宫前渔港设计计算书

'福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书专业：港口航道与海岸工程班级：07港航四班姓名：邬亦雯学号：0703010409指导老师：冯卫兵张俞38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书邬亦雯(河海大学港口海岸及近海工程学院，江苏南京210098)摘要：福建宫前渔港位于漳州市东山岛南端的宫前村附近海域，是距离台湾浅滩、闽南渔场、粤东渔场最近的渔港。本设计根据不同的位置和来波条件将防波堤分为两个断面。对这两个断面分别布置直立堤和斜坡堤两种形式进行计算，并根据计算结果和工程量选择最优方案。本设计根据工程所在地的潮位、波浪等资料，结合工程建设目的，渔港发展空间及经济性等要求，确定了总平面布置方案，断面形式及断面尺寸，再根据波浪情况、建筑材料及地基土性质，进行防浪墙、沉箱的抗倾、抗滑稳定性验算以及基床抗滑稳定性验算。对防波堤断面的地基整体稳定性和地基土沉降量进行计算。针对沉箱式防波堤还进行了干舷高度计算和浮游稳定性计算。同时，对直立堤的基床和地基承载力进行验算。关键词：宫前渔港；斜坡堤；沉箱式防波堤；堤轴线布置；结构设计；整体稳定性；地基沉降CalculationBookofBreakwaterProjectofFishingPortofGongqianinFujianProvinceWuYiwen(CollegeofHarbour,CoastalandOffshoreEngineering,HohaiUniversity,Nanjing,Jiangsu,210098,China)Abstract：TheGongqianfishingportinFujianProvinceislocatedintheoceanneartheGongqianVilliagewhichisinthesouthofDongshanislandofZhangzhouCity.ItisthenearestfishingportoftheTaiwanBank,theSouthofFujianfishingportandtheeastofGuangdongfishingport.Accordingtothedifferentlocationandthethewave,thebreakwatercanbedepartedtotwoparts.Andtheycanbedesignedasbothmoundbreakwaterandthecassionbreakwater.Andaccordingtotheresultandthequantityofthetwotype,oneofthemwillbechosed.Accordingtodatasuchastideheight,waveintheprojectsiteandsoon,combiningwiththepurposeoftheproject,thedevelopmentandeconomyoffishingport,etc,thisdesignfixupthearrangementofthewholeplane,theformandthesizeofthesectionofthebreakwater.Andthenaccordingtothesituationofthewave,theconstructionmaterialsandthenatureofthesoilunderthebreakwater,anti-slidingandanti-overturningstabilityalongthewavewallandthebottomofthecaissonandtheanti-slidingstabilityalongthefoundationbedarechecked.Furthermore,theoverallstabilityofthestructureandthesedimentationareintroduced.Bythe38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书characteristicsofcaissonbreakwater,thecheckoutofdraft,freeboardandfloatingstabilityisnecessary.Meanwhile,boththebearingcapabilityofbeddingandfoundationareundertaken.Keywords:theGongqianfishingport;moundbreakwater;cassionbreakwater;generallayout;structuraldesign;stabilityanalysis;sedimentation.38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书目录摘要：1ABSTRACT：.1第一章、绪论61.1、项目概况61.2、自然条件71.2.1、设计水位71.2.2、风向、风速玫瑰图71.2.3、设计波浪要素91.2.4、地质111.2.5、地震111.2.6、结构安全等级111.3、总平面布置111.3.1、拟定方案121.3.2、港内绕射波高及掩护面积181.3.2.1、综合考虑波向S以及SW后的港内掩护面积181.3.2.2、各方案的堤轴线长度191.3.2.3、各方案可用岸线长度191.3.3、各方案比选19第二章、斜坡式防波堤结构设计202.1、西拦沙堤结构设计202.1.1、设计条件202.1.2、断面尺度的计算202.1.2.1、胸墙顶高程计算202.1.2.2、堤顶宽度计算212.1.3、护面块体稳定重量和护面块体厚度计算222.1.3.1、护面块体稳定重量计算222.1.3.2、护面块体厚度计算222.1.4、垫层块石的重量和厚度计算222.1.5、堤前护底块石稳定重量和厚度计算232.1.5.1、堤前最大波浪流速计算232.1.5.2、护底块石的稳定重量计算232.1.6、胸墙的作用标准值计算和相应组合计算242.1.6.1、持久组合242.1.6.2、短暂组合（施工期）292.1.6.3、各组合力与力矩汇总312.1.7、胸墙的抗滑、抗倾稳定性计算322.1.7.1、沿墙底抗滑稳定性验算322.1.7.2、沿墙底抗倾稳定性验算322.1.8、地基稳定性验算3338 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书2.1.8.1、承载能力极限状态332.1.8.2、短暂状态372.1.8.3、偶然状态372.1.9、地基沉降计算412.2、南防波堤结构设计432.2.1、有关防波堤截面432.2.2、有关胸墙计算参数432.2.3、地基稳定性验算452.2.4、地基沉降计算50第三章、直立式防波堤结构设计523.1、西拦沙堤结构设计523.1.1、设计条件523.1.1.1、设计水位、设计波浪523.1.1.2、材料重度标准值523.1.2、断面尺度计算523.1.2.1、胸墙顶高程计算523.1.2.2、坝身宽度计算523.1.3、基床设计523.1.3.1、基床形式523.1.3.2、基床内外坡度523.1.3.3、基床厚度533.1.4、护底设计533.1.4.1、堤前最大波浪流速计算533.1.4.2、护底块石的稳定重量和厚度533.1.5、直立式防波堤作用标准值和相应组合计算533.1.5.1、持久组合533.1.5.2、短暂组合603.1.5.3、各合力和力矩汇总643.1.6、直立式防波堤抗滑、抗倾稳定性验算643.1.6.1、结构断面沿堤底的抗倾稳定性验算643.1.6.2、结构断面沿堤底的抗滑稳定性验算663.1.6.3、结构断面沿基床底面的抗滑稳定性验算663.1.7、地基稳定性验算673.1.7.1、承载能力极限状态673.1.7.2、短暂状态713.1.7.3、偶然状态713.1.8、地基沉降计算743.1.9、沉箱吃水、干舷高度和浮游稳定性计算763.1.9.1、沉箱的干弦高度763.1.9.2、沉箱的浮游稳定性773.1.10、基床及地基承载力验算783.1.10.1、基床承载能力验算方法783.1.10.2、基床承载能力设计状况及与之对应的设计组合7938 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书3.1.10.3、地基承载能力验算803.1.10.4、地基承载能力设计状况及与之对应的设计组合823.2、南防波堤结构设计853.2.1、有关防波堤截面853.2.2、有关直立式防波堤抗倾抗滑验算853.2.3、地基稳定性验算893.2.4、地基沉降计算943.2.5、沉箱吃水、干舷高度和浮游稳定性计算963.2.6、基床及地基承载力验算963.2.6.1、基床承载力验算963.2.6.2、地基承载力验算97第四章、工程量概算1004.1、斜坡堤工程量概算1004.2、直立堤工程量概算100第五章、结构方案比选101第六章、防波堤施工1026.1、施工说明1026.2、建筑材料要求1026.3、地基处理及基础施工1026.4、扭工字块体施工1026.5、防浪墙施工102附图A-1西拦沙堤斜坡堤设计断面图104附图A-2南防波堤斜坡堤设计断面图105附图B-1西拦沙堤直立式计算断面图106附图B-2南防波堤直立堤设计断面图107附表1岩土设计参数建议值表108参考文献109结束语11038 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书第一章、绪论1.1、项目概况福建宫前渔港位于漳州市东山岛南端的宫前村附近海域，地理坐标为东经117°15′35″，北纬23°30′7″。东山岛东面与澎湖列岛遥遥相对，西南与诏安湾相邻，西北由八尺门海堤与大陆相连，东北面与古雷半岛隔海相望。东山宫前渔港地处东山岛最南端，行政隶属于陈城镇宫前村，陆上距东山新城关14公里，西南向距离广东南澳岛26公里左右，地理位置优越，水陆交通均很便捷。东山宫前渔港是距离台湾浅滩、闽南渔场、粤东渔场最近的渔港，是闽南地区的主要鱼货集散地和渔需补给的港口。由于这里靠近闽南渔场、台湾浅滩渔场和粤东渔场，能节约往返时间和能源，吸引了大量的渔船前来靠泊补给、避风，渔汛期间在此停靠的渔船近千艘。这里的渔贸市场繁荣，年卸港量已连续三年超过7万吨，2007年更是高达9万吨。“九·五”期间已经建成防波堤580米，码头181米及配套工程，但是在台风季节，现有防波堤所形成的掩护水域无法容纳千余艘渔船在此锚泊避风。同时，由于码头岸线不足，多数船舶仍在沙滩上卸货，不仅效率低下而且还经常延误出海时间，影响生产。现拟建国家一级防波堤，根据调查研究，福建省海洋与渔业局要求项目建设单位和设计单位根据省政府《关于加快标准渔港建设的若干意见》的要求，强化渔港的防台风、防灾减灾功能，渔港地理位置图见图1-1。图1-1宫前渔港现有状况图38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书1.2、自然条件1.2.1、设计水位设计水位见表1-1。表1-1设计水位统计表（单位：m）标准水位黄零基准东山理论最低潮面基准（黄零以下1.71m）极端高潮位+2.96（50年一遇）+4.67（50年一遇）设计高潮位+2.06（高潮10%）+3.77（高潮10%）设计低潮位-1.28（低潮10%）+0.43（低潮90%）极端低潮位-2.09（50年一遇）-0.38（50年一遇）增水：本港易受台风影响而增水，据1959～1979年资料统计，增水大于1米的共7次，最大达1.52米，台风过后增水最大值平均为0.64m。1.2.2、风向、风速玫瑰图据根东山县气象台（地理坐标东经117°30′，北纬23°47′，海拔56.20m）1954年～1980年实测资料统计：多年平均风速7.1m/s，常风向东北向，频率26%。其次为东北东向，频率为22%。强风向为东北及东北东，最大风速达40m/s。各向最大风速、平均风速及风向频率统计资料见表1-2。表1-2各向最大风速、平均风速及风向频率统计表项目风向最大风速（m/s）平均风速（m/s）风向频率（%）N192.92NNE287.811NE409.026ENE409.122E285.41ESE184.51SE163.42SSE243.73S344.35SSW174.87SW164.35WSW164.23W102.91WNW142.91NW142.91NNW273.2138 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书最大风速、平均风速、风向频率玫瑰图分别见图1-2、1-3、1-4。最大风速010203040NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNW最大风速图1-2最大风速玫瑰图平均风速0246810NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNW平均风速图1-3平均风速玫瑰图38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书图1-4风向频率玫瑰图1.2.3、设计波浪要素从风向频率玫瑰图来看，宫前渔港的常风向为NE方向，但是NE方向有陆地掩护，因而波浪影响不大，反而是S及SW方向虽然来波不及NE方向频繁，但由于S及SW方向的海域开阔，来波很大，因而影响宫前渔港的主要来波方向为S和SW。波高统计资料如表1-3、1-4、1-5、1-6、1-7、1-8、1-9、1-10所示表1-3100年一遇S向拟建防波堤堤前设计波要素计算表计算水位设计波要素H1%(m)H4%(m)H5%(m)Hs(m)(m)T(m)L(m)4.67m7.05*6.556.415.724.1310.83101.43.77m6.42*6.316.195.564.0810.8397.30.43m4.08*4.08*4.08*4.08*2.91*10.8379.2-0.38m3.51*3.51*3.51*3.51*2.51*10.8373.8表1-4100年一遇SW向拟建防波堤堤前设计波要素计算表计算水位设计波要素H1%(m)H4%(m)H5%(m)Hs(m)(m)T(m)L(m)4.67m5.624.954.824.212.899.4686.23.77m5.414.794.674.102.849.4682.70.43m4.08*4.053.973.582.639.4668.4-0.38m3.37*3.37*3.37*3.37*2.41*9.4662.738 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书表1-550年一遇S向拟建防波堤堤前设计波要素计算表计算水位设计波要素H1%(m)H4%(m)H5%(m)Hs(m)(m)T(m)L(m)4.67m7.05*6.486.345.654.079.4086.33.77m6.42*6.166.045.413.949.4082.90.43m4.08*4.08*4.08*4.08*2.91*9.4067.9-0.38m3.51*3.51*3.51*3.51*2.51*9.4063.4表1-650年一遇SW向拟建防波堤堤前设计波要素计算表计算水位设计波要素H1%(m)H4%(m)H5%(m)Hs(m)(m)T(m)L(m)4.67m5.444.784.664.062.778.9180.33.77m5.304.674.563.982.748.9177.90.43m4.08*4.074.003.602.658.9164.1-0.38m3.51*3.51*3.51*3.51*2.51*9.4063.4表1-710年一遇S向拟建防波堤堤前设计波要素计算表计算水位设计波要素H1%(m)H4%(m)H5%(m)Hs(m)(m)T(m)L(m)4.67m5.484.824.694.092.807.5665.73.77m5.234.624.513.942.727.5663.40.43m4.08*3.903.823.422.487.5653.2-0.38m3.51*3.51*3.51*3.202.387.5649.9表1-810年一遇SW向拟建防波堤堤前设计波要素计算表计算水位设计波要素H1%(m)H4%(m)H5%(m)Hs(m)(m)T(m)L(m)4.67m3.963.433.332.851.887.1961.73.77m3.883.373.272.811.867.1960.10.43m3.453.052.972.601.807.1950.2-0.38m3.252.892.832.491.757.1947.2表1-92年一遇S向拟建防波堤堤前设计波要素计算表计算水位设计波要素H1%(m)H4%(m)H5%(m)Hs(m)(m)T(m)L(m)4.67m4.143.583.482.991.985.7245.03.77m3.973.453.362.891.925.7243.80.43m3.443.052.982.611.815.7237.6-0.38m3.162.812.752.431.715.7235.438 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书表1-102年一遇SW向拟建防波堤堤前设计波要素计算表计算水位设计波要素H1%(m)H4%(m)H5%(m)Hs(m)(m)T(m)L(m)4.67m2.922.502.432.061.335.5643.13.77m2.872.462.392.031.325.5642.30.43m2.622.282.221.911.275.5636.7-0.38m2.502.182.121.841.245.5634.8注：表中带“*”者为破碎波波高；相当于对应水深的0.70。1.2.4、地质防波堤范围内的土质为中砂，φq＝26.5°，γ′=8.25，C=0；下面一层为淤泥质粘土，φq＝16°，γ′=7.25，C=13.5。具体土层分布图见图1-5。岩土设计参数建议值表见附表1。1.2.5、地震根据《中国地震动参数区划图》，该地区抗震设防烈度为7度第一组，设计基本地震加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.35s。1.2.6、结构安全等级结构安全等级采用一级。1.3、总平面布置选择防波堤布置形式时，需要考虑波浪、流、风、泥沙、地形地质等自然条件；船舶航行、泊稳和码图1-5土质分层头装卸等营运要求以及建设施工、投资等因素。主要布置原则如下：①、布置防波堤堤轴线时，要与码头布置相配合，使码头前水域满足各种船型允许作业波高值；②、防波堤所围成的水域应有足够的面积和水深，供船舶在港内航行、掉头、停泊以及布置码头岸线。在有横流的情况下，船舶进防波堤后横流减少，船舶偏航，从船舶航行安全方面考虑，进入口门后应有足够的航行水域供对准泊位航行，或惯性航行，或供意外操纵等因素，邻近口门内水域面积轮廓宜容纳一直径为3倍船长的圆。③、防波堤所包围的水域要适当留有发展余地，应尽可能顾及到港口发展的“极限”和港口极限尺度的船型。④38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书、防波堤所包围的水域也不总是越大越好，水域面积形状要注意大风向港内自生波浪对泊稳条件的影响。在淤泥质海岸的港口，其淤泥形态是泥沙以悬移状态进港，由于港内水域平稳流速减小，悬沙落淤。因此，水域面积越大，纳潮量越大，淤积总量也越大，从这一角度考虑，应缩小无用水域，以减少纳潮量和进港泥沙。⑤、要充分利用有利的地形地质条件，将防波堤布置在可利用的暗礁、浅滩、沙洲及其他不大的水深中，以减少工程投资。可以考虑和航道疏浚工程结合利用，将航道疏浚得到的泥沙吹填至防波堤建设处，抬高防波堤底高程，也可减少投资。⑥、从口门进港的波浪，遇岸线反射，反复干扰也会恶化港内泊稳条件，必要时将直对强浪向的岸段做成消波护岸才能改善泊稳条件。上述原则有时是矛盾的，我们采用多方案比选以求得最佳效果方案。1.3.1、拟定方案拟定五种方案，分别为①、顺着原有防波堤继续新建防波堤的布置，防波堤走向为北偏西60°，长约520米，两堤中间用半径为150米的圆弧连接，长105米，因而防波堤总长为625米。具体布置图见图1-6。②、在方案一的基础上，在堤头继续修建一道长为150，方向指向正北的防波堤，以阻挡SW方向的来浪。则总防波堤长为775米。具体布置图见图1-7。③、该方案是在原有防波堤旁新建一道长为1000米的防波堤，方向为北偏西30°而两防波堤之间做成围海工程，将这片土地用于码头作业。具体布置图如图1-8。④、方案四是在方案三的基础上，在防波堤的堤头新建一道指向正北向，长为120米的防波堤，以抵挡SW向的来浪，则防波堤总长为1120米。具体布置图如图1-9所示。⑤、该方案是在方案一的基础上，沿南北向另外修建一道长约344米的拦沙堤，从北岸向海延伸，口门方向为正西向，口门大小为100米。则防波堤总长为969米。具体布置图见图1-10所示。38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书图1-6渔港总平面布置方案一38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书图1-7渔港总平面布置方案二38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书图1-8渔港总平面布置方案三38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书图1-9渔港总平面布置图方案四38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书图1-10渔港总平面布置方案五1.3.2、港内绕射波高及掩护面积根据港内船舶泊稳条件，H≤1.0m，得到SW向KD≤0.238，S向KD≤0.175，38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书绕射曲线见方案图。其中：港内绕射波高的主要计算原理如下：波浪绕射是波能沿波峰线发生横线传递，即波能从能量高的区域向能量低的区域传递，进行重分布的过程。因此，绕射后同一波峰线上的波高是不相等的，但波长和周期不变，如下图所示：图1-11波浪绕射示意图经过防波堤堤头的入射波波向线称为几何阴影线，如果波浪不绕射，则在该线右侧的水面将是平静的，但实际上由于波浪有绕射作用，入射波的波峰线从几何阴影线上以堤头为中心以弧线形式向堤后旋转延伸，伸得越远，波高越小，几何阴影线左侧的入射波，由于能量向堤后扩散，波高也将降低。波浪绕射影响以绕射系数表示，即防波堤后某点的绕射波高。式中：——防波堤后某点的绕射系数，即某点波高与入射波高之比。可通过查找《海港水文规范》得到。单突堤后不规则波绕射系数可按图7.2.1-1至图7.2.1-8确定，各图可内插。双突堤后规则波绕射系数可按附录H的图H．0.2查图确定；——防波堤口门处入射波的波高。1.3.2.1、综合考虑波向S以及SW后的港内掩护面积表1-11各方案港内掩护面积统计表38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书方案一二三四五面积（m3）2323053478752349243724164822771.3.2.2、各方案的堤轴线长度表1-12各方案堤轴线长度统计表方案一二三四五长度（m）625775100011209691.3.2.3、各方案可用岸线长度表1-13各方案可用岸线长度统计表方案一二三四五长度（m）7408251163151516151.3.3、各方案比选比较五个方案：①、方案一和方案三的有效掩护面积明显偏小。由于宫前渔港所处的福建省属于台风多发的地方，在台风来临是，有大量的渔船进港，过小的有效掩护面积明显无法满足建港需求，因而不宜采用。②、比较方案二和方案五，两者的防波堤长度方案五比方案二多建近200米，但效果也是相当显着的，方案五的可用岸线长度接近方案二的两倍，有效掩护面积也多了将近15万平方米，且方案五的防波堤建于浅水处比较多，因而造价增加不多。方案五的性价比比方案二高出许多，因而放弃方案二。③、比较方案四和方案五，方案四的防波堤长度大于方案五，且方案四的防波堤修建位置水深明显大于方案五，造价相对较高，而且方案五的可用岸线长度和有效掩护面积均大于方案四，由此可见方案五优于方案四。综上所述，宫前渔港防波堤总平面布置宜选用方案五。38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书第二章、斜坡式防波堤结构设计2.1、西拦沙堤结构设计2.1.1、设计条件设计水位和地质条件分别依第一章中的自然条件选取，设计波高选择100年一遇的有效波高。由于波向的因素，西拦沙堤选取SW为控制波向。2.1.2、断面尺度的计算2.1.2.1、胸墙顶高程计算1、根据《防波堤设计与施工规范》JTJ298-98有关规定：2、根据《海港水文规范》JTJ213-98有关规定：按波浪爬高确定其胸墙高程。正向规则波的爬高按公式（8．2．3－1）、（8．2．3－2）、（8．2．3－3）、（8．2．3－4）、（8．2．3－5）计算。式中：R——波浪爬高，从静水面算起，向上为正；K△——与斜坡式护面结构型式有关的糙渗系数，扭工字块体（安放两层），K△＝0.38；R1——K△=1，H=1m时的波浪爬高(m)；(R1)m——相应于某一d/L时的波浪爬高最大值；M——与斜坡的m值有关的函数；R(M)——爬高函数K1、K2、K3——由表8.2.3－1确定，即取K1＝1.24，K2＝1.029，K3＝4.9838 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书1)、设计高水位3.77m时：故按波浪爬高确定的胸墙顶高程为：2）、极端高水位4.67m时：故按波浪爬高确定的胸墙顶高程为：经过综合分析比较后，确定该胸墙顶高程为8.80m。2.1.2.2、堤顶宽度计算按照构造要求：设计高水位时：极端高水位时：按照工艺及使用要求（堤顶兼作双车道），有效宽度综上所述，堤顶宽度取6.0米。38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书2.1.3、护面块体稳定重量和护面块体厚度计算2.1.3.1、护面块体稳定重量计算按《防波堤设计与施工规范》JTJ298-98公式(4.2.4-1)和（4.2.4-2）计算：式中：W——单个块体稳定重量(t)；γb——块体材料的重度（KN/m3）,扭工字块体γb＝23KN/m3；H——设计波高(m)，H=4.21m；KD——块体稳定系数，查表4.2.5，KD＝24；γ——海水重度（KN/m3），γ＝10.25KN/m3α——斜坡与水平面夹角（°）cotα=m=1.5则有：根据技术经济综合分析比较后，确定堤头、堤身段采用3t的扭工字块体（安放两层）。2.1.3.2、护面块体厚度计算按《防波堤设计与施工规范》JTJ298-98公式(4.2.18-1)计算：式中：h——护面层厚度(m)；n′——护面块体层数，n′=2；C——块体形状系数，查表4.2.18，C=1.2则有2.1.4、垫层块石的重量和厚度计算按《防波堤设计与施工规范》JTJ298-98（4．2．13）外坡护面垫层块石的重量可取护面块体重量的1/20~1/10，即：垫层块石厚度按下式计算：式中：h——垫层块石厚度；38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书n′——垫层块体层数，取n′＝2；C——块石形状系数，查表4.2.18，C＝1.0γb——垫层块石重度，取γb＝26.5KN/m3则有：取h=0.80（m）2.1.5、堤前护底块石稳定重量和厚度计算2.1.5.1、堤前最大波浪流速计算按规范JTJ298-98公式（4．2．20）计算：经过比较，取极端低水位情况：2.1.5.2、护底块石的稳定重量计算根据堤前最大波浪流速，查《防波堤设计与施工规范》JTJ298-98表（4．2．21）选用90~120kg块石，厚度取0.7m，。由于宫前渔港在5米水深处土壤以中砂为主，按照规范JTJ298-98，对砂质海底，在护底块石下宜设置厚度不小于0.3米的碎石层，因而在块石底部设置碎石层，厚度取0.3m。注：西拦沙堤斜坡式断面图见附图A-1。38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书2.1.6、胸墙的作用标准值计算和相应组合计算2.1.6.1、持久组合1、设计高水位3.77m时1）、胸墙的作用标准值计算，计算图如图2-1所示：图2-1西拦沙堤设计高水位胸墙计算示意图①、单位长度胸墙上自重力标准值G(KN/m)计算：②、无因次参数ξ，ξb按规范JTJ213-98公式（8.2.11－2）和（8.2.11－3）计算：式中：d1——胸墙前水深（m）,当静水面在胸墙底面以下时为负值，d1＝3.77-4.5＝－0.73（m）d——堤前水深（m）；d＝5＋3.77＝8.77（m）H——设计波高（m）；H13%=4.10（m）L——波长（m）；L=82.7（m）38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书则有：则有③、波峰作用时胸墙上平均压力强度按规范JTJ213-98公式（8.2.11－1）计算：式中：Kp——与无因次参数ξ和波坦L/H有关的平均压强系数。由L/H=20.2，ξ＝－0.105，查图（8.2.11-2）得到Kp＝4.0γ——海水重度(kN/m3)，γ＝10.25(kN/m3)有④、胸墙上波压力分布高度计算：d1+Z按规范JTJ213-98公式（8.2.11－4）计算。式中：KZ——与无因次参数ξ和波坦L/H有关的波压力作用高度系数，查图（8.2.11-2）得到KZ＝0.6则有：⑤、单位长度胸墙上水平波浪力标准值P（KN/m）的计算：因胸墙前安放两排两层扭工字块体，故作用在胸墙上的水平波浪力标准值和波浪浮托力标准值可乘以0.6的折减系数。则有：⑥、单位长度胸墙底面上的波浪浮托力标准值Pu计算：式中：μ——波浪浮托力折减系数，采用0.7；b——胸墙底宽（m）。则有：⑦、单位长度胸墙内侧土压力标准值Ep计算：当胸墙底面埋深大于1.0m时，内侧地基土或填石的被动土压力可按有关公式计算并乘以0.3折减系数作为土压力标准值。38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书墙后填石：φ＝45°，γ＝18kN/m3则2)、胸墙作用标准值产生的力矩计算：①、单位长度胸墙自重力标准值对胸墙后趾的稳定力矩MG计算：②、单位长度胸墙上水平波浪力标准值对胸墙后趾的倾覆力矩Mp计算：③、单位长度胸墙上波浪浮托力标准值对胸墙后趾的倾覆力矩Mu计算：④、单位长度土压力标准值对胸墙后趾的稳定力矩ME计算：2、极端高水位4.67m时：1）、胸墙的作用标准值计算，计算图如图2-2所示：图2-2西拦沙堤极端高水位计算图38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书①、单位长度胸墙自重力标准值G的计算：②、无因次参数ξ，ξb按规范JTJ213-98公式（8.2.11－2）和（8.2.11－3）计算：式中：d1——胸墙前水深（m）,当静水面在胸墙底面以下时为负值，d1＝4.67-4.5＝0.17（m）d——堤前水深（m）；d＝5＋4.67＝9.67（m）H——设计波高（m）；H13%=4.21（m）L——波长（m）；L=86.2（m）则有：则有③、波峰作用时胸墙上平均压力强度按规范JTJ213-98公式（8.2.11－1）计算：式中：Kp——与无因次参数ξ和波坦L/H有关的平均压强系数。由L/H=20.48，ξ＝0.023，查图（8.2.11-2）得到Kp＝5.15γ——海水重度(KN/m3)，γ＝10.25(kN/m3)有④、胸墙上波压力分布高度计算：d1+Z按规范JTJ213-98公式（8.2.11－4）计算。式中：KZ——与无因次参数ξ和波坦L/H有关的波压力作用高度系数，查图（8.2.11-2）得到KZ＝0.85则有：38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书⑤、单位长度胸墙上水平波浪力标准值P（KN/m）的计算：因胸墙前安放两排两层扭工字块体，故作用在胸墙上的水平波浪力标准值和波浪浮托力标准值可乘以0.6的折减系数。则有：⑥、单位长度胸墙底面上的波浪浮托力标准值Pu计算：式中：μ——波浪浮托力折减系数，采用0.7；b——胸墙底宽（m）。则有：⑦、单位长度胸墙内侧土压力标准值Ep计算：当胸墙底面埋深大于1.0m时，内侧地基土或填石的被动土压力可按有关公式计算并乘以0.3折减系数作为土压力标准值。墙后填石：φ＝45°，γ＝18kN/m3则：2)、胸墙作用标准值产生的力矩计算：①、单位长度胸墙自重力标准值对胸墙后趾的稳定力矩MG计算：②、单位长度胸墙上水平波浪力标准值对胸墙后趾的倾覆力矩Mp计算：③、单位长度胸墙上波浪浮托力标准值对胸墙后趾的倾覆力矩Mu计算：38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书④、单位长度土压力标准值对胸墙后趾的稳定力矩ME计算：3、设计低水位由于设计低水位时波浪力（倾覆力以及倾覆力矩）减小，土压力和自重（稳定力矩）相较设计高水位时没有变化，因而设计低水位情况下，胸墙稳定性好于设计高水位时的胸墙稳定性，不再计算。2.1.6.2、短暂组合（施工期）1、设计高水位3.77m时：1）、胸墙的作用标准值计算，计算图如图2-3所示：图2-3西拦沙堤施工期胸墙稳定性计算图①、单位长度胸墙上自重力标准值G(KN/m)计算：38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书②、无因次参数ξ，ξb按规范JTJ213-98公式（8.2.11－2）和（8.2.11－3）计算：式中：d1——胸墙前水深（m）,当静水面在胸墙底面以下时为负值，d1＝3.77-4.5＝－0.73（m）d——堤前水深（m）；d＝5＋3.77＝8.77（m）H——设计波高（m）；短暂组合取重现期为2~5年的有效波高，此处去重现期为2年的有效波高H13%=2.03（m）L——波长（m）；L=42.3（m）则有：则有③、波峰作用时胸墙上平均压力强度按规范JTJ213-98公式（8.2.11－1）计算：式中：Kp——与无因次参数ξ和波坦L/H有关的平均压强系数。由L/H=20.84，ξ＝－0.129，查图（8.2.11-2）得到Kp＝3.85γ——海水重度(KN/m3)，γ＝10.25(kN/m3)有④、胸墙上波压力分布高度计算：d1+Z按规范JTJ213-98公式（8.2.11－4）计算。式中：KZ——与无因次参数ξ和波坦L/H有关的波压力作用高度系数，查图（8.2.11-2）得到KZ＝0.5则有：⑤、单位长度胸墙上水平波浪力标准值P（KN/m）的计算,则有：⑥、单位长度胸墙底面上的波浪浮托力标准值Pu计算：38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书式中：μ——波浪浮托力折减系数，采用0.7；b——胸墙底宽（m）。则有：2)、胸墙作用标准值产生的力矩计算：①、单位长度胸墙自重力标准值对胸墙后趾的稳定力矩MG计算：②、单位长度胸墙上水平波浪力标准值对胸墙后趾的倾覆力矩Mp计算：③、单位长度胸墙上波浪浮托力标准值对胸墙后趾的倾覆力矩Mu计算：2、设计低水位由于设计低水位时波浪力（倾覆力以及倾覆力矩）减小，自重同设计高水位，故其稳定性较设计高水位好，不再考虑。2.1.6.3、各组合力与力矩汇总综上，计算数据汇总见表2-1：表2-1西拦沙堤各力和力矩汇总组合计算内容持久组合短暂组合设计高水位极端高水位设计高水位胸墙自重力标准值210.45kN/m205.22kN/m210.45kN/m无因次参数ξ-0.1050.023-0.129无因次参数ξb0.3050.3020.299胸墙上平均波压力强度40.344kPa53．34kPa19.23kPa胸墙上波压力分布高度1.43m2.17m0.875m胸墙水平波浪力标准值34.62kN/m69.65kN/m16.83kN/m波浪浮托力标准值25.42kN/m33.60kN/m20.19kN/m胸墙内侧土压力标准值50.97kN/m50.71kN/m自重力稳定力矩377.97kN·m/m370.12kN·m/m377.97kN·m/m水平波浪力倾覆力矩24.75kN·m/m75.57kN·m/m7.36kN·m/m波浪浮托力倾覆力矩50.84kN·m/m67.2kN·m/m40.38kN·m/m土压力稳定力矩30.55kN·m/m30.57kN·m/m38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书2.1.7、胸墙的抗滑、抗倾稳定性计算2.1.7.1、沿墙底抗滑稳定性验算沿墙底抗滑稳定性的承载能力极限状态设计表达式见（JTJ298-98）公式（4.2.3－1）：式中：——结构重要性系数，查表＝1.1；——水平波浪力分项系数，持久组合：设计高水位取1.3；极端高水位取1.2；短暂组合：取1.2；——波浪浮托力分项系数，持久组合：设计高水位取1.1；极端高水位取1.0；短暂组合：取1.0；——自重力分项系数，取1.0；——被动土压力分项系数，取1.0；——胸墙底面摩擦系数设计值，取＝0.6.1、持久组合1）设计高水位3.77m时：左式＝1.1×1.3×34.62＝49.51（kN/m）右式＝（1.0×210.45－1.1×25.42）×0.6＋1.0×50.97＝160.46（kN/m）左式<右式，满足要求。2）极端高水位4.67m时：左式＝1.1×1.2×69.65＝91.94(kN/m)右式＝（1.0×205.22－1.0×33.60）×0.6＋1.0×50.80＝153.77(kN/m)左式<右式，满足要求。2、短暂组合（施工期）设计高水位3.77m时：左式＝1.1×1.2×16.83＝22.22(kN/m)右式＝（1.0×210.45－1.0×20.19）×0.6＋0＝114.16(kN/m)左式<右式，满足要求。2.1.7.2、沿墙底抗倾稳定性验算沿墙底抗倾稳定性的承载能力极限状态表达式见JTJ298-98公式（4.2.3－2）：38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书式中：——结构系数，取1.25；其它各分项系数同前。1、持久组合：1）设计高水位3.77m时：左式＝1.1×（1.3×24.75＋1.1×50.84）＝96.91(kN·m/m)左式<右式，满足要求。2）极端高水位时4.67m时：左式＝1.1×（1.2×75.57＋1.0×67.2）＝173.67(kN·m/m)左式<右式，满足要求。2、短暂组合（施工期）设计高水位3.77m时：左式＝1.1×（1.2×7.36＋1.0×40.38）＝54.13(kN·m/m)左式<右式，满足要求。综上：胸墙的抗滑、抗倾稳定性均满足要求。2.1.8、地基稳定性验算2.1.8.1、承载能力极限状态1、根据《港口工程地基规范》JTJ250-98的有关规定，土坡和地基的稳定性验算，其危险滑弧应满足以下承载能力极限状态设计表达式，见公式（5.3.2－1）：式中：Msd、MRk——分别为作用于危险滑弧面上滑动力矩的设计值（kN·m/m38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书）和抗滑力矩的标准值（kN·m/m）；γR——抗力分项系数。根据规范当选用（5.3.2－5）和（5.3.2－3）时，应选用1.1-1.3此处用1.1代入。2、采用简单条分法验算边坡和地基稳定，其抗滑力矩标准值和滑动力矩设计值分别按公式（5.3.2－5）和（5.3.2－3）计算：式中：R——滑动半径（m）；γs——综合分项系数，取1.0；Wki——属永久作用，为第i土条的重力标准值（kN/m），取均值，零压线以下用浮重度计算；qki——第i土条顶面作用的可变作用的标准值（kPa）；bi——土条宽度；αi——第i土条滑弧中点切线与水平线的夹角（°）；φki,Cki——分别为第i土条滑动面上固结快剪的内摩擦角（度）和粘聚力（kPa）标准值，取均值；Li——第i土条对应弧长。对于该工程，在港内及港外两侧在可能滑动的圆心范围内各取一个圆心，对于每个圆心分别取得最危险截面，并进行验算。应考虑的设计状况及其对应的设计组合有：持久组合，应按照极端低水位进行计算；短暂组合，考虑施工期分层加载的情况；偶然组合，考虑设计低水位+地震的情况。潘家铮等人通过研究表明，对于简单均质粘土坡，最危险滑弧的滑动圆心应该在通过边坡中点作垂直线和法线，以坡面中点为圆心，分别以1/4坡长和5/4坡长为半径画同心圆，最危险滑弧圆心即在该4条线包含的范围内。按照该方法选取圆心以及最危险截面，具体如下：①、港内一侧最危险截面的选取以及土条划分见图2-4，计算过程见表2-238 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书图2-4西拦沙堤港内一侧圆弧滑动面表2-2西拦沙堤港内侧地基稳定性计算汇总土条编号1-453.090026.52.2026.42026.429.31-18.682-371.520026.51.2142.56042.5616.95-25.613-322.1213.528.62161.7979.58079.5819.35-42.174-233.2713.544.15163.00159.860159.8642.20-62.465-133.0813.541.58163.00232.180232.1864.87-52.236-43.0113.540.64163.00307.320307.3287.91-21.44753.0113.540.64163.00413.400413.40118.0936.038153.1313.542.26163.00509.780509.78141.20131.949253.3113.544.69163.00593.870593.87154.33250.9810331.5800161.33273.000273.0065.65148.6911424.600026.53.41625.930625.93231.92418.8312532.0800451.26204.420204.42123.02163.2613698.4000453.00440.620440.62157.90411.35∑282.561232.701338.48滑弧半径，综合分项系数，不考虑极端低水位下防波堤波浪力标准值等引起的滑动力矩，即取，则38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书满足要求。②、港外一侧最危险截面的选取以及土条划分见图2-5，计算过程见表2-3。图2-5西拦沙堤港外一侧圆弧滑动面表2-3西拦沙堤港外侧地基稳定性计算汇总土条编号1565.3000453.00328.380328.38183.63272.242464.2800453.00589.230589.23409.31423.863383.4000452.70597.180597.18470.58367.664303.480026.53.00626.690626.69270.59313.355233.350026.53.08570.110570.11261.65222.766173.1313.542.26163.00461.310461.31126.50134.877103.0513.541.18163.00391.740391.74110.6268.02843.0113.540.64163.00254.490254.4972.8017.759-23.0013.540.50163.00179.700179.7051.50-6.2710-93.0313.540.91163.00148.440148.4442.04-23.2211-163.8813.552.38163.73163.620163.6245.10-45.1012-233.260026.53.00104.180104.1847.81-40.7113-303.570026.53.0832.33032.3313.96-16.17∑257.852106.101689.0538 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书滑弧半径，综合分项系数，不考虑极端低水位下防波堤波浪力标准值等引起的滑动力矩，即取，则满足要求。2.1.8.2、短暂状态根据《防波堤设计与施工规范》，对未成形的防波堤进行施工复核，可以考虑逐级加荷，本工程施工时，对防波堤所在处的土壤首先进行固结沉降，因而土质与持久状态相同，而施工期防波堤的重度必然小于持久状态，因而可以将持久状态作为最危险状态考虑，不需验算逐级加荷时的地基稳定性。2.1.8.3、偶然状态该地区地震烈度为7度，根据JTJ225-98《水运工程抗震设计规范》的规定应进行地震作用偶然状态下地基稳定性验算，计算水位采用设计低水位。当采用圆弧滑动面法验算时，按以下公式验算：式中：——抗力分项系数，取1.0；——第i土条的水平地震惯性力标准值（kN/m）；——第i土条重心至滑弧圆心的竖向距离（m），此处用形心到圆心的距离（由于土条重度上大下小，因而重心必定在形心上，若形心符合要求，重心必然符合）；——第i土条滑动面上土的粘聚力标准值（kPa）；——第i土条滑动面上土的内摩擦角（°）；——综合影响系数，取0.25；——水平向地震系数，按JTJ225-98表5.1.4查得0.1；——分布系数，计算整体稳定时，其值为1；——第i土条的重力标准值（kN/m），水下用饱和重度。38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书港内一侧的最危险截面选取图2-4，计算过程见表2-4；港外一侧的最危险截面选取图2-5，计算过程见表2-5由表2-6得，港内侧：由表2-7得，港外侧：38 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书表2-4西拦沙堤地震荷载下港内侧最危险截面稳定性计算表土条编号1-450026.52.2026.4256.26026.429.31-18.681.4112.970.992-370026.51.2142.5686.12042.5616.95-25.612.1513.201.543-3213.528.49161.7979.58165.04079.5819.35-42.174.1313.513.034-2313.544.00163.00159.86340.410159.8642.20-62.468.5113.796.385-1313.541.57163.00232.18482.980232.1864.87-52.2312.0712.768.376-413.540.60163.00303.76630.310303.7686.89-21.1915.7612.2310.477513.540.65163.00393.80753.790393.80112.4934.3218.8410.8411.1081513.541.93163.00492.77836.200492.77136.48127.5420.919.6110.9292513.544.69163.00576.86886.500576.86149.91243.7922.168.4210.14103300161.33265.46387.650265.4663.84144.589.698.144.2911420026.53.41606.60850.060606.60224.76405.8921.257.158.26125300451.26197.28256.830197.28118.73157.556.425.912.06136900453.00433.09471.110433.09155.21404.3211.785.103.26∑281.931200.981295.6680.82107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书表2-5西拦沙堤地震荷载下港外侧最危险截面稳定性计算表土条编号15600453.00328.12328.430328.12183.48272.028.2114.824.4124600453.00573.01629.190573.01398.05412.1915.7313.917.9333813.546.26452.70581.90703.280581.90458.54358.2517.5815.169.6643013.546.7726.53.00609.68803.740609.68263.25304.8420.0916.4711.9952313.545.1726.53.08550.59798.640550.59252.69215.1319.9718.2613.2161713.542.35163.00436.40712.700436.40119.67127.5917.8219.1712.3871013.541.12163.00371.80663.450371.80104.9964.5616.5921.0812.678413.540.60163.00254.49507.860254.4972.8017.7512.7022.4110.319-213.540.52163.00179.70373.930179.7051.50-6.279.3523.477.9510-900163.00148.44313.700148.4442.04-23.227.8424.556.9811-1600163.73163.62340.300163.6245.10-45.108.5124.177.4512-230026.53.00104.18209.900104.1847.81-40.715.2523.554.4813-300026.53.0832.3368.12032.3313.96-16.171.7022.751.40∑302.792053.881640.88110.80107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书2.1.9、地基沉降计算根据《港口工程地基规范》，地基沉降只考虑持久状况长期组合情况，水位采用设计低水位，最终沉降量按下式计算：式中：Esi——各土层的压缩模量；△pi——应力变化；Hi——土层厚度。西拦沙堤地基自重应力计算如表2-6所示，沉降量计算如表2-7所示表2-6西拦沙堤自重应力计算表计算点位置γ’（kN/m）Hi(m)自重应力σs(kPa)平均自重应力(kPa)08.250018.253.0925.4912.7527.25347.2436.3737.253.1670.1558.7048.752.5892.7381.4459.251.8109.38101.0568.753.04135.98122.6877.452150.88143.4387.452.61170.32160.6099.752.26192.36181.34109.251.82209.19200.77117.752224.69216.94127.752.73245.85235.27139.753.68281.73263.79149.752.55306.59294.16159.752.17327.75317.17地基沉降量达到1.31m，对于本斜坡堤，胸墙顶高程为8.8m，堤前水深-5m，尽管沉降量很大，但仍在斜坡堤承受范围之内，只要在施工时预留相应的沉降量，并注意施工时的地基沉降即可。为了减少沉降，可以采取以下措施：1)、结构构造方面：设置沉降缝、采用轻型结构、回填轻质材料等2）、施工方面：调整施工程序与进度，进行逐级加荷，等地基沉降到一定程度再继续下一步工作。3)、地基处理方面：采用真空预压、堆载预压和置换砂垫层等方法。（这些方法同时也增加了地基的稳定性，因而即使地基的抗剪参数改变，也不需要再次验算地基稳定性。）107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书表2-7西拦沙堤地基沉降量计算计算点位置(kPa)(kPa)平均附加应力(kPa)压缩模量沉降量(m)00∞∞0.5∞∞0.5238.13238.1313.098.070.810.496.700.810.48238.13230.99234.5660.1226.094.100.410.463.400.410.46238.13219.08225.032.70.2539.252.700.270.412.240.270.4238.13192.89205.982.70.24411.832.110.210.381.750.210.37238.13178.60185.74110.04513.631.830.180.361.520.180.35238.13169.07173.835.850.05616.671.500.150.341.240.150.32238.13157.17163.12110.05718.671.340.130.311.110.130.3238.13145.26151.2130.10821.281.170.120.280.970.120.27238.13130.97138.1230.12923.541.060.110.270.880.110.26238.13126.21128.596.60.041025.360.980.100.260.820.100.24238.13119.07122.64130.021127.360.910.090.250.760.090.22238.13111.92115.493.10.071230.090.830.080.230.690.080.21238.13104.78108.353.10.101333.770.740.070.210.610.070.19238.1395.25100.016.20.061436.320.690.070.20.570.070.18238.1390.4992.87150.021538.490.650.060.190.540.060.17238.1385.7388.1160.03∑1.31107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书2.2、南防波堤结构设计具体步骤与西拦沙堤结构设计类似，故仅给出结论。2.2.1、有关防波堤截面具体设计参数详见表2-8，南防波堤斜坡式断面图见附图A-2。表2-8南防波堤截面设计参数计算项目计算结果胸墙顶高程(m)10.8堤顶宽度(m)7.3(有效宽度)护面块体稳定重量(t)7护面层厚度(m)3.48垫层块石的重量(t)0.35～0.70垫层块石厚度(m)1.1堤前护底块石稳定重量(kg)120～150堤前护底块石厚度(m)0.7（护底下宜增加0.3m厚的碎石层）2.2.2、有关胸墙计算参数具体参数详见表2-9、2-10、2-11，计算图详见图2-6、2-7、2-8。表2-9胸墙作用力标准值计算表组合计算内容持久组合短暂组合设计高水位极端高水位设计高水位胸墙自重力标准值241.5kN/m241.5kN/m241.5kN/m无因次参数ξ-0.273-0.141-0.364无因次参数ξb0.3290.3270.356胸墙上平均波压力强度36.93kPa46.43kPa12.80kPa胸墙上波压力分布高度0.86m1.53m0.49m胸墙上水平波浪力标准值19.06kN/m42.62kN/m6.27kN/m波浪浮托力标准值23.27kN/m29.25kN/m13.44kN/m胸墙内侧土压力标准值62.93kN/m62.93kN/m自重力稳定力矩437kN·m/m437kN·m/m437kN·m/m水平波浪力倾覆力矩8.20kN·m/m32.60kN·m/m1.54kN·m/m波浪浮托力倾覆力矩46.54kN·m/m58.5kN·m/m26.88kN·m/m土压力稳定力矩41.95kN·m/m41.95kN·m/m107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书表2-10胸墙抗滑稳定性验算表验算公式：设计组合项目持久组合短暂组合设计高水位极端高水位设计高水位左式27.6256.268.28右式192.47190.28136.84是否安全安全安全安全表2-11胸墙抗倾稳定性验算表验算公式：设计组合项目持久组合短暂组合设计高水位极端高水位设计高水位左式68.04113.8231.6右式383.16383.16349.6是否安全安全安全安全图2-6南防波堤设计高水位胸墙计算图107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书图2-7南防波堤极端高水位胸墙计算图图2-8南防波堤施工期胸墙计算图2.2.3、地基稳定性验算南防波堤港内地基稳定性验算见表2-12，最危险滑动面见图2-9；港外地基稳定性验算见表2-13，最危险滑动面见图2-10。考虑偶然状况下，在地震作用下的港内地基稳定验算见表2-14，最文献滑动面见图107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书2-9；港外地基稳定性验算见表2-15，最危险滑动面见图2-10。地基稳定性判别见表2-16、表2-17。表2-9南防波堤港内一侧圆弧滑动面表2-12南防波堤港内地基稳定性验算汇总土条编号1-404.850026.53.7478.51078.5129.99-50.472-292.6613.535.91162.32104.220104.2226.14-50.533-213.2213.543.47163173.990173.9946.58-62.354-133.0813.541.58163262.050262.0573.22-58.955-53.0113.540.64163361.390361.39103.23-31.50643.0113.540.64163463.340463.34132.5432.327123.0613.541.31163562.530562.53157.78116.968203.213.543.20163654.250654.25176.29223.779293.113.541.85162.72638.960638.96160.25309.7710404.850026.53.74788.040788.04300.98506.5411524.1100452.54458.530458.53282.30361.3312688.1500453460.480460.48172.50426.95∑328.591661.781723.85107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书图2-10南防波堤港外一侧圆弧滑动面表2-13南防波堤港内地基稳定性验算汇总土条编号1565.3900453.00362.330362.33202.61300.392482.9900451.99432.460432.46289.37321.383423.3700452.50653.460653.46485.62437.254363.1000452.50661.230661.23534.95388.665303.620026.53.14782.280782.28337.78391.146233.270026.53.00674.320674.32309.48263.487173.1413.542.39163.00582.700582.70159.79170.368113.0613.541.31163.00477.850477.85134.5091.18963.0113.540.64163.00360.150360.15102.7137.651003.0013.540.50163.00251.250251.2572.040.0011-63.0213.540.77163.00175.170175.1749.95-18.3112-113.0613.541.31163.00147.150147.1541.42-28.0813-173.1013.541.85162.96102.090102.0927.99-29.8514-233.270026.53.00104.530104.5347.97-40.8415-303.620026.53.1438.41038.4116.58-19.21∑288.772812.772265.20107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书表2-14南防波堤地震荷载下港内侧最危险截面稳定性计算表土条编号1-400026.53.7478.51160.04078.5129.99-50.474.0015.012.842-2913.535.81162.32104.22216.610104.2226.14-50.535.4216.034.103-2113.543.38163173.99365.720173.9946.58-62.359.1416.647.194-1313.541.57163262.05536.210262.0573.22-58.9513.4115.119.585-513.540.65163349.25617.820349.2599.76-30.4415.4514.3410.476413.540.60163444.95808.980444.95127.2831.0420.2213.3112.7371213.541.40163545.52897.090545.52153.01113.4222.4312.1212.8582013.543.10163637.24962.190637.24171.71217.9524.0510.7312.2092913.541.98162.72623.53881.820623.53156.38302.2922.0510.1510.5810400026.53.74766.841034.100766.84292.88492.9225.859.0311.04115200452.54444.11543.630444.11273.42349.9613.597.444.78126800453454.64468.640454.64170.31421.5311.726.383.53∑328.501620.661676.38101.90107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书表2-15防波堤地震荷载下港外侧最危险截面稳定性计算表土条编号15600453.00362.33362.330362.33202.61300.399.0616.096.8924800451.99430.70439.180430.70288.19320.0710.9814.897.7334200452.50639.29702.590639.29475.09427.7717.5615.9913.2843600452.50647.06762.820647.06523.48380.3319.0716.7115.075300026.53.14764.46968.380764.46330.08382.2324.2118.0920.716230026.53.00655.56897.700655.56300.87256.1522.4419.9321.1571713.542.35163.00557.95834.250557.95153.00163.1320.8621.4721.1781113.541.26163.00452.94752.830452.94127.4986.4318.8222.8820.369613.540.72163.00343.31648.520343.3197.9035.8916.2124.1218.4910013.540.50163.00251.25505.340251.2572.040.0012.6325.1915.0511-613.540.72163.00175.17367.180175.1749.95-18.319.1826.9811.7112-1113.541.26163.00147.15310.580147.1541.42-28.087.7627.069.9313-1713.541.79162.96102.09240.290102.0927.99-29.856.0126.677.5814-230026.53.00104.53210.450104.5347.97-40.845.2626.126.5015-300026.53.1438.4178.70038.4116.58-19.211.9725.802.40∑288.602754.692216.09198.01107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书表2-16南防波堤地基稳定性判别验算内容内侧外侧滑动力矩设计值Msd36459.4368771.47抗滑力矩标准值MRk42096.3394139.38MRk/Msd1.1551.379是否满足是是表2-17南防波堤地震作用下地基稳定性判别验算内容内侧外侧滑动力设计值1778.282414.10抗滑力标准值1949.163043.29是否满足是是2.2.4、地基沉降计算南防波堤地基沉降计算如表2-18所示。地基沉降量达到1.48m，对于本斜坡堤，胸墙顶高程为10.8m，堤前水深-5m，尽管沉降量很大，但仍在斜坡堤承受范围之内，只要在施工时预留相应的沉降量，并注意施工时的地基沉降即可。为了减少沉降，可采取以下措施：1)、结构构造方面：设置沉降缝、采用轻型结构、回填轻质材料等2）、施工方面：调整施工程序与进度，进行逐级加荷，等地基沉降到一定程度再继续下一步工作。3)、地基处理方面：采用真空预压、堆载预压和置换砂垫层等方法。（这些方法同时也增加了地基的稳定性，因而即使地基的抗剪参数改变，也不需要再次验算地基稳定性。）107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书表2-18南防波堤地基沉降量计算计算点位置(kPa)(kPa)平均附加应力(kPa)压缩模量沉降量(m)00∞∞0.5∞∞0.5253.16253.1613.099.390.970.497.670.970.48253.16245.57249.3660.1326.094.760.490.473.890.490.46253.16235.44240.502.70.2739.253.140.320.432.560.320.42253.16215.19225.312.70.26411.832.450.250.412.000.250.39253.16202.53208.86110.05513.632.130.220.391.740.220.37253.16192.40197.465.850.06616.671.740.180.361.420.180.34253.16177.21184.81110.05718.671.550.160.331.270.160.32253.16164.55170.8830.11821.281.360.140.321.110.140.31253.16159.49162.0230.14923.541.230.130.301.010.130.29253.16149.36154.436.60.051025.361.140.120.290.930.120.26253.16139.24144.30130.021127.361.060.110.280.870.110.24253.16131.64135.443.10.091230.090.960.100.270.790.100.23253.16126.58129.113.10.111333.770.860.090.250.700.090.21253.16116.45121.526.20.071436.320.800.080.220.650.080.19253.16103.80110.12150.021538.490.750.080.210.620.080.17253.1696.20100.0060.04∑1.48107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书第三章、直立式防波堤结构设计3.1、西拦沙堤结构设计3.1.1、设计条件3.1.1.1、设计水位、设计波浪根据JTJ298-98《防波堤设计与施工规范》，直立堤的设计波高，除特别注明外均指重现期为50年，波高累积频率为1%的波高H，但不超过浅水极限波高。西拦沙堤的控制波向为SW，则设计高水位下，波高为5.30m，波长为77.9m，极端高水位条件下，波高为5.44m，波长为80.3m。3.1.1.2、材料重度标准值钢筋混凝土沉箱：γ=25kN/m3沉箱浮游稳定计算时：γ=24.5kN/m3混凝土胸墙：γ=23kN/m3沉箱内填10～100kg块石：γ=18kN/m3γ′=11.0kN/m3基床块石：γ′=11.0kN/m33.1.2、断面尺度计算3.1.2.1、胸墙顶高程计算根据《防波堤设计与施工规范》（JTJ298-98）的相关要求，对基本不允许越浪的直立堤，堤顶高程宜定在设计高水位以上1.0～1.25倍设计波高值处，其波高宜取重现期为50年，累积频率为1%的波高，即堤顶高程=设计高水位+（1.0～1.25）H1%=3.77+(1.0～1.25)×5.30=（9.07～10.40）m。在此，取为10.0m。3.1.2.2、坝身宽度计算考虑到直立堤堤顶兼作车道，以及沉箱宽度与高度相接近原则，取有效宽度6.0米。3.1.3、基床设计3.1.3.1、基床形式基床采用暗基床，采用重锤夯实法施工，采用10kg～100kg的块石3.1.3.2、基床内外坡度基床内外坡度均取1：2。107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书3.1.3.3、基床厚度基床顶高程为-5.0米，底高程为-7.0米，厚度为2米。3.1.4、护底设计3.1.4.1、堤前最大波浪流速计算堤前最大波浪流速计算应该按照设计低水位下的相关参数进行计算，水深d=5.43，平均周期，波长为64.1m，，则，d＜1.8H，i≤，则该波为远破波，堤前最大波浪流速应按下式计算：则有，3.1.4.2、护底块石的稳定重量和厚度根据《防波堤设计与施工规范》（JTJ298-98）相关要求，可采用190～220kg的块石。则护底层厚度式中，取是考虑安放两层块体，块石形状系数按抛填两层考虑，取1.0。按照规范要求，当护底块石重量大于100kg时，或当地基为砂土时，应在护底块石层下设置不小于0.3米厚的碎石垫层，此处设置0.35米的碎石垫层。注：西拦沙堤直立式断面图见附图B-1。3.1.5、直立式防波堤作用标准值和相应组合计算直立式防波堤的作用值包括自重力、波压力等，需考虑持久组合以及短暂组合。其中，持久组合应考虑设计高水位、设计低水位和极端高水位，短暂组合是对未成形的直立堤进行施工期复核，水位可采用设计高水位和设计低水位，波高的重现期可采用5-10年。3.1.5.1、持久组合1、设计高水位时1）、作用力标准值①、单位长度上的自重力标准值107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书Ⅰ、胸墙：图3-1西拦沙堤胸墙断面示意图如图3-1所示，西拦沙堤胸墙自重力标准值计算如下式所示：Ⅱ、沉箱将沉箱分为以下几块分别求其自重力前壁：后壁：两侧壁：底板：纵膈板：横隔板：内角：底角：前踵：后踵：沉箱内块石：②、波浪力设计高水位下107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书因此，在暗基床的基础上，该直立堤前的波浪为远破波，根据《海港水文规范》（JTJ213-98）8.1.6，直墙式建筑物上远破波作用力可按下列规定确定：如图3-2所示，波峰作用下的波浪力可按下列公式计算：a、静水面以上高度H处的波浪压力为零b、静水面处的波浪压力强度可按下式计算：图3-2西拦沙堤设计高水位直立堤计算断面图式中，K1——系数，水底坡度i的函数，可查表8.1.6-1得到，i≈1/100,K1=1.25；K2——系数，波坦L/H的函数，可查表8.1.6-2得到L/H=14.7,K2=1.05。则：c、静水面以上的波浪压力强度按直线变化。d、静水面以下深度Z=H/2处的波浪压力强度为：e、水底处的波浪压力强度可按下式计算：当d/H≤1.7时，；当d/H>1.7时，。此处，d/H=1.65，因而，综上，水平向波浪力总和为：f、胸墙底面上的波浪浮托力按下式计算：2）、各作用力对直立堤后踵的力矩①、自重力产生的力矩Ⅰ、胸墙对直立堤后踵的稳定力矩Ⅱ、沉箱对直立堤后踵的稳定力矩107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书②、波浪力产生的力矩Ⅰ、水平向波浪力对直立堤后踵的倾覆力矩Ⅱ、浮托力对直立堤后踵的倾覆力矩2、极端高水位时1）、作用力标准值①、单位长度上的自重力标准值Ⅰ、胸墙：西拦沙堤胸墙自重力标准值计算如下式所示：Ⅱ、沉箱将沉箱分为以下几块分别求其自重力前壁：后壁：两侧壁：底板：纵膈板：横隔板：内角：底角：107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书前踵：后踵：沉箱内块石：②、波浪力极端高水位下因此，在暗基床的基础上，该直立堤前的波浪为远破波，根据《海港水文规范》（JTJ213-98）8.1.6，直墙式建筑物上远破波作用力可按下列规定确定：如图3-3所示，波峰作用下的波浪力可按下列公式计算：a、静水面以上高度H处的波浪压力为零b、静水面处的波浪压力强度可按下式计算：式中，K1——系数，水底坡度i的函数，可查表8.1.6-1得到，i≈1/100,K1=1.25；K2——系数，波坦L/H的函数，可查表8.1.6-2得到L/H=14.8,K2=1.05。则：c、静水面以上的波浪压力强度按直线变化。d、静水面以下深度Z=H/2处的波浪压力强度为：图3-3西拦沙堤极端高水位直立堤计算断面图e、水底处的波浪压力强度可按下式计算：当d/H≤1.7时，；当d/H>1.7时，。此处，d/H=1.78，因而，综上，由于超高仅0.11m且波浪力大建筑物不稳定，故在计算波浪力及其力矩时加入超高部分的波浪力，因而水平向波浪力总和为：107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书f、胸墙底面上的波浪浮托力按下式计算：2）、各作用力对直立堤后踵的力矩①、自重力产生的力矩Ⅰ、胸墙对直立堤后踵的稳定力矩Ⅱ、沉箱对直立堤后踵的稳定力矩②、波浪力产生的力矩Ⅰ、水平向波浪力对直立堤后踵的倾覆力矩Ⅱ、浮托力对直立堤后踵的倾覆力矩3、设计低水位时1）、作用力标准值①、单位长度上的自重力标准值Ⅰ、胸墙：西拦沙堤胸墙自重力标准值计算如下式所示：Ⅱ、沉箱将沉箱分为以下几块分别求其自重力107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书前壁：后壁：两侧壁：底板：纵膈板：横隔板：内角：底角：前踵：后踵：沉箱内块石：②、波浪力设计低水位下因此，在暗基床的基础上，该直立堤前的波浪为远破波，根据《海港水文规范》（JTJ213-98）8.1.6，直墙式建筑物上远破波作用力可按下列规定确定：如图3-4所示，波峰作用下的波浪力可按下列公式计算：a、静水面以上高度H处的波浪压力为零图3-4西拦沙堤设计低水位直立堤计算断面图b、静水面处的波浪压力强度可按下式计算：式中，K1——系数，水底坡度i的函数，可查表8.1.6-1得到，i≈1/100,K1=1.25；K2——系数，波坦L/H的函数，可查表8.1.6-2得到L/H=15.7,K2=1.10。则：c、静水面以上的波浪压力强度按直线变化。107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书d、静水面一下深度Z=H/2处的波浪压力强度为：e、水底处的波浪压力强度可按下式计算：当d/H≤1.7时，；当d/H>1.7时，。此处，d/H=1.33，因而，综上，水平向波浪力总和为：f、胸墙底面上的波浪浮托力按下式计算：2）、各作用力对直立堤后踵的力矩①、自重力产生的力矩Ⅰ、胸墙对直立堤后踵的稳定力矩Ⅱ、沉箱对直立堤后踵的稳定力矩②、波浪力产生的力矩Ⅰ、水平向波浪力对直立堤后踵的倾覆力矩Ⅱ、浮托力对直立堤后踵的倾覆力矩3.1.5.2、短暂组合107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书对于未成形的直立堤进行施工期复核，水位可采用设计高水位和设计低水位，波高的重现期可采用5~10年，此处采用10年一遇的波浪资料。由于沉箱放入水中要求在1~2天之内将沉箱填满，但防波堤胸墙的浇筑则比较慢，因而施工期考虑沉箱以及沉箱内块石的重量，不考虑胸墙的重量。1、设计高水位①、单位长度上的自重力标准值只考虑沉箱，则沉箱自重力标准值见持久组合设计高水位时的计算过程及结果，不再赘述。②、波浪力设计高水位下，图3-5西拦沙堤施工期设计高水位直立堤计算断面图则在暗基床的基础上，该波浪属于立波。根据《海港水文规范》（JTJ213-98）8.1.3规定，直墙式建筑物的立波作用力可按下列规定确定。如图3-5所示，波峰作用下的立波作用力可按下列公式计算：a、波浪中线超出静水面的高度，即超高可按下式确定：则有：b、静水面以上高度hs+H（即3.88+1.09=4.97m）处的波浪压力强度为零。c、水底处的波浪压力强度可按下式计算：则有：107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书d、静水面处波浪压力强度按下式计算：则有：e、墙底处的波浪压力强度可按下式计算：则有：f、在静水面以下和以上，波浪压力强度均按直线分布g、单位长度墙身上的总波浪力按下式计算：则有：实际上，由于施工期仅计算到沉箱顶，因而胸墙部分不能计算水压力，则总波浪压力为：h、墙底面上的波浪浮托力按下式计算：则有：2）、各作用力对直立堤后踵的力矩①、自重力产生的力矩沉箱对直立堤后踵的稳定力矩与持久组合设计高水位时的相同，不再赘述。②、波浪力产生的力矩Ⅰ、水平向波浪力对直立堤后踵的倾覆力矩Ⅱ、浮托力对直立堤后踵的倾覆力矩107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书2、设计低水位①、单位长度上的自重力标准值只考虑沉箱，则沉箱自重力标准值见持久组合设计低水位时的计算过程及结果，不再赘述。②、波浪力设计低水位下，则在暗基床的基础上，该波为远破波。根据《海港水文规范》（JTJ213-98）8.1.6，直墙式建筑物上远破波作用力可按下列规定确定：如图3-6所示，波峰作用下的波浪力可按下列公式计算：图3-6西拦沙堤施工期设计低水位直立堤计算断面图a、静水面以上高度H处的波浪压力为零b、静水面处的波浪压力强度可按下式计算：式中，K1——系数，水底坡度i的函数，可查表8.1.6-1得到，i≈1/100,K1=1.25；K2——系数，波坦L/H的函数，可查表8.1.6-2得到L/H=14.6,K2=1.04。则：c、静水面以上的波浪压力强度按直线变化。d、静水面以下深度Z=H/2处的波浪压力强度为：e、水底处的波浪压力强度可按下式计算：当d/H≤1.7时，；当d/H>1.7时，。此处，d/H=1.57，因而，107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书综上，水平向波浪力总和为：f、胸墙底面上的波浪浮托力按下式计算：2）、各作用力对直立堤后踵的力矩①、自重力产生的力矩沉箱对直立堤后踵的稳定力矩与持久组合设计低水位时的相同，不再赘述。②、波浪力产生的力矩Ⅰ、水平向波浪力对直立堤后踵的倾覆力矩Ⅱ、浮托力对直立堤后踵的倾覆力矩3.1.5.3、各合力和力矩汇总表3-1西拦沙堤各合力及力矩汇总水位项目持久组合短暂组合设计高水位极端高水位设计低水位设计高水位设计低水位自重2021.61926.5452274.891124.61377.89P663.18673.44343.71335.02257.41Pu179.676153.678144.9164.52115.836MG12865.3212292.3514390.446770.328295.55MP4095.54824.941462.411701.191316.16MU1437.4081229.4241159.21043.42926.6883.1.6、直立式防波堤抗滑、抗倾稳定性验算3.1.6.1、结构断面沿堤底的抗倾稳定性验算直立堤断面沿堤底得抗倾稳定性应按下式进行验算：107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书式中：——结构重要性系数，取1.1；——水平波浪力分项系数：持久组合极端高水位取1.2，其它水位时均取1.3；短暂组合取1.2；——波浪浮托力分项系数：持久组合极端高水位时取1.2，其它水位时取1.3；短暂组合取1.2；——自重力分项系数，取1.0；——水平波浪力标准值对计算面后踵或前趾的倾覆力矩(kN·m/m)；——波浪浮托力的标准值对计算面后踵或前趾的倾覆力矩(kN·m/m)；——堤身自重力的标准值对计算面后踵（波峰作用时）或前趾（波谷作用时）的稳定力矩(kN·m/m)；——结构系数，取1.25。1、持久组合1）、设计高水位3.77m时：2）、极端高水位4.67m时：3）、设计低水位0.43m时：2、短暂组合1）、设计高水位3.77m时：107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书2）、设计低水位0.43m时：3.1.6.2、结构断面沿堤底的抗滑稳定性验算直立堤断面沿堤底的抗滑稳定性应按下式进行验算：式中：——计算面以上水平波浪力标准值(kN/m)；——作用在计算面上的堤身自重力标准值(kN/m)；——作用在计算面上的波浪浮托力标准值(kN/m)；——沿计算面的摩擦系数设计值，取0.6.1、持久组合1）、设计高水位3.77m时：2）、极端高水位4.67m时：3）、设计低水位0.43m时：2、短暂组合1）、设计高水位3.77m时：2）、设计低水位0.43m时：107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书3.1.6.3、结构断面沿基床底面的抗滑稳定性验算对暗基床，直立堤结构断面沿基床底面的抗滑稳定性应按下式验算：式中：——基床部分的水下自重力标准值(KN/m)，经计算=264kN/m；——抛石基床与地基土间的摩擦系数设计值，取0.5；——土压力的分项系数，取1.0；——被动土压力的设计值，乘以折减系数0.3作为标准值(KN/m),经计算;1、持久组合1）、设计高水位3.77m时：2）、极端高水位4.67m时：3）、设计低水位0.43m时：2、短暂组合1）、设计高水位3.77m时：2）、设计低水位0.43m时：107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书3.1.7、地基稳定性验算3.1.7.1、承载能力极限状态1、根据《港口工程地基规范》JTJ250-98的有关规定，土坡和地基的稳定性验算，其危险滑弧应满足以下承载能力极限状态设计表达式，见公式（5.3.2－1）：式中：Msd、MRk——分别为作用于危险滑弧面上滑动力矩的设计（KN·m/m）和抗滑力矩的标准值（KN·m/m）；γR——抗力分项系数。根据规范当选用（5.3.2－5）和（5.3.2－3）时，应选用1.1-1.3此处用1.1代入。2、采用简单条分法验算边坡和地基稳定，其抗滑力矩标准值和滑动力矩设计值分别按公式（5.3.2－5）和（5.3.2－3）计算：式中：R——滑动半径（m）；γs——综合分项系数，取1.0；Wki——属永久作用，为第i土条的重力标准值（KN/m），取均值，零压线以下用浮重度计算；qki——第i土条顶面作用的可变作用的标准值（kPa）；bi——土条宽度；αi——第i土条滑弧中点切线与水平线的夹角（°）φki,Cki——分别为第i土条滑动面上固结快剪的内摩擦角（度）和粘聚力（kPa）标准值，取均值；Li——第i土条对应弧长。根据《港口工程地基规范》，验算地基稳定性应用极端低水位，故验算如下：①、港外侧港外侧最危险截面如图3-7所示，地基稳定性计算如表3-2所示。表3-2西拦沙堤港外地基稳定性验算土条编号1-531.5000450.908.1208.124.89-6.48107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书2-481.850026.51.2529.04029.049.69-21.583-412.640026.52.0072.14072.1427.15-47.334-304.4213.559.67163.85196.590196.5948.82-98.305-183.1513.542.53163.00187.180187.1851.05-57.846-83.0313.540.91163.00204.710204.7158.13-28.49723.0013.540.50163.00219.180219.1862.817.658113.0613.541.31163.00755.870755.87212.76144.23续表3-2土条编号9213.2213.543.47163.00711.740711.74190.53255.0610313.2313.543.61162.75632.850632.85155.55325.9411391.720026.51.34298.450298.45115.64187.8212462.7700451.91395.980395.98275.07284.84∑311.991212.08945.53图3-7西拦沙堤港外一侧圆弧滑动面滑弧半径，综合分项系数，不考虑极端低水位下直立式防波堤波浪力标准值引起的滑动力矩，即取，则107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书满足要求。②、港内侧港内侧最危险截面如图3-8所示，地基稳定性计算如表3-3所示。图3-8西拦沙堤港内一侧圆弧滑动面表3-3西拦沙堤港内地基稳定性验算土条编号1452.8100451.98410.500410.50290.27290.272381.780026.51.41314.180314.18123.44193.433303.0113.540.64162.61607.380607.38150.83303.694203.1813.542.93163.00726.050726.05195.64248.32593.0413.541.04163.00743.020743.02210.43116.236-13.0013.540.50163.00156.310156.3144.81-2.737-113.0513.541.18163.00138.830138.8339.08-26.498-213.2113.543.34163.00117.480117.4831.45-42.109-312.5813.534.83162.2367.32067.3216.55-34.6710-424.590026.53.3943.23043.2316.02-28.93∑284.451118.511017.03107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书滑弧半径，综合分项系数，不考虑极端低水位下直立式防波堤波浪力标准值引起的滑动力矩，即取，则满足要求。3.1.7.2、短暂状态根据《防波堤设计与施工规范》，对未成形的防波堤进行施工复核，可以考虑逐级加荷，本工程施工时，对防波堤所在处的土壤首先进行固结沉降，因而土质与持久状态相同，而施工期防波堤的重度必然小于持久状态，因而可以将持久状态作为最危险状态考虑，不需验算逐级加荷时的地基稳定性。3.1.7.3、偶然状态该地区地震烈度为7度，根据JTJ225-98《水运工程抗震设计规范》的规定应进行地震作用偶然状态下地基稳定性验算，计算水位采用设计低水位。当采用圆弧滑动面法验算时，按以下公式验算：式中：——抗力分项系数，取1.0；——第i土条的水平地震惯性力标准值（kN/m）；——第i土条重心至滑弧圆心的竖向距离（m）；——第i土条滑动面上土的粘聚力标准值（kPa）；——第i土条滑动面上土的内摩擦角（°）；——综合影响系数，取0.25；——水平向地震系数，按JTJ225-98表5.1.4查得0.1；——分布系数，计算整体稳定时，其值为1；——第i土条的重力标准值（kN/m），水下用饱和重度。港外一侧的最危险截面选取图3-7，计算过程见表3-4；港内一侧的最危险截面选取图3-8，计算过程见表3-5107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书表3-4西拦沙堤地震荷载下港外侧最危险截面稳定性计算表土条编号1-5300450.908.1213.6708.124.89-6.480.3410.700.202-480026.51.2529.0453.11029.049.69-21.581.3311.250.823-410026.52.0072.14142.47072.1427.15-47.333.5612.022.364-3013.560.02163.85196.59408.920196.5948.82-98.3010.2213.007.325-1813.542.58163.00187.18400.700187.1851.05-57.8410.0213.787.606-813.540.90163.00204.71439.110204.7158.13-28.4910.9814.128.547213.540.52163.00219.18458.490219.1862.817.6511.4614.208.9681113.541.26163.00735.621099.580735.62207.06140.3627.4914.6322.1592113.543.38163.00691.491023.700691.49185.11247.8125.5914.1819.98103113.543.31162.75614.29878.880614.29150.99316.3821.9713.4716.3011390026.51.34289.40399.070289.40112.13182.139.9812.787.02124600451.91383.09509.340383.09266.12275.5712.7312.178.53∑311.971183.93909.88109.78107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书表3-5西拦沙堤地震荷载下港外侧最危险截面稳定性计算表土条编号14500451.98397.14528.040397.14280.82280.8213.2011.879.012380026.51.41304.66420.200304.66119.70187.5710.5112.477.5333013.540.69162.61589.76838.130589.76146.45294.8820.9513.1415.8342013.543.10163.00705.801030.730705.80190.18241.4025.7713.8020.455913.541.00163.00722.771071.700722.77204.70113.0726.7914.1721.836-113.540.51163.00156.31344.240156.3144.81-2.738.6114.277.067-1113.541.26163.00138.83318.120138.8339.08-26.497.9514.126.468-2113.543.38163.00117.48270.470117.4831.45-42.106.7613.695.329-3113.535.12162.2367.32152.77067.3216.55-34.673.8213.072.8710-420026.53.3943.2396.94043.2316.02-28.932.4212.231.70∑285.061089.76982.8198.07107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书由表3-4得，港内侧：由表3-5得，港外侧：3.1.8、地基沉降计算根据《港口工程地基规范》，地基沉降只考虑持久状况长期组合情况，水位采用设计低水位，最终沉降量按下式计算：式中：Esi——各土层的压缩模量；△pi——应力变化；Hi——土层厚度。西拦沙堤地基自重应力计算如表3-6所示，沉降量计算如表3-7所示表3-6西拦沙堤自重应力计算计算点位置γ’（kN/m3）Hi(m)自重应力σs(kPa)平均自重应力(kPa)01122218.251.0930.9926.5027.25352.7441.8737.253.1675.6564.2048.752.5898.2386.9459.251.8114.88106.5568.753.04141.48128.1877.452156.38148.9387.452.61175.82166.1099.752.26197.86186.84109.251.82214.69206.27117.752230.19222.44127.752.73251.35240.77139.753.68287.23269.29149.752.55312.09299.66159.752.17333.25322.67107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书表3-7西拦沙堤地基沉降量计算计算点位置(m)x/bz/b(kPa)(kPa)(kPa)平均附加应力(kPa)压缩模量沉降量020.50.170.9840.49213.90171.05175.15176.58∞13.090.50.260.9500.47513.90171.05169.10172.136.000.0326.090.50.510.8100.40713.90171.05144.21156.652.700.1739.250.50.770.6600.32913.90171.05117.47130.842.700.15411.830.50.990.5500.27813.90171.0597.94107.7011.000.03513.630.51.140.5000.25113.90171.0589.0193.485.850.03616.670.51.390.4200.21113.90171.0574.7781.8911.000.02718.670.51.560.3900.19513.90171.0569.4272.103.000.05821.280.51.770.3490.17413.90171.0562.1265.773.000.06923.540.51.960.3130.15613.90171.0555.7158.916.600.021025.360.52.110.2950.14713.90171.0552.5054.1113.000.011127.360.52.280.2780.14013.90171.0549.5051.003.100.031230.090.52.510.2560.12813.90171.0545.5747.533.100.04∑0.64注：12号计算点时，，且12号点以下没有软土地基，不再继续计算。107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书地基沉降量达到0.64m，地基沉降大于0.35m，因而要采取必要措施：1)、结构构造方面：设置沉降缝、采用轻型结构、回填轻质材料等2）、施工方面：调整施工程序与进度，进行逐级加荷，等地基沉降到一定程度再继续下一步工作。3)、地基处理方面：采用真空预压、堆载预压和置换砂垫层等方法。（这些方法同时也增加了地基的稳定性，因而即使地基的抗剪参数改变，也不需要再次验算地基稳定性。）3.1.9、沉箱吃水、干舷高度和浮游稳定性计算3.1.9.1、沉箱的干弦高度沉箱的干弦高度应满足下式的要求：式中F——沉箱的干弦高度（m）；H——沉箱高度（m），此处为9.5m；T——沉箱吃水(m)；B——沉箱在水面处的宽度（m），此处为10m；h——波高(m)，此处取短暂组合（施工期）设计高水位对应的H1%，为3.88m；θ——沉箱的倾角，浮运时采用6°～8°，在此取为7°；S——沉箱干弦的富裕高度，采用0.5～1.0m，在此取0.5m。易得先考虑空箱浮运时的稳定性。①、沉箱重力及重心高度计算见表3-8。沉箱重心计算（沉箱重度γ=24.5KN/m3）表3-8沉箱重力及重心高度计算计算项目计算位置体积Vi(m3)重心Yi(m)自重力G(kN/m)重力矩G×Yi(kN·m)前壁32.034.93784.613864.22后壁22.884.93560.442760.15两侧壁51.614.931264.356226.91底板35.000.18857.50150.06纵隔墙17.204.93421.452075.64横隔墙33.674.93824.964062.95内角2.154.9352.68259.42底角0.890.0521.811.02前踵7.500.39183.7571.48后踵7.500.39183.7571.48∑210.425155.2919543.33107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书计算定倾高度时，重度取，则计算吃水时，重度取，则重心位置②、沉箱吃水1）、沉箱排水体积2）、底板悬臂部分体积3）、沉箱吃水③、干弦高度，满足要求。3.1.9.2、沉箱的浮游稳定性仍首先考虑空箱浮运时的情况。根据规范要求，沉箱靠自身浮游稳定时，必须计算其定倾高度表示的浮游稳定性。定倾高度计算图示如图3-9所示。图3-9定倾高度计算图示定倾高度应按下式计算：式中m——定倾高度(m)；ρ——定倾半径（m）α——沉箱重心到浮心的距离（m）①、沉箱浮心高度107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书悬臂形心高度沉箱浮心高度②、沉箱重心到浮心的距离③、定倾半径根据规范要求，沉箱定倾半径按下式计算（当无压载水时）：式中：——沉箱定倾半径（m）；I——矩形断面沉箱在水面处的断面对纵向中心轴的惯性矩之和（m4）；V——沉箱的排水量（m3），在此取为560.75m3；L——沉箱长度（m），此处为10m；B——沉箱在水面处的宽度（m），此处为10.0m。代入上式，则④、定倾高度满足要求。3.1.10、基床及地基承载力验算3.1.10.1、基床承载能力验算方法基床承载能力极限状态表达式按JTJ298-98公式(5.2.9-1)～(5.2.9-7)计算：基床承载能力验算公式：式中：——基床顶面最大应力分项系数，取1.0；107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书——基床顶面最大应力标准值；——基床承载力设计值，取600kPa。当大于或等于B/3时，按下列公式计算：式中：——基床顶面最大应力(kpa)；——堤底宽度；——堤底面合力作用点的偏心距(m)；——在堤底面上，合力作用点至后踵的距离（波谷作用时为前趾）(m)；——作用在基床顶面的竖向合力标准值(KN/m)。当小于B/3时，基床顶面应力按下列公式计算：3.1.10.2、基床承载能力设计状况及与之对应的设计组合1、持久组合：持久组合下基床承载力验算见表3-9。表3-9西拦沙堤基床承载力验算设计状况项目设计高水位设计低水位极端高水位12865.3214390.4412292.354095.51462.414824.941437.4081159.21229.4242021.62274.891926.454179.676144.9153.6781841.9242129.991772.7763.985.533.52判断0.47续表3-9107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书设计状况项目设计高水位设计低水位极端高水位308.53219.21335.77结果表明其基床承载力满足要求。3.1.10.3、地基承载能力验算（1）地基承载能力极限状态表达式按(JTJ250-98)第4.2条以及(JTJ298-98)第5.2条有关规定表示为：式中：——有垫层或抛石基床情况的地基极限承载力的竖向分力标准值(KN/m)；——抗力分项系数，取=3.0；——综合分项系数，取=1.0；、——作用于抛石基床底面上竖向合力的设计值及标准值(KN/m)；、、——为地基土水下重度、粘聚力、墙前基础底面以上边载标准值；、、——为条形地基基础处于极限平衡状态下的承载力系数；按(JTJ298-98)第5.2条有关规定：当时：当时：又有：时，时，式中：——抛石基床的水下重度标准值(KN/m)；——抛石基床厚度(m)；107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书——分别为稳定力矩标准值和倾覆力矩标准值(KN/m)；——作用在基床顶面的竖向合力标准值(KN/m)；——分别为抛石基床底面的最大和最小应力(kpa)；——堤顶宽度(m)；——堤底面实际受压宽度(m)；——抛石基床底面合力标准值作用点的偏心距(m)；——墙底面合力标准值作用点与墙后踵的距离及偏心距(m)；——作用于抛石基床底面合力倾斜率，——作用于基础底面上的水平合力标准值；——抛尸基床底面处有效面积或有效受压宽度范围内的抛石体自重力标准值(KN/m)；——抛石基床底面处的有效受压宽度(m)。按(JTJ250-98)第4.2条有关公式计算或者查《港口工程地基规范》附录F得：应满足下式要求：式中：——承载力因子；——内摩擦角标准值（°）；其余符号同前。3.1.10.4、地基承载能力设计状况及与之对应的设计组合表3-10西拦沙堤地基承载力验算1设计状况项目设计高水位极端高水位设计低水位107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书12865.3212292.3514390.445532.9086054.1642621.611841.9241772.7762129.993.983.525.53判断308.53335.75184.4500170.5511.9410.5612253.11265.51160.3400149.912.652.430.0910.649.7015.822076.0041986.1762478.03663.18673.44343.710.3190.3390.1398.538.538.5322222216.4216.4216.423.733.405.545.4224.61410.8782.9532.6624.919续表3-10设计状况项目设计高水位极端高水位设计低水位1.0920.6542.224107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书2165.081565.416911.65721.69521.802303.88否否否由于宫前渔港的地基承载力不足，需要进行地基加固，用置换砂垫层法进行加固，置换16.67米的块石，再次进行地基承载力计算。表3-11西拦沙堤地基承载力验算2设计状况项目设计高水位极端高水位设计低水位12865.3212292.3514390.445532.9086054.1642621.611841.9241772.7762129.993.983.525.53判断308.53335.75184.4500170.5511.9410.5612253.11265.51160.3400149.912.652.430.0910.649.7015.822076.0041986.1762478.03663.18673.44343.71续表3-11设计状况项目设计高水位极端高水位设计低水位0.3190.3390.139107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书9.879.879.8722222211.6211.6211.624.2273.8546.28515.24914.36024.63110.1669.63215.8066.6527.31016.5607981.407068.3229247.062660.472356.119749.02是是是107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书3.2、南防波堤结构设计南防波堤结构设计计算步骤与西拦沙堤一致，可参考执行。由于防波堤布置位置和波浪大小的关系，南防波堤的控制波向为S向，则设计高水位时，波高为6.42米，波长为82.9米，极端高水位时，波高为7.05米，波长为86.2米。3.2.1、有关防波堤截面表3-12南防波堤直立式断面截面计算项目计算结果胸墙顶高程(m)11.0堤顶宽度(m)6.0(有效宽度)基床型式暗基床基床厚度（m）2.0堤前护底块石稳定重量(kg)200-230堤前护底块石厚度(m)0.85（护底下宜增加0.35m厚的碎石层）注：南防波堤直立式断面图见附图B-2。3.2.2、有关直立式防波堤抗倾抗滑验算具体计算参数见表3-13、3-14、3-15、3-16，计算图示见图3-10～3-14。表3-13南防波堤直立式断面受力及力矩组合计算项目持久组合短暂组合设计高水位极端高水位设计低水位设计高水位设计低水位胸墙自重(kN/m)1328.251245.891328.25沉箱自重(kN/m)1355.4151323.181661.4551355.4151661.455总自重(kN/m)2683.6652569.072989.7051355.4151661.455波态远破波远破波远破波远破波远破波ps(kPa)82.2690.3360.1267.0152.28pz(kPa)57.5863.2342.0846.9736.59pd(kPa)49.3654.2036.0740.2131.37P(kN/m)785.79946.56357.35462.83312.49Pu(kN/m)241.86265.58176.74197.03153.37MG(kN·m/m)20127.2319323.4222266.889501.23311640.88MP(kN·m/m)5357.816243.581490.712385.841329.61Mu(kN·m/m)2257.402478.751649.571938.951431.45107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书表3-14南防波堤直立式结构断面沿堤底的抗倾稳定性验算公式：组合计算项目持久组合短暂组合设计高水位极端高水位设计低水位设计高水位设计低水位左边10889.7511762.964490.605576.723644.60右边16101.7815458.7417813.507600.999312.70是否满足是是是是是表3-15南防波堤直立式结构断面沿堤底的抗滑稳定性验算公式：组合计算项目持久组合短暂组合设计高水位极端高水位设计低水位设计高水位设计低水位左边1123.681249.46513.87610.94412.49右边1421.551350.221655.97671.69886.45是否满足是是是是是表3-16南防波堤直立式结构断面沿基床底面的抗滑稳定性验算公式：组合计算项目持久组合短暂组合设计高水位极端高水位设计低水位设计高水位设计低水位左边1123.681249.46513.87610.84412.49右边1377.081317.641572.43752.20931.17是否满足是是是是是图3-10南防波堤设计高水位直立堤计算断面图107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书图3-11南防波堤极端高水位直立堤计算断面图图3-12南防波堤设计低水位直立堤计算断面图107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书图3-13南防波堤施工期设计高水位直立堤计算断面图图3-14南防波堤施工期设计低水位直立堤计算断面图107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书3.2.3、地基稳定性验算南防波堤港外地基稳定性验算见表3-17，最危险滑动面见图3-15；港内地基稳定性验算见表3-18，最危险滑动面见图3-16。考虑偶然状况下，在地震作用下的港外地基稳定验算见表3-19，最危险滑动面见图3-15；港内地基稳定性验算见表3-20，最危险滑动面见图3-16。地基稳定性判别见表3-21、表3-22。图3-15南防波堤港外一侧圆弧滑动面表3-17南防波堤港外地基稳定性验算土条编号1-511.5400450.979.8409.846.19-7.652-434.550026.53.33101.390101.3936.97-69.153-332.7613.537.26162.32112.700112.7027.10-61.384-253.3013.544.55163.00176.890176.8945.97-74.765-163.1213.542.12163.00200.990200.9955.40-55.406-73.0213.540.77163.00217.140217.1461.80-26.46713.0013.540.50163.00231.840231.8466.474.05893.0413.541.04163.00834.710834.71236.40130.589183.1513.542.53163.00811.780811.78221.38250.8510273.3513.545.23163.00785.130785.13200.59356.4411342.0113.527.14161.67421.080421.08100.10235.46107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书续表3-17土条编号12391.730026.51.35328.920328.92127.45207.0013452.8200451.99454.060454.06321.07321.07∑361.131506.901210.65图3-16南防波堤港内一侧圆弧滑动面表3-18南防波堤港内地基稳定性验算土条编号1532.5100451.51344.570344.57207.37275.192471.490026.51.02248.580248.5884.53181.803403.2113.543.34162.47615.220615.22135.14395.464303.4513.546.58163.00804.450804.45199.77402.235203.1813.542.93163.00837.820837.82225.75286.556103.0513.541.18163.00855.320855.32241.53148.52713.0013.540.50163.00207.610207.6159.523.628-83.0313.540.91163.00191.840191.8454.47-26.709-183.1513.542.53163.00173.910173.9147.43-53.74107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书续表3-18土条编号10-283.3913.545.77163.00146.410146.4137.07-68.7411-393.8913.552.52163.03104.040104.0423.18-65.4712-513.990026.52.5332.25032.2510.12-25.06∑396.231325.881453.65107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书表3-19南防波堤地震荷载下港外侧最危险截面稳定性计算表土条编号1-5100450.979.8415.7809.846.19-7.650.3912.930.242-430026.53.33101.39195.200101.3936.97-69.154.8813.913.243-3313.537.34162.32112.70232.500112.7027.10-61.385.8115.054.174-2513.544.69163.00176.89375.860176.8945.97-74.769.4015.777.075-1613.542.13163.00200.99434.020200.9955.40-55.4010.8516.328.456-713.540.80163.00217.14469.130217.1461.80-26.4611.7316.639.317113.540.51163.00231.84489.060231.8466.474.0512.2316.729.758913.541.00163.00823.791217.260823.79233.31128.8730.4317.1824.9491813.542.58163.00800.861167.620800.86218.40247.4829.1916.8223.42102713.545.45163.00774.211103.030774.21197.80351.4827.5816.2121.33113413.527.19161.67415.00575.660415.0098.65232.0714.3915.5610.6812390026.51.35324.00438.670324.00125.54203.9010.9715.017.85134500451.99446.81584.380446.81315.94315.9414.6114.4010.04∑361.711489.561188.99140.50107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书表3-20南防波堤地震荷载下港内侧最危险截面稳定性计算表土条编号15300451.51339.07443.480339.07204.06270.7911.0911.016.472470026.51.02244.87331.580244.8783.26179.098.2911.625.1034013.543.53162.47606.23855.900606.23133.16389.6821.4012.4014.0643013.546.77163.00793.531154.560793.53197.06396.7728.8613.3420.4152013.543.10163.00826.901230.490826.90222.81282.8230.7614.0322.8761013.541.12163.00844.401272.510844.40238.45146.6331.8114.4324.337113.540.51163.00207.61467.890207.6159.523.6211.7014.589.048-813.540.90163.00191.84446.070191.8454.47-26.7011.1514.488.569-1813.542.58163.00173.91406.680173.9147.43-53.7410.1714.137.6110-2813.545.87163.00146.41340.300146.4137.07-68.748.5113.506.0911-3913.552.63163.03104.04237.880104.0423.18-65.475.9512.503.9412-510026.52.5332.2572.32032.2510.12-25.061.8111.371.09∑397.011310.601429.68129.56107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书表3-21南防波堤地基稳定性判别验算内容内侧外侧滑动力矩设计值Msd（kN·m/m）27430.3825375.22抗滑力矩标准值MRk（kN·m/m）32496.2239153.91MRk/Msd1.1851.543是否满足是是表3-22南防波堤地震作用下地基稳定性判别验算内容内侧外侧滑动力设计值(kN/m)1559.241329.49抗滑力标准值(kN/m)1707.611851.28是否满足是是3.2.4、地基沉降计算南防波堤地基沉降计算如表3-23所示。地基沉降量达到0.85m，地基沉降大于0.35m，因而要采取必要措施：1)、结构构造方面：设置沉降缝、采用轻型结构、回填轻质材料等2）、施工方面：调整施工程序与进度，进行逐级加荷，等地基沉降到一定程度再继续下一步工作。3)、地基处理方面：采用真空预压、堆载预压和置换砂垫层等方法。（这些方法同时也增加了地基的稳定性，因而即使地基的抗剪参数改变，也不需要再次验算地基稳定性。）107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书表3-23南防波堤地基沉降量计算计算点位置(m)x/bz/b(kPa)(kPa)(kPa)平均附加应力(kPa)压缩模量沉降量020.50.140.9890.4945.74203.56204.16205.29∞13.090.50.220.9680.4845.74203.56199.82201.996.000.0426.090.50.440.8590.4355.74203.56177.35188.592.700.2139.250.50.660.7210.3615.74203.56148.84163.102.700.19411.830.50.850.6210.3115.74203.56128.20138.5211.000.03513.630.50.970.5610.2815.74203.56115.81122.005.850.04616.670.51.190.4810.2415.74203.5699.30107.5511.000.03718.670.51.330.4390.2205.74203.5690.6394.963.000.06821.280.51.520.3970.1995.74203.5681.9686.293.000.08923.540.51.680.3670.1835.74203.5675.7678.866.600.031025.360.51.810.3410.1715.74203.5670.4073.0813.000.011127.360.51.950.3150.1575.74203.5665.0267.713.100.041230.090.52.150.2910.1465.74203.5660.0762.553.100.061333.770.52.410.2650.1335.74203.5654.7157.396.200.03∑0.85注：13号计算点时，，且13号点以下没有软土地基，不再继续计算。107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书3.2.5、沉箱吃水、干舷高度和浮游稳定性计算表3-24沉箱重力及重心高度计算计算项目计算位置体积Vi(m3)重心Yi(m)自重力G(KN/m)重力矩G×Yi(KN·m)前壁31.505.00771.753858.75后壁27.005.00661.503307.50两侧壁61.295.001501.617508.03底板60.000.251470.00367.50纵隔墙33.845.00829.084145.40横隔墙39.425.00965.794828.95内角3.185.0077.91389.55底角1.170.04728.671.35前后踵15.000.389367.50142.96∑272.406673.8024549.98重心高度：24549.98/6673.80=3.68m表3-25沉箱吃水、干舷高度和浮游稳定性计算计算项目计算结果4.85mV664.36㎡15㎡T5.41mF4.09m0.389m2.65m1.03m2.21mm1.18m由表3-25得：沉箱浮游稳定性满足要求（m＞0.2）。然而干舷高度不满足要求，施工时可以考虑采用密封舱顶或采用吊运等措施。3.2.6、基床及地基承载力验算3.2.6.1、基床承载力验算基床承载能力验算见表3-26，由表得，满足要求。107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书表3-26南防波堤基床承载力验算设计状况项目设计高水位设计低水位极端高水位20127.2322266.8819323.435357.711490.716243.582257.401649.572478.752683.6652989.7052569.07241.86176.74265.582441.8052812.9652303.495.126.804.60判断1.880.2197.84203.80333.843.2.6.2、地基承载力验算表3-27南防波堤地基承载力验算1设计状况项目设计高水位极端高水位设计低水位20127.2319323.4222266.887615.218722.333140.282441.8052303.492812.9655.124.606.80判断197.84333.84203.80150.990198.061413.814175.88280.82180.51107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书续表3-27设计状况项目设计高水位极端高水位设计低水位139.440176.040.352.970.0417.311.8617.922822.4052564.413207.205785.79946.56357.350.2780.3690.1118.538.538.5322222216.4216.4216.426.064.166.286.7714.12211.7293.4392.4855.2251.2360.4313.1454810.011709.679818.521603.33569.893272.84否否是由于地基承载力不足，采用置换砂垫层的方法增加地基承载力。具体计算见表3-28。表3-28南防波堤地基承载力验算2设计状况项目设计高水位极端高水位设计低水位20127.2319323.4222266.887615.218722.333140.282441.8052303.492812.965107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书续表3-28设计状况项目设计高水位极端高水位设计低水位5.124.606.80判断197.84333.84203.80150.990198.061413.814175.88280.82180.51139.440176.040.352.970.0417.311.8617.922822.4052564.413207.205785.79946.56357.350.2780.3690.1119.879.879.8722222211.6211.6211.626.8734.7127.11917.21013.02726.22011.3458.8316.76110.9057.14316.29423884.219057.5737889.727961.403019.1912629.91是是是107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书第四章、工程量概算4.1、斜坡堤工程量概算斜坡堤工程量如表4-1所示。表4-1斜坡堤工程量统计表防波堤段计算项目西拦沙堤（）南防波堤（）10～100kg块石97601.09225511.38素混凝土3147.606562.503t扭工字块21916.657t扭工字块60937.88150～300kg块石10854.75350～700kg块石30807.1990～120kg块石6118.18120～150kg块石12267.38碎石3034.876007.444.2、直立堤工程量概算直立堤工程量如表4-2所示。表4-2直立堤工程量统计表防波堤段计算项目西拦沙堤南防波堤10～100kg块石（m3）37451.7077773.53素混凝土（m3）13278.4037757.81沉箱（个）3563190～220kg块石（m3）4660.06200～230kg块石（m3）8466.69碎石（m3）1855.123370.50107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书第五章、结构方案比选根据地形特征，本设计对宫前渔港一级防波堤设计了两个备选方案。①、斜坡式防波堤（具体设计见第二章）斜坡式防波堤结构简单，波浪反射小，可以就地取材，施工方便，容易修复，整体稳定性较高，对地基沉降不敏感，可适用于各种地基情况，由于堤的材料用量随水深的增加而有较大增长，因而水深较浅、地基较差和石料来源丰富的情况常常采用这种结构型式。②、直立式沉箱防波堤（具体设计见第三章）直立堤的优点是内侧可兼做码头，与斜坡堤相比，材料用量较少，且随水深增大两者差值越大，因此一般适用于水深较大的情况。但直立堤消能效果较差，建造过程中一般需要大型专门的施工机械，施工较复杂；采用重力式结构时，一般适用于地基较好的情况，如果是软土地基，需要进行加固处理。直立堤一旦发生破坏，后果较严重，修复极其困难。因此，当直立堤前产生的破碎波浪较大时，常采用在堤前堆放人工块体的办法以减少作用在直立堤上的巨大的破波冲击压力，保持直立堤的稳定，从而形成水平混合式直立堤。对于本工程：1、从水位来看，本工程所处地的堤前水深为5米或5米以下，堤前水深较小，因此应用斜坡堤的材料用量不大，适宜于修建斜坡堤。2、从波高来看，本工程所处地的波高较大，因此，选用斜坡式防波堤可以提高消浪作用，有利于港内的稳定。而较大的波浪会对直立堤产生较大的影响，造成较大的破坏，因此，如果选用直立堤则需要在堤前堆放人工块石，增加了造价和工程量。3、从用途来看，观察本防波堤的总平面布置图，防波堤不需要兼做码头等，因而直立堤与斜坡堤都适用。4、从地基情况看，本工程所处地的地基承载力较差。地底有较厚的淤泥层，会造成地基承载力不足，地基沉降过大等情况。从计算所得看，如果修建直立堤，地基承载力不足，需要置换至少16.67米的垫层，地基承载力才能符合要求，但这对无论是技术条件还是工程量都是一个很大的考验。而斜坡堤则对地基沉降和地基承载力有较好的适应性，尽管经过计算斜坡堤沉降量较大，但由于斜坡堤对地基沉降有较好的适应性，且斜坡堤堤身较高，因此沉降量依然在斜坡堤能够承受的范围之内，较为适宜。5、从材料来源上看，福建地区本身石料来源比较丰富，为斜坡堤的建造提供了较为丰富的资源。6、从工程量上看，直立堤的工程量小于斜坡堤，斜坡堤所需块石比较多，但由于有充分的石料来源，石料价格也相对便宜，采用陆上推进法施工，不需大型机械，而直立堤则对机械要求较高，因此两者不分伯仲。因此，综上所述，本工程宜选用斜坡堤。107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书第六章、防波堤施工6.1、施工说明根据该防波堤工程处于软土地基的特点，防波堤施工过程中应该严格按施工工序和施工速度进行。遵循“分层铺筑，逐层压实”的原则，并注意土石方间歇交差填筑，不得在同一断面同时加高土方或者石方。由于本工程处于软土地基，在施工前，应先进行加载预压法进行地基处理。在防波堤施工时，应该进行分级加荷，且在加荷后待地基沉降到一定程度后再进行下一级的加荷。6.2、建筑材料要求本工程的主要材料为石料，由于防波堤工程长期受海水、波浪、潮汐等物理化学作用，因此石料必须选择强度高、质地新鲜坚硬、耐风化、具有良好抗水性的岩石，福建地区本身就有条件较好的条石，可就地取材。6.3、地基处理及基础施工由于该海堤工程处的淤泥性质较差，厚度中等，应先进行加载预压法，在淤泥层较厚的地方，可以考虑采用爆破挤淤法，将淤泥置换成块石，形成较好的地基。斜坡式防波堤施工时应先做好镇压层，然后再加高堤身，严禁先加高堤身再设置镇压层，从而可能造成防波堤整体失稳。6.4、扭工字块体施工扭工字块体护面施工时，水上安装采用吊车装拖车陆运至施工码头，然后用10T吊车吊至方驳上，运至施工地点后，由方驳上吊机安放。吊车安装时根据安放的距离，采用一钩吊一块或数块的方式进行。安放扭工字块时，为避免因偶尔碰及已安块体，自动脱钩后，突然下落而砸伤人，禁止直接用人扶正，用带钩的长棍支顶块体的横杆扶正。护面块体应自下而上安放，底部块体应与水下棱体接触紧密。扭工字的安装数量要满足设计要求和规范规定，每安装一段后，由潜水员进行水下检查，对不足部分进行补漏。安放扭工字护面块体前，应对坡度和表面平整度进行检查，如不符合要求应进行修整。吊运时的混凝土强度应符合设计要求，如需提前吊运应进行验算并经监理工程师批准，以确保构件质量。扭工字采用绳扣吊运，其吊点位置偏差不应超过设计规定位置的±20cm。为防止钢丝绳损坏棱角，吊运时应用麻袋或木块等衬垫。扭工字块采用拖车运输，车上焊有支架，以保证运输过程中块体不相互碰撞。6.5、防浪墙施工防浪墙采用预制混凝土砌筑，上、下层交错缝互相质叠，内外搭砌交紧，保证砌体密实，坡面平整顺直，防止产生通缝。防浪墙封顶前，需进行一次封顶水准测量，以作高程校核，允许偏差值不得超过0.10m。防浪墙除砌体密实外，顶面还需用骨料混凝土（不宜用砂浆）封顶，每隔107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书10m左右设一道沉降缝，并注意外形美观。107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书附图A-1西拦沙堤斜坡堤设计断面图107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书附图A-2南防波堤斜坡堤设计断面图107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书附图B-1西拦沙堤直立式计算断面图107 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书附图B-2南防波堤直立堤设计断面图111 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书附表1岩土设计参数建议值表岩土名称层代号重度压缩模量固结快剪天然坡角粘聚力内摩擦角水上水下γEsCφkN/m3MpakPa度度度中砂(含淤泥)118.56/30*3526.5淤泥质粘土217.52.713.516中砂31911/33*35.527粘土419.55.853517中砂51911/33*3526.5淤泥质粘土617.7314.416.5粘土7206.63817中砂819.513/40*35.427淤泥质粘土9183.114.117中砂1019.515/42*3627粘土11206.24017中砂122015/45*35.427粘土132064018灰色粘土1418.54.528.515.1中砂152018/46*砂土状强风化花岗岩162180*注：打“*”的为变形模量。111 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书参考文献[1]中华人民共和国交通部.海港水文规范[M]，人民交通出版社1998[2]卢廷浩主编.土力学（第二版）[M]，河海大学出版社，2005（5）[3]中华人民共和国交通部.防波堤设计与施工规范[M]，人民交通出版社1998[4]邱大洪，薛鸿超主编.工程水文学[M]，人民交通出版社，2001[5]中华人民共和国交通部.水运工程抗震规范[M]，人民交通出版社1998[6]鲁子爱主编.水运工程规划[M]，人民交通出版社，2002[7]河海大学交通海洋工程学院.海岸工程（1）（2）[M]，河海大学出版社[8]鲁子爱主编.港口工程[M]，人民交通出版社，2002[9]中华人民共和国交通部.港口工程地基规范[M]，人民交通出版社1998[10]中华人民共和国交通部.重力式码头设计与施工规范[M]，人民交通出版社1998[11]中华人民共和国交通部.海港总平面设计规范[M]，人民交通出版社1998111 福建宫前一级渔港防波堤工程设计计算书结束语毕业设计是我们学习中的重要环节。通过这三个月的毕业设计，我对我们专业四年所学的基础理论、基本知识以及专业知识有了更加深入的理解，培养了我们综合运用各类知识、软件等分析解决实际工程的能力。本次设计包括宫前渔港的总平面布置方案及其比选，并针对宫前渔港设计了防波堤和直立堤两种断面型式，并对两种断面型式的抗倾、抗滑稳定性等进行了验算，并对防波堤的工程量进行了计算。针对两种型式的计算结果和工程量，进行断面型式比选。通过毕业实习，我对这四年所学的知识有了一个更加充分的理解和掌握。在此，我要感谢这三个月以来一直对我们悉心指导的冯老师和张老师，感谢他们在我们毕业设计碰到问题的时候的及时解答，感谢他们对我们毕业设计的成果的认真复核。衷心感谢每个帮助过我的人！111'