透空樁基式防波堤

1、港口工程新結(jié)構(gòu)一透空式防波堤 實驗研究論題大綱.contents研究背景 實驗方法與研究結(jié)果研究結(jié)果對比分析 總結(jié)展望硏究二I匕曰 冃艮研究背景傳統(tǒng)防波堤之構(gòu)筑易阻礙港內(nèi)外海水流通性,形成半封閉性 水域,堆積各種雜物,產(chǎn)生刺鼻異味，進而影響附近海域水 質(zhì)環(huán)境,破壞當?shù)厮蛏鷳B(tài)。為此，上世紀末提出的透空式 防波堤受到環(huán)保人士及工程業(yè)界的廣泛關(guān)注。該結(jié)構(gòu)型式利 用柔性工法之理念,根據(jù)波浪能98%集中于距離水面三倍波 高范圍內(nèi)的特點,設(shè)計上部擋水,下部透水的結(jié)構(gòu)型式，以 達到堤后水域穩(wěn)定及水質(zhì)改善的功效。100正丑師zxwwI IM* ?»5?>?ntYwi4rm 2500 14廣一

2、 "忙f介紹透空式防波堤介紹透空式防波堤由不同結(jié)構(gòu)形式的支墩和在支墩之間沒入水中一定深度的擋浪 結(jié)構(gòu)組成，利用擋浪結(jié)構(gòu)擋住波能傳播”達到減小港內(nèi)波浪的目的。支墩采 用重力式、樁式或管柱式結(jié)構(gòu)。擋浪結(jié)構(gòu)可采用箱式、擋板式W帶消能柵的 擋板式等形式。外"JULLXXha 5,仆心優(yōu)勢：擋浪結(jié)構(gòu)其掩護作用目貓免大量的用石 施工快捷、拆除方便對港口自然狀況影響較小可以不做地基處理工程造價低劣勢：不能阻止泥沙入話不能減小水流對港內(nèi)水域的干擾實驗與硏究結(jié)果實驗研究26*5(rV740電6卩 苓T 5才47*5r 計54*33*p0,075 0水槽模型如右圖4 (MX)U /樁基雙擋板透

3、空式防波堤水平壓力實驗實驗介紹目的：針對在波浪要素不同,前后擋板如水深度 不同,前后擋板結(jié)構(gòu)形式不同的情況下, 著重研究透空式防波堤水平受力問題實驗?zāi)Ｐ腿缬覉D實驗研究Hx/cm厶/cm堤前水深切cm7>H皿150L020. 27200L230. 201030040L680. 134002. 150. 10表1波要素組合樁基雙擋板透空式防波堤水平壓力實驗試驗參數(shù)：通過改變水深度t、有效波長L、有效周期等來研究水動力特性試驗方法和試驗組次：間隙式生波方式 每組波列的持續(xù)時間約為5.0 6.0min 波數(shù)約為120150個，試驗總計打5組,每組試驗重復(fù)3次實驗研究樁基雙擋板透空式防波堤水平壓力

4、實驗結(jié)果分析水平點壓強分布規(guī)律表2滿足Weibull分布的水平點壓強累積率換算77%12510133050實測統(tǒng)計值/kPa 2. 37 2. 141.821.551.441.05 0.75分析： 前擋板后擋板靜水面以上波坦倉H- 卩 靜水面以下波坦會壓弓爪倉 漁旦會壓強倉水平點壓強隨波坦變化規(guī)律201001020300 50LOO叫盡）圖2 t/h =0. 75時前后擋浪板相對點壓強隨波坦的變化圖2 t/h =0. 75時前后擋浪板相對點壓強隨波坦的變化a）前擋板圖2 t/h =0. 75時前后擋浪板相對點壓強隨波坦的變化圖2 t/h =0. 75時前后擋浪板相對點壓強隨波坦的變化- LJH

5、f'S厶 20厶30PJ(pgHt)202530圖2 t/h =0. 75時前后擋浪板相對點壓強隨波坦的變化實驗研究實驗研究樁基雙擋板透空式防波堤水平壓力實驗結(jié)果分析水平點壓強隨相對入水深度變化規(guī)律2010Y-砒d.3Oa*-O25-101.00glcg ' ri*AM).5Or 6 *-0.25I 00a) £y7/-20. G=5cm*075AW-050*12520106HWSffi3 L/H, =20時前后揑浪板相對波壓強R1入水彈度的変化- fj'W 7511 /?-0.50Tr rd 251.00b)/7/.-20, h=10cm圖4前擋浪扳相對波壓

6、強隨人的變化“麗擋板O SO LOO I 50 z/A=0.50A M-0.25圖5 LJH, =20. /, =30 cm時前后擋浪板相對波壓強隣g的變化unMg訓(xùn) 2500 W-O.375 r.W-0 250 "U25f:/h-O.50OS-0.375b)壯打板圖6 LJHJ =20.人=20 cm時前后擋浪板相對波壓強璉q的變化實驗研究樁基雙擋板透空式防波堤水平壓力實驗結(jié)果分析水平點壓強隨相對入水深度變化規(guī)律1.前后擋浪板如水深度一致相對如水深度$相對波壓強$2 前后擋浪板如水深度不一致后擋浪板保持不變時 前擋浪板 專 波壓強 前擋浪板降不變時后擋浪板j波壓強J實驗研究擋浪板如

7、水深度越小,擋浪效果效果 越金 對相對波壓強影響較大的因素是前擋 浪墻的入水深度實驗研究樁基雙擋板透空式防波堤水平壓力實驗結(jié)果分析水平點壓強隨擋板結(jié)構(gòu)形式的變化規(guī)律實驗研究P畑町t/h =0. 75時前后擋浪板相對波壓強0.5101520隨不同結(jié)構(gòu)形式的變化實驗研究樁基雙擋板透空式防波堤水平壓力實驗結(jié)果分析水平點壓強隨擋板結(jié)構(gòu)形式的變化規(guī)律前后錯彳湘L前后不錯勵孔相對波壓強不刑實驗研究實驗研究開孔時,錯位開孔所消耗的能量較大，此時削浪效果最好實驗研究樁基雙擋板透空式防波堤水平壓力實驗結(jié)果分析實驗研究實驗研究結(jié)論：1 水平力與波浪要素,前后擋板相對如水深度結(jié)構(gòu)形式都有關(guān),其中前擋浪板相對入水深度

8、是影響相對點壓強分布的主要因素；2 前后擋浪板開孔與否對其水平相對點壓強也有很大影響。實驗研究實驗研究實驗研究波長對樁基透空式防波堤透浪性的影晌實驗介紹目的：硏究波長對透空式防波堤透浪性能的影響實驗研究波長對樁基透空式防波堤透浪性的影晌實驗研究波長對樁基透空式防波堤透浪性的影晌.50000isa> 映3 45 700-22 WO4)g>14(»0rnnt1rn咒法憎厲此越y(tǒng)2ULkztl：i I IBhi-tWawifr AWU-it.13- 23 屮 二6.尿左齊折7壽11期"H祜 敘於+ *什TPidf LsXJO設(shè)HAM】F備d (»實驗研究波長

9、對樁基透空式防波堤透浪性的影晌803工程2防波圾斷面IWI防波堤兼碼頭斷面實驗研究波長對樁基透空式防波堤透浪性的影晌實驗介紹表1工程1試驗波浪要素工程水位/tn重現(xiàn)期/a波向片/m也/向H “/mF/s波長l/m6 = H卅 /Ld/L設(shè)計高水位1862NE5.084.374. 243. 608.269. 31/160.21工程i設(shè)計低水位0. 082NE4. 904,234 113. 508. 165.61/160. 20NW3.713. 173. 082.606.951.61/160. 25極端高水位353501. 20L000. 970. 808.982, 01/830. 1220. 7

10、20.600.580. 487. 558.21/970. 16工程2設(shè)計高水位2. 75501.140. 950. 920. 76& 977.91/820. 1120. 680.570. 55Q 4&7.555.31/970. 16設(shè)計低水位0. 28501.080.900. 870. 728.973. 81/820.0920. 650 540.520. 437.552. 41/970.12實驗研究波長對樁基透空式防波堤透浪性的影晌Wiegel公式l2Ud-h) +sh2R(d-/?yjV2kdd(4)式中：為堤前水深；力為擋板的入水深度；&為波數(shù)，k =2tt/Lo防

11、波堤耐 與規(guī)范公式（1 _$）sh甲今（2一心） sh Mh（5）表2港內(nèi)兄透浪系數(shù)丁程描浪板底 程5捋浪板入 水深度/m水位浪向點現(xiàn)期/外歸入射 波兒./m透浪系散 實SSH理Wicgel公式規(guī)范公式& 36設(shè)計高水位NE24. 370. 520.510.39-6.56. 58NE4.230. 550. 580.45反 rtlftJK 但-NW3170.500.510.3910.36設(shè)計髙水位NE24.370.340.410.291&5& 58NE4.230.340.460.34NWL3.170. 320.400.2913.36設(shè)計髙水位NE24. 370.140.2

12、30.1511.58NE4.230.200.260.17Wh IfsKluNW3.170. 160.220 145.53極端鬲水位501.000.510.600.48-2.04. 75設(shè)計烏水位NW500.950. 570.630.522.28設(shè)計低水位500.900. 700.780.696. 53極如水位501.000.470.520.40220.600. 450.480. 36-3.05. 75設(shè)計島水位500.950. 550.540.42IVW20. 570.490.500.383.28設(shè)訃低水位500.900.640.670. 5620. 540. 590.640.53 = w7a

13、5Zexp!-2（7=）式中：K,為透浪系數(shù)；H（為透射波高（m）； H為入射波髙（m）； L為波長（m）； d為堤前 水深（m）； tQ為擋板的人水深度（m）； g為 系數(shù)。實驗結(jié)果有較高的可信度實驗研究波長對樁基透空式防波堤透浪性的影晌表3港內(nèi)H你透浪系數(shù)分析工稈擋浪板底 高程/M水位波向蟲現(xiàn)期外海入射 波H兵F實利% 透浪系數(shù)擋浪板入水 深度/入射波H仔6 =d/L設(shè)計高水位NE24. 370. 521.9)1/160.21-6.5設(shè)計低水位NE4. 230. 55*1. 56*1/16*0. 20NWZ3. 170. 50 2. 08*1/16*0. 25 設(shè)計高水位NE24. 370

14、. 342. 371/160.211-8.5設(shè)計低水位NE4. 230. 342. 031/160. 20NW3.170. 322.711/160. 25設(shè)計高水位NE24. 370. 143.061/160.21-11.5設(shè)計低水位NEa4230. 202. 741/160. 20NW 13.170. 163. 65 一1/160. 25極端高水位501.000.5C5. 53 1/83 0. 12，-2.0設(shè)計高水位NW500. 950.575.00i/820. 11設(shè)計低水位500.900. 702. 531/820.09極瑞高水位NW501.000.476. 531/830. 1222

15、0.600.4510. 881/970. 16-3.0設(shè)計高水位NW500. 950.5516. 05*1/82*0. 1T20. 570.49*10. 09 *1/97 016設(shè)計低水侍NW500.900.643.641/820.0920. 540. 596. 071/970. 12實驗研究波長對樁基透空式防波堤透浪性的影晌相對水深、波陡較大相對水深、波陡較小當入射波波陡較小時，試圖通過加大擋浪板入水深度來減小港內(nèi)投射波高,其效果并不理想;擋浪板相對入水深度接近時,相對水深較大,防波堤消浪效果好,相對水深小則消浪效果欠佳。實驗研究波長對樁基透空式防波堤透浪性的影晌將帶“刊的3組數(shù)據(jù)繪制成曲線

16、如圖所示圖3液陡掛浪板相對入水深度關(guān)系（透浪系數(shù)相同）當防波堤達到同樣的消浪效果時,波 陡越大時擋浪板的相對水深越小,反 之，波陡越小，則擋浪板如水深度越 大。實驗研究波長對樁基透空式防波堤透浪性的影晌結(jié)論L工程1和工程2防波堤的斷面寬度不同,樁基結(jié)構(gòu)不同，但實測的透良系數(shù) 與理論計算均較接近,說明通常情況下斷面寬度并不是影響防波堤透浪的主 要因素；2通過對兩個防波堤實測透浪系數(shù)的分對比可以得到，入射波波長是港內(nèi)投實驗研究波長對樁基透空式防波堤透浪性的影晌射波高大小的主要影響因素；3波長較短時,消浪效果好,波長較長時反之；由以上三點還可得出：當外海入射波的周期較大時,應(yīng)該避免使用透空式防 波堤

17、，以使港內(nèi)有良好的的泊穩(wěn)條件。實驗研究多層直立開孔擋板透空式防波堤）肖浪性能試驗研究試驗介紹新想法：波浪水質(zhì)點做橢圓運動，不同波要素下 的水質(zhì)點橢圓運動軌跡不同，可設(shè)計一 種不同開孑L率/不同底高程多層直立扌當 浪板透空式防波堤。浪商儀” A /浪鬲儀入射波-件右護1板底離稈0 36 m泥面髙程n 0消能網(wǎng)實驗研究多層直立開孔擋板透空式防波堤）肖浪性能試驗研究實驗研究多層直立開孔擋板透空式防波堤）肖浪性能試驗研究圖3模型試驗布置 29mm圖2防波堤模型斷面試驗介紹擋浪板1,3基于高水位情況開孔；擋浪板2,4S于低水位情況開孔；一塊板上,孔數(shù)、孑L長軸長度、孑1短軸長度 從上到下依次減少實驗給出

18、了 5種板距布置方案表2擋浪板I開孔參數(shù)（橢圓孔）開孔位置/m長半軸Q/m短半軸b/m開孔個數(shù)開孔面積/tn224.10.7130.692812.38922.60.6280.6041011.91421.40.5680.5411110.62520.20.5140.485107.83019.30.4780.446117.35718.40.4440.410147.99717.50.4130.376157.31716.60.3850.345135.415表3板距布置方案板距I,D塊擋板間U,ID塊擋板間距111. IV塊擋板間距方案距 d/cmd2/cm181324291422310152042015

19、10524138板距對消浪效果的影響低水位時:周期為121.55時方案4,5效果好 周期為1.8s時，5種方案效果相當高水位時：對三種波周期來說，方案5稍好與方案4b）低水也0.67 m,砌1.5 3即低水銘浪板布置方案對消浪效果的牒®5高水位15浪板林方案對消浪效果的辦實驗分析波高對消波的影響消浪系數(shù)隨著波高的a）方案4b）方案5實驗研究多層直立開孔擋板透空式防波堀肖浪性能試驗研究實驗分析波長對消波的影響a）方案4,波高5 cm低水位時，消浪系數(shù)隨波長的增加而先 變小后增大；高水位時，波長增大，消 浪系數(shù)也增大，未出現(xiàn)先減小后增大的 情況。b）方案5.波高5 cm圖7波長對消浪效果的影響實驗研究多層直立開孔擋板透空式防波畀肖浪性能試驗研究實驗分析波坦對:肖波的影響消波系數(shù)隨著波坦的增大呈現(xiàn)先減小后 增大的趨勢。實驗研究多層直立開孔擋板透空式防波凰肖浪性能試驗研究LjH a ）方案4圖8波坦對消浪效果的影響實驗研究多層直立開孔擋板透空式防波凰肖浪性能試驗研究實驗研究多層直立開孔擋板透空式防波凰肖浪性能試驗研究實9鎚吉論實驗研究多層直立開孔擋板透空式防波凰肖浪性能試驗研究1板距布置方式對短周期波的消浪性能有較大的影響,延波浪傳播方向,隨 著板距的減小,消浪咗能提升；2. 隨著波高的增加，消浪性能増加；3. 低水位時，隨著波長的増加，消浪性能