圆弧面防波堤的水力特性研究

指出圆弧面防波堤是在半圆形防波堤基础上开发的一种新型防波堤,利用数值波浪水槽对圆弧面防波堤的水力特性进行了初步研究,同时对波浪要素及防波堤断面设计进行了分析,得出一些有益的结论。     

Study on influence of different buried depth of steel cylindrical breakwater on seismic stability of structure

以位于高地震烈度区的某实际港口防护用的大直径薄壁钢圆筒-筒内改良土防波堤结构为研究对象,基于有限元数值模拟与室内振动台试验,探讨钢圆筒不同入土深度对该结构抗震稳定性的影响规律,得到在不同峰值加速度的地震波作用下,不同钢圆筒埋深比结构的位移与加速度时程反应曲线、地震作用前后地基土体的剪应力分布曲线。研究结果表明：钢圆筒埋深比、地震动峰值加速度、地基土压力是显著影响防波堤结构动力稳定性的重要参数,并且三者具有紧密的关联性。随着钢圆筒埋深比的增大,其地震位移响应与加速度响应呈现相反的变化趋势,并且地震前后的地基土压力变化幅度也相差较远。基于实际钢圆筒防波堤工程的场地条件与抗震等级,为保证钢圆筒防波堤结构的正常使用状态,提出了钢圆筒埋深比的合理取值范围。     

NUMERICAL STUDY OF EFFECT OF WAVE AROUND SINGLE BREAK-WATER WITH THE SWAN MODEL

A new version of the Stimulating Wave Nearshore(SWAN)model(version 40.51)was used to stimulate the evolution of directional irregular wave near a single breakwater and the Wen spectrum was adopted as an input spectrum.The wave diffraction effect of irregular wave,which is the main improvement compared with the previous SWAN versions,was tested with the experimental data of single breakwater collected in the State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering(SLCOE)at Dalian University of Technology(DUT)and the stimulated results of Wu Yan and JONSWAP spectrum as input data,respectively.By comparing the results in four cases,it is seen that the results stimulated by the SWAN model with the JONSWAP or Wen spectra are better than those with Wu's spectrum,and the results simulated with the Wen spectrum is little larger than those with the JONSWAP spectrum and more closely approximated to the measured data compared to the results with the JONSWAP spectrum.It is then concluded that the new SWAN model with the Wen spectrum can be well used to stimulate wave diffraction around a single breakwater.     

作用于防波堤上波浪荷载的离心机模拟

随着港口码头向深水大吨位化的发展,新扩建防波堤逐渐向深水区延伸,防波堤受到的波浪荷载强度越来越高,当堤基位于海底软黏土层上时,由于地基承载力低,往往考虑轻型防波堤结构,在某一防波堤延伸段工程中就推出了薄壁箱筒型基础防波堤新结构。然而,这类轻型防波堤能否经得住设计波浪荷载的作用以及它的性状为工程师所关注,故希望通过土工离心模型试验,在高速旋转的离心力场中模拟作用于防波堤结构上波浪荷载作用,观察其动态反应特性。根据电磁激励器原理研制开发了一套非接触式循环波浪荷载模拟器系统,能提供不同频率、幅值高达1200 N的不对称周期性往复荷载,满足了波浪荷载模拟需要。文中随后介绍了该装置在箱筒型基础防波堤结构与地基的波浪荷载作用试验中的应用,试验测量了防波堤结构的水平变位、沉降和倾斜以及地基中孔隙水压力等性状反应,基于模型试验结果,探讨了波浪荷载作用下箱筒型基础防波堤的破坏模式,结果发现,主要破坏模式为防波堤倾斜过度而失稳或水平变位超出容许值而发生侧向滑动破坏。     

斜向随机波对直立堤作用的试验研究

通过斜向随机波对直立堤作用的试验，研究了作用在直立堤上的单位堤长波浪力随波浪入射角的变化．讨论了波浪力沿堤长的纵向分布，以及单元堤长对波浪力纵向折减的影响．给出了波浪力纵向分布系数和折减系数与相对堤长的关系式．     

防波堤U形槽深厚淤泥软基爆破

结合U形槽深厚淤泥软基的地质地形特点,运用爆炸挤淤理论研究新建围堤、防波堤通过U形槽处理深厚淤泥软基的问题,采用修建子堤作业平台,然后侧向拓宽的施工方法,进行U形槽深厚软基爆破的抛填控制参数和爆破参数设计,并优化施工工艺流程,选择了合适的装药设备。工程应用表明,先子堤、后侧向拓宽法爆破处理U形槽深厚软基可以达到设计要求,可为同类淤泥软基爆破提供参考。     

某防波堤下卧层软土的工程特性状态分析

类比分析了琼州海峡铁路轮渡工程北港东防波堤下卧软土层与对应港池内软土基本工程特性,结果表明防波堤下卧软土层虽然含水率、孔隙比、渗透系数稍有所减小,但其力学指标和微观结构无实质恶化的改变,仍具有结构性软土的典型特征,软土层在防波堤荷载作用下,其结构性基本保持完整,尚没有引起明显的结构破损,下卧层结构性软土可以作为防波堤的持力层;防波堤稳定性分析与变形监测结果以及防波堤运营现状验证了结构性软土作为防波堤持力层的科学合理性。     

浮式防波堤研究进展

浮式防波堤与其他传统防波堤相比,可适应水深较大、地基软弱、大潮差和引入水体交换等情况,在港口海岸工程、海洋工程以及海水养殖等诸多领域具有广阔应用前景。对国内外浮式防波堤的主要研究成果和进展进行了综述,从理论推导、经验公式和数值计算3个方面归纳和总结了浮式防波堤波浪透射系数的计算方法。介绍了浮式防波堤结构型式的研究进展,重点分析了浮箱式、浮筒式、浮筏式及其相应改进结构等不同型式浮式防波堤的消浪原理和消浪效果,分析比较了不同结构型式浮式防波堤的优缺点。最后介绍了浮式防波堤在国内外的工程应用,并分析了限制浮式防波堤应用的主要原因,指出了目前浮式防波堤研究方面的不足,以及推广应用浮式防波堤需要进一步研究的内容。     

振荡水柱式防波堤的水动力特性

提出一种带水平底板的振荡水柱式新型防波堤. 借助二维物理波浪水槽,研究结构系统在3种不同水平底板宽度、12种不同波浪周期下的水动力特性. 通过实验探究波高对防波堤模型相关水动力参数的影响. 结果表明：合理布置水平底板能有效提升振荡水柱式防波堤的阻波性能;当水平底板宽度等于模型板间宽度时,入射波周期小于1.6 s的波浪的透射系数小于0.5;当水平底板宽度增大到2倍模型板间宽度时,入射波周期小于2.2 s的波浪的透射量小于50%. 水平底板的存在增加了系统的能量耗散,提高了系统对长波区间波浪的阻挡性能;波高的变化对相关水动力参数影响不大.     

基于极限平衡法的箱筒型基础防波堤稳定性分析

箱筒型基础防波堤是一种适用于软土地基和深水波浪条件的新型港口与海岸工程结构，依靠沉入地基中的筒型基础维持结构稳定。根据箱筒型基础防波堤极限状态下的结构运动模式，考虑箱筒型基础防波堤的三维空间几何特性、受力特点、极限状态转动点的位置等因素，建立了箱筒型基础防波堤稳定性计算的极限平衡法，通过与有限元结果对比，相互验证了正确性，与有限元法相比，极限平衡法计算速度快，效率高，更方便工程应用。结合天津港防波堤延伸工程，对箱筒型基础防波堤的稳定性进行了分析。结果表明，基础筒高8～10 m时，天津港延伸工程中的箱筒型基础防波堤的抗滑、抗倾和竖向承载力均具有较高的安全度。