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(shí)驗(yàn)研究論題大綱.contents研究背景 實(shí)驗(yàn)方法與研究結(jié)果研究結(jié)果對(duì)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(jìn)而影響附近海域水 質(zhì)環(huán)境,破壞當(dāng)?shù)厮蛏鷳B(tài)。為此，上世紀(jì)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(diǎn),設(shè)計(jì)上部擋水,下部透水的結(jié)構(gòu)型式，以 達(dá)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(méi)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(dá)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(shì)：擋浪結(jié)構(gòu)其掩護(hù)作用目貓免大量的用石 施工快捷、拆除方便對(duì)港口自然狀況影響較小可以不做地基處理工程造價(jià)低劣勢(shì)：不能阻止泥沙入話不能減小水流對(duì)港內(nèi)水域的干擾實(shí)驗(yàn)與硏究結(jié)果實(shí)驗(yàn)研究26*5(rV740電6卩 苓T 5才47*5r 計(jì)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(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)介紹目的：針對(duì)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(wèn)題實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ腿缬覉D實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)試驗(yàn)參數(shù)：通過(guò)改變水深度t、有效波長(zhǎng)L、有效周期等來(lái)研究水動(dòng)力特性試驗(yàn)方法和試驗(yàn)組次：間隙式生波方式 每組波列的持續(xù)時(shí)間約為5.0 6.0min 波數(shù)約為120150個(gè)，試驗(yàn)總計(jì)打5組,每組試驗(yàn)重復(fù)3次實(shí)驗(yàn)研究樁基雙擋板透空式防波堤水平壓力

4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析水平點(diǎn)壓強(qiáng)分布規(guī)律表2滿(mǎn)足Weibull分布的水平點(diǎn)壓強(qiáng)累積率換算77%12510133050實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)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(cāng)H- 卩 靜水面以下波坦會(huì)壓弓爪倉(cāng) 漁旦會(huì)壓強(qiáng)倉(cāng)水平點(diǎn)壓強(qiáng)隨波坦變化規(guī)律201001020300 50LOO叫盡）圖2 t/h =0. 75時(shí)前后擋浪板相對(duì)點(diǎn)壓強(qiáng)隨波坦的變化圖2 t/h =0. 75時(shí)前后擋浪板相對(duì)點(diǎn)壓強(qiáng)隨波坦的變化a）前擋板圖2 t/h =0. 75時(shí)前后擋浪板相對(duì)點(diǎn)壓強(qiáng)隨波坦的變化圖2 t/h =0. 75時(shí)前后擋浪板相對(duì)點(diǎn)壓強(qiáng)隨波坦的變化- LJH

5、f'S厶 20厶30PJ(pgHt)202530圖2 t/h =0. 75時(shí)前后擋浪板相對(duì)點(diǎn)壓強(qiáng)隨波坦的變化實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)研究樁基雙擋板透空式防波堤水平壓力實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析水平點(diǎn)壓強(qiáng)隨相對(duì)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(shí)前后揑浪板相對(duì)波壓強(qiáng)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(duì)波壓

6、強(qiáng)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(shí)前后擋浪板相對(duì)波壓強(qiáng)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(shí)前后擋浪板相對(duì)波壓強(qiáng)璉q的變化實(shí)驗(yàn)研究樁基雙擋板透空式防波堤水平壓力實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析水平點(diǎn)壓強(qiáng)隨相對(duì)入水深度變化規(guī)律1.前后擋浪板如水深度一致相對(duì)如水深度$相對(duì)波壓強(qiáng)$2 前后擋浪板如水深度不一致后擋浪板保持不變時(shí) 前擋浪板 專(zhuān) 波壓強(qiáng) 前擋浪板降不變時(shí)后擋浪板j波壓強(qiáng)J實(shí)驗(yàn)研究擋浪板如

7、水深度越小,擋浪效果效果 越金 對(duì)相對(duì)波壓強(qiáng)影響較大的因素是前擋 浪墻的入水深度實(shí)驗(yàn)研究樁基雙擋板透空式防波堤水平壓力實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析水平點(diǎn)壓強(qiáng)隨擋板結(jié)構(gòu)形式的變化規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究P畑町t/h =0. 75時(shí)前后擋浪板相對(duì)波壓強(qiáng)0.5101520隨不同結(jié)構(gòu)形式的變化實(shí)驗(yàn)研究樁基雙擋板透空式防波堤水平壓力實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析水平點(diǎn)壓強(qiáng)隨擋板結(jié)構(gòu)形式的變化規(guī)律前后錯(cuò)彳湘L前后不錯(cuò)勵(lì)孔相對(duì)波壓強(qiáng)不刑實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)研究開(kāi)孔時(shí),錯(cuò)位開(kāi)孔所消耗的能量較大，此時(shí)削浪效果最好實(shí)驗(yàn)研究樁基雙擋板透空式防波堤水平壓力實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)研究結(jié)論：1 水平力與波浪要素,前后擋板相對(duì)如水深度結(jié)構(gòu)形式都有關(guān),其中前擋浪板相對(duì)入水深度

8、是影響相對(duì)點(diǎn)壓強(qiáng)分布的主要因素；2 前后擋浪板開(kāi)孔與否對(duì)其水平相對(duì)點(diǎn)壓強(qiáng)也有很大影響。實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)研究波長(zhǎng)對(duì)樁基透空式防波堤透浪性的影晌實(shí)驗(yàn)介紹目的：硏究波長(zhǎng)對(duì)透空式防波堤透浪性能的影響實(shí)驗(yàn)研究波長(zhǎng)對(duì)樁基透空式防波堤透浪性的影晌實(shí)驗(yàn)研究波長(zhǎng)對(duì)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(shí)驗(yàn)研究波長(zhǎng)

9、對(duì)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(shí)驗(yàn)研究波長(zhǎng)對(duì)樁基透空式防波堤透浪性的影晌實(shí)驗(yàn)介紹表1工程1試驗(yàn)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(zhǎng)l/m6 = H卅 /Ld/L設(shè)計(jì)高水位1862NE5.084.374. 243. 608.269. 31/160.21工程i設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)低水位0. 28501.080.900. 870. 728.973. 81/820.0920. 650 540.520. 437.552. 41/970.12實(shí)驗(yàn)研究波長(zhǎng)對(duì)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(diǎn)現(xiàn)期/外歸入射 波兒./m透浪系散 實(shí)SSH理Wicgel公式規(guī)范公式& 36設(shè)計(jì)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(jì)髙水位NE24.370.340.410.291&5& 58NE4.230.340.460.34NWL3.170. 320.400.2913.36設(shè)計(jì)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(jì)烏水位NW500.950. 570.630.522.28設(shè)計(jì)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(jì)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(zhǎng)（m）； d為堤前 水深（m）； tQ為擋板的人水深度（m）； g為 系數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較高的可信度實(shí)驗(yàn)研究波長(zhǎng)對(duì)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(chóng)現(xiàn)期外海入射 波H兵F實(shí)利% 透浪系數(shù)擋浪板入水 深度/入射波H仔6 =d/L設(shè)計(jì)高水位NE24. 370. 521.9)1/160.21-6.5設(shè)計(jì)低水位NE4. 230. 55*1. 56*1/16*0. 20NWZ3. 170. 50 2. 08*1/16*0. 25 設(shè)計(jì)高水位NE24. 370

14、. 342. 371/160.211-8.5設(shè)計(jì)低水位NE4. 230. 342. 031/160. 20NW3.170. 322.711/160. 25設(shè)計(jì)高水位NE24. 370. 143.061/160.21-11.5設(shè)計(jì)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(jì)高水位NW500. 950.575.00i/820. 11設(shè)計(jì)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(jì)高水位NW500. 950.5516. 05*1/82*0. 1T20. 570.49*10. 09 *1/97 016設(shè)計(jì)低水侍N(yùn)W500.900.643.641/820.0920. 540. 596. 071/970. 12實(shí)驗(yàn)研究波長(zhǎng)對(duì)樁基透空式防波堤透浪性的影晌相對(duì)水深、波陡較大相對(duì)水深、波陡較小當(dāng)入射波波陡較小時(shí)，試圖通過(guò)加大擋浪板入水深度來(lái)減小港內(nèi)投射波高,其效果并不理想;擋浪板相對(duì)入水深度接近時(shí),相對(duì)水深較大,防波堤消浪效果好,相對(duì)水深小則消浪效果欠佳。實(shí)驗(yàn)研究波長(zhǎng)對(duì)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(duì)入水深度關(guān)系（透浪系數(shù)相同）當(dāng)防波堤達(dá)到同樣的消浪效果時(shí),波 陡越大時(shí)擋浪板的相對(duì)水深越小,反 之，波陡越小，則擋浪板如水深度越 大。實(shí)驗(yàn)研究波長(zhǎng)對(duì)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(shí)測(cè)的透良系數(shù) 與理論計(jì)算均較接近,說(shuō)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(guò)對(duì)兩個(gè)防波堤實(shí)測(cè)透浪系數(shù)的分對(duì)比可以得到，入射波波長(zhǎng)是港內(nèi)投實(shí)驗(yàn)研究波長(zhǎng)對(duì)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(zhǎng)較短時(shí),消浪效果好,波長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)反之；由以上三點(diǎn)還可得出：當(dāng)外海入射波的周期較大時(shí),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(shí)驗(yàn)研究多層直立開(kāi)孔擋板透空式防波堤）肖浪性能試驗(yàn)研究試驗(yàn)介紹新想法：波浪水質(zhì)點(diǎn)做橢圓運(yùn)動(dòng)，不同波要素下 的水質(zhì)點(diǎn)橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡不同，可設(shè)計(jì)一 種不同開(kāi)孑L率/不同底高程多層直立扌當(dāng) 浪板透空式防波堤。浪商儀” A /浪鬲儀入射波-件右護(hù)1板底離稈0 36 m泥面髙程n 0消能網(wǎng)實(shí)驗(yàn)研究多層直立開(kāi)孔擋板透空式防波堤）肖浪性能試驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)研究多層直立開(kāi)孔擋板透空式防波堤）肖浪性能試驗(yàn)研究圖3模型試驗(yàn)布置 29mm圖2防波堤模型斷面試驗(yàn)介紹擋浪板1,3基于高水位情況開(kāi)孔；擋浪板2,4S于低水位情況開(kāi)孔；一塊板上,孔數(shù)、孑L長(zhǎng)軸長(zhǎng)度、孑1短軸長(zhǎng)度 從上到下依次減少實(shí)驗(yàn)給出

18、了 5種板距布置方案表2擋浪板I開(kāi)孔參數(shù)（橢圓孔）開(kāi)孔位置/m長(zhǎng)半軸Q/m短半軸b/m開(kāi)孔個(gè)數(shù)開(kāi)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(duì)消浪效果的影響低水位時(shí):周期為121.55時(shí)方案4,5效果好 周期為1.8s時(shí)，5種方案效果相當(dāng)高水位時(shí)：對(duì)三種波周期來(lái)說(shuō)，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(duì)消浪效果的牒®5高水位15浪板林方案對(duì)消浪效果的辦實(shí)驗(yàn)分析波高對(duì)消波的影響消浪系數(shù)隨著波高的a）方案4b）方案5實(shí)驗(yàn)研究多層直立開(kāi)孔擋板透空式防波堀肖浪性能試驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)分析波長(zhǎng)對(duì)消波的影響a）方案4,波高5 cm低水位時(shí)，消浪系數(shù)隨波長(zhǎng)的增加而先 變小后增大；高水位時(shí)，波長(zhǎng)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(zhǎng)對(duì)消浪效果的影響實(shí)驗(yàn)研究多層直立開(kāi)孔擋板透空式防波畀肖浪性能試驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)分析波坦對(duì):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(shì)。實(shí)驗(yàn)研究多層直立開(kāi)孔擋板透空式防波凰肖浪性能試驗(yàn)研究LjH a ）方案4圖8波坦對(duì)消浪效果的影響實(shí)驗(yàn)研究多層直立開(kāi)孔擋板透空式防波凰肖浪性能試驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)研究多層直立開(kāi)孔擋板透空式防波凰肖浪性能試驗(yàn)研究實(shí)9鎚吉論實(shí)驗(yàn)研究多層直立開(kāi)孔擋板透空式防波凰肖浪性能試驗(yàn)研究1板距布置方式對(duì)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(shí)，隨著波長(zhǎng)的増加，消浪性能