波浪作用下斜坡上护面块体断裂破坏的数值模拟

基于FEM/DEM方法建立原型尺度数值模型,模拟波浪荷载作用下斜坡上护面块体内部的应力分布和断裂破坏过程。其中结构物所受的波浪力采用微幅波的理论解计算,块体之间的运动、接触以及块体变形采用FEM/DEM方法模拟。采用基于势函数的罚函数法计算块体之间的接触力,采用Single/Smeared破坏模型模拟混凝土块体开裂,采用中心差分法的显式积分算法进行数值求解计算。分别采用文中数值模型与ANSYS模型对自重作用下块体的应力进行比较分析,给出了块体碰撞破坏的两种形式,验证了数值模型应力和变形计算的精度。通过数值模拟给出了不同波浪荷载下斜坡上护面块体的运动、内部应力分布、裂缝形成和断裂过程,给出了不同点的应力历时曲线,探讨了块体的应力变化和断裂破坏的特性。     

斜坡堤护面块体的安全度分析

斜坡堤护面块体的稳定重力通常按赫德森公式计算,但其安全水平并不明确。提出护面块体安全度的概念,推导出其数值为KN=2.2,两组断面模型试验的结果验证了这个数值是合适的。利用护面块体的安全度,可以客观确定护面块体的稳定重力、新型护面块体的稳定系数,还可用来校验现有各种护面块体稳定系数的合理性。     

斜坡堤次护面块体的稳定性研究Ⅱ

通过两个断面的模型试验,进一步研究次护面块体的稳定性。试验断面1次护面块体位于静水面下1.5倍波高H13%的坡面,断面2次护面块体位于静水面下1.5倍波高H13%的肩台上。试验波浪范围分别为Hd=0.11~0.14和Hd=0.09~0.11。试验发现,肩台上护面块体的稳定性较坡面上护面块体的稳定性差。从试验结果得出以下结论:1)位于静水面下1.5倍波高处及以下坡面的护面块体,其稳定重力为主护面块体稳定重力的13;2)位于静水面下1.5倍波高肩台处的护面块体,其稳定重力为主护面块体稳定重力的0.9倍。     

波陡对于扭王字块稳定性影响的试验研究

对于护面块体稳定重量的计算,目前最为常用的Hudson公式在计算护面块体稳定重量时,只考虑了波高的影响,没有考虑波陡对于护面块体稳定重量的影响。文章以两种不同重量的扭王字块作为斜坡提的护面块体,考虑3种不同的斜坡堤坡度,采用不同波陡的波浪进行护面块体稳定性的物理模型试验研究。结果表明,波浪的波陡对于护面块体的稳定性具有影响,对于同一重量的扭王字块,护面块体失稳波高随波陡减小和斜坡堤坡度变陡而减小;K_d数随波陡的增大而增大。     

斜坡式防波堤护面块体(ANTIFER)设计实例

依托在建的阿尔及利亚Bethioua矿石码头项目,介绍了地中海地区常用的斜坡式防波堤护面块体Antifer块的设计方法。针对项目在三维物理模型试验过程中直立堤与斜坡堤连接处Antifer护面块体局部失稳问题,通过观察模型试验现象并分析类似防波堤损坏特点,得出波浪在连接处波能集中波高变大、部分波浪破碎产生强烈的冲击作用、连接处块体摩擦作用降低是导致连接处护面块体失稳的主要原因。提出了合理布置防波堤方向、加大护面块体质量、降低坡度和布置潜堤等保证连接处护面块体稳定性的方法,为类似工程设计提供参考。     

双层扭王字块护面在深水防波堤结构中的应用

为加强恶劣海况下深水防波堤护面稳定性和结构安全性,根据最新规范规定和试验研究结果,对防波堤原设计方案的护面结构形式进行优化调整。采用双层扭王字块护面结构,利用人工块体代替超大质量规格的块石,并提出实施过程中保证深水防波堤工程护面块体质量的施工控制要点。结果表明,双层扭王字块护面既解决了大规格石料供应问题,又提高了深水防波堤护面结构的稳定性。     

某四角锥护面斜坡堤损坏原因分析

防波堤损毁原因的分析对其修复或重建方案具有重要指导作用。地中海某防波堤在过去45 a施工和运营期间多次遭受大浪作用导致较严重的破损,虽历经多次修复,但仍然发生局部破坏。通过现场调查,结合理论公式计算和防波堤断面物模试验,对可能导致破坏的原因进行了分析。结果表明：1）地中海地区波浪强烈,波高大、周期长,大浪持续时间长,破坏力大。2）防波堤四角锥护面块体破坏的最主要原因是护面坡度过陡。3）四角锥护面块体的安放质量对其稳定性也有明显影响,随机抛放时四角锥护面块体的稳定性明显低于规则摆放时的情况。4）对于地中海区域的大型四角锥护面块体深水防波堤项目,设计中应充分考虑护面块体适宜坡度、块体安装质量及安装密度等诸多因素对块体稳定性的影响。     

Accropode护面块体安装常见问题解决办法

预制护面块体主要用在护岸及防波堤工程中,起消浪作用。Accropode~(TM)Ⅱ型块体强健性好、消浪性好、稳定性强,并可单层施工,应用非常广泛,是迄今为止全球最为流行的人工护面块体。本文以加纳特码新集装箱码头工程加纳特码新集装箱码头工程为例,论述在护面块体安装过程中遇到常见问题的解决办法。     

不同护面形式下复式海堤的波浪爬高试验研究*

复式海堤作为重要的护岸基础设施,能够保护海岸免受潮流和波浪侵蚀。通过物理模型试验,研究不同块体护面复式海堤对波浪爬坡高度的影响,发现：1）三向孔块体护面下的爬坡高度最小,单向孔块体护面下次之,光滑护面下最大。2）对于同一块体护面,随着入射波波高或周期的增大,爬坡高度总体上逐渐增大。3）采用Wave Overtopping of Sea Defences Structures and Related Structure Assessment Manual（简称EurOtop）规范中波浪爬高经验公式推算不同块体护面的糙渗系数,评估不同块体护面消减波浪爬高的性能,三向孔块体结构在实际海岸工程中具有较好的应用价值。     

深水涌浪下防波堤扭工字块护面破坏机理

利用缩尺模型试验得到的深水涌浪作用下大型扭工字块护面斜坡堤稳定断面,在施工过程中出现了多次破坏,进行修复设计和再次试验验证后又出现了破坏。综合分析现场发生的破坏现象和模型中观察到的现象的不同,在第3次模型试验研究中提出块体摇动、滚落冲击造成的杆件损坏断裂,以及小块体支撑大块体造成整体下滑等问题,并通过加大块体质量再次验证,得到修复方案的稳定性。揭示了摇动导致杆件断裂并引起防波堤破坏的事实。     

斜坡式护岸护面块体优化设计

结合物理模型试验,对某工程区域的斜坡式护岸护面块体的结构形式进行优化设计,并对护面块体的稳定性进行分析研究.优化方案实施后,使用安全,并获得良好的经济效益和社会效益.     

软土地基上斜坡式防波堤断面稳定性的物理模型试验研究

坐落于软土地基上的斜坡式防波堤结构会产生较大的地基沉降,通过物理模型试验研究在软土地基上地基沉降量较大的情况下,斜坡式防波堤堤身和护面块体的稳定性.试验结果表明,较大的地基沉降量对斜坡堤堤身和护面块体稳定的影响有限.     

波浪作用下斜坡上护面块体应力分布的数值模拟

文章基于SPH方法和FEM/DEM方法建立了SPH-FEM/DEM的二维流固耦合数值模型,模拟了在波浪荷载作用下斜坡上的护面块体内部的应力分布。结构物的水动力条件采用SPH方法模拟,结构物边界采用虚粒子模拟,护面块体结构的受力、运动和变形采用FEM/DEM方法模拟。不同块体间的接触力采用基于势函数的罚函数法来计算,采用中心差分的显式方法来求解有限元单元的变形。应用ANSYS软件和数值模型对静水压力作用下的混凝土方块的内部应力分布进行了比较模拟分析,验证了所建立的耦合数学模型。通过数值计算给出了波浪作用下位于斜坡上的护面块体的动水压力和块体内部的应力分布,讨论了块体内不同角点位置处的应力变化特性。     

胜利油田海堤工程护面块体选型

结合海堤工程的不同断面形式,以水工物理模型试验作为主要研究手段,验证海堤在不同工况条件下在临界破碎波高作用下的护面块体稳定性。通过比较分析两种护面块体形式的稳定性试验的相关数据,最终确定适用于胜利油田海堤工程的合理经济的护面块体形式。     

黄河南海堤防潮工程护面块体选型试验研究

黄河南海堤防潮工程地处黄河三角洲,因地势平坦,缺乏石料来源,不宜采用抛石护岸及孔隙率较大的护面块体。选择混凝土平板与天龙板作为护面块体,采用水工物理模型试验进行比较研究,验证了防潮堤在不同工况的临界破碎波高作用下的护面块体稳定性。研究发现,天龙板重量较轻,消浪效果较好,整体性强,适合作为黄河南海堤防潮工程的护面块体．     

海堤前特殊地形对护面块体稳定性影响及对策

通过在波浪水槽内对海堤护面块体稳定性物理模型试验,发现在堤前存在特殊地形的条件下,波浪传播该区域后发生变形、破碎,形成的波能集中冲击范围内护脚人工块体,导致其失稳,进而使断面上整个护面块体向海侧滑移失稳。文章分析了块体失稳原因和影响因素,并从设计角度提出多种针对特殊地形下人工块体失稳的改善措施。     

浅水波作用下护底块石对斜坡式护岸稳定性影响

在水深较小,原泥面为斜坡岩基的场区建造护岸时,应重视护底块石的设计。波浪在护底块石的上方发生破碎,卷破波对护底块体产生沿海侧方向的拖拽作用,从而导致护底块石失稳并引起护面块体的滑动。结合某护岸加固工程的方案设计和物理模型试验成果,提出在护底设计中,应结合增加护底块石质量与增大原泥面糙率两种措施制定护底块石方案;有条件时可通过增加护底长度或埋深的方式设置护底。     

台风损毁后某护岸修复方案研究

本文结合我国东南沿海某护岸受台风损毁修复工程,根据台风损毁后护岸的破坏情况,结合工程所在海域的潮流、波浪等自然条件,分析堤身损毁的原因,在现场调研基础上,经过断面物理模型试验研究、验证,提出合理可行的护岸修复方案.护面采用1:1.25的陡坡设计,既体现了集约型使用海域的要求,又增大了陆域使用面积;在大于10 s的较长周...     

台风"伊布都"对珠海市桂山岛某湾东防波堤损坏原因分析

台风“伊布都”对珠海市万山区桂山岛某湾东防波堤造成大面积的损坏,为了评估这次台风对防波堤损坏的影响,文章根据现有资料和现场破坏情况进行原因分析,并建议在修复时采用其他型式防波堤护面块体。