某一级渔港斜坡式防波堤设计开题报告

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1. 研究目的与意义（文献综述）

斜坡式防波堤是一种传统的防波堤结构型式，由于结构简施工方便具有较高的整体稳定性能适用不同的地基 ，能就地取材，不 一定需要大型施工机具和设备，且破坏后易于修复，所以这种防波堤结构型式很早就广泛地采用。随着筑港事业的不断发展，斜坡式防波堤的建造逐渐向深水方向发展，今已建有50米水深的斜坡式防波堤 , 同时斜坡式防波堤本身的结构型式也有了许多新的改进例如采用预制混凝土人工块体 ( 四脚锥 体杜洛斯块体及其它异形块体 ) 作为斜坡堤 的护面这种人工块体具有孔隙率大消浪效果好稳定性强等优点因而能使斜坡堤的设计断面得以减小，工程造价有较大的降低。

90年代以来, 我国大中型斜坡堤工程的护面块体, 大多已采用钩连块体或与其相似的扭王字块体, 其在波浪作用下具有稳定性高、不易断裂、适于单层安放 、节省混凝土用量等优点。1996 年设计、1998 年竣工的广东岭澳核电站取排水渠外防波堤是采用钩连块体护面的大型斜坡堤。 该防波堤总长约 1.57km , 轴线处底高程约-5.0～ -9.0m(当地平均海平面为-0.20m)。 这座防波堤的特点:①设计标准高;②为防止排水渠中的温水延程通过防波堤渗入海域, 以较短的路径进入取水口影响取水温度, 因此对排水渠部分的外防波堤还有防渗隔热要求。在海边，常常可沿着海岸线看见连绵不绝的防波堤坝。 而修筑这样的堤坝，一方面是为了海浪冲刷周围的建筑物或其他构筑物，保证人与事物的安全；另一方面，它可以维持水面平稳，以便船舶可以安全平稳地作业和停泊。 因此防波堤的设计是否安全合理，对社会、工业有着重要影响。 对防波堤设计研究，从材料、基础设计宽度、抗倾覆能力、防止水流侵蚀土基等角度提出了相应的设计思路及设计时应注意的具体事项，最终以设计图纸的方式展现设计成果非常重要。防波堤是防御波浪入侵， 形成一个掩蔽水域所需要的水工建筑物。 位于港口水域的外围，兼放漂沙和沙凌的入侵，赖以保证港内具有足够的水深和平稳的水面以满足船舶在港内停泊、 进行装卸作业和出入航行的要求。

随着我国港口建设的发展，港址已由天然条件较好的港湾向波浪条件更为恶劣的外海发展。防波堤作为抵御外海波浪侵入、为港内水域提供平稳作业条件的重要水工建筑物，其设计方法和理念一直受到水运行业的高度重视和不断研究。斜坡式防波堤是水深不太大时一种常见的防波堤结构形式，然而在波浪和水深都 增大的外海，传统的斜坡堤结构形式由于断面 尺寸和护面块体的加大，工程量和工程造价急剧增加。国内的一些专家和学者对防波堤结构设计进 行了一系列的理论研究和试验研究，并提出了一 些创新形式。牛恩宗等对直立式防波堤、斜坡式防波堤分别提出了梳式防波堤、带减压倒 l 型 胸墙的斜坡堤的创新结构式，并在一些工程中成功实践。其中带减压倒 l 型胸墙的斜坡堤，通过设置垂直部分面向港内、水平部分面向外海的倒 l 型胸墙，利用波浪作用在胸墙水平部分的垂 直力和作用在水平部分与垂直部分的相位差，使波浪垂直力成为增加胸墙稳定的外力，而相位差使同步水平力最小。

2. 研究的基本内容与方案

设计的主要内容是针对福建某一级渔港，设计一种斜坡式防波堤以保障港区安全。根据防波堤设计与施工规范，设计针对本项目的斜坡式防波堤，并根据对其进行验算，以确认其合理性：

1. 针对项目情况，设计斜坡式防波堤；2. 根据设计结果，绘制防波堤断面图；3. 对设计的防波堤进行验算，包括胸墙的强度和抗滑、抗倾稳定性，地基的稳定性及地基沉降计算。

修建在软土地基上的斜坡式防波堤,其施工期的安全稳定性尤为重要。在施工现场常常会遇到地基沉降不均匀,沉降速率过快的问题,此时如何确定地基在不断变形的情况下能否保持稳定是需要研究的问题。引入biot固结理论,采用修正剑桥模型,借助大型非线性有限元软件abaqus研究防波堤工程中的地基沉降问题。通过对地基模型简化,模拟现场施工条件,求得地基土体的沉降和水平位移,讨论沉降特点及其影响因素,预测最终沉降量、工后沉降量和沉降引起的额外工程量。通过对比模拟,论证了应用塑料排水板处理地基的必要性。结合不同工况的沉降规律曲线,讨论现有施工技术条件下工期安排的合理性。对于井群地基在2d模型中的简化方法的选取问题,通过算例的比较分析,在井群地基简化为“砂墙”地基和简化为均质地基这两种情况下,沉降计算结果的差异是微小的。根据固结模拟的计算结果,还应用边坡稳定分析方法中的极限平衡法,借助岩土工程软件geostudio对各施工阶段边坡的稳定性进行计算,重点讨论了施工期地基土体强度指标的选取,综合分析了斜坡式防波堤施工期的安全性。

3. 研究计划与安排

每周交与导师毕业设计周进展报告，将进展情况，存在问题以及当前情况说明并听从指导。具体时间安排为

1-4周：阅读参考文献，撰写开题报告，并完成外文翻译

4-8周：斜坡式防波堤设计及计算

4. 参考文献（12篇以上）

1.pasquale contestabile.wave loadings acting on innovative rubble mound breakwater for overtopping wave energy conversion.〔j〕.coastal engineering，2017，60-74.

2.fabio dentale.a cfd approach to rubble mound breakwater design.〔j〕.international journal of naval architecture and ocean engineering.2017.

3.iman safari.hydraulic stability and wave overtopping of starbloc armored mound breakwaters.〔j〕.ocean engineering.2018.