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第九章 斜坡式防波堤 斜坡式防波堤的结构形式 波浪与斜波堤的相互作用 斜坡堤的断面设计 斜坡式防波堤的计算 Ⅰ、斜坡式防波堤的结构形式 一、斜坡式防波堤的结构形式 按材料分，大致可分为： ⑴抛石防波堤：抗浪能力较差多用于波浪不大且石料来 ⑵砌石护面防波堤：源丰富的情况。 ⑶人工块体护面防波堤：抗浪能力较强，多用于波浪较大的情况。 二、斜坡式防波堤的特点与要求 1、抛石防波堤 ⑴不分级堤 利用开采出来的大小不等的石快，不经分选，随意抛填。断面形式有梯形、折成形。 ①优点：堤身密实、沉降均匀、施工简单； ②缺点：块石重量轻，容受波浪冲击破坏、后期维修费用高，因此逐渐被分级堤替代。 ⑵分级堤 　　按波浪对堤各部位作用的不同采用不同重量的块石，一般将较小的块石放在堤心和堤的下部，将大块石放在堤面和堤的顶层。 　 ①优点：石料利用合理，定性提高，便于有计划的采石料 ②缺点：石料的来源和数量不易保证。 ③抛石堤适用条件：水深浅、基软、石料丰富、波浪小。 　　对不分级堤：设计波高小于2～2.5m 对分级堤：设计波高小于3～4m 2、砼块体堆筑或护面的斜波堤 ⑴抛填砼方块斜波堤 ①优点：重量大（最大可达60～80t）稳定性好，抗波能力大。 　②缺点：需要大型起重设备，水泥用量大、费用高。 ③适用范围：波浪较大、缺乏石料，但有大型起重船的情况。 ⑵砼块体护面堤 块体重量轻、效果好，一般使用于波高小于3m的情况。 ①栅栏板块体 　　长边与短边之比：a/b=1.25； 平面尺度与设计波高的关系： a=1.25H；b=1.0H。 a---沿斜坡方向 b——短边，沿堤轴线方向；H-----设计波高。 空隙率：P′=33％～39％ 当斜坡坡度：i=1：15～1：1.25时，栅栏板的厚度h： 缺点：①支撑棱体承载力要求较高②对斜坡平整度要求高。 ⑵异形方块 特点：①形状因素比较好，即具有高度的不规则性， 有利于块体之间相互结合，增大块体的稳定性；②空隙率 大，表面粗糙，有利于波浪在斜坡上破碎，波能消散。目 前常用的异形方块有： 四足锥体、四足空心方块、扭工字、铁砧体、三柱体、 六脚锥体。 缺点：块体形状复杂、制作麻烦、施工（起吊）和使 用中因肢体连接部位较弱易断裂，从而失去块体的防护作 用，给防波堤带来险情。 护面块体适用于：水深大、波浪大、地质条件软的情 况。 Ⅱ、波浪与斜波堤的相互作用 ㈠、波浪进入斜坡范围的运动特征 1、波浪进入斜坡范围后，底部受斜坡阻挠，使其前坡变 陡，后坡变坦； 2、到db位置时，波峰失去平衡，产生破碎； 3、破碎后波浪产生强大的射流，冲击坡面，上下漫开； 4、部分水体爬到一定高度，由于动能转化为势能，在重 力作用下，沿斜坡面流，冲刷坡面。 ㈡、波浪与斜坡的相互作用 1、斜坡倾斜时对波浪运动形态的影响（即波浪的破碎、反射） ⑴破碎影响（i=1：m） 试验证明： m≥5，完全破碎，不放射 1m5，大部分破碎，很少放射（α45°） m≤1，大部分放射，很少破碎（α≥45°） 设计时，当墙面平整，且不透水时： α≥45°，按直立堤计算 α45°，按斜坡堤计算 波浪在斜坡上的临界水深dd，可按下式计算： ⑵反射影响 斜坡式建筑物前通过反射迭加以后的波高和反射波高： H’=H+HR HR=k△HR′ 式中： H′——斜坡式建筑物前通过反射以后的波高； HR　——反射波高； k△　——与斜坡面结构型式有关的糙渗系数； HR′——k△=1时的反射波高，它与斜坡的m值和波陡 H/L有关。 2、波浪破碎后产生冲击坡面，且部分水体上爬，回流，冲 刷坡面。 　　⑴射流作用：包括冲击位置，最大冲击速度，最大冲 击压力分布（动水压力） 　　①冲击位置：按平抛运动计算 。 　　 坡面上有： 则得： 式中：——按浅水波计算理论计算 db——为破碎水深， ac——破碎时的静水面上的波峰高度。 　　②最大冲击速度 式中： Kv——影响系数（速度校正系数），是考虑射流冲 击坡面时上、下漫开造成流速减少的影响。 ③最大冲击压力分布 B点的法向速度： 射流方向与水平方向的夹角： 动水压力： 对光滑平整的