摘 要

黄岐渔港是连江县的重点渔港，也是对台交往的重要口岸之一，本文根据黄岐渔港的水文地质条件，参考相关的设计规范，设计黄岐渔港防波堤。黄岐渔港防波堤的建设，有利于保护黄岐渔港的安全及正常作业，有利于维护港口前水域条件以至于保证船舶的安全行驶和停靠，也有利于连江县的经济发展和对台的进一步交流。本文的设计主要采用沉箱结构直立式防波堤，通过结合监测勘察得到的水位条件、波浪条件和其他相关的条件，确定了防波堤的断面尺寸和沉箱结构的大小。通过计算基床承载力，地基承载力，验算堤身的抗滑、倾斜稳定性，地基整体稳定性等，保证防波堤的设计能够满足安全、经济的要求，确定黄岐渔港直立式防波堤的设计符合设计要求。

关键词：黄岐渔港；直立式；防波堤；沉箱结构

Abstract

Huangqi fishing port is one of the key fishing ports in Lianjiang county and one of the important ports for communication with Taiwan. According to the hydrogeological conditions of Huangqi fishing port and referring to the relevant design specifications, the breakwater of Huangqi fishing port is designed in this paper. The building of the breakwater of the Huangqi fishing port is conducive to the protection of the safety and normal operation of the Huangqi fishing port, and to the maintenance of the conditions in the waters in front of the port so as to ensure the safe running and docking of ships, Also conducive to Lianjiang County’s economic development and further exchanges with Taiwan. This paper mainly adopts the caisson structure vertical breakwater. By combining the water level condition, wave condition and other relevant conditions, the section of the breakwater and size of caisson structure is determined. By calculating the bearing capacity of the foundation bed, the bearing capacity of the foundation, the checking calculation of the anti-slide, the slope stability and the overall stability of the foundation, the design of the breakwater can meet the requirements of safety and economy. It is determined that the design of the vertical breakwater of Huangqi Fishery Port meets the design requirements.

Key Words：Huangqi fishing port; vertical type; breakwater; caisson structure

目录

摘 要 I

Abstract II

1.绪论 1

1.1研究背景 1

1.2 防波堤介绍 1

1.3国内外关于直立式防波堤研究 2

1.4目的及意义 3

2.条件、断面尺寸选取及相应值计算 4

2.1设计条件 4

2.2断面尺度 5

2.3直立堤作用标准值计算 6

2.3.1持久状况 6

2.3.2短暂状况 10

2.4小结 11

3.防波堤相关稳定性验算 13

3.1直立堤稳定性验算 13

3.1.1结构断面沿堤底的抗滑稳定性验算 13

3.1.2结构断面沿堤底的抗倾稳定性验算 14

3.1.3结构断面沿基床底面的抗滑稳定性验算 15

3.2地基整体稳定性验算 17

3.2.1地基整体稳定性验算公式 17

3.2.2设计状况与之对应的设计组合 17

3.2.2.1持久组合状况 17

3.2.2.2短暂组合状况 19

3.3沉箱吃水、干舷高度和浮游稳定计算 20

3.3.1浮游稳定 20

3.3.1.1沉箱重心计算 20

3.3.1.2平衡水体计算 20

3.3.1.3浮游稳定计算 21

3.3.2沉箱吃水计算 22

3.3.3干舷高度计算 22

4.承载力及相关计算 24

4.1基床承载力计算 24

4.1.1基床顶面合力作用点位置计算 24

4.1.2基床顶面最大应力 24

4.1.3基床承载力验算 25

4.2地基承载力计算 26

4.2.1地基表面应力 26

4.2.2根据承载能力极限状态表达式有关规定 27

4.2.3地基承载力验算 28

4.3地基沉降计算 32

4.4护底块石的稳定重量和厚度及护肩计算 33

4.5墙身构件承载力及裂缝开展计算 34

4.5.1承载能力极限状态 34

4.5.2正常使用极限状态 37

4.6小结 38

5.总结与展望 39

5.1总结 39

5.2展望 39

致谢 39

参考文献 40

附图1 42

附图2 43

附图3 44

1.绪论

1.1研究背景

黄岐渔港位于福建省连江县黄岐半岛南侧的黄岐湾内，与马祖列岛有一水之隔，最近点相距约有8000多米，作为连江县的重点渔港，也是连江县对台交往的重要口岸之一．根据规划,黄岐渔港经济区位于连江县黄岐半岛的中心地带,黄岐渔港座北朝南，港内水域规划面积 50~60万m，水深条件较好，东、北、西三面环山，南面开敞向海，强风向和主波向均为 SSE向，为了更好的保护黄岐渔港，防止港口受到强浪、强风的作用从而影响港口的正常作业和港口的建设与防护，拟建设黄岐渔港护港直立式防波堤，使港口能更好、更迅速的发展。

1.2 防波堤介绍

防波堤主要建造在具有一定强度风浪侵蚀的港口，通常用来掩护港池内水域。防波堤可以保护港前水域的稳定，为船舶的航行和停泊提供稳定的水域条件，有利于货物的装卸和旅客的上下船，同时保证港口水前设备不受波浪侵蚀。防波堤的作用还有防沙、防流、防冰、导流，在一定的条件下内侧还可以作为码头使用。防波堤一旦遭到破坏,后果非常严重。防波堤具有斜坡式、直立式、特殊形式三类，本文主要是根据黄岐渔港的水文地质等条件设计防护黄岐渔港的直立式防波堤。直立式防波堤所受的主要荷载是由波浪产生的波浪力，在外海防护和护岸具有不可忽略的作用，是一种重要的防波堤结构形式，直立式防波堤还具有许多优点，例如整体性好，安装工作量小、箱中填以砂砾可降低造价等，近些年来，在海港工程建设中应用非常广泛。对于直立式防波堤的研究，有助于深化理论认识和指导工程的完成。

直立式防波堤可分为重力式和桩式两类，防波堤断面内外两侧墙面是直立或接近直立形式，一般适用于水深较大的情况，但是消能效果较差，施工较复杂，直立堤一旦发生破坏，会产生较严重的后果，修复极其困难，在黄岐渔港防波堤的设计中，我们采用的是重力式直立堤，重力式结构一般适用于地基较好的情况，若是软弱地基，则需要进行地基加固处理。重力式直立堤组成部分有墙身、上部结构和基床，主要依靠自身重力维持结构的稳定性，钢筋混凝土沉箱和混凝土方块一般可作为防波堤墙身。钢筋混凝土沉箱具有许多优点，例如整体性好、节省混凝土和造价、施工速度快和特别适合于外海作业，但沉箱的预制和下水必须有大型专用设备。混凝土方块墙则有坚固、耐久，施工也较简便的优点，但混凝土用量多，整体性较差且容易受地基的不均匀沉降的影响，还需要有起重船等大型设备。

1.3国内外关于直立式防波堤研究

目前在国内中关于直立式防波堤设计的研究并不多，其中大多数的文献是从直立式防波堤的可靠性、影响因素、波浪对防波堤的作用等方面进行研究分析，其中谢世楞^【1】关于直立式防波堤设计的研究，主要是浅水坦波的立波作用力，堤身缝隙中的波浪浮托力，斜向波的作用力，不规则波的波浪力，削角直立堤的合理断面设计，堤前护底宽度的确定，堤头的稳定性问题的探讨与研究。而在谢怀东^【2】对黄岐渔港防波堤设计中，作者根据施工环境条件，国内外的技术对比，投资资金的状况对黄岐渔港的防波堤设计进行研究，提出了新型透空式防波堤的设计。

对于直立式防波堤的可靠性的问题的分析，谢世楞和刘颖^【3】两人利用规则波浪力试验和统计分析的结果，探讨了直立式防波堤的可靠性设计方法，第一是利用直立堤不规则波浪力的试验资料，得到了适用于可靠度分析的波浪力计算公式，以及相应的不定性系数。 然后对特定地点的波浪进行观测，得到了观测资料，可算出作用在直立堤上的年最大波浪力系列，进而得出波浪力的长期分布概型，对我国南、北五个地点以及明、暗基床两种堤型波浪力的频率分析得出对数-正态曲线和极值 I型曲线可以用来描述波浪力的长期分布的结果，通过对典型的明、暗基床直立堤的可靠度分析，得出了可靠指标β与常规设计方法安全系数 K 间的对应关系。还有张磊等^【4】在相关的文献中，考虑水平波浪力及波浪浮托力两者的相关性计算防波堤的可靠度。他们以秦皇岛直立式防波堤为例，防波堤的可靠度用二维Cop— ula分布计算，并将得到的结果与Jc独立法、Jc相关法进行比较显示，JC独立法计算结果远大于用Copula分布计算的结构可靠度指标和JC相关法，而Copula分布计算的结构可靠度指标和JC相关法大概一致。此外还有张向东等人^【5】以秦主岛港燃料油基地的直立式防波堤为例，通过计算了摩擦系数f．自重G及其引起的稳定力矩M_G，探讨了结构自重及摩擦系数作变量对直立式防波堤滑移滑、倾斜的影响。

而在对直立式防波堤的其它研究中，宋军港，徐文琦等^【6】基于青岛崂山前海直立式防波堤兼码头工程的设计，为了确定了断面尺度、堤顶高程和越浪量等设计参数，采用规范计算值与断面物理模型试验数据对比分析的方法。为了对挡浪墙的外形尺度和护底宽度进行优化，进行多组试验，并对试验数据进行分析，给我们设计和改进深水直立式防波堤提供了借鉴。于龙基等^【7】为了分析了造波和消波的有效作用、对波浪力进行数值方面的研究，他们运用Navier－Stokes方程，VOF方法，连续性方程和动量方程等，推导出了源函数。再通过一系列方法，实现动量源造波和消波的作用，并应用于直立式防波堤上波浪压力的数值模拟。王元战等^【8】主要研究了破碎波冲击对直立防波堤振动—滑移运动的影响，他们运用相应的分析方法、试验并预测特殊波浪力作用下防波堤可能出现的滑移量，还分析了沿基床顶面的滑移对沉箱位移、摇摆角、滑移力和倾覆力矩的影响。陈杰等人^【9】通过实验，研究直立式防波堤口门区的冲刷与海啸的关系，揭示了最大局部冲刷深度与海啸波波高、防波堤尺寸、口门距离的内在关系。

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