港口码头护岸波浪爬高计算
关于波浪超高的计算
关于波浪超高的计算
波浪的超高对于外海建筑物的结构,标高,外力等都有很大影响.我国海港水文规范波浪对桩柱作用一节中对于静水面以上的波峰高度ηmax 的数值可以查图计算,则波浪的超高△h 可以借用△h=ηmax-H/2来计算.但波峰高度的ηmax 的图是由斯托克斯二阶波理论和椭余波理论的平均值绘制的,在实际计算中,对于有些坡偏大.有些波偏小.例如当H/d=0.3时,Ah/H 的值用椭余波理论计算的则比用规范上的ηmax 图表计算出来的大0.04,假如波面高为7m,则△h 相差28cm,显然误差太大了.我们认为用ηmax 图表计算超两是不科学的,应该按不同波浪要素对应的波浪理论来计算波浪的超高.。
烟台港防波堤工程计算书2
里面的直立堤的极端高水位情况下的抗倾还是抗滑，我不太记得了，当时算的没满足，我改数了，你算的时候把尺寸啥的改改烟台港防波堤工程设计计算书专业：港口航道与海岸工程班级：08级港航一班姓名：杨淯淮学号：0803010107指导老师：陈国平严士常烟台港防波堤工程设计计算书杨淯淮（河河海大学港口海岸与近海工程学院，江苏南京 210098）摘要烟台港西港区烟台市西部，远离市区，邻近经济开发区,与辽东半岛对峙，并与日本、韩国和朝鲜隔海相望。
位于东北亚国际经济圈的核心地带，是中国沿海南北大通道的重要枢纽和贯通日韩至欧洲新欧亚大陆桥的重要节点。
港区陆域广阔，水深、地质条件良好，为烟台港规划的核心港区,地处烟台开发区大季家东北海域。
本设计根据工程所在地的潮位、波浪等资料，结合工程建设目的，港区发展空间及经济性等要求，确定了总平面布置方案，断面形式及断面尺寸，再根据波浪情况、建筑材料及地基土性质，进行斜坡堤的胸墙、直立堤沿各水平缝、齿缝、墙底、基床底的抗倾和抗滑稳定性验算，并对防波堤断面的地基整体稳定性和地基土沉降量进行计算。
本设计根据不同水深选取三个代表断面，其中一个断面进行结构型式设计，两个断面进行护面设计。
结构型式设计中选取直立堤、带胸墙的斜坡堤和不带胸墙的斜坡堤三种型式进行设计计算；护面设计中选取扭王字块体，扭工字块体，四角锥体、安放块石等型式进行设计计算，并根据经济和安全等因素进行方案的比选。
关键词：烟台港；斜坡堤；混凝土方块直立式防波堤；结构设计；护面设计；抗倾稳定性、抗滑稳定性、整体稳定性；地基沉降；方案比选This program-designing of the breakwater in Y antai PortYANG Yuhuai(College of Harbour, Coastal and Offshore Engineering,Hohai University, Nanjing, Jiangsu,210098,China)AbstractY antai western port is located in the west of yantai , away from downtown,neighboring economic development zone，and the north adjacent to the Bohai Bay .It overlooks Liaodong Peninsula、Japan、Korea across the sea. Being one of the main pivotal ports of China as well as an important coastal port open to the outside world, Y antai Port holds a key position in the nation's comprehensive transport network. The port has broad land, deep water, and good geological conditions.It turns into the central port .The W estern Port of Y antai is situated in the west of the city proper, as well as beside the northeast sea of Dajijia Village in Y antai Economic & Technological Development Zone (YETDZ)。
防波堤防浪墙波浪力计算分析方法
图 １合田 良实法中波浪压力的分布 图 １给 出了利用合 田良实法计算得到 的波浪力分布 图。 其 中 ｄ表示基础前 ５Ｈ位置处 的水深 ， 代表 防浪墙前 的水 深 ， 代表 防浪墙墙底到静水面的高度 ，在没有掩护层 的情
Ｐ。＝Ｐ 一（ｐ 一Ｐ ）（ 浪力 ：
采 用 海 港水文规 范＞）中提供 的公式对防波堤 防浪墙波 浪力 进行计算 ，得到 的波浪 力在 立波状态下随水深增加而增 大 ；当波态为近破波 时 ，同一 波高情 况下 ，采 用规 范公 式计 算得 到的总水平波浪力 随水深增大而减小 。同一波态和 水深 条件 下 ，采用规范公 式计 算得到的防浪墙总水平波浪力 随波 高增加而增大 ，近 破波 状态下防浪墙总水平波 浪力 随波高增 大而显著增加 。
合 田良实法 自提 出以来 就受到 了学者们 的广 泛认可 。本 文根据 １９８５年出版的 不规则波及海上建筑物设计》一书 中提 出的合 田良实针对 防浪墙 波浪力进行计算 的方法。该方 法主 要适用于立波和 破碎 波作用下 的防浪墙波浪 力计算 ，在 很 多国家的规范 中都借鉴该 方法进 行波浪力分析和 计算 ，得 到 了大量实 际工程 的检验 。
２８２
中 国 水 运
第 １６卷 、互 一Ｒ臻 蟮 ＊ 镧
增 加而增加 ，因此 ，也 比较 适用于立波及近破波作 用下 的防
从图 ３和图 ４对比分析可以看出 ：
啪 啪 咖 枷 ｌ毫
浪 墙波 浪力 的计 算 ，而对于 陡 波作 用下 的情况 而言 ，采 用
（１）基床 类型为中基床 时，采 用合 田良实方法得到 的防
况下 ，取 ｄ２＝ｄｌ，ｈ。表示 防浪墙高于静水面 的高 度。 ＝ （ ＋ ） ； ＝ ／ｃｏｓｈ（２ｚｄ／Ｌ）； ＝
上海海事大学-海岸工程学-第3.2章海堤3(海堤结构计算)
计算参数
百年一遇高潮位hP=3.10m 风速VZ=34.5m/s 风区长度D=1333m 安全超高A=0.5m，允许越浪 堤前水深d=hP-h滩=3.1-（-0.2）=3.3m 波高累积频率F%=1% 现状堤顶高程Ha=4.5m 现状防浪墙高程H=5.4m
➢堤顶高程复核式：ZP=hP+RF+A
1.设计波浪推算：由当地风场要素推算波浪要素
<0.125 H13%
注意：裴什金法也可以用在浆砌块石厚度，不过
浆砌块石厚度计算时,H均取H13%.
A 砌石护坡厚度计算
(3)《海堤工程设计规范》法（P113）
➢干砌块石护面
t K1 b
HL 3 mH
m cot
A 砌石护坡厚度计算
(3)《海堤工程设计规范》法（P113）
➢干砌条石
t 0.744 b
➢上、下坡度一致
➢上平下陡 ➢下平上陡
上述计算公式的使用范围是: • m(上)=1~4 • m(下)=1.5~3 • Dw/L=-0.067~0.67 • B/L<=0.25
应用在平台在静水位附近。堤坡断面均为斜 坡，对于上下断面中含陡墙的不适用。
D 堤前有压载时的爬高计算
计算步骤: • 先计算无压载条件下的爬高; • 将所得爬高值乘以压载修正系数; • 当dw/H<=1.5,M<=1.5时候,还要考虑dw的影响.
幅度的计算方法。且采用函数关系，方便 电算；
正向规则波在斜坡上的水位变化,包括爬高和 回落
正向规则波在斜坡上的水位变化,包括爬高和回落
R K R1H
K 是糙R率1系数K1 th(0.432M ) (R1 )m
R1 坡是数KMm有=1关,H=11m时( 候L波)浪1/ 爬2 (高th或2降深d,)与1斜/ 2
波浪爬高计算[优质ppt]
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堤前种植红树林
草皮护面
栅栏板护面
四脚空心方块护面
插砌条石护面
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4. 本《规范》应用计算公式来源
通过对众多的公式进行了调研和比较计算，并 且和广东水科院、国内其他一些有关波浪爬高物 理模型试验成果进行对比分析，选用了现在推荐 的波浪爬高计算公式。
本《规范》推荐的公式主要有国家《堤防工程 设计规范》公式（计算上下均为斜坡、中间带平 台以及斜波作用时采用），海港水文规范公式 （单坡规则波及风作用下的不规则波）、原苏联 公式（0<m<1的单坡爬高）以及其它大学里的公 式（防浪林消波公式、插砌条石消波公式等）。
对爬高的研究，刚开始规则波研究相对较多，后对不 规则波的研究越来越多，爬高研究主要分为单坡和复 坡爬高两种类型。单坡上爬高计算方法，目前发展的 相对成熟，经验公式主要有钟可夫斯基公式、Hunf公 式、《堤防工程设计规范》中推荐公式、《海港水文 规范》中推荐公式、莆田公式、原苏联（92-60）规范 推荐公式等。我国在工程中应用较广泛的是《堤防工 程设计规范》公式、《海港水文规范》公式和莆田公 式；复坡上的波浪爬高计算公式主要有《堤防工程设 计规范》公式以及大工李玉成教授等建议的爬高公式 等。相比较之下，波浪在复杂断面上的爬高研究较少， 计算公式也不多，并且由于大多数公式都是在特定的 边界条件下结合试验研究成果或原型观测成果总结得 出的，计算成果差别较大。
6.5.5 对插砌条石斜坡堤，平面加糙率宜采用25
％，波浪爬高可按附录E第E.0.11条确定。
说明：插砌条石平面加糙率是指条石凸起加
糙面积与坡面总面积之比。
波浪爬高计算公式及附表
附录C 波浪计算C.1 波浪要素确定C.1.1 计算风浪的风速、风向、风区长度、风时与水域水深的确定，应符合下列规定：1 风速应采用水面以上10m 高度处的自记10min平均风速。
2 风向宜按水域计算点的主风向及左右22.5°、45°的方位角确定。
3 当计算风向两侧较宽广、水域周界比较规则时，风区长度可采用由计算点逆风向量到对岸的距离；当水域周界不规则、水域中有岛屿时，或在河道的转弯、汊道处，风区长度可采用等效风区长度Fe，Fe可按下式计算确定：式中ri——在主风向两侧各45°范围内，每隔Δα角由计算点引到对岸的射线长度（m）；αi——射线ri与主风向上射线r0之间的夹角（度），αi＝i×Δα。
计算时可取Δα＝7.5°（i＝0，±1，±2，…，±6），初步计算也可取Δα＝15°（i＝0，±1，±2，±3），（图C.1.1）。
图C.1.1 等效风区长度计算4 当风区长度F小于或等于100km 时，可不计入风时的影响。
5 水深可按风区内水域平均深度确定。
当风区内水域的水深变化较小时，水域平均深度可按计算风向的水下地形剖面图确定。
C.1.2 风浪要素可按下列公式计算确定：式中——平均波高（m）；——平均波周期（s）；V——计算风速（m/s）；F——风区长度（m）；d——水域的平均水深（m）；g——重力加速度（9.81m/s2）；tmin——风浪达到稳定状态的最小风时（s）。
C.1.3 不规则波的不同累积频率波高Hp与平均图C.1.1 等效风区长度计算波高之比值Hp/可按表C.1.3-1确定。
表C.1.3.1 不同累积频率波高换算不规则波的波周期可采用平均波周期表示，按平均波周期计算的波长L 可按下式计算，也可直接按表C.1.3-2确定。
表C.1.3.2 波长～周期～水深关系表L＝f（T,d）续表 C.1.3.2C.1.4 设计波浪推算应符合下列规定：1 对河、湖堤防，设计波浪要素可采用风速推算的方法，并按本附录第C.1.2条计算确定。
防波堤及护岸结构计算程序
19.33
高度系数Kz＝
0.70
波峰作用时胸墙上
的平均压力强度 P
＝0.24γHKp＝ 波压力分布高度
d1+Z＝Htanh（2π
d/L）Kz＝ 波浪压力强度分布见图
1、水平波浪力及其倾覆矩
挡浪墙总高度h＝
2.50
2、波浪浮托力及其倾覆矩
单位长度胸墙上的总波浪力P＝ 水平波浪力产生的倾覆矩MP=
波浪浮托力折减系数μ＝
临时护岸挡浪墙稳定计算
五、作用于斜坡式
建筑物顶部胸墙上
的波浪力
根据《海港水文规
范》（JTJ213-98）
8.2.11条计算
波高H5%=
1.50
计算水位
2.86
护岸前水深d1=
-0.14
无因次参数ξ＝ （d1/d）（d/H）2πH/L＝
临界无因次参数ξb＝ 3.29*（H/L+0.0343）＝
波坦L/H＝
2.77 69.25
0.91 62.88 69.25
胸墙单宽水下体积V2＝ 胸墙单宽水下自重力G2＝
G2的稳定力臂L2＝ G2的稳定力矩MG2＝ 胸墙底面摩擦系数f＝
水平力组合γ0γPP＝
21.19
（γuPw+γGG－γuPu）f＋γEEb＝
抗滑稳定性验算结论 ：胸墙抗滑稳定性满足要求
2、抗倾稳定性验算
沿墙底抗倾稳定性
的承载能力极限状
态设计表达式：
γ0（γPMP＋γuMu）≤（γGMG＋γEME+γuMPw）/γd
结构系数γd＝
1.25
水平波浪力对后趾的矩MP＝
波浪浮托力力矩Mu＝
9.11
重力标准值稳定力矩Mห้องสมุดไป่ตู้＝
波浪爬高计算公式及附表
波浪爬⾼计算公式及附表附录C 波浪计算C.1 波浪要素确定C.1.1 计算风浪的风速、风向、风区长度、风时与⽔域⽔深的确定，应符合下列规定：1 风速应采⽤⽔⾯以上10m ⾼度处的⾃记10min平均风速。
2 风向宜按⽔域计算点的主风向及左右22.5°、45°的⽅位⾓确定。
3 当计算风向两侧较宽⼴、⽔域周界⽐较规则时，风区长度可采⽤由计算点逆风向量到对岸的距离；当⽔域周界不规则、⽔域中有岛屿时，或在河道的转弯、汊道处，风区长度可采⽤等效风区长度Fe，Fe可按下式计算确定：式中ri——在主风向两侧各45°范围内，每隔Δα⾓由计算点引到对岸的射线长度（m）；αi——射线ri与主风向上射线r0之间的夹⾓（度），αi＝i×Δα。
计算时可取Δα＝7.5°（i＝0，±1，±2，…，±6），初步计算也可取Δα＝15°（i＝0，±1，±2，±3），（图C.1.1）。
图C.1.1 等效风区长度计算4 当风区长度F⼩于或等于100km 时，可不计⼊风时的影响。
5 ⽔深可按风区内⽔域平均深度确定。
当风区内⽔域的⽔深变化较⼩时，⽔域平均深度可按计算风向的⽔下地形剖⾯图确定。
C.1.2 风浪要素可按下列公式计算确定：式中——平均波⾼（m）；——平均波周期（s）；V——计算风速（m/s）；F——风区长度（m）；d——⽔域的平均⽔深（m）；g——重⼒加速度（9.81m/s2）；tmin——风浪达到稳定状态的最⼩风时（s）。
C.1.3 不规则波的不同累积频率波⾼Hp与平均图C.1.1 等效风区长度计算波⾼之⽐值Hp/可按表C.1.3-1确定。
表C.1.3.1 不同累积频率波⾼换算不规则波的波周期可采⽤平均波周期表⽰，按平均波周期计算的波长L 可按下式计算，也可直接按表C.1.3-2确定。
表C.1.3.2 波长～周期～⽔深关系表L＝f（T,d）续表 C.1.3.2C.1.4 设计波浪推算应符合下列规定：1 对河、湖堤防，设计波浪要素可采⽤风速推算的⽅法，并按本附录第C.1.2条计算确定。
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Lpo
m 注：变量根据
实际情况 b1
Hc
建筑物前
水深
2.46 （m）
5.1
m
以谱峰周
期Tp计算
的深水波
134.7 长（m）
斜坡坡度
1.5 系数
坡肩宽度
6 （m）
堤顶在静
水面以上
的高度
3.54 （m）
i 1.33倍T Tp
水底坡度 谱峰周期 18.354 （s）
8.2.4.2 斜坡堤 无胸墙时，堤 顶的越浪量计 算：
面（K△ =1）、 H=1m时的 爬高值
（m）
e
0m
A
0.5 m
Ro
2.20 m
三、斜坡提堤
顶越浪量计算
p60
8.2.4.1 本条所
列公式宜符合
下列条件：
（1）2.2
≦d/H1/3
≦4.7
（2）0.02
≦
H1/3/Lpo
≦0.10
（3）1.5
≦m≦3.0
（4）0.6
≦
b1/H1/3
≦1.4
式中
（5）1.0 ≦Hc/H1/3 ≦1.6 （6）底坡 i≦1/25
系数
（可变 （查表
Kp
1.4 量）
得）
H/d
1.219512
2）当m≤ 1.25时， 按下式计 算：
堤顶高程= 设计洪水 位或设计 高潮位+堤 顶超高
= 7.839656
（m）
2.91 4.929656
堤顶超高 Y=R+e+A
= 4.929656 m
设计波浪
爬高
R 4.429656 m
设计风雍 增水高度 安全加高 无风情况 下，光滑 不透水护
建筑物前 水深 d
2.46 m
斜坡坡度
m
.
与斜坡的
m值有关
的函数 M
1.5 1/m
10.1364
L/H 2πd 2πd/L
1：m
0.666667 26.41176 15.45664 0.114749
爬高函数 R(M) 0.007485
相应对于 某一d/L时 的爬高最
大值 R1(m) 0.566471
1.24 1.029
4.98
二、断面尺度 确定
（一）胸墙顶 高程
1、允许越 浪的斜波 堤，堤顶 高程：
风速
U
重力加速
度
g
斜坡比
m
堤顶高程
宜在设计
高水位以
上不小于
0.6倍的设
计波高值
。
堤坝顶高
程=设计
高水位
+0.8H13
%
0.8
=
6.54 m
2、对基本
不越浪的
斜波堤，
堤顶高
程：
堤顶高程
宜在设计
高水位以
4πd/L
0.229497
sh（4π d/L） 0.231517
（4πd/L） /（sh（4π
d/L）） 0.991275
1+（4π d/L）/
（sh（4π d/L）） 1.991275
K1
1.24
K2 1.029
0.432M 4.378927
th
（0.432M
） 0.999686
R1(m)-K2 -0.46253
累积频率 为1%的爬
高
与风速有 关的系数 K△=1， H=1m时 波浪爬高
（m）
R1% 3.89263
K△
0.47
KU
1
m 查表得
R1 1.236148 m
H1%
6.7 m
R2% 3.620146 m
故按波浪
爬高确定
的胸墙顶
高程为：
极端高水
位+R2%
= 6.530146 （m）
2.91
6、根据《 堤防工程 设计规范 》 （GB5028 6-98)有关 规定： （6.3.1）
K△=1， H=1m时 波浪爬高
（m） R1 1.236148
th（2π d/L） 0.114248
系数
1.09
M3.32 2185.419
系数
-1.25
（-1.25M) -12.6705
exp:指数
函数，
exp（2）-
- e的2次
方
exp（-
1.25M） 3.14E-06
K3 K3/2 4πd
4.98 2.49 30.91327
一、设计条件
（一）设计水 位： 设计高水位 设计低水位 极端高水位 极端低水位
（二）设计波 浪要素： H1%
2.46 m 0.42 m 2.91 m -0.10 m
6.7 m
H4%
0m
H5%
5.8 m
H13%
5.1 m
平均波高 H 平均周期 T
L
3m 13.8 s 134.7 m
（三）系数： K1 K2 K3
2.42
1.95
1.61
堤顶高程
对比分析
允许越浪
6.54 m
基本不越
浪
8.58 m
堤顶设胸
墙 8.835 m
设计高水
位 5.423047 m
极端高水
位 5.873047 m
在风作用
下 6.530146 m
m=1.5~5.
堤防防洪 10.89391 m 0
堤防防洪 7.839656 m m﹤1.25
H= 2.768595 H= 2.974359 H= 3.167702
gTP2m
4957.032
《海港水 文规范》 （JTS1452-2013）
0.482353
0.037862 1.5
1.176471
0.694118
2πH1/3 32.04424
（gTP2m
）/（2π
H1/3） 154.6934
（gTP2m
）/（2π
H1/3）
1/2 12.43758
LN()
2.520722
2.963047
《海港水 文规范》
P70
计算时波
坦取为
L/H1%
20.10448
波速
C
9.76087 m/s
U/C
U/C
0
KU
3.620146
（1、2级 堤防的堤 顶超高值 不应小于 2.0m）
(P15)
当设计高
潮位中包
括风雍增
水高度
时，不另
计算。
堤防工程
安全加高
值（m）
堤防工程
的级别
1
2
3
4
5
不允许越
浪
1
0.8
0.7
0.6
0.5
允许越浪
0.5
0.4
0.4
0.3
0.3
m=taga，
a为斜坡坡
角
可根据风 速V （m/s） ，堤前水 深d （m）， 重力加速 度g （m/s2） 组成的无 维量 V/(gd） 1/2，查表
V/（gd） 1/2 Kv
经验系数 Kv
≤1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
1
1.02
4、根据港 口工程《 海港水文 规范》 （JTS
145-22013）有 关规定：
按波浪爬 高确定其 胸墙顶高 程，正向 规则波的 爬高按公 式 （8.2.31）、 （8.2.32）、 （8.2.33）、 （8.2.34）和 （8.2.35）计算。
1） 设计
高水位
取13%
H
L
2.46 m 5.1 m
134.7 m
上不小于
1.0倍的设
计波高值
。
堤坝顶高
程=设计
高水位
+1.20H13
%
1.2
=
8.58 m
3、对堤顶 设胸墙的 斜波堤， 胸墙堤顶 高程： 根据《防 波堤设计 与施工规 范》 （JTS1541-2011） 有关规 定：
(4.1.3.3) 、(P7)
胸墙顶高 程=设计 高水位 +1.25 H13%
= 8.835 m
2
3
4
≥5
1
1.1
1.18
1.24
1.28
≥5 1.30
10
13
20
50
1.64
1.54
1.39
0.96
1.57
1.48
1.36
0.97
1.48
1.4
1.31
0.99
1.08
1.16
1.22
1.25
1.28
不允许越
浪的堤
防，爬高
累积频率
宜取2%，
对允许越
浪的堤
防，爬高
爬高累积
累积频率
频率换算
宜取
系数Kp
13%；
p（
H/d
＜0.1
2.66
2.23
2.07
1.97
1.9
1.84
0.1~0.3
2.44
2.08
1.94
1.86
1.8
1.75
＞0.3
波浪爬高 （m）， 从静水面 算起，向
上为正 R
2.963047
K△
0.47
故按波浪 爬高确定 的胸墙顶 高程为： 设计高水 位+R
= 5.423047 （m）
2.46
2）极端高 水位
2.91
m
故按波浪
爬高确定