嵊泗马关滞流沉箱式直立堤设计说明.doc

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嵊泗马关滞流防浪工程沉箱式直立堤设计

嵊泗马关滞流防浪工程沉箱式直立堤

设计说明书

专业：

港口航道与海岸工程

姓名：

学号：

指导老师：

摘要

浙江省嵊泗马关滞流防浪工程位于浙江省舟山嵊泗县泗礁岛西南侧。

为进一步发展水产养殖业，据嵊泗县海盛养殖投资有限公司的要求，本设计通过湾口大礁、黄石礁和大、小旗杆山一线修建滞流防浪工程，减小主要来自SE向风浪的影响，形成新的相对平静的养殖水面。

本设计采用的沉箱直立堤是一种常见的防波堤形式，基于此类防波堤的研究具有一定的理论意义和实用价值。

在设计中，首先进行水文分析：

利用高（低）潮累积频率曲线和极值I型曲线分别推求设计水位、极端水位；采用P-Ⅲ型曲线和波浪折射图的数值方法推求各种水位条件下工程点处的设计波高。

结合工程点附近水文条件，按照堤轴线和口门的布置原则进行防波堤的平面布置。

在以上工作的基础上，进行沉箱直立堤断面的结构设计；验算沉箱沿堤底的抗倾、抗滑稳定及沿基床底面的抗滑稳定；验算基床和地基承载力；采用VB编程对整体稳定进行验算；进行地基沉降计算。

根据沉箱直立堤的特点，还进行了沉箱吃水、干舷高度以及浮游稳定性验算。

本设计关键点在于采用VB编程进行解决P-III曲线的拟合、波浪折射图的绘制以及地基整体稳定验算的问题。

关键词：

沉箱式防波堤；设计高、低水位；极端高、低水位；设计波浪；堤轴线布置；结构设计；稳定性分析；地基沉降

Abstract

ThebreakwaterdesignedinthisdissertationislocatedsouthwestSijiaoIslandofZhoushan,ZhejiangProvince.Topromoteaquiculture,HaishengCultivationInvestmentCorporationplanstoconstructabreakwateralongthelineconsistingofDajiao,HuangshiIsland,DaqiganMountainandXiaoqiganMountain,toreducetheinfluenceofwavescomingfromtheSoutheast.Ascaissonbreakwaterisoneofthecommontypesofjetty,itisofsomesignificancebothintheoryandpracticetostudytheproblemofthistypeofbreakwater.Inthisdissertation,hydrologicalanalysisislaunchedfirstwithcumulativefrequencycurveofhigh（low）tideandGumbelprobabilitydistributions,calculatingdesignhigh（low）waterlevelandextremehigh（low）waterlevelrespectively;ontheotherhand,onecanobtainthedesignwaveneartheprojectsitewiththecombinationofP-IIIprobabilitydistributionsandnumericalmethodofwavediffractionplot.Basedonthehydrologicalconditionsneartheprojectsite,thegenerallayoutofthebreakwateriscarriedoutundersomeprincipals.Insuccession,onecaninitiatethestructuredesignofcaissonbreakwater.Inthenextpart,anti-slidingandanti-overturningstabilityalongthebottomofthecaissonandtheanti-slidingstabilityalongthefoundationbedarechecked.Meanwhile,boththebearingcapabilityofbeddingandfoundationareundertaken.Furthermore,theoverallstabilityofthestructureandthesedimentationareintroduced.Bythecharacteristicsofcaissonbreakwater,thecheckoutofdraft,freeboardandfloatingstabilityisnecessary.ThekeypointinthedissertationisthefittingofP-IIIprobabilitydistributionscurve,plotofwavediffractionandthecheckoutofoverallstabilitybyVBprograms.

Keywords:

caissonbreakwater;designhigh/lowwaterlevel;extremehigh/lowwaterlevel;generallayout;structuraldesign;stabilityanalysis;sedimentation

目录

第一章工程概述 5

第二章自然条件 6

2.1工程地理位置 6

2.2气象概况 6

2.3水文 7

2.4潮流、泥沙 9

2.5工程地质 9

第三章工程区域水文分析 11

3.1设计水位 11

3.2波浪 16

第四章嵊泗马关滞流防浪工程平面布置 33

4.1防波堤平面布置原则 33

4.2嵊泗马关滞流防浪工程平面布置 34

第五章直立堤设计 35

5.1直立堤断面尺寸的确定 35

5.2波浪对直立堤的作用 38

第六章稳定性计算与校核 41

6.1抗滑稳定计算 41

6.2抗倾稳定计算 45

6.3基床及地基承载力验算 47

6.4地基整体稳定性验算 51

6.5地基沉降计算 53

6.6堤前护底块石稳定重量和厚度计算 55

6.7沉箱的吃水、干舷高度和浮游稳定计算 55

第七章软基处理 58

附录 60

附录1P-III曲线拟合程序 60

附录2波浪射线推算程序 64

附录3不同累计率波高换算程序 67

附录4地基整体稳定性验算程序 68

附图 77

附图

（一）防波堤断面图 77

附图

（二）沉箱结构图 78

参考文献 79

第一章工程概述

浙江省嵊泗马关滞流防浪工程位于浙江省舟山嵊泗县泗礁岛西南侧，地理位置为122°26′E，30°41.5′N。

拟建工程所在海域气候宜人，多年平均气温15.9℃，多年平均降水量1007mm。

海区潮汐类型属正规半日潮，平均潮差2.74m。

受到自中柱山至小乔岙、外关岙到旗杆山形成的坐北朝南的海湾地形影响，大潮期涨急流场在该海湾中有环流生成，易于悬浮物质的输运。

海湾水底高程一般在-2m～-4m左右（85国家基面）。

整个海湾环境有利于水产养殖。

为进一步发展水产养殖业，嵊泗县海盛养殖投资有限公司拟通过湾口大礁、黄石礁和大、小旗杆山一线修建滞流防浪工程，减小主要来自SE向风浪的影响，形成新的相对平静的养殖水面。

应嵊泗县海盛养殖投资有限公司的要求，本设计通过对当地工程水文、地质等条件的分析，对该滞流防浪工程进行了设计。

本工程的安全等级取为二级。

第二章自然条件

2.1工程地理位置

浙江省嵊泗马关滞流防浪工程位于浙江省舟山嵊泗县泗礁岛西南侧，地理位置为122°26′E，30°41.5′N。

拟建防波堤自中柱山东南角向东经大礁、黄石礁，到达大旗杆山，如图2.1所示。

沿堤地形变化不大，中柱山至大礁段堤前平均自然泥面标高为-4.2m（85国家高程，下同）；大礁至黄石礁段堤前平均泥面标高为-3.7～4.2m；黄石礁至大旗杆山段堤前平均泥面标高为-3.8m。

图2.1拟建防波堤附近地形地势图

2.2气象概况

2.2.1气象（根据嵊泗县站1959～1990年资料统计）

本地区的特征气温如下：

多年平均气温：

15.9℃

最高月平均气温：

26.8℃

最低月平均气温：

5℃

多年极端最高气温：

36.7℃（1966年8月6日）

多年极端最低气温：

-7.0℃（1967年1月16日）

2.2.2降水（根据嵊泗县站1959～1990年资料统计）

多年最大降水量：

1613.1mm（1959年）

多年平均降水量：

1007.0mm

多年日降水量≥10mm雨日：

28.9天（1961～1980年）

多年日降雨量≥25mm雨日：

9.1天（1961～1980年）

多年日降雨量≥50mm雨日：

2.7天（1961～1980年）

2.2.3风况

根据嵊泗县气象站1962～1992年测风资料统计，本区常风向为NNW～NNE向，其中NNW向的频率为12.4%；次常风向为SSE～S，其中SSE向频率为10.0%；强风向也为NNW～NNE向，其中NNE向最大风速40m/s，平均风速为8.2m/s，S向德最大风速仅为23m/s，但该向平均风速（8.5m/s）为各向之冠。

本海区风向的季风特征明显，秋季和冬季盛行N～NW向，夏季盛行ESE～SSE向，春季南北风交替明显。

形成本区大风的天气系统主要是寒潮和热带风暴，其中以寒潮期大风日最多。

影响嵊泗县的寒潮大风，平均每年5.58次（1955～1990年）。

热带风暴平均每年3.43次（1954～1990年）。

马迹山港区平均风力≥7级的日数可达42.2，但≥7级风的延时一般不长。

马迹山站1993年11月～1994年10月一整年测风资料表明一次大风延时1～2小时的占77%，最长一次为14小时。

另据嵊泗气象站1986年7月至1988年6月逐时逐风资料统计，年均≥7级风的累计时数为214小时。

2.2.4雾况

根据嵊泗县气象站1959～1990年统计资料，能见度小于1000的年平均雾日数为32天，最多年雾日数47天，最少年雾日数17天。

2.2.5雷暴

根据嵊泗县气象站1959～1990年资料统计，本区雷暴年平均发生日数为21.3天，其中以7～9月较多。

雷暴持续时间一般很短，多年平均仅39.4分钟。

2.3水文

根据嵊泗（马关）1996年全年的实测潮位资料，进行潮汐调和分析，得到各主要分潮的潮汐调和常数（见表2-1），同时得到的基面关系如图2.2所示:

85国家基面=理论基面+2.132m

平均海平面=85国家基面+0.2m

平均海平面=理论基面+2.332m

图2.2各基面换算关系图

表2-1嵊泗（马关）各主要分潮潮汐调和常数

分潮