1、河海大学本科生毕业设计 1 烟台蓬莱港防波堤工程设计 摘要 蓬莱港区海岸线具备良好的建造深水泊位的条件，但受波浪的影响较大，在没有良 好的掩护和依托条件下，规划通用泊位区和客滚泊位很难实施和进一步发展，所以港区 发展的当务之急就是按照规划建设防波堤，构筑环抱式港池，为港区发展提供条件。 根据港口的使用要求、规模、船型和当地的自然经济条件，经技术经济论证，并结 合当地自然资料选择双突堤口门的总布置方案， 又根据水深和控制波向选择一个最不利 截面进行断面设计， 初步确定了斜坡式和直立式防波堤两种方案进行比选， 由波浪情况、 建筑材料及地基土性质，进行了胸墙，沉箱的抗倾、抗滑稳定性验算，地基整体稳定
2、性 以及地基土沉降量的计算。 关键词:防波堤，泊位，双突堤口门 蓝菁：烟台蓬莱港防波堤工程设计 Breakwater Design of Penglai Harbour,Yantai City Lan Jing (College of Harbour, Coastal and Offshore Engineering, Hohai University, Nanjing, Jiangsu,210098,China) Abstract Coastline of Penglai Harbor has beneficial conditions for the construction of dee
3、p-water berths, but it is greatly affected by the waves. Without a good cover and base, it is very difficult to implement and to develop general berth area and roll-off berth. Above all, the priority of Penglai Harbors development is to build breakwaters and to encircle the basin in accordance with
4、the planning. These measures are supposed to provide conditions for the Harbor development to some degree. In the process of choosing twin jetties general arrangement, lots of aspects have been taken into consideration, including requirements of usage of the Harbor, scale of the Harbor, types of shi
5、ps, local economic situation and local natural environment. In addition, technical and economic feasibility has also been applied in the process. The following step is to design the fracture surface by selecting the most unfavorable cross-section in terms of water depth and controlling wave directio
6、n. Finally, two approachsloping breakwater and vertical breakwaterare identified initially. To be more precise, it is necessary to check the anti-dumping and anti-slide stability of parapet and caisson and to calculate the overall stability and soil settlement amount of the foundation. Key words:Bre
7、akwater,Berth, Twin jetties entrance 河海大学本科生毕业设计 3 目 录 摘要 1 目录 3 第一章 概述 1.1 气象条件 5 1.2 海港水文 6 1.3 地形、地貌 10 1.4 地质 10 1.5 地震 12 第二章 总平面布置方案及比选 2.1 防波堤的布置原则 13 2.2 防波堤轴线的布置原则 13 2.3 口门的布置原则 13 2.4 布置方案方及案比选 14 2.5 港内绕射波高及掩护面积 16 2.6 方案比选 16 第三章 斜坡式防波堤断面设计 3.1 设计条件 17 3.2 断面尺度的计算 17 3.3 护面块体稳定重量和护面块体厚度
8、计算 18 3.4 垫层块石的重度和厚度计算 19 3.5 堤前护底块石稳定重量和厚度计算 20 3.6 胸墙设计 20 3.7 胸墙的抗滑、抗倾稳定性计算 27 3.7.1 断面 1 胸墙的抗滑、抗倾稳定性计算 27 3.7.2 断面 2 胸墙的抗滑、抗倾稳定性计算 29 3.8 地基稳定性计算 35 3.9 地基沉降计算 45 第四章 直立式防波堤断面设计 蓝菁：烟台蓬莱港防波堤工程设计 4.1 设计条件 50 4.2 断面尺度的计算 50 4.3 基床设计 50 4.4 堤前护底块石稳定重量和厚度计算 50 4.5 直立堤作用标准值和相应组合计算 50 4.6 抗滑、抗倾稳定性计算 59
9、 4.7 地基稳定性计算 62 4.8 地基沉降计算 67 4.9 沉箱吃水、干舷高度和浮游稳定性计算 67 第五章 防波堤工程量估算 5.1 斜坡堤工程量计算 69 5.2 直立堤工程量计算 70 第六章 结构方案比选 71 第七章 防波堤工程施工 7.1 施工说明 73 7.2 建筑材料要求 73 7.3 地基处理及基础施工 73 7.4 护面块体施工 73 7.5 防浪墙施工 73 参考文献 79 致谢 80 河海大学本科生毕业设计 5 1 概述概述 烟台港蓬莱港区起步于上世纪 90 年代初期，目前从港口规模和发展情况上看，已 落后于港口发展要求。 蓬莱港区发展较为缓慢的一个重要原因就是
10、港区至今未形成规划 的环抱式封闭港区，造成了各期泊位建设期投资较大，而泊位建成后受波浪海流影响， 泊位作业天数减少， 港口经营效益收到很大影响。 目前出于振兴港口、 发展经济的考虑， 蓬莱市和蓬莱港有限公司开始着手恢复蓬大及蓬旅航线， 考虑到客运及货运共用同一港 池的不安全性及蓬莱港区规划的符合性，拟建滚装泊位选址于巨涛重工的西侧，由于滚 装泊位对泊稳条件要求较高，需要有良好的掩护条件。本工程就是在这样的背景下提出 的。 图 1-1 蓬莱港区地理位置图 1.1 气象条件 资料来源为蓬莱气象站 19992008 年的实测资料， 蓬莱气象站位于蓬莱市城南诸谷 大李家村西南，观测场海拔高度 60.7
11、m。 (1)风况 蓝菁：烟台蓬莱港防波堤工程设计 风向统计资料见表。 表表 1-1 蓬莱各向风特征值统计表（蓬莱各向风特征值统计表（19992008 年）年） N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WS W W WN W NW NNW C 频率 （%） 5 8 6 5 4 4 4 4 5 13 12 5 7 6 5 3 6 平均风 速 （m/s） 4.0 4.5 4.0 3.6 3.2 2.8 2.3 2.5 3.2 5.3 4.8 3.8 3.8 4.4 4.0 3.7 最大风 速 （m/s） 12.7 13 11 10.6 10 9.2 8.2 10 13
12、16 16 13 11 15 11 15.1 图 1-1 风向玫瑰图(m/s) (2)气温 年平均气温 13.0； 年平均最高气温 17.2； 年平均最低气温 9.3； 历年极端最高气温 37.7（出现于 2005 年 6 月 24 日） ； 历年极端最低气温-13.5（出现于 2006 年 2 月 4 日） 。 (3)降水 本区年平均降水量为 586.7mm。主要降水月为 68 月，其中 6、7 月的降水量约占全 年降水量的 45.7%。10mm 降水日数年平均 16.5 天，25mm 降水日数年平均 6.6 天。 (4)雾况 本区年平均雾日数 21.7 天，一般 68 月份雾日较多，约占全
13、年的 47.7%。 1.2 海港水文 资料来源自蓬莱港验潮站 9 年 （19841992 年） 验潮资料和烟台港验潮站 40 年 （1953 年1992 年）潮位资料。 0 2 4 6 8 10 12 14 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW 系列1 河海大学本科生毕业设计 7 (1)潮汐 蓬莱港一带海域潮汐类型指标值为 0.33，小于 0.5，属正规半日潮。平均涨潮历时 6h05min，平均落潮历时 6h20min，潮周期为 12h25min。 (2)海流 根据工程设计的要求，收集了工程区 5 个海流测站的观测结果。据分析，
14、各站的潮 型系数均在 0.52.0 之间，故工程区海域各测站其潮流性质基本为不规则半日潮流。 潮流的基本运动形式为往复流，流向主要为 EW 向，W 向为涨潮流，E 向为落潮流。潮 流的旋转方向基本为左旋，即按顺时针方向旋转。 本区潮流流速不大， 实测最大涨、 落潮潮流流速一般为 5060cm/s。 本区余流较小， A 站余流最小， 流速一般为 1.96.7cm/s， B、 C 站稍大， 余流流速一般为 10cm/s 左右， 最大为 11.5cm/s，最小仅为 4.0cm/s。潮流的最大可能流速为 148.4cm/s，发生在 C 站 表层，方向为偏 N 向（18） 。 (3)潮位特征值 最高高潮
15、位： 3.18m 最低低潮位： -1.06m 平均高潮位： 1.54m 平均低潮位： 0.50m 平均海平面： 0.95m 平均潮差： 1.04m 最大潮差： 2.00m (4)设计水位 设计高水位： 1.91m 设计低水位： 0.15m 极端高水位： 2.88m 极端低水位： -1.33m 基面关系： 当地理论深度基准面在 76 榆林基准面以下 0.9m， 85 国家高程基准在 76 榆林基准面以下 0.483m，基准面采用当地理论最低潮面，即 1956 年黄海平均海平面下 0.885m。 (5)波浪 本海区属于以风浪为主、 涌浪为辅的混合浪海区。 纯涌浪很少， 出现频率仅为 15.4， 而
16、风浪及风涌混合浪的频率达 99.9。 常浪向和强浪向 对累年各向波要素进行统计可以看出，该海区常浪向为 NNE 向，频率为 9.3，次 常浪向为 NE 和 ENE 向，频率分别为 5.5和 4.0。强浪向为 NE 向，最大波高 4.1m； 蓝菁：烟台蓬莱港防波堤工程设计 次强浪向为 NNE 和 N 向，最大波高分别为 3.9m 和 3.8m。 波高的年变化 累年平均波高为 0.8m，最大波高（1 100 ）4.1m，各月的平均波高依季节而变化， 最大值出现在 13 月和 1012 月（冬半年） ，均为 0.91.0m。49 月份（夏半年） 平均波高较小，一般为 0.50.6m 左右。累年各向平
17、均波高随方向的不同差别较大，最 大值出现在 NNE 方向，次之为 N 向和 NE 向，分别为 1.0m 和 0.9m。 各向波浪频率的分布 工程海域发生的主要波浪均来自偏北方向，这是由于本区的地理位置所决定的。从 季节变化来看，冬季出现的波浪频率较大，夏季则很小；冬半年出现的波浪远大于夏半 年出现的波浪。这主要是由寒潮大风所致。另外本区无浪频率很大，累年平均无浪频率 可达 66.5。 河海大学本科生毕业设计 9 表 1-2 工程区外海-11m 等深线计算点设计波浪要素 单位：波高-m，周期-s 水位 重现期 波要素 N NNE NE NNW NW WNW 极 端 高 水 位 50a H5% 4
18、.11 5.38 5.28 4.64 4.24 4.14 H1% 4.92 6.36 6.24 5.53 5.07 4.95 H13% 3.50 4.64 4.54 3.97 3.62 3.53 T 7.0 8.1 8.0 7.5 7.2 7.1 25a H5% 3.91 4.93 4.85 4.37 4.00 3.90 H1% 4.69 5.85 5.76 5.21 4.80 4.68 H13% 3.33 4.23 4.15 3.73 3.41 3.32 T 6.9 7.7 7.7 7.3 7.0 6.9 2a H4% 2.92 3.50 3.44 2.86 2.74 2.67 H1% 3.
19、42 4.09 4.02 3.36 3.22 3.13 T 5.7 6.2 6.2 5.7 5.6 5.5 设 计 高 水 位 50a H5% 3.96 5.17 5.07 4.47 4.08 3.99 H1% 4.72 6.09 5.98 5.31 4.87 4.75 H13% 3.39 4.47 4.37 3.83 3.49 3.40 T 6.9 7.9 7.8 7.4 7.0 7.0 25a H5% 3.77 4.74 4.67 4.21 3.86 3.76 H1% 4.51 5.61 5.52 5.01 4.61 4.50 H13% 3.22 4.08 4.01 3.60 3.29 3
20、.20 T 6.8 7.6 7.5 7.1 6.8 6.7 2a H4% 2.82 3.38 3.32 2.76 2.65 2.57 H1% 3.30 3.94 3.87 3.24 3.10 3.03 T 5.6 6.1 6.1 5.6 5.5 5.4 设 计 低 水 位 50a H5% 3.78 4.89 4.81 4.25 3.90 3.81 H1% 4.49 5.73 5.63 5.01 4.62 4.52 H13% 3.25 4.27 4.19 3.68 3.35 3.26 T 6.8 7.8 7.7 7.2 6.9 6.8 25a H5% 3.61 4.51 4.42 4.01 3.
21、69 3.59 H1% 4.29 5.30 5.21 4.74 4.38 4.27 H13% 3.08 3.90 3.84 3.45 3.16 3.08 T 6.6 7.4 7.4 7.0 6.7 6.6 2a H4% 2.71 3.24 3.18 2.65 2.54 2.47 H1% 3.16 3.75 3.69 3.10 2.97 2.90 T 5.5 6.0 5.9 5.5 5.4 5.3 T 5.2 5.7 5.6 5.2 5.1 5.0 蓝菁：烟台蓬莱港防波堤工程设计 表 1-3 （-7m）等深线计算点设计波浪要素 单位：波高-m，周期-s 水位 重现期 波要素 N NNE NE N
22、NW NW WNW 极 端 高 水 位 50a H5% 3.40 4.44 4.36 3.84 3.50 3.42 H1% 4.07 5.25 5.15 4.57 4.19 4.09 H13% 2.90 3.84 3.75 3.27 2.99 2.91 T 6.4 7.4 7.3 6.8 6.5 6.4 25a H5% 3.23 4.07 4.00 3.61 3.30 3.22 H1% 3.87 4.83 4.76 4.30 3.97 3.86 H13% 2.75 3.49 3.43 3.08 2.82 2.74 T 6.3 7.0 7.0 6.6 6.3 6.3 2a H4% 2.42 2.
23、90 2.84 2.36 2.27 2.20 H1% 2.83 3.38 3.32 2.77 2.66 2.59 T 5.2 5.7 5.6 5.2 5.1 5.0 设 计 高 水 位 50a H5% 3.14 4.06 4.00 3.53 3.23 3.16 H1% 3.73 4.75 4.67 4.15 3.84 3.74 H13% 2.70 3.55 3.48 3.05 2.77 2.70 T 6.2 7.1 7.0 6.6 6.3 6.2 25a H5% 3.03 3.78 3.71 3.36 3.09 3.01 H1% 3.60 4.45 4.37 3.98 3.67 3.58 H1
24、3% 2.59 3.27 3.22 2.90 2.65 2.58 T 6.1 6.8 6.8 6.4 6.2 6.1 2a H4% 2.27 2.72 2.66 2.22 2.13 2.08 H1% 2.65 3.15 3.09 2.60 2.49 2.44 T 5.1 5.5 5.5 5.0 4.9 4.9 设 计 低 水 位 50a H5% 2.80 3.62 3.56 3.15 2.89 2.82 H1% 3.33 4.24 4.17 3.71 3.42 3.34 H13% 2.41 3.16 3.10 2.72 2.48 2.42 T 5.9 6.7 6.6 6.2 6.0 5.9 2
25、5a H5% 2.73 3.41 3.34 3.03 2.79 2.72 H1% 3.25 4.01 3.94 3.59 3.31 3.23 H13% 2.34 2.95 2.90 2.61 2.40 2.33 T 5.8 6.5 6.4 6.1 5.9 5.8 2a H4% 2.05 2.45 2.40 2.00 1.92 1.87 H1% 2.39 2.84 2.79 2.35 2.24 2.20 T 4.8 5.2 5.2 4.8 4.7 4.6 河海大学本科生毕业设计 11 （6）冰况 据冰况统计资料，本港冰情较轻，固定冰出现机会较少。每年初冰日最早出现于 12 月上旬，1 月份前多为
26、初生冰，至 2 月中旬冰层加厚，冰终日最晚在 3 月中旬。多年平 均冰期为 62.8 天，最多 97 天。本港正常年份无冰冻影响，参阅有关资料，一百多年于 1895、1936、1969 出现过 3 次大冰冻，整个海面被冰覆盖，通航中断。 1.3 地形、地貌 蓬莱市境内岗丘绵延起伏，属低山丘陵地貌类型。地势南高北低，由南向北逐渐倾 斜。勘区位于蓬莱市北烟台港蓬莱新港，海底面起伏不大，航道附近水深相对较深，属 稳定的港湾浅海地貌单元。 14 地质 (1) 区域构造特征 勘区位于蓬莱龙口东西构造带内， 该构造带中心位置位于北纬 3750左右， 主 要由北秦家断裂、柳海草泊断裂和龙口（黄县）凹陷组成，
27、在北起蓬莱市，南至平山 北坡（南北宽 8km，东西长 9km）的范围内，发育 8 条近东西向断裂，间距从 2003200m 不等，它们主要发育在上第三系第四系玄武岩分布区，走向略呈微波状弯曲。北秦家 断裂是其中最长的一条，长约 10km，断面平直，断层泥发育，该断裂明显地把新生代玄 武岩错断，并使蓬莱市置于一个新的地堑构造之上。 (2) 地层分布与土层工程性质 据勘探揭露，场区地层为第四系全新统新近海积泻湖相淤泥质粉质粘土；第四系全 新统海积细砂、卵石；第四系上更新统冲洪积粉质粘土、碎石。场区基底岩性沙河口区 域为第四系史家沟组第 2 段玄武岩，泊儿沟区域为下元古界粉子山群岗嵛组云母片岩， 现
28、分述如下： 淤泥质粉质粘土（Q4 m+h） 分布场区大部地段，1#、 4#、7#、 12#、14#号孔缺失该层，为海底表部冲淤沉积物， 深灰灰黑色，含大量有机质和少量海生贝壳残骸，局部混砂粒。染手，有腥臭味。切 面光滑，高韧性和干强度，具触变、流变性，层顶部呈流土状，局部常相变为淤泥质粘 土或淤泥，呈软塑流塑状态，具高压缩性。该层厚度:0.506.40m,平均厚度 4.22m; 层底标高:-26.49-8.89m,平均-16.71m。该层物理力学性质指标统计如下： 蓝菁：烟台蓬莱港防波堤工程设计 层淤泥质粉质粘土物理力学性质指标统计表层淤泥质粉质粘土物理力学性质指标统计表 表表 1-4 项目
29、n max min m S K 建议 值 w 8 59.9 30.4 39.0 9.5 0.24 1.164 45.4 45.4 6 19.0 17.0 18.3 0.6 0.03 0.973 17.8 17.8 e0 6 1.148 0.815 0.958 0.129 0.13 1.112 1.065 1.065 Wl 8 40.3 25.9 32.2 5.2 0.16 32.2 Ip 8 18.7 10.2 14.6 3.1 0.21 14.6 IL 8 2.05 1.11 1.46 0.36 0.25 1.171 1.71 1.71 a1-2 6 0.78 0.43 0.55 0.12
30、0.22 1.182 0.65 0.55 Es 6 4.23 2.75 3.63 0.50 0.14 0.887 3.22 3.63 q c 2 68.0 15.0 41.5 37.5 0.90 41.5 2 15.6 13.0 14.3 1.9 0.13 14.3 Cq c 1 17.0 17.0 17.0 17.0 1 15.5 15.5 15.5 15.5 N 5 2.1 0.0 0.4 0.92 2.20 0.4 细砂（Q4 m） 该层分布场区大部分地段，5#、8#、10#、11#、12#、14#号孔缺失，绿黄色，石英 质，分选性一般，磨圆度一般，含云母及海生贝壳碎屑。该层局部粒度变粗
31、，常相变为 中砂。呈稍密中密状态。该层厚度:1.009.50m,平均 5.89m;层底标高:-31.69 -1.79m,平均-18.81m。细砂天然休止角统计如下： 层细砂天然休止角统计表层细砂天然休止角统计表表表 1-5 项目 n max min m S K 建议值 水上休止角 10 40.00 37.0 38.5 1.15 0.03 0.98 37.7 37.7 水下休止角 10 30.0 27.0 28.5 0.85 0.03 0.98 28.0 28.0 N 25 21.0 16.1 18.2 1.62 0.09 0.967 17.6 17.6 卵石（Q4 m） 仅分布于 3、6 号孔
32、处。颜色较杂，饱和，成份以石英为主，分选性较差，磨圆度 好， 多呈亚圆形， 含少量粘性土， 中密。 厚度4.408.40m,平均6.40m;层底标高:-23.29 -20.19m,平均-21.74m。 粉质粘土（Q3 al+pl） 仅分布场区 1#、2#、4#、5#孔地段，土黄色，含铁锰质氧化物及偶见钙质结核，见 灰白色高岭土条带。切面较光滑，高韧性，高干强度。饱和，可塑偏硬塑状态，中等压 河海大学本科生毕业设计 13 缩性。 该层厚度:0.703.00m,平均 2.13m;层底标高:-19.69-9.49m,平均-13.72m。 该 层物理力学性质指标统计如下： 表表 1-6 层粉质粘土物理
33、力学性质指标统计表层粉质粘土物理力学性质指标统计表 项目 n max min m S K 建议值 w 6 25.7 20.2 23.9 2.1 0.09 1.071 25.6 25.6 6 19.8 18.9 19.4 0.3 0.02 0.985 19.1 19.1 e0 6 0.778 0.624 0.708 0.056 0.08 1.065 0.754 0.754 Wl 6 43.9 35.3 38.8 3.1 0.08 38.8 Ip 6 19.5 16.5 18.2 1.0 0.06 18.2 IL 6 0.29 0.05 0.18 0.09 0.52 1.444 0.26 0.26
34、 a1-2 6 0.19 0.14 0.17 0.02 0.12 1.059 0.18 0.17 Es 6 12.00 8.55 10.37 1.28 0.12 0.899 9.32 10.37 q c 4 79.0 64.0 71.5 6.1 0.09 0.902 64.5 71.5 4 12.4 6.6 9.8 2.8 0.28 0.684 6.7 9.8 Cq c 4 98.0 83.0 91.5 6.2 0.07 0.922 84.4 91.5 4 32.2 17.5 25.6 6.9 0.27 0.691 17.7 25.6 N 3 12.2 11.3 11.8 0.36 0.03
35、11.8 -T 碎石（Q3 al+pl） 本次勘察仅 5 号孔揭露，揭露厚度 2.30m，层底埋深 5.70m,土黄色，主要成分为花 岗岩质、石英质碎块，由硬塑粘性土充填孔隙。分选一般，粒径 2060mm。磨圆较差， 多呈棱角次棱角状。饱和，呈中密状态。 中风化玄武岩（Qs j2） 本次勘察仅 1#、2#、3#、4#、5#、6#号孔揭露到该层，分布于沙河口与龙山河口之 间区域，暗紫色, 气孔构造, 隐晶质, 岩芯呈小块状。 本次钻探未穿透该层，揭露厚 度 3.204.00 米，层底标高-31.59-4.14 米。属较软岩，较破碎，岩体基本质量等级 级。 -1 中风化云母片岩（Pt 1fg） 本
36、次勘察仅 7#、8#、9#、4#、10#、12#、14# 号孔揭露到该层，分布龙山河口以东区 域。浅黄绿色，主要矿物成份为云母、石英、绿泥石等，具鳞片变晶结构，片状构造， 片理发育。岩块难以用手折断。裂隙较发育，裂隙面常为铁锰质氧化物所渲染。本次钻 探未穿透该层， 揭露厚度 3.004.00 米， 层底标高-4.19-22.59 米。 属软岩， 较破碎， 岩体基本质量等级级。 蓝菁：烟台蓬莱港防波堤工程设计 1.5 地震 经山东省地震局确定， 本区地震基本烈度为 7 度， 设计基本地震加速度值为 0.15g。 河海大学本科生毕业设计 15 2 总平面布置 选择防波堤布置形式时，需要考虑波浪、流
37、、风、泥沙、地形地质等自然条件；船 舶航行、泊稳和码头装卸等营运要求以及建设施工、投资等因素。防波堤布置的合理与 否，直接影响港口营运、固定资产投资及维护费用大小和长远发展，是某些海港总平面 布置的关键性工作。 2.1 防波堤的布置原则： （1）布置防波堤轴线时，要与码头线布置相配合，码头前水域应满足允许作业波 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、调头、停 泊以及布置码头岸线。 （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。 （4）防波堤所包围的水域也不全是越大越好，水域面积形状要注意大风方向港内 自生波
38、浪对泊稳条件的影响。 （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，以减少防波堤投资。 （6）从口门进港的波浪，遇堤身反射，反复干扰亦是恶化港内泊稳条件的因素。 2.2 防波堤轴线的布置原则 （1）防波堤轴线布置应该是扩散式的，使进入口门的波能能很快扩散在较长的波 峰线上，波高迅速减少，这样布置轴线也有利于在口门附近布置方便航行的调头圆。 （2）防波堤轴线转弯时折角宜在 120180之间，折角处根据结构功能，尽量 圆滑或多折线型连接。 （3） 尽量缩短防波堤轴线与当地最大波向正交的长度， 因为堤轴线与波向斜交时， 作用于堤上的波力可减少。 （4
39、）布置防波堤轴线要注意小范围内地质条件的变化，有时轴线稍加移动，可减 少大量的地基处理费用。 2.3 口门的布置原则 口门的布置可分为侧向式、正向式。若船舶进出港方便，海岸泥沙不活跃，采用侧 向式可避免强浪直射码头，为码头布置有更多灵活性创造条件。口门的布置对港口使用 及将来的发展影响较大。因此： （1）口门位置应尽可能位于防波堤突出海中最远、水深最大的地方，方便船舶进 入。 蓝菁：烟台蓬莱港防波堤工程设计 （2）船舶进口门时通常航速为 46kn，故从口门至码头泊位，一般宜有大于 4 倍 船长的直线航行水域和调头圆，以便于船舶进入口门后控制航向、减低航速、与拖船配 合或完成紧急转头等操作。 （
40、3）船舶进出口门，航行安全是重要的。口门方向力求避免大于 7 级横风和大于 0.8kn 的横流。 （4）口门轴线适应船舶航行安全是首要的，使从口门进入的波能尽可能少，以维 持水域泊稳要求也是重要的。 （5）口门宽度，船舶通过口门时不宜错船或超越。口门宽度在任何情况下不宜小 于设计船长，并应很好研究预测本港极限尺度船型的船长。 （6）口门数量，与航行密度、港口性质、环境条件等因素有关，在满足泊稳要求 的条件下，两个口门一般比一个好。两个口门可以大小船分开进出等，增加运行的灵活 性。两个口门也常有利于环保，增强港内水域的自净能力，在泥沙活跃的海岸要具体分 析。在船舶周转量大的港口，要核算一下口门的
41、通过能力。 2.4 防波堤布置方案及比选 波浪在行进过程中遇到建筑物，除发生波浪反射现象外，部分继续传播，在被掩护 水域中的水面亦产生波动，这种现象称为波浪的绕射，这是波能从能量高地区域向能量 低的区域进行重新分布的过程，因此绕射后同一波峰线上的波高是不等的，但波长、周 期不变。 拟定两种方案 方案一： 双突堤，东段防波堤顺原有防波堤向西延伸续建新的防波堤，长约 330m。西段防波堤折 成南北两段，北段走向北偏东 43，长约 790m；南段走向北偏西 24，长约 1020m。 防波堤总长 2140m，口门有效宽度 400m，具体布置见下图。 图 2-1 方案一总体布置 河海大学本科生毕业设计
42、17 图 2-1 方案一 方案二： 双突堤，将东段防波堤顺时针转15并外延至390m，防波堤总长2200m，口门有效宽度 400m，具体布置见图2-2。 蓝菁：烟台蓬莱港防波堤工程设计 图 2-2 方案二 2.5 港内绕射波高及掩护面积 根据港内船舶泊稳条件，H1.0m，要求形成港内掩护水域面积约4km 2。设计波要素采用 设计高水位重现期标准为2年，波高累计频率为4%。取-11m处水深数据得到NNE向KD 0.296，NE向KD0.301，绕射曲线见方案图中的蓝线和绿线。 波浪绕射影响以绕射系数 Kd表示，即防波堤后某点的绕射波高 Hd。 2.6 各方案比选 方案比选见表 2-1： 方案 1
43、 2 口门有效宽度（m） 400 400 防波堤轴线长度（m） 2140 2200 掩护水域面积（万 m2） NNE 向 147.36 187.52 NE 向 230.42 270.76 河海大学本科生毕业设计 19 方案分析比选： 两个方案相比，口门有效宽度一样，比较方案一和方案二，方案二的防波堤长度比方案 一长了80米，但方案二的NNE向有效掩护面积和NE向有效掩护面积均比方案一多很多， 两方案的防波堤布置形式基本相同，防波堤造价也一样，但是方案二防波堤布置比方案 一合理，更能充分发挥防波堤的作用，同时方案二对于规划的泊位区已有很好的掩护作 用，由此可见方案二性价比优于方案一。 综上所述，
44、烟台蓬莱港防波堤总平面布置宜选用方案二。 蓝菁：烟台蓬莱港防波堤工程设计 3 斜坡式防波堤结构设计 断面设计（-11.5m水深处） 3.1 设计条件 设计水位、 设计波浪要素和地质分别依自然条件为设计依据； 结构安全等级为二级。 3.2 断面尺寸的确定 （1）胸墙顶高程 根据防波堤设计与施工规范 （JTJ298-98） ，对于设胸墙的斜坡堤，胸墙的顶高 程宜定在设计高水位以上1.01.25倍波高值处， 从而， 胸墙顶高程=设计高水位+ （1.0 1.25）H13%。胸墙顶高程=设计高水位+1.25H13%=1.91+1.254.72=7.8m。 另一方面，胸墙顶高程要满足波浪爬高的要求。斜坡上
45、波浪爬高示意图如图 3-1 所 示。 图 3-1 根据港口工程海港水文规范有关规定，按波浪爬高确定胸墙顶高程如下： R=KR1H R1=K1th(0.423M)+(R1)m-K2R(M) M= 1 m (L H) 1 2 (th(2d L );1 2 (R1)m=K3 2 th 2d L (1 + 4d L sh(4d L ) R(M)=1.09M3.32exp(-1.25M) 式中：R 为波浪爬高(m),从静水面算起，向上为正；K为与斜坡护面形式有关的糙渗系 数，扭工字块体（安放二层）K=0.38；R1 为 K=1、H=1m 时波浪爬高（m） ；(R1)m为与 斜坡的 m 值有关的函数；R(
46、M)为波浪爬高函数；K1、K2、K3为系数，由规范 JTJ213-98 中表 8.2.3-1 确定，即 K1=1.24，K2=1.029，K3=4.98。分设计高水位和极端高水位两种 情况考虑。 河海大学本科生毕业设计 21 设计高水位 1.91m 时（H、L、D 单位为 m） ： H=4.72m,L=55.12m,d=设计高水位+堤前水深=1.91+11.5+0.914=14.324(m) M= 1 m (55.12 4.72 )1 2 (th 214.324 55.12 );1 2 =1.775 (R1)m=4.98 2 th214.324 55.12 1+414.324 55.12 sh414
