沉箱式护岸的新型结构

本文通过已运用几年的工程实例,介绍沉箱式预制构件护岸的设计和施工方法。这种结构的优越性是;结构轻巧,造型美观,占地较少,简免施工围堰和基坑排水,从而能缩短工期,降低工程造价。这一经验,可因地制宜地在江、河、湖、海滨的护岸工程中推广应用。     

吸力式沉箱组合基础承载特性研究

基于吸力式沉箱基础应用于桥梁工程的背景, 考虑不同数量的沉箱组合和沉箱间距, 通过数值模拟的方法研究了吸力式沉箱组合基础的承载特性, 重点分析了组合基础与单个基础承载性状的差异, 以及连接各沉箱的顶板对基础承载力的贡献。计算结果表明, 沉箱组合基础与单个沉箱基础的荷载-位移曲线类型都相同; 受类似于“群桩”效应的影响, 竖向荷载作用下组合基础中的沉箱承载力不能完全发挥, 但由于沉箱之间的连接顶板可以提供阻力, 所以当沉箱间距较大时组合基础的承载力会大于相应数量单个基础的承载力之和, 且随着沉箱间距的增大而增大; 对于水平荷载作用下的吸力式沉箱组合基础, 其承载力大于相应数量单个基础的承载力之和, 连接顶板底部与土体之间的摩擦和挤压对于组合基础承载力的提高可以忽略不计。     

浪冲击力作用下直立式沉箱防波堤的动力响应

研究了直立式沉箱防波堤在浪冲击力作用下的动力反应。对冲击力的不同作用时间、阻尼变化及基础为不同弹模、完全刚性时对结构的动力反应作了计算及分析。结果表明地基弹性及地基与箱体的相互作用对箱趾及箱踵的影响较大。     

某海港码头直立式沉箱过渡段受力特性物理模型试验研究

针对直立式沉箱构筑物工程量小,造价合理,但未推广应用,对其受力特性研究较少的背景,为研究广东某海港码头直立式沉箱结构过渡段的受力特性与泊稳条件,采取物理模型试验研究方法,建立1∶40的正态水槽风浪物理模型试验,从结构所受波浪力、直立式沉箱堤顶越浪量、堤前护顶块石稳定性等方面对直立式沉箱过渡段受力特性进行研究分析。分析结果表明,实例工程码头过渡段采用直立式沉箱结构满足结构受力和泊稳要求,码头断面越浪量较小,结构方案合理可行。     

沉箱式溢流坝的设计与应用

针对内蒙古自治区乌兰察布盟的河流特性和河床水文地质条件 ,提出了“沉箱挡板式溢流坝”这一新型结构 ,并经过几年的实际运行 ,效果较好 .该坝型具有抗冻性能好、消能充分、坚固耐用、造价低、施工简便等优点 ,适合在小河流上建低坝时采用     

基于SPH 方法的开口沉箱水动力数值研究

部分开口沉箱因其能有效降低波浪力和反射系数被广泛的应用到港口工程领域, 基于修正后的光滑粒子流体动力学( SPH ) 算法建立了二维数值波浪水槽与开口沉箱数值模型, 并与现有的线性规则波理论进行对比, 验证了SPH 数值方法的正确性, 同时还对开孔沉箱消浪室内部流体流入流出的复杂运动过程性、总水平力比与其相关因素的关系进行了深入分析, 并将数值结果与物理模型实验进行对比, 结果表明, 数值结果与实验拟合的线性关系相一致; 当消浪室相对宽度B/ L 为0. 11 时, 开孔沉箱总水平力减小趋势很明显。最后, 采用了最小二乘法拟合出开孔沉箱总水平力与其相关因素的非线性回归关系。本研究将为类似工况下开口式沉箱的设计和优化提供一个新的参考依据。     

施工期台风浪作用下沉箱碰撞破坏分析

以“莎莉嘉”台风引起施工期沉箱碰撞破坏为背景,研究台风浪作用下施工期沉箱碰撞破坏模式及机理。提出基于台风浪作用下沉箱碰撞反应分析两步走的数值模拟方法,该方法利用高精度流体模拟软件Flow-3D的造波技术模拟台风引起的波浪传播过程,并与沉箱结构作用获取沉箱波浪力时程曲线;建立沉箱精细化有限元模型,将上述波浪力时程曲线施加于沉箱结构,利用LS-DYNA显式求解器分析沉箱结构的碰撞反应。应用该方法对“莎莉嘉”台风引起施工期沉箱碰撞破坏进行分析,结果表明:数值模拟的沉箱结构在不同波浪方向作用下发生不同角度的碰撞会导致不同的沉箱碰撞破坏模式,波浪作用方向与沉箱前后壁夹角为60°时,沉箱碰撞破坏模式与“莎莉嘉”台风作用期间的现场情况吻合较好。     

V形贯底式防波堤上波浪作用力的解析研究

用解析方法计算V形贯底式防波堤在波浪绕射作用下周围流域任意点的速度势,研究波浪作用在V形贯底式防波堤上的波浪力。假定防波堤刚性、薄壁、不透浪、水深恒定。假想的圆柱面将整个流场划分为三个区域,分别在每个区域内将速度势用特征函数展开,然后在公共边界上按照速度连续,速度势连续的原则进行匹配,求得流域中任意一点的速度势和作用在V形贯底式防波堤上的总波力和总波力矩。数值结果给出了作用在防波堤上的波浪力随防波堤张角、入射波波长、入射角变化的曲线。结果表明:作用在V形贯底式防波堤上的波浪力与水深、防波堤的张角、入射波的波长等因素有关。     

浅水波与圆弧型贯底式防波堤的相互作用

该文基于椭圆余弦波绕射理论,应用特征函数展开法,推导了浅水波对圆弧型贯底式多孔介质防波堤绕射的波势解,并据此解析计算了作用于防波堤的水平波浪载荷与浅水波波面分布。计算结果表明:浅水波入射角与非线性影响参数、海况条件以及防波堤几何条件等因素的相对变化对波浪作用均存在一定的影响,结构透空可以明显减弱防波堤所受波浪作用。与微幅波理论对比可知:在一定浅水条件下采用椭圆余弦波一阶分量模型所计算的最大无量纲波浪力、力矩和波面分布值均明显高于微幅波理论的对应估值,反映了水波非线性因素的影响效应。     

波浪与透空管防波堤的相互作用

用阻抗分析方法,对由透空管组成的防波堤的波浪反射与传递系数等水动力学特征进行研究。在对透空管线性和非线性消耗波能机理分析基础上,导出一组所有参数都是事先知道的、完全封闭的理论公式。计算结果与试验吻合很好。在此基础上分析了透空管防波堤的波浪反射系数、传递系数和能量耗散系数随相对管长、开孔率、周期和波陡的变化。     

直立堤前能谱与反射系数和底流速的综合分析

通过波谱分析的方法，研究了堤前能谱，反射系数和底流速的各自分布规律，分析了它们的相互关系：从堤前能谱表达式推导出反射系数的表达式，并将该反射系数用于求堤前任意位置的底流速，给出了堤前与入射波的底流速的统一形式，实验及计算表明，在无基床条件下得到的堤前能谱和底流速关系可推广到低基床的相应情况。     

WAVE INTERACTION WITH PERFORATED CAISSON BREAKWATERS

The reflection coefficient of perforated caissons and the total horizontal forces acting on them were experimentally and numerically analyzed and discussed when wave propagates normally. To consider the viscosity effect of fluid and nonlinear action of waves on structures, the VOF (Volume Of Fluid) method combined with the k-ε turbulence model was used to simulate the interaction between waves and structures. Governing equations were solved with the finite difference method. Through 2D experimental study in the wave flume, the empirical relationship between the reflection coefficient of perforated caissons and the main affecting factors were obtained from the experimental data using the least square method. Also the correlation between the ratio of the total horizontal force acting on perforated caisson and the force acting on solid caisson and the main affecting factors were regressed from the experimental data.     

Time-domain hydrodynamic analysis of pontoon-plate floating breakwater

The hydrodynamic behaviors of a floating breakwater consisting of a rectangular pontoon and horizontal plates are studied theoretically. The fluid motion is idealized as two-dimensional linear potential flow. The motions of the floating breakwater are assumed to be two-dimensional in sway, heave, and roll. The solution to the fluid motion is derived by transforming the governing differential equation into the integral equation on the boundary in time domain with the Green’s function method. The motion equations of the floating breakwater are established and solved with the fourth-order Runge-Kutta method to obtain the displacement and velocity of the breakwater. The mooring forces are computed with the static method. The computational results of the wave transmission coefficient, the motion responses, and the mooring forces of the pontoon-plate floating breakwater are given. It is indicated that the relative width of the pontoon is an important factor influencing the wave transmission coefficient of the floating breakwater. The transmission coefficient decreases obviously as the relative width of the pontoon increases. The horizontal plates help to reduce the wave transmission over the floating breakwater. The motion responses and the mooring forces of the pontoon-plate floating breakwater are less than those of the pontoon floating breakwater. The mooring force at the offshore side is larger than that at the onshore side.     

REFLECTION OF OBLIQUE INCIDENT WAVES BY PERFORATED CAISSONS WITH TRAVERSE WALL

The interaction of oblique incident waves with infinite number of perforated caissons is investigated. The fluid domain is divided into infinite sub-domains by the caissons, and eigen-function expansion is applied to expand velocity potentials in each domain. A phase relation is introduced for wave oscillation in each caisson, and the structure geometry is considered in constructing the models of reflection waves. The reflected waves with the present analysis include all of the waves traveling in different directions when incident wave period is short. Numerical examinations show that velocities at the inner and outer sides of the front walls of caissons are close to each other, and reflection coefficients satisfy the energy conservation relation very well when porous effect parameter is infinite. Numerical results show that the reflection coefficients of oblique incident waves are smaller for shorter caissons at low frequency, and decrease with the increase of wave incident angle.     

直立堤前海床的冲刷

本文对立波，远破波，近破波作用下直立堤前海床的冲刷进行了系统的研究。指出了不同波浪作用下直立堤前海床的冲刷形态；分析了堤前冲刷机理；提出了不同波浪作用下堤前冲刷深度公式。     

斜向波与长棱柱型浮式结构物相互作用的边界元模拟

采用第二类变形Bessel函数对斜向线性入射波与任意截面形状的长棱柱型浮式海洋结构物的相互作用问题进行了边界元法模拟,给出了常数元和线性元的奇异积分处理方法以及开边界的处理方式。对矩形和圆形结构物的水动力系数和波浪力进行了计算,并与解析解及有限元计算结果进行了比较。结果表明,本文方法能得到满意的结果,且未出现不规则频率现象。