波浪與開孔直墻式防波堤的相互作用.pdf

1、隨著港口和海岸防護(hù)技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的直立式防波堤已不能滿足工程實(shí)際的需要,近年來各國(guó)競(jìng)相研究各種新型的防波堤結(jié)構(gòu),以減小波浪反射和結(jié)構(gòu)受力,并降低工程造價(jià).開孔沉箱式防波堤是眾多新型結(jié)構(gòu)中的典型型式,由于開孔沉箱結(jié)構(gòu)能有效地消減波浪的能量,減小堤前波浪的反射,而受到越來越多地重視.但波浪與開孔沉箱相互作用的機(jī)理十分復(fù)雜,相關(guān)理論還不成熟,可應(yīng)用于工程實(shí)際的關(guān)于反射率和波浪力的計(jì)算方法還很少,對(duì)開孔沉箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)地分析研究已成為當(dāng)務(wù)之急

2、.該文通過二維物理模型試驗(yàn),對(duì)波浪與開孔沉箱的相互作用進(jìn)行了深入地研究.該文的試驗(yàn)是在大連理工大學(xué)海岸和近海工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的渾水水槽中進(jìn)行的,在工程常用范圍內(nèi)選取試驗(yàn)波要素,包括規(guī)則波和不規(guī)則波,不規(guī)則波靶譜采用改進(jìn)的JONSWAP譜,試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)考慮了不同的消浪室寬度、開孔率及頂板高度的影響,為了便于比較,分別進(jìn)行了實(shí)體直墻、開孔無頂板及開孔有頂板沉箱結(jié)構(gòu)的試驗(yàn).通過單因次相關(guān)分析,找出了無頂板開孔沉箱的反射率與消浪室相對(duì)寬度、相

3、對(duì)水深、波陡和開孔率等影響因素的相關(guān)關(guān)系,其中消浪室相對(duì)寬度是主要的影響因素,并分析了增加頂板后開孔沉箱反射率的變化,增加頂板后,開孔沉箱的反射率將有所增加.開孔沉箱總水平力與總垂直力極值間存在一定的相位差,總垂直力相對(duì)超前,總水平力相對(duì)滯后,通過單因次相關(guān)分析,確定了影響無頂板、有頂板開孔沉箱總水平力與總垂直力極值間的相位差相對(duì)值的主要因素.由于存在相位差,開孔沉箱所受總水平力與總垂直力一般不同時(shí)達(dá)到峰值或谷值,從穩(wěn)定方面考慮,總水平

4、力與總垂直力峰值相位差的存在將有利于沉箱的穩(wěn)定,而谷值相位差的存在將不利于沉箱的穩(wěn)定.通過開孔沉箱總力矩極值與總水平力極值對(duì)應(yīng)的總力矩值的比值,可間接地求出作用于開孔沉箱后踵及前趾的總力矩,當(dāng)開孔率較大且消浪室相對(duì)寬度較大時(shí),總力矩極值與總水平力極值對(duì)應(yīng)的總力矩值之比較大.該文采用最小二乘法擬合得到了開孔沉箱的反射系數(shù)、總水平力與總垂直力極值相位差、總力矩比值的計(jì)算關(guān)系式,經(jīng)驗(yàn)證計(jì)算值與試驗(yàn)值符合較好,在試驗(yàn)參數(shù)變化范圍內(nèi),可供工程設(shè)計(jì)