涌浪条件下斜坡式防波堤堤脚块石稳定性

海外港口工程大部分位于以涌浪为主的海域,防波堤在涌浪作用下的稳定性尚未得到全面认识。对于斜坡堤,除了护面对其稳定性至关重要外,堤脚对其稳定性也很重要。以某一具体港口防波堤工程为例,通过波浪断面和局部整体物理模型试验,对涌浪作用下斜坡堤堤脚块石的稳定性进行了研究。根据试验结果,对比正向和斜向波浪作用下斜坡堤堤脚块石的稳定性结果,重点分析了斜向波浪作用下斜坡堤堤头圆弧段堤脚块石发生破坏的原因及其随入射波浪周期和水位的变化关系,并对原方案堤脚进行了优化。     

长江口南槽航道透水梯形结构整治建筑物水动力特性研究

文章依托长江口南槽航道治理工程,对一种透水梯形结构整治建筑物进行了研究,通过物理模型试验重点研究了其水流流速和泥沙淤积效果等水动力特性,并根据试验结果对结构进行了优化。优化方案对透水梯形结构的不同开孔结构和底板方案进行了比选,基于比选试验结果,给出了推荐方案结构,可为生态航道建设提供参考。     

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。     

双浮箱与不同形式板组合的浮堤消浪性能试验

对双浮箱与不同形式板组合的浮堤进行二维水槽波浪物理模型试验,探讨水平板入水深度、水平板开孔率、多孔竖直板等因素对浮式防波堤消浪性能的影响,重点分析双浮箱与多孔竖直板组合的浮堤的消浪性能和消浪机理。结果表明,对于双浮箱与水平板组合的浮堤,整体上水平板开孔时的消浪效果优于水平板不开孔时,尤其在波浪周期较长时。随着水平板入水深度的增大,浮堤的波浪透射系数明显减小、消浪效果明显改善,但整体上较双浮箱间无板时,其消浪性能仍无明显提高。与双浮箱间无板时相比,双浮箱间设置多孔竖直板时新型浮堤的波浪透射系数均减小,浮堤的消浪效果均得到明显改善。与双浮箱间无板时相比,双浮箱间设置多孔竖直板时新型浮堤的波浪反射系数均减小、波能损耗系数均增大。双浮箱间设置多孔竖直板时浮堤消浪效果改善的主要原因是双浮箱间的多孔竖直板增强了浮堤的波能损耗。     

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。     

港珠澳大桥岛桥结合部结构的波浪力试验研究*

港珠澳大桥岛桥结合部桥面高程较低,设计水位和波浪条件下波浪对岛桥结合部的桥面、人工岛等结构作用复杂且较强。通过三维物理模型试验对岛桥结合部结构的波浪力进行试验研究。结果表明：1）设计水位和波浪条件下,岛桥结合部单跨箱梁结构的无量纲波浪水平力最大为0.7F/（ρgA2H1%）,无量纲波浪上托力最大为0.2F/（ρgA1H1%）。2）在S（正向0°）和SSW（22.5°）方向波浪作用下,波浪力大于其他方向的结果。3）随着水位抬高、超高变小,岛桥结合部桥面箱梁结构受到的波浪上托力和水平力均变大。4）无量纲上托压强最大为2.0p/（ρgH1%）,无量纲水平压强最大为1.9p/（ρgH1%）。     

生态礁体布置形式对水流特征的影响

为满足生态需求，生态礁群内需要营造具有特定要求的水动力环境，且结构内部不能淤堵。在淤积型潮间带，需要通过合理的礁体布置，并在波浪作用下实现。针对生态礁体格栅面迎浪对齐摆放、中空面迎浪对齐摆放和交错摆放3种布置方式，通过断面物理模型试验研究生态礁体场内水流形态、流速分布特征。结果表明：1）在波浪作用下，礁体结构内外侧流场均呈三维特征，礁体群内各点流速衰减总体上呈均匀递减的形态。2）在平常波浪条件下，中空迎浪对齐摆放方式流速衰减至0.5～1.0 m/s，较好地符合了生态礁体场内流速的要求。     

涌浪条件下斜坡式防波堤越浪量的对比分析

海外港口工程大部分位于以涌浪为主的海域,涌浪对防波堤的作用未得到全面认识。越浪量一直是斜坡堤设计中需要重点考虑的问题,其直接关系到结构的安全和使用。以某一具体港口防波堤工程为例,对其防波堤进行了波浪断面和局部整体试验,研究涌浪作用下斜坡堤(单坡、无挡浪墙)的平均越浪量,并与计算结果进行对比分析。研究结果表明:1)断面试验和局部整体试验结果表明斜坡堤越浪量随着波浪周期的增大而增大,而国内规范公式计算结果随着波浪周期的增大而减小。2) EurOtop公式越浪量计算结果不考虑波浪周期的影响; ANN(人工神经网络)方法越浪量计算结果也随着波浪周期的增大而增大。3)总体上,ANN方法越浪量计算结果与物理模型试验结果的吻合程度均明显好于国内规范公式和EurOtop公式计算结果。     

垂直导桩锚固单浮箱式浮式防波堤消浪性能及受力研究

浮式防波堤的锚固方式主要有锚链锚固式和导桩锚固式等,垂直导桩锚固的浮式防波堤在波浪作用下浮体主要进行升沉一个自由度的运动。通过二维波浪物理模型试验对垂直导桩锚固单浮箱式浮式防波堤的消浪性能和受力情况进行了研究。研究结果表明,同一波高下,垂直导桩锚固单浮箱式浮式防波堤的波浪透射系数均随着相对宽度B/L的减小而变大。当浮箱相对宽度相同时,波高较大时垂直导桩锚固单浮箱式浮式防波堤的波浪透射系数较小,尤其对于相对宽度较大(B/L0.2)的情况。与锚链锚固时相比,由于垂直导桩锚固时浮堤的波浪反射和波能损耗均明显增强,垂直导桩锚固时浮堤的波浪透射系数明显减小、消浪性能明显提高。波浪作用下,垂直导桩所受的水平力大小随入射波高的增大而明显增大,导桩所受的正向水平力随着相对宽度B/L的减小(即波浪周期的增长)为减小的趋势,反向水平力随相对宽度B/L的变化规律不明显。     

国内外船舶水流力计算方法对比

针对船舶水流力计算中引用规范的范围不全、版本更新和船型应用局限等问题，选取中国、英国、美国以及OCIMF（石油公司国际海事论坛）4种现行主流行业规范进行分析研究，并以2万吨级杂货船为案例进行计算对比分析。结果表明：各国行业标准计算原理、表达形式和实例计算结果均有较大差异，美国规范考虑因素相对全面合理，英国规范在易用性方面有一定优势。横向和纵向分力曲线分布呈不同的规律。建议根据适用船型、船舶数据的翔实程度、主流向角和管理要求等因素合理选用上述计算方法，有条件时采用数值模拟方法。