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文本内容:
护岸工程课程设计书
一、设计课题某护岸断面设计，并验算其抗滑与抗倾稳定性
二、设计背景
1.概述护岸是河口及海岸地区用于保护天然岸坡免受波浪、潮流侵袭，防止岸坡倒塌的工程措施护岸工程按照其平面布置和抵御波流的方式不同，可分为两种类型直接和间接护岸本设计采用的护岸类型为直接型护岸
2.工程地质条件根据钻探揭露，工程场区土层自上而下而划分为
①第四系人工素填土（Qi#、
②冲积层（QD、
③残积层（Q5）和
④震旦系基岩（Z）3•水文地质条件场区地下水丰富，属于空隙潜水类，多属中等透水性土层，赋水性良好另外在淤泥、淤泥质土赋存少量毛细管水地下水动态多受潮汐及气象影响水位埋深在L10-
2.30之间
4.场地稳定性与适宜性及建议场地内地地势平坦，堤身未见管涌、塌陷等不良地质现象，堤岸整体稳定性较好根据场地岩土层的稳定性和适宜性，结合本工程特征，路基基础建议对素填土采用强夯法进行加固施工，堤围基础可采用开挖部分软弱土层置换砂石或者采用旋喷桩进行复合地基处理
三、设计资料
1.计算荷载主要考虑建筑物自重、土压力和防洪通道汽车荷载10KN/m2（按汽10考虑），由于墙前后水位认为近似平齐，不计剩余水压力
2.回填土湿容重Y=
18.9N/m3,内摩擦角6=
30.3°,凝聚力C=
13.4Kpa
3.防洪标准和设计水位1）防洪标准按I级堤防工程分期建设，防洪（潮）设计标准为200年一遇2）设计洪水位本工程设计洪水位统一定为
2.60mo3）设计低水位-
1.10m
4.堤顶高程本工程按堤顶高程
3.60m设计
5.采用规范《港口及航道护岸工程设计及施工规范》
四、堤型选择根据本工程的特点和该堤围整治工程的目的即进行堤路结合，以改善该岛交通环境，本设计方案为前堤后路的形式，堤上设栏杆，防洪通道地面按200年一遇洪水位以上设计，同时为节省挖填土方，尽量根据现有地形进行布置
五、堤身设计:
七、结语本次设计采用直立式护岸，考虑到了墙后车辆行驶要求，并满足各项稳定指标要求，基本上是成功的在设计过程中也存在以下简化墙后水位为假设值；地基稳定滑动仅采用了一组滑动面，不能代表实际的最危险滑动面；计算剩余水压力时没有充分考虑墙前墙后各种水位的组合；没有考虑波浪的作用和基底浮托力的作用等本工程堤身断面采用前堤后路的形式，堤身结构主要由挡墙、防洪通道和堤顶结构组成
1.挡墙本工程挡墙采用临水侧设200mm厚C25加筋混凝土护面的M10浆砌石重力式挡土墙，对无挡墙或部分不稳定的干砌墙，则拆除已有挡墙重新砌筑挡墙
2.防洪通道防洪通道宽5m,通道外边到堤岸前设l.5m的安全带，路面顶高程除利用已有混凝土路面外均为200年一遇水位
2.60m以上，同时结合现在地形，尽量减少挖填方，路面结构为泥结碎石路面，路肩设素混凝土路缘石
3.堤顶结构堤顶即为挡墙顶，堤顶总宽为
0.8m,外侧设高
0.3m的混凝土坎，坎顶高程即为堤顶设计高程
3.60m,坎顶设透空栏杆，堤顶和防洪通道之间设安全过渡带
4.堤身及排水堤身外坡为浆砌石挡墙，堤顶临水侧均为斜坡式，新建挡墙段外坡为1:
0.25,堤身防洪通道内坡坡度为1:
2.0挡墙墙身沿纵向设两排e50排水管，纵向间距2〜3m
5.护面典型剖面设计根据设计指标，考虑工程要求、自然情况、设计荷载以及施工条件与状况，初步估计断面形式如下图（具体见另附文件）直立式护岸断面图（省略法槽）如图所示，墙身采用浆砌块石挡土墙，堤身外包200mm厚加筋混凝土，挡土墙底部设厚500nlm混凝土底板基槽开挖到-
3.00m标高，开挖宽度10%开挖边坡江侧为1:2,陆侧为
11.5o基槽底铺设MOkg/i/的土工布基槽内换填
1.7m厚的中粗砂再抛1m厚10-100kg的块石基础堤防后方的防洪通道，路面高程按照地面情况设定，本工程选择新设防洪通道，路面结构采用泥结碎石路面
六、稳定计算
1.渗流及渗流稳定分析根据本工程实际情况，各堤段具有如下防渗特点
①堤外坡为现浇混凝土护面挡墙，属不透水体；
②堤基面层为弱透水淤泥质土，透水层埋藏较深；
③堤内地面普遍较高，且有效渗径较大综合考虑以上因素，该工程具有非常有利的防渗条件，堤围防渗不是本工程的控制因素，故本工程不进行渗流计算
2.堤身整体抗滑稳定验算和挡墙抗倾稳定性验算1）计算资料防洪通道汽车荷载q=10KN/m2（按汽10考虑）素填土y=18KN/m3,G=8Kpa,“尸
20.3t回填砂y=18KN/m3,C=0Kpa,62=33°22碎石倒滤层y=10KN/m3,C=0Kpa,@3=36°33抛石基床水下YkllKN/m;C=0Kpa,e3=40°3素混凝土y=24KN/m3；水下Y=14KN/n钢筋混凝土Y=25KN/m3；水下ynSKN/nf浆砌块石y=22KN/m3；水下丫=12郎/府与垫层之间的摩擦系数为f=
0.62）计算主动土压力分布如断面图所示，由于墙后土层分为三层（素填土、回填砂和碎石倒滤层），又根据港口规范重力式码头
2.
2.11条规定，当破裂面通过两种填料时（回填土和碎石倒滤层），出坡点P以上和以下分别按两填料的指标计算土压力P点的位置由的平均值近似确定根据两种填料的破裂角按相应的层厚加权平均求得回填砂的破裂角9=45°2-dh/2=
28.5，碎石倒滤层的破裂角03=45°-4）/2=27°近似采用平均值，0=1/2（0+0）=
27.8°323由此在图上作线，求出坡点P的高程为▽
1.30,与层结合面高程相一致对于粘性土，当地面为水平的时候，在铅垂墙背或计算垂面的土压力Pa按照下式计算Pa=q+yh Ka-2CKa1/2式中丫一墙后填料重度（KN/n）h一填料的厚度（m）Ka—主动土压力系数Ka=tg2（45°-4）/2）;对素填土Ka尸tg2（45°-*/2）=
0.41（Ka,）,/2=
0.64对回填砂Ka2=tg245°-l2/2=
0.29Ka2l/2=
0.54KaJ包
0.51对碎石倒滤层Ka=tg245°-4/2=
0.2633C一土的粘聚力（Kpa）由于素填土具有粘聚力，土压力中有一部分是粘聚力引起的拉力，它与地面的深度无关,沿墙高呈矩形分布，受拉区的最大深度zo即土压力Pa=O的位置z=[（2CiKa,/2）-qKa]/y Ka尸
0.83m01墙背土压力计算表高程（m）计算公式采用指标压强PaKpa注y=18KN/m31Pa=q+丫h h=
0.83m
1.970该高程根据z推出Kai-2CKai1/2Ci=
40.5KpaKa k=
0.41对素填土Pa=q+Hi=
1.3myh Kai-2CKai,/2Pai=10+18x
1.3x
0.41-2x8x
0.64=
3.45Y、C、Kai同上
1.50y=18KN/m32对回填砂Pa=q+Hi=
1.3m Pa2=10+18xl.3x
0.29=
6.79KHiKa2Ka2=
0.29对回填砂Pa=q+H2=
0.2m其余同上Pa3=10+18x
1.3+18x
0.2x
0.29=
10.73YIHI+Y2H2Ka2Hi=
1.3m
1.30对碎石倒滤层Pa4=l0+18x
1.3+18x
0.2x
0.26=
9.62H2=
0.2mPa=（q+丫1H1+丫Ka3=
0.262H3=
0.8m y3Pa=q+y]Hi+y Pa4=10+l8x
1.3+18x
0.2+10x
0.82=10KN/m
30.5H+丫3H3Ka3x
0.26=
11.702Ka=
0.2633）考虑总土压力及力矩每米墙宽总土压力及力矩计算表对前趾点的力矩编号土压力PaiKN对前趾点的力臂himPaihiKN.M
①
0.5x
3.45x
0.47=
0.811/3x
0.47+
1.0=
1.
160.81x
1.16=
0.94
②
6.79x
0.2=
1.361/2x02+
0.8=
0.
91.36x
0.9=
1.
220.5x
10.73-
6.79
③1/3x
0.2+
0.8=
0.
870.39x
0.87=
0.34x
0.2=
0.39
④
9.62x
0.8=
7.701/2x
0.8=
047.70x
0.4=
3.
080.5x
11.70-
9.62
⑤1/3x
0.8=
0.
270.83x
0.27=
0.22x
0.8=
0.83合计
11.
095.804计算防护墙的自重和稳定力矩水位以下按照浮重度计算每米墙宽自重及力矩计算表不规则图形估算面积及力矩对前趾点的力矩编号重量GiKN对前趾点的力臂lim GiliKN.M
①
0.25x
0.55x25=
3.
443.44x
1.28=
4.40
②
0.55x
0.25x25=
3.
441.40+
0.55/2=
1.
683.44x
1.68=
5.76
③
0.61x
0.25x25=
3.
811.
093.81x
1.09=
4.15
④
1.05x
0.24x22=
5.
541.
335.54x
1.33=
7.37
⑤
1.04+
1.89x
0.58/2x22=
18.
691.
8218.69x
1.82=
34.02
⑥
0.2x
1.48x14=
4.
140.
94.14x
0.9=
3.73
⑦
0.47x12=
5.
590.7+
0.7/3=
0.
935.59x
0.93=
5.22
⑧
0.21+
1.06x
0.6/2x12=
4.5714+
0.6/3=
1.
64.57x
1.6=
7.32
⑨
2.15+
2.50x
0.5/2x14=
16.
271.
2016.27x
1.20=
19.53⑩
1.19x
2.34=
2.78合计
66.
6894.285计算剩余水压力由于墙后水位与挡墙计算墙底平齐，所以作用在挡墙上的水压力仅为墙前水压力P=P gh=10x
2.6=26KNwM=pw6验算抗倾和抗滑稳定性抗倾稳定查JTJ300-2000《港口及航道护岸工程设计与施工规范》直立式护岸，对计算面前趾的抗倾稳定性可按下式验算Yo式中M剩余水压力标准值对计算面前趾的倾覆力矩KN/mY M+M+ME EHY pMy M+Y EEV YU PBU/YdW pwG GpwM--------结构自重力标准值对计算面前趾的稳定力矩KN/mGM PBU---波浪浮托力标准值对计算面前趾的稳定力矩KN/mYd--------------结构系数，本工程中取为
1.35由于墙后回填土水平且墙背竖直，所以MEV=O,本工程不考虑波浪浮托力取抗力分项系数Y0=
1.0,YG=
1.1,YE=
1.2,代入ME=
5.
80、MG=
137.
12、M=P验算，本工程满足抗倾稳定pw w抗滑稳定查JTJ300-2000《港口及航道护岸工程设计与施工规范》直立式护岸，沿墙底面和基层底面的抗滑稳定性可按下式验算Y E,,+P G+E+P YorY YV yBU f/YdE PWW G E U式中P-----------作用在计算面以上的剩余水压力标准值KNwY------剩余水压力分项系数，取
1.05PW%-----------波浪浮托力分项系数，持久组合取L30,短暂组合取
1.20Yd-------------结构系数，本工程中取为
1.0无波浪作用由于墙后回填土水平且墙背竖直，所以E=o,本工程不考虑波浪浮托力和剩余水压力v取抗力分项系数Y0=
1.0,Y=l.1,Y=l.2,f=
0.6GE代入EH=
11.
09、G=
106.
36、P=P gh=10x
2.6=26KN验算，本工程满足抗滑稳定W7地基稳定性验算
①承载能力极限状态根据规范的有关规定，土坡和地基的稳定性验算，其危险滑弧应满足以下承载能力极限状态设计表达式YMsdWM^/R式中Msd、*也为分别作用在危险滑弧面上滑动力矩和抗滑力矩的标准值；YR为抗力分项系数
②采用简单条分法验算边坡和地基稳定，其抗滑力矩标准值和滑动力矩设计值按下式计算:M=R[EC L+E q+Wcos a4]Rk kii kiki kiMs=〃[ERb+WkJsin a二d式中R为滑弧半径m；YR为综合分项系数，取LO;Wu为永久作用第i土条的重力标准值KN/m,取均值，零压线以下用浮重度计算；Qki为第i土条顶面作用的标准值Kpa也为第i土条宽度m;a i为第i土条滑弧中点切线与水平线的夹角；6*、Cki分别为第i土条滑动面上的内摩擦角和粘聚力Kpa标准值，取均值；Lj为第i土条对应弧长田
③地基稳定性计算短暂状况按照有关规范规定，对未成型的堤进行施工复核时，水位采用设计低水位由于圆弧滑动计算复杂，目前计算多采用电算，又因为本工程挡墙为置放在明基床上，地基滑动稳定显然可以得到满足，所以本设计中简要利用一个算例仅来说明其计算原理，假定R=400cm防洪通道汽车荷载q=10KN/m2按汽10考虑素填土Yi=18KN/nr[C尸8Kpa,储=
20.3回填砂y=18KN/m3,C=0Kpa,1=33°碎石倒滤层y=10KN/m3,C=0Kpa,@3=36°抛石基床水下22233YLllKN/nf,C=0Kpa,63=40素混凝土y=24KN/m3；水下丫=14KN/m3钢筋混凝土Y=25KN/m3；3水下丫=lSKN/n浆砌块石Y=22KN/m3；水下丫二—/d与垫层之间的摩擦系数为f=
0.6计算图形设定最危险滑动详细计算结果表重力计算具体过程省略q=10KN/m2；b=
0.2m土条编号i cosa sintg waii ai LiCki6ki4ki klX ab+Wki1-
290.87-
0.
480.
150400.
840.
0770.0772-
250.91-
0.
420.
220400.
840.
2530.2533-
220.93-
0.
370.
210400.
840.
4400.4404-
190.95-
0.
330.
210400.
840.
6710.6715-
160.96-
0.
280.
210400.
840.
7480.7486-
130.97-
0.
220.
210400.
840.
8580.8587-
100.98-
0.
170.
210400.
840.
9460.9468-
70.99-
0.
120.
200400.
842.
4122.4129-
41.00-
0.
070.
200400.
842.
4562.45610-
11.00-
0.
020.
200400.
842.
4782.
4781121.00-
0.
030.
200400.
844.
0234.
0231241.
000.
070.
200400.
845.
6585.
6581370.
990.
120.
200400.
847.
0457.
04514100.
980.
170.
200400.
8411.
83411.
83415130.
970.
220.
210400.
8410.
67810.
67816160.
960.
280.
210400.
8411.
09611.
09617190.
950.
330.
210400.
8411.
72311.
72318220.
930.
370.
210400.
847.
8297.
82919250.
910.
420.
220400.
847.
6429.
64220290.
870.
480.
230180.
327.
5769.
57621320.
850.
530.
240360.
737.
3709.
37022350.
820.
570.
250360.
737.
1109.
11023390.
780.
630.
260360.
736.
8108.
81024430.
730.
680.
270360.
736.
4308.
43025470.
680.
730.
296330.
655.
5087.
50826510.
630.
780.
318330.
654.
6806.
68027560.
560.
830.
36820.
30.
373.
6725.
67228620.
470.
880.
42820.
30.
372.
4664.
46629710.
330.
950.
55820.
30.
370.
9002.900合计滑动力矩:M=y[ZRq b+W sina J=
65.96062x4x
1.0=
263.84248KNsd skl lki抗滑力矩:Nk=R[£CkiL+E抗i+WG cosa itg44x[
105.3842482+
14.86]=
480.9769928KNki取丫R=l.20,则MRM yR=
400.812此d所以，本滑动面满足地基抗滑稳定要求。
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