波浪作用下开孔混凝土护面板浮托力研究

在混凝土护面板上开孔可增大护面层的渗透系数、减小浮托力、增强整体稳定性。通过不规则波系列试验,研究了波坦、坡度、伊里巴伦数、开孔率对混凝土护面板相对净浮托力大小的影响,分析了相对净浮托力的作用深度、分布情况。对于不开孔混凝土板,相对净浮托力随波高和波长的增大都有减小的趋势;对于开孔的混凝土板,相对净浮托力随开孔率的增大线性减小。在此研究基础上给出了最大相对净浮托力计算公式,并与前人公式进行了比较。     

波浪作用下开孔混凝土护面板稳定性研究

在混凝土护面板上开孔,一方面可增大与坡面的摩阻力,提高抗滑性能;另一方面增大了护面层的渗透系数,增强了面板的整体稳定性。通过不规则波系列试验,对不同开孔率混凝土护面板稳定性的影响因素进行了研究,提出了稳定厚度计算公式,并与现行规范的混凝土板和栅栏板稳定厚度公式进行了对比。该公式具有较好精度,可为工程设计提供参考依据。     

斜坡堤后坡砌石护面稳定厚度的模型试验研究*

防波堤工程中堤顶越浪量的增加易导致堤后破坏,造成重大生命财产损失。针对这一问题,对防波堤后坡干砌块石护面进行系列物理模型试验,根据越浪对堤后不同砌块厚度的冲刷破坏情况,讨论堤后砌块护面稳定厚度与越浪量之间的关系。在此基础上,对平均越浪量进行分析,并对比国内外现有越浪量计算公式,结合我国常用防波堤结构形式,提出不规则波作用下的平均越浪量计算公式。最终给出不规则波作用下后坡干砌块石稳定厚度的计算公式。结果表明,公式与试验结果吻合度较好,可为我国防波堤后坡护面结构设计提供重要参考依据。     

含开孔裙板之圆柱形浮标波浪力研究

基于线性波理论,应用匹配双特征函数展开法建立了含开孔裙板之圆柱形浮标一阶波浪力和力矩的半解析计算模型。该计算模型还可推广应用于无裙板之圆柱形浮标或水面垂直漂浮圆柱体、淹没垂直圆柱体及淹没开孔/实心圆形垂荡板。为了验证计算程序的正确性,将作用在淹没开孔/实心圆形垂荡板上的垂向波浪力与文献的半解析结果进行了比较,结果吻合很好。薄板的开孔影响系数随开孔率增大而变大,讨论了开孔率对作用在淹没圆形开孔垂荡板及含开孔裙板之圆柱形浮标上一阶波浪力和力矩的影响。结果表明,作用在淹没垂荡板上的垂向波浪力和力矩随着开孔率的增大而减小;而作用在含裙板之圆柱形浮标上的垂向波浪力则随开孔率的增大而增大。裙板开孔率对含裙板之圆柱形浮标上力矩的影响要大于对波浪力的影响。     

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。     

涌浪对防波堤稳定性影响的试验研究

海外工程施工中常遇主浪向周期10 s以上的涌浪施工环境。以色列Ashdod港防波堤工程直面地中海开敞海域长周期涌浪作用,通过物理模型试验研究,结合长周期、大波高浪及水流作用下防波堤断面中堤心石、1～3 t及3～6 t护面块石的流失率,分析涌浪在施工过程中对防波堤稳定性的影响,并通过物理模型试验深入研究了堤心石、1～3 t及3～6 t护面块石临界失稳波高以寻求最佳的施工时机,为同类工程施工提供依据。     

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。     

开孔平板水下振动及声辐射特性

采用有限元与间接边界元相结合的方法,以开有圆孔、四边简支、无障板的钢制平板为对象,开展开孔板水下振动及声辐射特性研究。首先,计算开孔板在空气中和水中的固有频率。在空气中,开孔板的固有频率较无孔板低,随着开孔面积增大,大部分固有频率降低;在水中,由于开孔可明显降低平板水下振动的附连水质量,开孔板的固有频率升高,且随开孔面积的增大,固有频率升高。然后,开展单位力激励下开孔板的水下振动声辐射研究,相同激励下,开孔板大部分频段的辐射噪声和辐射效率明显降低,且随着开孔面积的增大,降低量增大,辐射声功率和辐射效率的峰值向高频移动。研究结果表明,开孔可显著改变平板水下振动与声辐射特性。     

开孔平板水下振动及声辐射特性

采用有限元与间接边界元相结合的方法,以开有圆孔、四边简支、无障板的钢制平板为对象,开展开孔板水下振动及声辐射特性研究。首先,计算开孔板在空气中和水中的固有频率。在空气中,开孔板的固有频率较无孔板低,随着开孔面积增大,大部分固有频率降低;在水中,由于开孔可明显降低平板水下振动的附连水质量,开孔板的固有频率升高,且随开孔面积的增大,固有频率升高。然后,开展单位力激励下开孔板的水下振动声辐射研究,相同激励下,开孔板大部分频段的辐射噪声和辐射效率明显降低,且随着开孔面积的增大,降低量增大,辐射声功率和辐射效率的峰值向高频移动。研究结果表明,开孔可显著改变平板水下振动与声辐射特性。     

嵌固力作用下砌石护面的稳定性

针对砌石护面的稳定性问题,在前人研究的基础上,进行了砌石护面理论分析以及现场试验研究.考虑块石间的嵌固力对块石进行受力分析,统计分析利用半灌混凝土的护面结构开展的现场试验破坏情况,得出砌石护面的抗风浪能力与块石厚度成正比、与块石外表面成反比、与块石间的嵌固力成正比.因此在进行相关实际工程设计施工时,采取合适的理砌及浇筑方式,能够明显提高护面结构的稳定性.     

波浪作用下护岸三维稳定试验研究

针对大连某护岸工程平面布置方案,通过波浪三维稳定物理模型试验,分别对工程前设计波浪要素和斜坡护岸稳定性进行了研究。研究结果表明,特定地形条件下近岸处波高会大于深水处波高,值得设计特别注意;采用同样重量的护面块体,在击岸破碎波的作用下,浅水段的护岸稳定性不及深水段,底部块体的失稳会导致上部块体的下滑、坍塌,从而使断面失去防浪功能;在某些情况下,斜向浪对扭王字块护面块体的作用比正向浪偏于危险。因此,工程设计需要特别注意斜向浪和击岸破碎波的影响。     

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。     

STEM波作用下斜坡式结构护面块体稳定性的物理模型研究

文章通过对规范公式、断面物理模型及三维物理模型试验结果的对比,对STEM波作用下护面块体的稳定性进行验证,分析失稳原因,提出加强稳定性的措施。通过不同手段得到结果的对比,三维模型试验对表现复杂波浪对结构物的影响效果较好,得到的结果远大于公式计算和断面模型试验结果,可以有效保证工程安全。     

复合垂直防波堤基础稳定性实验研究（英文）

A series of 2D model tests were conducted to assess the foundation stability of composite vertical breakwaters. In this paper, the results from the experimental study are presented conjointly with a formula to estimate the stability number of foundation, which is the most important parameter for evaluation of foundation stability of such structures. The influences of wave height, wave period and the berm width on the stability of composite breakwaters with different armor stone sizes were investigated. Forty-five tests were performed to cover the influences of these parameters. According to the present research, berm width is a significant parameter concerning erosion of armor foundation. As the berm width increases, the amount of berm erosion decreases. Comparisons are made between results of present study and the estimated stability number proposed by Kimura et al.(1994), which is extension of Tanimoto formula. Results show that the later formula underestimates the stability number. However, by applying an enhancement factor about 1.7 meters to Kimura et al. formula, results correlated with the present experimental results..     

斜向长周期涌浪作用下斜坡式防波堤结构稳定性优化

海外港口工程大部分位于以长周期涌浪影响为主的海域,长周期涌浪对防波堤的作用尚未得到全面认识和研究,尤其是斜向入射的情况。以某一具体港口防波堤工程为例,通过波浪局部整体物理模型试验,对斜向长周期涌浪作用下斜坡堤结构的稳定性进行了研究,并根据试验结果对原方案进行优化,提出了稳定的斜坡堤结构。研究结果表明,斜向波浪作用时,相同水深、波向以及波高情况下,入射波浪周期越长则护面块石失稳率越大;相同水深、波高以及波浪周期情况下,波浪15°角斜向入射时沿堤形成的沿堤流对护面的冲蚀破坏作用比波浪基本顺向入射时的情况更为强烈,护面块石失稳率相比较大。     

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．     

亚帆中心工程环抱形防波堤掩护效果及护面块体稳定性试验研究

针对工程环抱形防波堤平面布置方案,利用整体物理模型试验手段进行了验证。结果表明:1)掩护后传入港内波峰线发生了偏转和波能集中,致使码头局部泊稳条件不满足标准要求。将位轴线顺时针旋转15°,与波峰线平行优化布置后,则满足。2)根据越堤波浪是否冲击港内码头轴线标准,论证10.0、10.5、11.0 m共3个防波提高程掩护体,得出11.0 m是可行的。3)防波堤外侧质量6 t护面块体失稳,经多次优化后采用质量10 t则稳定,弧形转弯处勾连性护面块体受侧向波浪力作用比受正向波浪力偏于危险。4)将试验结果与规范公式计算值进行对比,前者均大,因此对于弧形转弯段的处理应给予关注,尽量遵循规范要求轴线夹角的相关规定。5)试验再次验证了三维港池整体物理模型试验在防波堤稳定性、越浪量和优化设计方面的必要性。     

深中通道西人工岛岛形对护面块体稳定性和堤顶越浪的影响

针对深中通道西人工岛特殊岛形,利用物理模型试验手段,验证最不利波浪作用下块体稳定性和堤顶越浪量。结果表明:入射波在内凹的岛壁弧顶迅速形成能量聚集,在岛端部外凸出转角处产生波能释放和漩涡流等复杂不利的波态;凹凸多变岛形也导致护面的扭王字块块体咬合性能减弱,多因素影响致使质量5 t设计护面块体失稳,经多次优化后,岛壁堤身段增加至8 t、端部转角特殊段须增加至14 t方能稳定;岛壁越浪规律为沿波浪入射处至端部转角段逐渐增加。将试验结果与规范公式计算结果、二维水槽断面试验结果进行对比,得到结论:受岛形影响下的稳定质量和越浪均偏大,尤其端部转角凸出的特殊区域,因此设计应给予关注,尽量遵循规范的相关规定,即"轴线向外侧拐,保证夹角大于150°以上"的要求。通过试验也再次验证了三维整体试验在稳定性、越浪量和优化设计方面的必要性。     

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。