沉箱式防波堤的稳定性分析

运用有限元方法和动力分析方法,对沉箱式防波堤在近破波作用下的动力响应进行了研究。在确定滑移位移和转角为防波堤的主要参考动力响应参量的情况下,对能够产生运动的滑移和摇摆两种运动形式进行了动力分析,并提出了滑移位移和转角随时间历程的变化趋势。     

基于OpenFOAM的沉箱与梳式防波堤水动力特性比较*

为比较沉箱与梳式防波堤水动力特性的差异,基于OpenFOAM建立了波浪与上述两种结构相互作用的数值模型,分析不同周期作用下反射系数、波浪压强与流场分布特征。结果表明：1）随相对堤宽的增大,沉箱防波堤对波浪的反射系数较梳式防波堤大。2）不同测点处的波浪压强差异显著,梳式防波堤背板处的波浪压强较沉箱防波堤迎浪面相应处波浪压强明显增大。3）梳式防波堤在梳齿空腔内的水体流速较沉箱防波堤迎浪面前方显著增大。4）建议在实际工程中选择梳式防波堤。     

沉箱式防波堤振动——摇摆运动分析的模型和方法

建立了沉箱式防波堤弹性振动——摇摆运动分析模型，对破碎波冲击作用下防波堤的弹性振动——摇摆运动过程进行了数值模拟，并研究了摇摆运动对防波堤位移、转角、滑移力和倾覆力矩的影响。结果表明，摇摆运动可有效减小防波堤的滑移力和倾覆力矩。在防波堤设计中可考虑允许出现摇摆运动，以实现更为经济的结构设计。     

不同类型近破波作用下沉箱式防波堤动力响应分析

采用质量～弹簧一阻尼器集总参数模型模拟防波堤-地基动力系统，对不同类型近破波作用下沉箱式防波堤的动力响应特性进行分析，研究、比较了单峰值冲击型近破波冲击力持续时间、双峰值冲击型近破两波峰值间隔、冲击一振荡衰减型近破波振荡周期等对沉箱式防波堤动力响应特性的影响。结果表明，在近破波冲击力幅值相同的条件下，不同类型近破波作用下沉箱的动力响应有很大差别，单峰值近破波冲击作用下沉箱的动力响应要小于双峰值近破波和冲击一振荡衰减型近破波冲击作用下的情况。     

软黏土地基上沉箱式防波堤在波浪作用下失稳模式分析

沉箱式防波堤作为一种典型的防波堤结构形式,以往大多建立在地质条件较好的水域。随着海岸建筑物向离岸、深水和地基软弱地区的发展,恶劣的海洋环境及软弱的地质条件对防波堤设计理论和方法提出了新的、更高的要求。结合实际工程,利用规范方法对沉箱式防波堤稳定性进行了验算并得出最危险工况。通过有限元法研究其失稳机理与破坏模式,分别对无护肩块石、有护肩块石的沉箱式防波堤两种工况进行计算分析,计算结果表明:随着波浪力的增加,软黏土地基尚未形成贯通塑性区发生破坏时,无护肩块石的沉箱式防波堤首先发生滑移失稳破坏;有护肩块石的沉箱式防波堤首先发生倾覆失稳破坏,并且与规范中以后踵为转动点不同,失稳模式为绕沉箱底面以下中轴线偏右某点发生转动失稳。     

透空式防波堤波浪反应的TLD控制研究

将调谐液体阻尼器(TLD)首次应用到透空式防波堤的减振控制中,建立了在波浪作用下安装了TLD的透空式防波堤的动力反应方程,并采用时程分析法对其进行数值分析,而且还通过算例讨论了TLD的参数对控制效果的影响。计算结果表明,适当选择TLD的参数可以有效地控制透空式防波堤的波浪反应。     

沉箱式防波堤动力计算中附加水质量的实验研究

对沉箱式防波堤动力计算中的一个重要动力参数———附加水质量的计算方法进行了模型实验研究,提出了通过动力模型实验确定附加水质量的方法。依据结构动力学理论,由无水情况和各种不同水深情况下沉箱动力特性的实验数据确定沉箱运动时的附加水质量;在对实验结果进行统计分析的基础上,建立了计算附加水质量的经验计算公式。最后通过数值模拟与实验结果的比较,对建立的经验公式进行了检验。     

带1/4圆弧面胸墙的沉箱防波堤的波浪力研究

基于带1/4圆弧面胸墙的沉箱防波堤的波浪水槽物理模型试验,通过对试验中获取的堤身及上部结构波浪压力数据的分析,得出波浪作用下防波堤水平力、胸墙竖向力和防波堤基底浮托力的分布特性,并通过对试验结果的计算分析,提出对合田公式的修正方法,该修正公式适用于带1/4圆弧面胸墙的沉箱防波堤的波浪力计算。     

半透空沉箱式防波堤的消波性能试验研究

提出一种新型防波堤——半透空沉箱式防波堤。在玻璃水槽中进行系列水工模型试验,量测在不同波高、周期波浪作用下,半透空沉箱防波堤前后的波浪特征参数,分析半透空沉箱防波堤对不同特征波浪的反射率,波浪周期与波浪尖锐度之关系。探讨该防波堤结构的消波原理与性能,根据试验分析结果,选出最优的透空率及内置斜坡坡度,试验结论可为开敞式港区码头的防波消波方案设计与规划提供一种新思路。     

基于极点配置的海洋平台粘弹性阻尼振动控制

对随机波浪激励的多自由度海洋平台模型进行动力分析,研究基于粘弹性阻尼器的海洋平台振动控制及阻尼器的位置优化,提出使用极点配置技术实现粘弹性阻尼器的优化定位;粘弹性阻尼器采用开尔文模型,将其对结构的作用看作是位移和速度的反馈控制.针对一海洋平台计算模型,在随机波浪载荷作用下进行平台振动响应分析及阻尼器的位置优化设计,结果表明采用极点配置技术设置粘弹性阻尼器,平台位移和加速度响应得到有效控制.     

三角形沉箱新结构研究

结合长江南京以下深水航道建设工程一期工程结构设计投标,研究开发了三角形沉箱这一新型沉箱结构形式,提出了结构设计方法。研究表明,三角形沉箱采用与水平面夹角不大于60°的侧板可显著提高抗倾稳定性、抗滑稳定性,减小基底应力;具有斜坡堤无立波效应、承受波浪力小、基底应力小、对地基承载力要求不高的优点,又有重力式结构堤石料用量少、预制安装施工效率高的优点,可用于防波堤、防沙堤、整治建筑物等堤坝工程。     

U型防波堤与波浪相互作用的数值模拟

半淹没式固定U型防波堤,通过在自由水面附近设置挡浪结构增加能量耗散而达到降低港内波浪的目的;为了减小U型防波堤波浪反射,在其左侧设置成可渗透型沉箱。本文基于Navier-Stokes方程,采用k-ε模型封闭雷诺方程,以spatially-averaged方程作为孔隙流的控制方程,用VOF方法跟踪自由表面,建立了波浪与建筑物相互作用的数学模型,采用该模型模拟了规则波入射时波浪与可渗透型U型防波堤的相互作用,针对不同尺寸U型防波堤,进一步讨论了U型防波堤对波浪传播中反射和透射的影响。     

不同沉箱结构形式防波堤对港内泊稳影响的试验研究

通过对韩国某港北防波堤工程波浪整体物理模型试验研究,分别对比了普通直立式和开孔直立式2种沉箱结构的防波堤对港内泊稳条件的掩护效果。试验采用SSE、SE两个代表波向,采集并分析港内及防波堤周围水域的波高及分布。试验结果表明,采用相同入射波条件时,2种结构防波堤均可对港内形成一定程度的掩护。但由于工程海域波高较大,次生波的出现影响了泊稳条件。两方案相比,开孔沉箱结构的防波堤对拟建港区的掩护效果略好,综合比较最后推荐开孔沉箱结构的防波堤方案。     

带翼板沉箱在直立式码头结构中的应用

带翼板沉箱作为新型沉箱结构,与常规沉箱码头结构相比,可有效改善码头前波浪反射情况、减小墙后土压力、降低工程投资,采用类似结构的梳式防波堤已有实际工程案例,但是,目前带翼板沉箱在后方有回填土的直立式码头中使用较少。介绍了带翼板沉箱结构在大连松木岛件杂货码头中的应用,分析波浪以及墙后填土对梳式码头结构的作用,对沉箱翼板尺度的选取进行研究,为此类新型结构的应用提供参考。     

浮式防波堤的研究

本文研究了在规则波作下锚泊浮堤的运动响应、消波性能、横漂力引起的提体横漂量以及链的受力情况，并预报浮堤在不规则波中的消波性能。理论计算应用了Frank源汇分布法和Grim切片理论，采用丸尾的远场积分法计算二阶漂移力，采用Kim法计算无穷远处的反射波波幅，用传统的悬链线理论对锚泊系统作静力计算。研究目的在于用理论方法预测浮式防波堤的特性并优化防波堤的形状。研究结果已成功地用于三峡水库导航防波堤的设计。     

基于AQWA的双浮箱-双水平板浮式防波堤水动力分析

运用AQWA软件,针对双浮箱-双水平板浮式防波堤,建立不规则波作用下浮体锚链的耦合模型,研究时域情况下,改变水平板与浮箱的垂直间距,分析浮体运动响应以及锚链受力情况;并深入探讨了不同波浪周期和波高情况下水平板长度对浮体运动响应以及锚链受力的影响.结果表明,增加水平板与浮箱的垂直间距和水平板长度,可以有效减小浮体运动响应和锚链受力.波高和波浪周期是浮体重要的水动力因素,波高越大,波浪周期越长,浮体运动响应越剧烈;当浮体水平板长度达到21米左右时,整个防波堤达到最佳锚泊状态.