多层直立开孔挡板透空式防波堤消浪性能试验研究

从破坏波浪水质点运动轨迹出发,提出一种多层直立开孔挡板透空式防波提。通过物理模型试验,重点研究了板距布置方式及波要素对防波堤消浪性能的影响及其变化规律。试验结果表明,该结构对长波表现出较好的消浪性能,特别适用于浪大水深的海域,对促进透空式防波堤从临时挡浪措施转变为永久性建筑物具有重要意义。     

双层开孔斜挡板透空式防波堤消浪性能研究

针对一种新型双层开孔斜挡板透空式防波堤消浪性能问题,研究挡板开孔率和挡板倾斜角度对防波堤消浪性能的影响。采用物理模型试验方法,得出其反射和透射系数、波能分布和堤后波幅频谱特征结果。结果表明,斜挡板开孔率越大,防波堤透射系数也越大,但在试验范围内,透射系数均小于0. 5;该类型防波堤对波浪有较好的消能性,对较长周期波以反射为主,较短周期波以消浪室消能为主,整体透射系数较短周期波略大;防波堤设计斜挡板比平挡板透射系数小,具有更好的消浪性能,最小透浪仅为后者的39%。     

多层挡板透空堤消浪效果影响因素试验研究

挡板式透空防波堤适用于水深较大、地基承载能力较差的情况。通过物理模型试验,验证双侧挡板透空堤结构参数与波要素对消浪效果的影响,主要研究相对板宽在[0.25,1.5]范围内透浪系数的变化规律;同时得到多层挡板消浪效果明显优于单层挡板的结论,给出工程最优设计组合。通过对透浪系数计算方法的研究,考虑水深变化与波能反射影响,对Wiegel公式与Kriebel公式进行修正得到新的结构形式并通过拟合得到双侧挡板透空式防波堤的透浪系数计算公式,与试验数据吻合较好,可供实际参考。     

新型透空式防波堤消浪性能研究

透空式防波堤由于具有消浪、透流性好等特点使其应用前景广阔。但由于其结构形式较新,对其研究、应用相对较晚,相关规范对其仅有较少规定,不足以很好地指导透空式防波堤的设计过程。参考国内外研究成果、现行规范及类似工程经验,在堤后已有建筑物的前提下,通过断面物理模型试验对梳式透空式防波堤结构、扶壁透空式防波堤结构、开孔沉箱透空式防波堤结构进行研究。给出了不同水深,不同结构形式防波堤透射系数的对比关系。     

双挡板桩基透空式结构的透浪系数模型试验

通过波浪物理模型试验,研究桩基透空式结构的影响因子(包括波陡、挡板的相对入水深度、开孔情况),给出了各个因素对透射系数的影响规律。结果表明,挡板的入水深度越大,透射系数越小;波陡越小,透射系数越大;挡板开孔对透射系数影响相对较小,但可有效减小波浪作用力。将试验结果与各家透浪系数的理论计算公式以及规范所给的经验公式进行比较,结果与Wiegel公式计算结果吻合较好,Wiegel公式可为工程设计提供参考。     

不规则波作用下排桩式透空堤透浪系数试验研究

排桩式透空堤是一种新型的防波堤形式,通过三维的波浪物理模型试验,分析了不规则波作用下相对入射波高、相对波长、相对堤宽、不同波向以及桩间肋板等因素对排桩式透空堤透浪系数的影响规律。试验结果表明:透浪系数会随着相对入射波高和相对堤宽的增大而减小,随着相对波长的增大而增大;与正向波相比,波浪斜向入射时的透浪系数较大。此外,与桩间不带肋板的排桩式透空堤相比,带桩间肋板的排桩式透空堤具有更明显的消浪效应,对于透浪系数的衰减率在10%～60%之间。当排桩式防波堤主要受正向来浪作用时,整体物理模型值与整体数值模拟值和断面物理模型值的误差较小;然而,当排桩式防波堤受斜向来浪作用较为明显时,整体数值模型值和断面物理模型值与整体物理模型值之间存在不可忽视的误差,此时应该配套进行整体物理模型试验来进一步确定结构设计参数。     

波浪与非透空梳式防波堤作用的试验研究

对不规则波浪作用下的非透空梳式防波堤结构进行了物理模型试验研究.试验分析了非透空梳式防渡堤结构表面波浪压强的分布规律及工程危险水位;为寻求消减翼板波浪压强的工程解决方案,进而对3类改进的非透空梳式防波堤结构翼板上的波浪压强分布和堤前波浪反射系数进行对比分析,最终确定工字体挡板梳式结构为工程推荐结构.     

透空式上部结构开孔沉箱前沿波压力试验分析

通过不规则波物理模型试验,在前人对开孔沉箱波浪力研究的基础上进一步研究了透空式上部结构开孔沉箱前沿的波浪力。分析了结构前沿的波压力分布规律并与现有的波压力计算公式进行对比,发现透空式上部结构面板和底部沉箱结构前沿波压力的计算可通过合田良实公式进行修正,而上部结构纵梁所受的相对点压强值往往较大,因此单独对纵梁上的相对波压强进行分析,给出了计算相对波压强值的经验公式。     

“厂”型组合板透空式防波堤

针对现有透空式防波堤中的板式防波堤存在的问题,提出一种"厂"型组合板透空式防波堤。采用物理模型实验方法,对防波堤的消波效果和使用性能进行了研究,认为该组透空式防波堤不仅受力较小,具备透空式防波堤的优点,而且消能效果良好,改善了透空式防波堤对长波消除效果较差的问题,应用前景良好。     

板式开孔防波堤水动力特性及受力研究综述

对板组合式波堤水动力特性及受力研究进行了归纳、总结和评述,包括板式防波堤形式的改变、板式防波堤消能影响因素的研究,以及从物理试验简单的现象分析转变为开孔式防波堤水动力特性和开孔式防波堤受力的分析。当前通过数值仿真技术对开孔式防波堤进行研究不断进步,用数值仿真技术分析开孔式防波堤的消波机理及受力具有重要价值。     

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。     

基于ANSYS的透空式防波堤波浪力计算

采用文氏谱模拟芦潮港渔港的随机波浪,确定透空堤上部结构水平波浪力、桩基水平波浪力及上托力,推导计算出100 a一遇极端水位下的力谱值。继而利用有限元和动力响应基本原理,采用有限元软件ANSYS对透空堤进行数值模拟,从静力分析、模态分析和功率谱密度分析角度出发,对比挡浪板双侧受力和单侧受力的结果,得出双侧挡浪板桩基透空堤结构形式的合理性;分析各部位的安全隐患,结合静力计算结果与动力计算结果差异,为设计提供参考。     

T型防波堤水平板波浪冲击压强试验研究

通过规则波与T型防波堤相互作用的试验研究,揭示了T型防波堤底部所受冲击压强产生的原因。分析波浪冲击压强历时曲线、相对板宽对冲击压强沿水平板底部分布的影响,得到T型防波堤水平板冲击压强的特性以及2大影响因素:相对超高和波陡。应用因次分析的方法,推导出T型防波堤底板最大相对冲击压强计算的经验公式。结果表明,该公式计算结果与试验值吻合较好,有一定的适用性。     

斜向波浪对斜坡堤胸墙作用力的试验研究

斜坡堤胸墙的稳定性主要受到波浪作用的影响,而且实际工程中斜坡堤多受斜向波浪作用。通过斜向与正向不规则波对斜坡堤胸墙作用的物理模型试验研究,分析斜坡堤单个胸墙所受的斜向波浪总力的折减系数随水位和波浪入射角度的变化规律,并与斜向波浪对单元直立堤的作用情况进行对比。结果表明:斜坡堤单个胸墙所受的斜向波浪总力的折减系数总体上随着水位的降低而变小,随着波浪入射角度的减小而变小;斜向波浪总浮托力的折减系数一般小于总水平力的折减系数;在不同水位和波浪入射角下,斜坡堤单个胸墙所受的斜向波浪总力的折减系数与单元直立堤有一定差别。     

基于数值和实验方法的非透浪梳式防波堤的水动力学特性研究

采用源函数造波法建立了三维数值波浪水槽模型,模拟了不同随机种子数(NW)下的随机波浪,与目标谱对比的结果证明当NW=200时,采用文中的数值方法可以得到较好的模拟精度;建立了随机波浪对一种非透浪梳式防波堤作用的数值模型,通过数值模拟结果和实验结果的比较,验证了该数值模型的有效性。对该非透浪的梳式防波堤的水力学特性进行了实验研究,并应用上述数值方法对结构的所受冲击波浪力机理进行了分析,数值结果证明在该结构的危险水位下,由结构的翼板和胸墙下底板所构成的异型空腔结构是导致翼板上产生较大冲击压力的主要因素。在此基础上,为了消减翼板的冲击压力,提出一种改进的结构型式,最后对该改进结构的翼板上波浪力特性和波浪反射系数进行了实验研究。     

不同间距下大直径圆筒防波堤波吸力试验研究

防波堤的波浪力计算对防波堤的设计和稳定具有重要意义。针对目前圆筒防波堤波吸力的设计计算方法尚未成熟,通过开展物理模型试验,进行不规则波作用下不同间距下大直径圆筒结构波吸力的分布规律、影响因素和计算方法研究。结果表明:波谷作用下,大直径圆筒结构波吸力的横向分布规律与圆筒的间距有关,纵向分布规律表现为随着水深增加先线性增大然后线性减小,且最大波吸力的位置出现在静水位一倍波高以下。圆筒的相对间距、相对水深以及波陡对不同间距大直径圆筒防波堤的波吸力影响较大。基于直立墙结构波吸力公式给出折减系数的拟合公式,用以计算圆筒周身迎浪面的波吸力。     

不同护面块体潜堤的消浪特性试验研究

以斜坡式潜堤为研究对象,通过物理模型试验的方法,选取相对淹没水深、护面结构形式的糙渗系数、坡度等因素的变化对潜堤消浪特性的影响进行了研究。首先,分析了在规则波作用下相对淹没水深、护面结构形式的糙渗系数、坡度等因素对潜堤透射系数的变化规律,得到了各因素对潜堤透射系数影响程度,同时给出了波浪在潜堤附近传播时沿程波高变化情况。其次,采用与规则波相同的研究方法,分析了在不规则波作用下相对淹没水深、护面结构形式的糙渗系数、坡度等因素对潜堤透射系数的变化规律,得到了各因素对潜堤透射系数的影响程度,并给出了波浪在潜堤附近的沿程变化情况。     

潜堤次生波波高规律的试验研究

在物理模型试验的基础上,选取斜坡型潜堤为研究对象,对不规则波作用下潜堤的透射特性进行研究。同时选取相对堤顶水深、相对堤前水深和波陡作为主要影响因素,分析不同因素对堤后波高的影响,提出了波高透射系数的计算公式,并对不同的波高透射系数计算公式进行对比。研究结果表明文中提出的计算公式可行,可以为潜堤次生波的研究提供参考。     

“厂”形板式防波堤消波性能数值模拟

根据水平板形防波堤和倾斜板形防波堤的特点,提出一种“厂”形组合板式防波堤,通过数值模拟方法对防波堤的消波性能进行研究。首先,利用FLUENT软件建立二维规则波数值波浪水槽,并验证水槽应用的有效性。通过模拟得到堤后波高-时间过程线,分析防波堤的透射系数,探讨透射系数随波高、周期、开孔率、相对板宽、波陡、倾斜板与水平板角度、超高等参数的变化关系。结果表明,在模拟范围内防波堤透射系数较小,消波性能优良,特别是对长周期波也有较好的消波效果。研究成果可以为新型防波堤设计提供参考。