大学毕业论文-—烟台港西港区防波堤工程设计设计.doc

摘 要烟台港西港区位于烟台市西北35公里处，远离市区，邻近经济开发区，与蓬莱市接壤，-10米以上深水岸线贴岸，发展空间开阔，经济活力强劲，地理位置优越。扼渤海南侧湾口，背靠山东半岛，北望辽东半岛,东邻日本、韩国。使烟台港西港区成为环渤海地区理想的水运中转货物的集散地、连接东北与华东的交通枢纽、山东半岛与日韩贸易最便捷的进出口口岸。该处的地质条件较好，基本为粉细沙土。斜坡式防波堤在我国使用最广泛，一般适用于地基土壤较差，水深较小及当地盛产石料的情况。它对地基承载力的要求较低；施工比较简单，在施工过程中或建成之后，如有损坏，修复较容易；在使用方面，由于波浪在坡面上破碎和较少反射，所以消波性能良好。鉴于斜坡式防波堤有上述优点，烟台地区又是石料丰富，所以采用斜坡式防波堤。此设计为2000m烟台港西港区防波堤，主要分为四大部分：第一部分主要是对烟台港西港区的地形、水文、气象、泥沙、地质等资料收集和调研，通过对资料的分析来掌握港口的现状及存在的问题。第二部分主要包括烟台港西港区平面布置，码头结构初步设计和方案比选，码头构件尺寸的确定，堆场和辅建区的布置；第三部分为防波堤结构计算，如断面结构的确定、护面块体的重量和厚度、胸墙作用标准值计算和相应组合、胸墙的抗滑抗倾稳定性计算、地基稳定性验算。第四部分主要是码头平面图和防波堤平面图、剖面图的绘制。 关键词：斜坡式防波堤；平面布置；防波堤结构计算；码头平面图 IIABSTRACTYantai port is located in the northwest of yantai 35 kilometers， away from downtown, neighboring economic development zone, and border on Penglai, the shoreline which have- 10 meters deep water , stick deep space development, economic dynamism, the geographical position is superior. Bohai sea south bay, choke back by shandong peninsula, north east at liaodong peninsula, Japan and South Korea. Yantai port to become the bohai rim region of water transfer of goods ideal distribution of northeast China, the of traffic hub connection with the northeast and east of China, shandong peninsula and the most convenient import and export trade in Japan and Korean. The geological conditions are good for the fine sand, the sand is basic for powder.Sloping breakwater is the most widely used in our country, and applies to poorer soil foundation, depth of smaller and produced stone. It is the low of requirement for bearing capacity, Construction is simple in construction process, or, if there is damage after completion, repair easily, In use, because in the slope surface waves breaking and less reflection wave elimination, so good performance. Due to the above advantages are sloping breakwater, here is rich of stone, so using stone sloping breakwater.The design for the prevention of yantai port 2000m, mainly divided into four parts, the first part is mainly to the west of yantai port terrain, hydrology, meteorology, sediment, geology, as well as data collection and investigation, through the analysis of the data to grasp the port status and existing problems. The second part of yantai port mainly includes the layout, preliminary design and structure designs, wharf, size and auxiliary building area decorate, The third part is the structure calculation, such as section breakwater structure, a weight and thickness, chest and corresponding standard role XiongQiang combination, the anti-sliding and anti-inclining stability calculation, the foundation stability checking. The fourth part mainly wharf plan, plan and breakwater draw profile.Key words：Sloping breakwater；the layout；Breakwater structure calculation；Wharf plan 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日第一章 设计背景教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日目 录第一章 设计背景51.1工程概述51.2设计原则51.3设计依据51.4设计任务5第二章 设计资料62.1地形条件62.2气象条件62.3水文条件82.4泥沙条件132.5地质条件132.6地震条件152.7荷载条件152.8施工条件15第三章 设计成果163.1总体设计成果163.2结构方案成果163.3关键性技术要求163.3.1爆破夯实163.3.2扭工字块的摆放方法173.4设计成果评价17第四章 总平面设计184.1 工程规模184.2 布置原则184.3设计船型194.4作业条件194.5总体尺度194.5.1码头泊位长度194.5.2码头前沿高程204.5.3码头前沿停泊水域尺度204.5.4码头前船舶回旋水域尺度214.5.5陆域设计高程214.5.6航道设计尺度214.6平面方案比选224.7装卸工艺设计224.8配套工程23第五章 结构选型265.1结构型式265.2构造尺度26第六章 结构计算286.1毕设条件286.1.1设计水位286.1.2设计波浪要素286.1.3地质286.1.4地震286.1.5结构安全等级286.2断面尺寸的确定296.2.1胸墙顶高程296.2.2堤顶宽度306.3护面块体稳定重量和护面层厚度306.3.1护面块体稳定重量306.3.2护面层厚度316.4垫层块石的重量和厚度326.5堤前护底块石的稳定重量和厚度326.5.1堤前最大波浪底流速326.5.2护底块石的稳定重量326.6胸墙的作用标准值计算及相应组合336.6.1持久组合荷载效应计算336.6.2短暂组合（施工期）荷载效应计算376.7胸墙的抗滑、抗倾稳定性验算396.7.1胸墙的抗滑验算396.7.2沿墙底抗倾稳定性验算406.8地基稳定性验算416.8.1 短暂状况416.8.2 持久状况46致谢54参考资料及设计规范55外文资料及译文57毕业设计任务书及进度计划表81第一章 设计背景1.1工程概述烟台港西港区位于烟台市西北35公里处，远离市区，邻近经济开发区，与蓬莱市接壤，-10米以上深水岸线贴岸，发展空间开阔，经济活力强劲，地理位置优越。扼渤海南侧湾口，背靠山东半岛，北望辽东半岛,东邻日本、韩国。使烟台港西港区成为环渤海地区理想的水运中转货物的集散地、连接东北与华东的交通枢纽、山东半岛与日韩贸易最便捷的进出口口岸。为了满足货物进出口的需要，烟台港西港区在原有矿石码头的基础上建造一个50000吨级泊位的液体化工码头，兼顾同时停靠两个20005000吨级液体化工船舶；建造一个50000吨级泊位的油品码头；建造2000m的防波堤以抵御NNE及E向的波浪作用；码头后方建设液体化工堆场和相应的辅助设施如水、电、消防、通信、道路等。码头、防波堤、引堤及护岸属于一般港口的水工建筑物，结构安全等级为级，结构重要性系数=1.0。1.2设计原则（1） 总体设计符合国家、地方经济发展规划和总体部署，遵循国家和行业有关工程建设法规、政策和规定。（2） 结合国情，采用成熟的技术、设备和材料，使工程设计安全可靠、使用方便、工程量少、总造价低、施工进度快，获得较好的经济效益和社会效益。（3） 注重工程区域生态环境保护，不占用土地，方便管理，节省投资。1.3设计依据设计依据为：设计任务书、海港总平面设计规范、液化天然气码头设计规程、海港水文规范、防波堤设计与施工规范、港口规划与平面布置等相关规范标准，还有设计任务书、现有港区形势图、设计参考书等。1.4设计任务设计任务为做烟台港西港区平面布置，设计烟台港西港区2000m防波堤的结构并做结构计算。此防波堤抵御N方向波浪的作用，结构安全等级为级，结构重要性系数=1.0。第二章 设计资料第二章 设计资料2.1地形条件烟台港西港区处于山东半岛北岸的剥蚀丘陵区，区域内褶皱构造发育，山体较多，北部沿岸地形较为平缓，东部沿岸坡度较大。本区海域泥沙来源少、泥沙活动不活跃。东部岸线受岬角掩护，水域条件良好，北部岸线受NNW、NW浪影响，冬春季波浪较大。本区不处于地质断裂带上，地震基本烈度为7度。2.2气象条件西港区处尚未进行系统的气象要素的观测，本次将采用烟台海洋站多年观测资料作统计分析。烟台海洋站气象观测场位于芝罘岛上，地理坐标为：北纬3733.3、东经12123.5。海拔高度为74.3m，风速仪距地面高度10.4m。（一） 气温年平均气温：13.4C平均最高气温：17.7C平均最低气温：11.1C极端最高气温：37.1C极端最低气温：-11.7C（二） 降水年平均降水量：425.1mm年最大降水量：616.7mm一日最大降水量：76.5mm年平均降水量日数为95.6天降水强度中雨年降水日数为13.4天降水强度大雨年降水日数为4.2天降水强度暴雨年降水日数为0.2天该区降水有显著的季节变化，雨量多集中于每年的6、7、8月份，这三个月的降水量为年降水量的53%，冬季降水量最少，12月至翌年的2月降水量仅为年降水量的9%。（三） 风多年每日24次风速、风向资料统计，该区常风向为N向，出现频率为13.3%，次常风向为NW、W向出现频率分别为12.12%、11.55%。强风向为NW向，该向7级风出现频率为0.46%，次强风向为N向。具体见风频率统计表（表2-1）和风玫瑰图（图2-1）。表2-1 风 频 率 统 计 表 风速频率（%）风向7.9（m/s）8.0-10.7（m/s）10.8-13.8（m/s）13.9-17.1（m/s）17.2（m/s）合计N10.291.920.940.1413.30NNE4.020.580.180.044.83NE3.870.290.080.014.24ENE1.720.110.031.85E5.690.410.060.016.17ESE2.770.170.022.97SE8.301.270.310.019.89SSE4.121.030.370.040.015.57S6.121.150.300.037.61SSW2.090.250.060.012.41SW6.240.280.066.59WSW3.530.120.013.66W11.090.420.0411.55WNW2.380.430.102.91NW6.793.081.790.420.0412.12NNW3.430.630.240.034.34C合计82.4512.154.590.750.06100.00图2-1 烟台港风玫瑰图（四） 雾多年平均每年大雾日为29.0天，大雾多出现于每年的47月，为全年雾日的65%，而每年的8月以后，大雾日显著减少。平均每年大雾实际出现天数为10.9天。（五） 灾难性天气本区灾害性天气过程主要为台风（含热带风暴，强热带风暴）和寒潮。据多年资料统计影响烟台附近海域的台风每年有12个，一般多出现于79月份。每当台风路经本区时，将出现大风、大浪、暴潮和暴雨。如8509号台风，烟台出现33.3m/s、SSE向大风，最高潮位达3.73m；受9216号台风影响，烟台港风速达1830m/s，出现解放以来最高历史潮位（4.03m）。多年资料统计，每年11月翌年3月为寒潮出现季节，平均每年3.2次，受寒潮影响本海区出现偏N向大风，风速可达910级，且有偏N向的大浪，持续时间可达34天。2.3水文条件（一） 潮位国家海洋局第一海洋研究所对烟台套子湾西海岸海区建港条件进行了调查和部分水文要素的短期观测，并于1994年12月完成了“烟台初旺湾芦洋湾自然环境调查报告”。潮位是利用初旺湾验潮站1987年3月4日4月13日一个月的潮位资料和烟台同步资料及烟台19531994年长期资料统计分析。用差比方法求得工程海域的设计参数。本次设计采用上述计算值。1、高程关系：1.33m1.25m0.08m黄海平均海面平均海平面当地理论最低潮面图2-2 高程关系2、潮位特征值：（以下水位值均从当地理论最低潮面起算）工程海域为正规的半日潮，其（HK1+HO1）/H平方米=0.32最高高潮位： 3.67m最低低潮位：-0.77m平均高潮位： 2.10m平均低潮位： 0.61m平均潮差： 1.49m平均潮面： 1.33m在此尚应说明2003年10月10日12日，由于强冷空气南下影响，烟台港出现仅低于1992年的特高水位，调查值为3.77m。3、设计水位：设计高水位： 2.46m设计低水位： 0.25m极端高水位： 3.56m极端低水位：-0.95m4、乘潮水位表2-2 不同延时不同保证率乘潮水位表频率（%）水位（m）延时80859095乘潮一小时1.811.751.671.49乘潮二小时1.751.691.601.43乘潮三小时1.631.581.471.31乘潮四小时1.471.421.321.17（二） 海流海流观测分两个区域进行，第一个区域位于龙洞咀及以南的初旺湾，芦洋湾海域，共布设六个测点；第二区域为龙洞咀东北的天然深槽和龙洞咀以西的海域，共布设六个测点，分别进行大、小潮连续25小时观测。观测日期为：大潮第二区域为7月15日09时至16日10时，第一区域为7月16日17时至17日19时；小潮第二区域为7月22日09时至23日12时，第一区域为7月23日16时至24日19时。垂线测点采用六点法，依据实测资料，本海区海流特征如下：1、潮流特征：测验海区的潮流为不规则半日潮流，其（WK1+WO1）/W平方米在0.761.45之间，浅水分潮流影响比较明显，潮流的运动属往复流性质。2、潮流流场：龙洞咀以南第一测区涨、落潮潮流平均流向呈南北走向，龙洞咀以被第二测区涨、落潮潮流平均流向呈东西走向。3、最大流速：大潮期间涨、落潮实测垂线平均最大流速第一测区出现在L05站，流速值分别为0.55m/s、0.77m/s，流向分别为150、325，测点最大涨、落潮流速为0.74m/s、0.88m/s，流向分别为174、344，出现在L03站表层。第二测区垂线平均最大流速出现在L09和L07站，流速为0.58m/s和0.90m/s，流向分别为81、278；测点最大涨、落潮流速为0.76m/s、0.96m/s，流向分别为74、260，出现在L07站和L09站表层。4、余流：本海区余流较小，垂线平均余流流速、流向见表2.3。表2-3 垂线平均余流流速、流向L01L02L03L04L05L06L07L08L09L10L11L12大潮流速（m/s）0.060.030.060.070.060.010.060.040.200.050.020.01流向（）62086911615913815216667224142153小潮流速（m/s）0.050.010.040.020.030.020.030.030.060.010.040.01流向（）342354312015526020518123163260304（三） 波浪1、资料概况西港区无波浪实测资料，而与其临近（相约30km）的烟台海洋站在芝罘岛北侧进行了长期的波浪观测工作（1981年至2002年）。本工程岸线在龙洞咀周围，其水深岸线走向与芝罘岛相似，水域开阔无岛屿影响。芝罘岛测波资料有着极好的代表性，基本代表了西港区深水处的波况。本次取用芝罘岛多年（1981年至2002年）观测资料作统计分析。2、波浪概况图2-2 波玫瑰图烟台海洋站位于芝罘岛，地理坐标为北纬3736、东经12126，测波浮标在测点的N向，水深约为17.3m，使用仪器为HAB2型岸用测波仪，仪器的拔海高度为75.9m，每日进行4次（08、11、14、17）观测，大风浪过程中进行加密观测。多年观测资料分析结果：该区常波向为NNW、NW，出现频率分别为8.20%、8.19%；次常波向为N、NNE，出现频率分别为5.91%、5.77%。强波向为NNW向，次强波向为N向，这两个方向H4%1.5m出现频率分别为3.07%、2.45%。详见波玫瑰图（图2-2）、波高统计表（表2-4）和周期频率统计表（表2-5）。表2-4 烟台波高频率统计表波高（m）频率%波向0.50.6-0.70.8-0.91.0-1.21.3-1.51.6-2.02.1-2.42.5合计N0.210.770.620.800.951.110.550.795.91NNE0.240.