防波堤类型
(船舶与海洋工程概论)7.防波堤概述
5、堤根 与岸连接段，一般位于浅水区。通常以设计高水位时的水深等 于波浪的破碎水深处为其外界。当在岩石海岸建堤时，如果岩岸 较陡，则堤根水深较大。 浅水区：水深较浅，波浪已破碎，波能不大，且因为水深浅难 以用浮式起重机船来安放重大方块和大沉箱，因此一般采用斜坡 式堤根，斜坡护面不需特殊加固， 深水区：如岩石海岸，堤根可采用直立式，但如岩岸较陡，堤 根处水深较大，则可能由于波浪在海岸上的反射造成堤根段的波 能集中，因此要采取加强措施，如堆砌护面块体较大的人工岸坡， 以减少反射跌加的波能。
优点：波浪在斜坡上破碎，因此，波浪反射下，口门附 近的水域比较平稳，船舶进出港安全。口门的有效宽度 决定于最低通航水位。 缺点：在高水位时口门的实际宽度增加较大，对港内水 域的掩护不要利。因此， 有将斜坡式防波堤的堤头 改为直立式堤头，即将直 立式堤头申入斜坡式堤身 内一段长度。
②直立式堤头 长度：其长度取堤头宽度的1.5～2.0倍，也可采用与堤 干标准段相同的长度。堤头与堤干之间应设置变形缝。 宽度：当需要在堤头设置灯标或因内侧系靠船只而设置 系船设施与阶梯，因此在堤头段内侧须加宽，其宽度有时 可的达堤干宽度的1.5～2.0倍。 形状：半圆形与矩形的合并形式、圆形、矩形或多边形 等形状。（但转角处以 做成圆形为佳，并应向 港内加宽，以减弱转角 处的强烈波浪和水流对 建筑物的作用。）
②浮式防波堤 由有一定吃水的浮涵或浮排和锚系组成。 A、优点 不受水深，地质条件限制；易拆 除，易修建，较经济。 B、缺点 锚链设备复杂，可靠性差，易走 锚，不能阻止泥沙进入港内，不能减 少水流对港内水域的影响。 C、适用条件 波陡大，水位变幅大的渔港或作 临时防护。
③喷气式，喷水式防波堤 原理：使波长变短，波陡变大，直到波浪破碎，消耗波 能。 优点：施工简单，基建投资少，安装，拆迁方便。 缺点：动力消耗大，运输费用高。 适用：围堰施工，打捞沉船及临时的装卸作业。
防波堤种类详细解析
四、斜坡式防波堤的计算
2. 护面块体稳定性计算 1）单个护面块体的稳定重量
外坡
从堤顶至设计低水位以下1.0H的区 段间的护面块体重量w
在设计低水位以下1.0~1.5H之间的护 面块体重量w/5
在设计低水位下1.5H以下的护面块 体重量w/20~w/40
二、波浪对直立式防波堤的作用
（一）作用于直立式防波堤的波浪形态
图10-11 表10-1
（二）作用于直立式防波堤的波浪压力
1. 立波波压力 2. 远破波波压力 3. 近破波波压力
波峰 波谷 波浪浮托力μ
波峰
波浪浮托力μ
1. 按水深选用立波公式
波峰时
浅水立波（d≥1.8H，d/L=0.05~0.12） 波峰 (pc ) 波谷(pt ) （椭余立波） 浅水立波（H/L≥1/30，d/L=0.139~0.2） (森弗罗简化法 椭圆余摆线一次…并线性分布） 浅水立波（H/L≥1/30，d/L=0.2~0.5） （欧拉坐标有限振幅一次近似解，艾利波） 深水立波（H/L≥1/30，d/L ≥ 0.5） 以d/L=0.5代入浅水立波公式计算之
横向机械化滑道 当船舶纵轴线与滑道中心线垂直时，称为横向滑道
（一）纵向机械化滑道
1. 纵向船排滑道 （1）弧行船排滑道－横移区－水平船台 （2）船排滑道－摇架－横移架－水平船台 （3）船排滑道－转盘－横移架－水平船台 （4）船排滑道－变坡横移架－水平船台
图13-2 图8-2-3 图13-5 图13-6
第七章 防波堤
第一节 概述 一、防波堤的功能和分类
图7-1-2 二、设计波浪的确定
图8-6 重现期 50年一遇 波列累积频率 表7-1-1
防波堤的基本结构型式及案例破坏分析
其它新型防波堤： 曲面型透空堤、台阶型透空堤、半圆型防波堤等。
斜坡式防波堤破坏实例及其原因分析
1.葡萄牙锡尼斯港的西防波堤破坏
简介： 堤长2km，最大水深50m，抛石堤的外侧采用两层42吨重的工字型块体 作护面，世界最大斜坡堤。 破坏结果： 1978年遭大风浪袭击，发生严重破坏。大部分工字型块体和上部结构 被风浪移走，大量的工字型块体发生断裂。对于工字型块体以至通用 的斜坡堤设计法则可靠性的怀疑。
3.上部结构港外侧不同外形结构（直立面、弧面和 削角）比较分析
(1)弧面与直立面相比，可有效减少波浪的越堤水量 (2)削角斜面对波浪反射小，作用在斜面上的波浪力垂直分力对防波堤的 稳定性有利。断面宽度将面完全直立时小。为了减少越浪量，可在斜
面上采取加糙措施。
(3)青岛中港西北防波堤，设计了我国第一座削角直立堤。
优点：施工容易，结构可靠耐 久，能抵抗较大的波浪； 缺点：堤身整体性差，对不均 匀沉降比较敏感。
混凝土方块防波堤
特点：方块的长度等于堤身 的宽度，避免了横断面的错 缝问题，能承受较大的波浪。
混凝土空心方块防波堤
大直径圆筒防波堤 特点：由无底钢筋混凝土大圆筒组成，筒中填 充砂石料。根据地基情况，圆筒可以置于基床 上，可直接沉入地基一定深度。
块体、四脚锥体、四脚空心方块、栅拦板等。 （3）国内应用最多的两种是四脚空心方块和扭王字形块体。
扭王字块体
直立式防波堤结构型式
1.直立式主要结构型式;
2.重力式直立堤的结构型式和特点;
3.上部结构港外侧不同外形结构（直立面、
弧面和削角）比较分析; 4.开孔直立堤、消能箱式直立堤和带孔道的 消能方块直立堤特点
破坏结果： (1)防波堤的破坏主要发生在水深较大的四脚锥体护面的地段。 (2)部分地段内的挡浪墙大部分破坏，其破坏形式为：位移；立墙与
防波堤的类型
防波堤的类型防波堤位于港口水域外围，用以抵御风浪、保证港内有平稳水面的水工建筑物。
突出水面伸向水域与岸相连的称突堤。
立于水中与岸不相连的称岛堤。
堤头外或两堤头间的水面称为港口口门。
口门数和口门宽度应满足船舶在港内停泊、进行装卸作业时水面稳静及进出港航行安全、方便的要求。
有时，防波堤也兼用于防止泥沙和浮冰侵入港内。
防波堤内侧常兼作码头。
防波堤的堤线布置形式有单突堤式、双突堤式、岛堤式和混合式。
为使水流归顺，减少泥沙侵入港内，堤轴线常布置成环抱状。
防波堤按其断面形状及对波浪的影响可分为：斜坡式、直立式、混合式、透空式、浮式，以及配有喷气消波设备和喷水消波设备的等多种类型。
一般多采用前三种类型：①斜坡式防波堤。
常用的型式有堆石防波堤和堆石棱体上加混凝土护面块体的防波堤。
斜坡式防波堤对地基承载力的要求较低，可就地取材；施工较为简易，不需要大型起重设备，损坏后易于修复。
波浪在坡面上破碎，反射较轻微，消波性能较好。
一般适用于软土地基。
缺点是材料用量大，护面块石或人工块体因重量较小，在波浪作用下易滚落走失，须经常修补。
②直立式防波堤。
可分为重力式和桩式。
重力式一般由墙身、基床和胸墙组成，墙身大多采用方块式沉箱结构，靠建筑物本身重量保持稳定，结构坚固耐用，材料用量少，其内侧可兼作码头，适用于波浪及水深均较大而地基较好的情况。
缺点是波浪在墙身前反射，消波效果较差。
桩式一般由钢板桩或大型管桩构成连续的墙身，板桩墙之间或墙后填充块石，其强度和耐久性较差，适用于地基土质较差且波浪较小的情况。
③混合式防波堤。
采用较高的明基床，是直立式上部结构和斜坡式堤基的综合体，适用于水较深的情况。
目前防波堤建设日益走向深水，大型深水防波堤大多采用沉箱结构。
在斜坡式防波堤上和混合式防波堤的下部采用的人工块体的类型也日益增多，消波性能愈来愈好。
防波堤概述
⑵直立式
一般由墙身，上部结构，基础组成。在临海，
临港两 侧均为直立墙，底部基础多采用抛石基床，水下墙
身一般
采用砼方块或砼沉箱结构，上部多采用现浇石结构
（由平
台和防波堤组成）
①优点 ａ、与斜坡式相比，材料用量少； ｂ、不需要经常维修； ｃ、堤内侧可兼作码头，适用方便。 ②缺点 ａ、波浪反射大，消浪效果差，可能影响港内水域平静； ｂ、堤前水深或基肩上水深小于波浪的破碎水深时，波浪 将破碎，对堤前产生很大的动水压力，需加大堤身宽度和需 要护底措施，增大造价； ｃ、地基应力大，对不均匀沉降敏感。 ｄ、一旦破坏，修复困难。 ③适用范围 ａ、水深较大（大于破碎水深，使波浪不破碎）； ｂ、地基坚实，承载能力大。
⑷特殊形式的防波堤 理论和试验研究表明，波浪能量大部分集中在水体表面， 在表层2～3倍波高范围内集中在水体表面，在表面2～3倍波高 范围内集中90％～98％的能量，因此产生了适应波能这一特殊 形式的防波堤。 ①透空防波堤 优点：比较经济，施工也容易 缺点：不能阻止泥沙进入，不能减少水流对港内水域的干
第七章 防波堤概述
防波堤的功能和分类
防波堤的轴线布置 设计波浪的确定
防波堤断面试验
营口港鲅鱼圈港区长793m北防波堤工程
珠海电厂5万吨码头防波堤
广东惠州泽华油码头护岸
Ⅰ、防洪堤的功能和分类 一、功能 1、防御波浪，冰棱的
袭
击，保证港内水域的平 稳； 2、阻拦泥沙，减少港 内
淤积，保证港内水深；
结构型式：尽量采用与堤干结构相同的类型。一般重力式 直立堤主要采用沉箱或混凝土方块结构。但都要求具有较好 的整体性。 堤头处基础及其附近海底的基本要求: A、护底块石层需由外侧延伸至堤的内侧； B、对明基床应适当放缓边坡坡度，并在基肩上安放压肩 方块、四脚空心方块或栅拦板。压肩方块上的水深应大于航 道所要求的水深。 4、 堤干 堤干段总长度大，沿着它的轴线地形不断变化，各处的水 深和波浪也不同，设计时应根据地形、地质的变化和堤干段 中的某些特殊控制点，结合沉降缝的要求，将堤干划分非若 干标准段（20～30m）。然后配合堤身的断面设计，修正各 段的基床厚度和水下部分的底部高程，从而得出堤干的纵断 面图。
5 防波堤
①优点：石料利用合理，稳定性提高，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、地基软、石料丰富、波浪小。
不分级堤：设计波高小于2～2.5m 分级堤：设计波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。
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（2）砼块体护面斜波堤
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3、异性人工块体护面防波堤
优点：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：
四脚锥体、四脚空心方块、扭工字、铁砧体、三柱体、 六脚锥体。
基床式
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插入式
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二、消能式防波堤 1、顶部削角直立堤 在直立堤的上部结构靠海侧做成较缓的斜面，犹如直立墙削 掉一个角。这样，堤前波浪在斜面上破碎，即削减了一部分 波能，又减少了堤前波浪的 反射，从而使波浪减少； 同时，作用在斜面的波压力的 垂直分力还有利于堤的稳定， 从而减小了堤的断面。 缺点：削角斜面上的越浪较 大。
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1980.12 受风暴袭击遭严重破坏。
设计H=4.0米，破坏H=8~9米,1981年1月受风暴袭击遭严重破坏。
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设计H=4.9m，破坏H=5.8m ，1982年9月建成10月24~25日遭风浪袭击，严重破坏。
1972.07.26 强台风东突堤39t压顶块和堤肩部2.9t四角锥被风浪打向港侧边坡上， 东突堤出现大缺口，波浪涌入港内，使护岸、浮码头受到破坏。
第十二章 防波堤工程技术的新发展
特征点处波压力强度 poc、pbc和pdc kPa 按下式计算：
p d
Ap
Bp H
/ d q
传统防波堤结构的型式和设计要点
上式中的参数按下表计算：
传统防波堤结构的型式和设计要点
单位长度墙身上所受的总水平波压力 pc kN / m 可按下式计算：
pc d 2
1 4
2
pac d
c d
poc d
1 2hc d
成。上部结构应有足够的刚度和整体稳定性，厚度不小于1.0米，嵌入沉箱的厚度 不小于0.3米。防波堤的设计顶高程以挡浪墙顶为准，当防波堤允许少量波浪越顶 时，顶高程在设计高水位以上0.6~0.7倍设计波高处；当设计要求防波堤堤顶不允 许越浪时，则堤顶高程应在设计高水位以上1.0~1.25倍设计波高处。 4.重力式直立防波堤的计算 1）重力式直立堤的承载能力极限状态设计及作用组合
二、防波堤的纵轴线设计
防波堤概述
防波堤的纵轴线由一段或几段直线组成，各段之间用圆弧或折线相连接。在 布置防波堤时，防波堤轴线应避免向外拐折形成凹角，否则会造成波能集中。如 堤轴线必须向外拐折时，则两段堤轴线的外加角不宜小于150°，否则，宜对凹 角处进行局部加强。
三、设计波浪的确定
影响防波堤设计的海洋水动力条件包括潮汐、波浪、海流等，其中波浪力是 作用在防波堤上的主要荷载，设计防波堤时首先要确定设计波浪要素：波高、波 周期以及波向。
基床向海一侧需要修建堤前护底，可采用1~2层块石，厚度不应小于0.5米。 2）墙身结构
墙身可由钢筋混凝土沉箱、混凝土方块建成。在起重条件允许的情况下，方块 尺寸尽量大，或采取其他措施增强稳定性。
传统防波堤结构的型式和设计要点
3）上部结构及挡浪墙 防波堤的上部结构一般由平台和挡浪墙构成，由现浇或整体装配式混凝土建
第七章 防波堤
1、防波——维护港内水域平稳 2、拦沙——减淤 3、防流 4、防冰
概 述
一、防波堤的功能——形成有掩护水域
5、导流
6、内侧兼作码头
二、防波堤的型式
1.按平面位置分类
⑴突堤式 ⑵岛式
2.按结构型式分类
⑴斜坡式 ⑵直立式
⑶混合式
⑷特殊型式
⑴斜坡式 ａ、消浪功能好，波浪大部分不反射； ｂ、对地基承载要求不高，损坏后易修复； ｃ、施工容易，一般不需大型起重设备，便于就地取材； 适用于水深不大（<10～12ｍ），当地基料价格便宜或地 基较软的情况 。
立波：当直立墙前水深和基床顶面上的水深大于波浪破碎水深，直立堤的长 度大于一个波长以及入射波与墙正交的情况下，波浪遇墙后不破碎，产生完 全反射，即入射波和反射波的波浪要素完全相同，入射波和反射波迭加后形 成立波。其特点是波高增加一倍，波长和周期不变。
远破波：当直立墙前面距墙身半个波长或稍 远处，其水深小于波浪破碎水深情况下，进 行波将在到达建筑物之前破碎，形成一股向 前运动的水流冲击墙身。这种波浪形态称为 远破波。 这种波一般发生在平缓海底，而且基床为 暗基床或低基床的情况。
适用：水深较大和地基较好的情况
二、直立式防波堤的结构型式(重力式、桩式)
1. 重力式：以自重维持稳定。
重力式直立堤
2.桩式
主要有管桩、排桩、板桩、桩格等型式。
⑴钢管桩直立堤
⑵双层板Hale Waihona Puke 防波堤⑶钢板桩格形结构防波堤
3. 消能式防波堤
开孔直立堤
半圆形防波堤
三、波浪对直立式防波堤的作用 作用于直立式防波堤的波浪形态有立波、远破波和近破 波三种。其影响因素包括波浪要素、堤前水深、底坡及基 床轮廓等
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防波堤类型
波浪同斜坡堤相遇将发生显著变形，在斜坡上破碎，给斜坡带来局部集中的动水压力和底流，水下坡面还出现向上的反压力。
因此，堤外坡常用天然大块石、人工混凝土方块或异形块体护面，防止波浪淘刷；堤身一般用分层分级块石堆成梯形断面；堤顶高程主要根据波浪在护面上的上爬高度和容许越波量来确定。
斜坡堤适用于水深较小和软土地基的条件。
正向波浪在直墙堤前将发生完全或不完全反射，形成立波（驻波）。
完全立波波高约为两倍原始波高，波长不变；在墙面和墙前半波长处波峰与波谷交替出现，称为波腹；在墙前四分之一波长处水面几乎不动，称为波节。
这样，直墙将承受立波的压力和浮托力，因此常采用钢筋混凝土沉箱或混凝土巨块构筑，波浪较小时也可采用木笼，近来也有采用大型管柱排列的结构。
直墙堤适用于岩基或较密实的地基，墙底常铺一层碎石基床，堤外基床面视需要铺设护面块石，堤内侧可兼作码头用。
容许越浪时堤顶高程可降低，有时还采用削角顶盖和带消浪空室的沉箱以减少立波压力。
斜向波浪或不规则波的方向谱分量，在直墙前反射形成三向波，峰谷呈棋盘状交替出现，确定沿堤线波浪的合压力需要考虑直墙分段的影响。
上部为混凝土直墙、下部用斜坡式抛石突基床混合组成的防波堤。
根据突基床顶高程的不同，波浪在直墙前的破碎临界水深变化于
0.8～1.7倍波高范围内。
在满足地基承载力的前提下，应尽量采用
较低的突基床，使直墙前水深大于临界水深形成立波。
突基床过低，直墙前水深小于临界水深，则不可避免地形成破波，直墙上将承受压强比立波压力大得多的破波压力，直接影响直墙的稳定。
因此，在破波条件下，应尽量采用较高的基床，使波浪破碎在基床上，不直接冲击直墙，此时，直墙上承受的是部分波浪或破波水流的波压力。
突基床外侧需采用大块石或人工块体护面和压肩。
堤内侧也可兼作码头。
把上部防浪结构安设在桩、柱支撑上，构成下部可以透水的防波堤。
在波浪小、水深大的水域修建重型防波堤工程量大，不经济。
根据波浪能量集中于海水表层的特点,可以采用这种轻型透空堤。
由于
3倍波高的表层水深内集中了90%以上的波能，防浪结构伸入水下2～2.5倍波高处就可以发挥防浪掩护作用。
结构型式有空箱、一两道直挡板、斜板、平板等，其中箱和板也可做成透水的。
桩、柱等支撑为透空结构，下部波能仍可以穿越。
透空堤是采用挡板固定在桩台两侧的结构，一侧用来防浪，另一侧可以作码头用。
透空堤要按波浪荷载设计。
是由浮体和锚系设备组成的防波堤，可以消减表面波能。
浮体结构有排筏、气囊、空箱或其他特殊形体，常用铁锚系在沉块上。
每道浮堤要有足够的宽度，有时需设数道浮堤才能有效地防浪，再加上其结构的活动性，常须考虑平面布置问题。
浮堤有易于搬移的特点，可以多处使用。
浮堤结构有较多的局限性，主要用于水深大而波浪小的水域或某些需临时防波设施之处。
利用空压机，通过安置在水底的有孔管道喷排气泡，形成气幕和两侧的环流，阻碍并消减波浪的装置为喷气堤）；利用水泵，通过安置在水面的喷嘴喷射水流，以达到消减波能的装置为射水堤。
两者都易于搬移，适用于施工、维修等临时性工程，喷气堤还用于防护爆炸冲击波。
喷气堤与射水堤耗电量大，易发生锈蚀和生物附着，实际应用中还存在不少具体问题。
上述所有轻型防波堤都适用于陡波条件，对长波的掩护效果较差，都有结构单薄、易于损坏、维护要求高等弱点。