊石單層取值為4.0；H設(shè)計(jì)波高，當(dāng)平均波高和水深的比值＜0.3時(shí)，取H5%；當(dāng)比值≥0.3時(shí)，取H13%；其中兩斷面比值都小于0.3，采用H5%：18#的H5%=3.02m，19#的H5%=1.75；m邊坡坡度；水深為8.8m時(shí)，計(jì)算所得單個(gè)漿砌塊石穩(wěn)定重量為：水深為6.42m時(shí)，計(jì)算所得單個(gè)漿砌塊石穩(wěn)定重量為：根據(jù)計(jì)算結(jié)果可得，當(dāng)水深為8.8m時(shí)（即高程0.5m處）單個(gè)漿砌塊石穩(wěn)定重量Q=2t，當(dāng)水深為6.42m時(shí)（即高程0.6m處）Q=1.5t。1.1.2護(hù)面層厚度漿砌塊石護(hù)面層厚度按《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL435-2008)中公式計(jì)算，如下：（2-2-2）式中n護(hù)面塊石的層數(shù)，n=2；c系數(shù)，取c=1.0；其他符號(hào)同前。則有18#處（即高程0.5m處），取h=1.6m。則有19#處（即高程0.6m處），取h=1.5m。1.1.3墊層塊石重量和厚度堤身會(huì)在波浪沖刷和滲流作用下，出現(xiàn)管涌現(xiàn)象，導(dǎo)致圍堤堤面或堤身整體失穩(wěn)，須在護(hù)面層下設(shè)置反濾墊層。墊層塊石重量可取護(hù)面單個(gè)塊體穩(wěn)定重量的1/10～1/20，即墊層塊石的重量在18#處為0.1t～0.2t，取0.15t，在19#處取為0.075t~0.15t。墊層厚度的計(jì)算公式按防波堤設(shè)計(jì)規(guī)范如下：（2-2-3）式中n’護(hù)面塊體層數(shù)，取n=1；c系數(shù)，取c=1；在18#處有，取h=1.3m。在19#處有，取h=1.0m。1.3護(hù)底設(shè)計(jì)根據(jù)《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL435-2008)，堤前最大波浪底流速計(jì)算公式如下:（2-3-1）式中Vmax堤前最大波浪底流速（m/s）；設(shè)計(jì)波高，當(dāng)平均波高與水深的比值＜0.3時(shí)，取H5%；當(dāng)比值≥0.3時(shí)，取H13%；其中兩個(gè)斷面均是比值＜0.3，因此取H5%；L設(shè)計(jì)波長(zhǎng)，18#設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為51.7m，19#設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為44.4m；d堤前水深；g9.81m/s2。則兩個(gè)不同斷面的最大底流速分別為4.32m/s與3.70m/s，詳細(xì)結(jié)果見下表2-3-1。表2-3-1波浪底流速表斷面底高程H（m）L（m）d（m）g（m/s2）Vmax（m/s）0.5m1.73651.78.809.814.320.6m1.57644.46.429.813.70根據(jù)《防波堤設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》，可查到護(hù)底塊石穩(wěn)定重量與堤前波浪底流速關(guān)系見下表2-3-2。表2-3-2護(hù)底塊石穩(wěn)定重量W表單位：（kg）Vmax(m/s)W(kg)4.04005.0800結(jié)合表2-3-2，堤底高程在0.5m處W0.5結(jié)合內(nèi)插法取整為600kg，同樣的，堤底高程在0.6m處W0.6取為400kg。1.4防浪胸墻的設(shè)計(jì)與穩(wěn)定性驗(yàn)算1.4.1防浪胸墻的設(shè)計(jì)防浪胸墻的作用標(biāo)準(zhǔn)值包括自重荷載、波壓力荷載、土壓力荷載等。根據(jù)《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL435-2008)，防浪墻墻身凈高1.1m，基礎(chǔ)底寬1.44m，墻頂頂寬0.8m，背海側(cè)坡比為1:0.25，臨海側(cè)直立，底端的埋置深度為穩(wěn)定考慮，取1.0m，整體大致呈L型，防浪墻具體斷面如圖2-4-1所示，采用混凝土砌石修筑。防浪墻的具體受力示意圖見圖2-4-2。圖2-4-1防浪墻受力示意圖圖2-4-2防浪墻斷面1.4.2防浪墻自重計(jì)算漿砌塊石重度為23.0kN/m3，則單位長(zhǎng)度防浪墻自重計(jì)算如下：1.4.3防浪墻上波浪力計(jì)算 防浪墻上波浪力作用標(biāo)準(zhǔn)值，按《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL435-2008)中給出的公式進(jìn)行計(jì)算，具體的計(jì)算步驟與公式如下，計(jì)算結(jié)果見表2-4-1。無因次參數(shù)ξ、ξb的計(jì)算：（2-4-1）（2-4-2）式中d1胸墻前水深（m），靜水面在胸墻底面以下取負(fù)值；d堤前水深（m）；H設(shè)計(jì)波高（m）；L設(shè)計(jì)波長(zhǎng)（m）。表2-4-1無因次參數(shù)計(jì)算表斷面底高程d1(m)d(m)H(m)L(m)ξξb0.5m-1.308.81.73651.7-0.3850.3150.6m-3.786.421.57644.4-0.8210.332由表格中易知ξ﹤ξb，因此胸墻上平均波壓力標(biāo)準(zhǔn)值，選擇公式計(jì)算。（2）胸墻上平均波壓力計(jì)算：胸墻平均波壓力按《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL435-2008)中公式進(jìn)行計(jì)算。（2-4-3）式中γ海水重度取10.25（kN/m3）；KP與無因次參數(shù)ξ和波坦L/H相關(guān)的平均壓力強(qiáng)度系數(shù)。胸墻平均波壓力在斷面高程為0.5m處為46.73(kPa)，在0.6m處為36.12(kPa)，具體計(jì)算結(jié)果見表2-4-2。表2-4-2胸墻平均波壓力計(jì)算表斷面底高程H（m）γ（kN/m3）KP0.5m1.73610.256.246.730.6m1.57610.255.736.12（3）胸墻上波壓力的分布高度（2-4-4）式中Z胸墻上波壓力分布頂部與靜水面間垂直距離（m）；Kz波壓力作用高度系數(shù)。計(jì)算得到底高程0.5m處波壓力分布高度為0.63m，底高程0.6m處為0.30m。表2-4-3為詳細(xì)計(jì)算結(jié)果。表2-4-3波壓力分布高度計(jì)算表斷面底高程d（m）H（m）Kzd1+Z（m）0.5m8.81.7360.290.630.6m6.421.5760.160.30（4）單位長(zhǎng)度胸墻上水平波浪力標(biāo)準(zhǔn)值P（kN/m）的計(jì)算（2-4-5）計(jì)算得到兩斷面處P分別為26.13kN/m與10.72kN/m，見表2-4-4。表2-4-4波浪力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算表斷面底高程d1+Z（m）P（kN/m）0.5m46.730.6326.130.6m36.120.3010.72（5）單位長(zhǎng)度上胸墻底部浮托力標(biāo)準(zhǔn)值Pu計(jì)算（2-4-6）式中μ波浪浮托力折減系數(shù)，取0.7；B胸墻底寬（m）。兩斷面處浮托力的分別為19.34kN/m和16.74kN/m，見表2-4-5。表2-4-5浮托力Pu計(jì)算成果表斷面底高程B（m）Μ0.5m1.40.746.7319.340.6m1.40.736.1216.741.4.4防浪墻土壓力Eb計(jì)算本次防浪墻基礎(chǔ)埋深為1.0m，內(nèi)側(cè)地基土的主動(dòng)土壓力與被動(dòng)土壓力可按下式計(jì)算，乘以0.3的折減系數(shù)后作為土壓力的標(biāo)準(zhǔn)值。墻后填土ψ=45°，γ=18kN/m3當(dāng)P大于Eb時(shí)，取Eb計(jì)算；波壓力P小于Eb時(shí)，按Ea計(jì)算。1.4.5防浪墻穩(wěn)定性驗(yàn)算防浪墻的抗滑、抗傾穩(wěn)定性驗(yàn)算可以依據(jù)《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL435-2008)所給公式，然后根據(jù)計(jì)算得出的安全系數(shù)大小是否符合規(guī)范要求進(jìn)行驗(yàn)算。防浪墻的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算（2-4-9）式中：f底板與塘基摩擦系數(shù)，取值為0.65；Kc抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；ΣW作用于防浪墻墻體上垂直荷載之和（kN/m）；ΣP作用于防浪墻墻體上水平荷載之和（kN/m）。計(jì)算得兩斷面的抗滑安全系數(shù)分別為1.55和1.74，具體見表2-4-6。表2-4-6抗滑安全系數(shù)表斷面底高程ΣW（kN/m）ΣP（kN/m）fKc0.5m24.8410.390.651.550.6m27.4410.260.651.74（2）防浪墻的抗傾穩(wěn)定安全系