挡浪墙后置的深水直立防波堤波浪荷载对比分析

文中分析了某挡浪墙后置形式的深水直立式防波堤波浪荷载特点,采用中国规范、修正的合田良实公式、森佛罗简化法公式的波压力理论进行计算,并与断面物模、局部整体物模的波压力试验结果进行对比,分析差异。提出当相对水深较大时,采用中国规范的推荐公式更能合理地模拟波压力曲线,并提出对中国规范波压力计算方法选取的建议。针对后置的挡浪墙进行波压力分析,推荐了新的波压力计算方法,推荐当防波堤顶部无越浪要求且需要改善港池泊稳环境的情况下采用该方法,可以改善结构受力。

组合式密排桩基防波堤透浪特性研究

针对新型组合式密排桩基防波堤的透浪特性问题,基于现有密排桩基防波堤研究成果,通过物理模型试验,开展此新型结构透浪特性的多因素分析研究,并在试验结果的基础上,拟合出组合式密排桩基防波堤透浪系数的计算公式。结果表明,增设桩间肋板和桩后插板等组合式措施对减少透浪系数均有影响,其中增设桩间肋板对于相对桩间距小的密排桩基结构效果甚为明显。

板桩防波堤设计参数试验验证与规范对比研究

板桩防波堤是一种对深厚软土地基有较高适应性的防波堤结构,目前国内外应用较少。以某海外板桩防波堤工程为例,采用不规则波对不同水深处的防波堤断面开展设计波浪要素断面试验,判断护底块石、沙垫层稳定性,测量模型越浪量和防波堤迎浪侧所受波浪力分布,验证防波堤结构的安全性和合理性。最后将试验结果与国内外规范公式计算结果进行对比研究。结果表明,试验得到的波浪力及越浪结果偏于安全,防波堤设计高程合适;不同波浪状态下规范公式计算结果与试验值之间的差异不尽相同,进行具体工程设计时,需将规范公式计算与物理模型试验结合,力求设计参数合理,保证防波堤自身结构及掩护港区的安全性。

水下深层水泥搅拌桩在直立式防波堤深厚软土地基加固中的应用

针对直立式防波堤下深厚软土地基可能产生的沉降较大和失稳问题,依托某场地软土深厚的直立式防波堤工程,结合自然条件、结构安全使用要求及造价和工期限制,对地基处理方式选取、水泥搅拌桩的布置形式、桩径、置换率、处理深度及施工技术要点进行论述。采用理论分析与工程经验结合的方法,得出在合理控制各关键参数和采取合适的措施提高施工质量的前提下,直立式防波堤下深厚软土地基采用支撑型格栅状小直径水泥搅拌桩结合柔性垫层的处理方式是可行且相对经济、合理的。

三维数值波浪水槽及其数值模拟验证

波浪水槽能够模拟波浪的产生、传播以及与结构物的相互作用,提供直观、可靠的数据支持。随着计算机技术和数值方法的快速发展,三维数值波浪水槽逐渐成为港口工程领域的研究热点。利用数值模拟软件FLUENT生成三维数值波浪水槽,并结合ANSYS-FSI模块建立三维有限元与有限体积元耦合模型,可以精确模拟波浪作用于斜坡堤等结构上的整个过程。为验证数值模型的准确性,以在波浪作用下斜坡堤顶胸墙的稳定性为例,比较数值模型与理论公式的计算结果。结果表明,数值模型与理论公式的计算结果基本一致,此三维数值波浪水槽模型可靠。在实际工程应用中,可以利用此数值波浪水槽进行方案比选,提升工作效率,同时与物理模型试验结合,共同为港口工程的设计、施工提供有力支持。

一种新型护面加翼块体的消浪特性试验研究

利用物理模型试验评估了一种新型人工护面块体(加翼块体)的消浪性能,分析了波浪爬高、波浪反射系数、糙渗系数和经济效益等多项指标,并与扭王字块体进行了横向对比。研究结果表明:波浪爬高随入射波高的增大而增大,波浪在加翼块体护面上的爬高要小于扭王字块体工况,加翼块体护面的斜坡堤反射系数整体上小于扭王字块体护面的斜坡堤;利用反射波高公式计算得到的加翼块体平均糙渗系数推荐值为0.383,利用波浪爬高公式计算得到加翼块体平均糙渗系数推荐值为0.456;加翼块体护面的斜坡堤与规则安装了同等重量扭王字块体的斜坡堤相比,具有更优的消浪性能(波浪反射率平均减小了18.5%、波浪爬高平均减小3.0%)和更好的经济性(造价减小18.6%)。

双气室振荡水柱式防波堤的水动力特性研究

本文提出一种耦合水平底板的双气室振荡水柱式新型防波堤装置,并开展物理模型试验验证黏性全非线性数值波浪水槽,应用其数值研究了不同水平底板长度、水平底板浸没深度和气室开孔率对其水动力特性的影响。结果表明:耦合水平底板的双气室振荡水柱式防波堤在低频区的消浪性能和能量耗散均明显提升,总体透射系数均在40%以内;增加水平底板长度和浸没深度均会降低装置的透射系数和能量耗散系数;气室开孔率的增加则会导致装置的反射系数减小,透射系数和能量耗散系数增大。

复杂波浪场中防波堤掩护效果的数值模拟研究

防波堤的布局以及波浪的工况条件会使泊位处的波高发生变化,影响系泊船的安全作业。结合南美洲某港口工程,采用基于Boussinesq型方程的MIKE21-BW模型,分析了复杂波浪场中防波堤对泊位的掩护效果,研究不同走向及不同长度的防波堤的掩护性能。结果表明,防波堤布局1在复杂波浪场中具有良好的掩护效果,各种工况中的有效波高均满足短波的波高限制,可以保证船舶的稳泊。但是防波堤布局1并不能对其有效地消解次重力波,随着波浪周期的增大,部分泊位处的次重力波高大于限制标准,可能会存在泊稳问题。布局2的掩护效果欠佳,无法满足限制标准。布局3的掩护效果有了显著的提升,泊位处的有效波高和次重力波高均得到了进一步的消解。研究成果为港口布局、系泊设计和港工建造提供了参考。

透空管式防波堤波浪透射系数的试验研究

采用物理模型试验,本文对透空管式防波堤的消浪效果进行了研究。以透射系数Kt为主要参数,探讨透射系数Kt随堤顶宽度B、坡度m、管径D等结构参数及波浪要素的变化规律。结果显示,透射系数Kt随相对堤顶宽度B/L、波陡H/L、相对水深h/L的增加而减小,当相对堤顶宽度B/L大于0.3、波陡H/L大于0.06、相对水深h/L大于0.3时,透射系数Kt均显著减小并逐渐趋于稳定,波浪的消减作用比较明显;透射系数Kt随防波堤坡度m的增加而增大,当坡度m=1:1.5时,防波堤消浪效果较好;组合管径结构型式的消浪效果明显优于单一管径;通过与透空水平板式结构对比发现,相同工况下,透空管式结构的消波效果较好。

中、欧标准斜坡式防波堤设计对比分析

随着海外工程项目的逐渐增多,经常会遇到需要采用国外标准进行设计的情况。在港口工程中,除了码头结构,防波堤伴随着对主体码头进行掩护的结构功能,也是经常遇到的设计内容。斜坡堤是常用的防波堤结构形式,具有结构简单,施工方便,可以就地取材等优点。欧洲标准与中国标准关于防波堤结构设计的构造要求,计算参数选取,具体计算方法等均有所区别。以实际工程为例通过欧标与国标的计算结果差异对比,使专业技术人员对采用欧洲标准有较直观的认识,便于对境外工程此类项目内容较准确的把控。

多向聚焦波作用下透水潜堤消波特性数值模拟研究

本文采用非静压模型NHWAVE建立高精度三维波浪数值水槽,对多向聚焦波作用下透水和不透水潜堤消波特性进行数值模拟研究。通过计算结果与实验数据的对比,验证了该模型模拟多向聚焦波产生传播及多孔介质内流动的能力,进一步考虑了有效波高、水深、谱峰周期和传播角度等因素对潜堤消波特性的影响。结果表明:潜堤对多向聚焦波的最大波幅、最大水位、沿水深平均最大流速和波能均有显著消减作用,且透水潜堤因孔隙介质的存在消波性能更好。随着有效波高增大,堤顶处波浪破碎点前移,不透水潜堤消波性能受波高影响较大。水深越大,潜堤消波性能越低。透水潜堤对长周期波浪消减效果较差。传播角度越小,聚焦位置处波幅越大,波浪非线性作用越强。研究结果可为我们进一步保护沿海设施免受极端海洋环境的影响提供一定的参考。

规则波与浮式防波堤相互作用的SPH模拟研究

相较于传统防波堤,浮式防波堤因具有方便安装、可实现水质交换、可在多种环境下施工以及可移动等优点得到了广泛发展。采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法,研究规则波与浮式防波堤的相互作用。首先在空水槽中基于规则波传播算例进行粒子间距的收敛性分析,然后基于验证的水槽模型模拟规则波与单浮体、双浮体的相互作用,并分析了浮体前后波形、浮体的运动及浮体附近的流速场。结果表明,双浮体防波堤相比单浮体防波堤能够显著提升消波性能。

基于单相流模型的水下多孔板减流特性影响因素数值仿真研究

在内河航道整治、沉船打捞,以及水下检测过程中往往需要减小工作水域的流速以保证施工质量的问题,提出在浮式防波堤底部安装多孔板进行减流的工程方案.并基于单项流模型,对水下多孔板的开孔率、开孔形式,以及开孔数量对其减流特性的影响进行了仿真分析.结果表明:圆形与正方形的开孔形式较正五边形与正四边形的开孔形式减流效果要好、在条件允许的情况下,增加多孔板的开孔数量也可以改善多孔板的后方流场.多孔板的开孔率对其减流效果的影响最大.且开孔率在0.5时流场减流效果最好.

强涌浪条件下防波堤掩护效果数值模拟研究

处于涌浪环境的港口可能会遇到防波堤掩护效果不理想和港湾振荡问题。以秘鲁钱凯湾的某海港工程为依托,通过数值模拟分析了涌浪作用下的防波堤掩护效果和港湾振荡特性。结果表明,防波堤对于涌浪具有较好的掩护效果,港内波高与港外波高的比值约0.15。根据短波的波高限制标准,港口的泊稳条件可以得到保证。次重力波传入港内后几乎没有衰减。根据次重力波的限制标准,港口可能会存在泊稳问题。在进行港口布局和系泊船系泊布置设计时,应考虑次重力波的影响,特别是应避免系泊系统的固有周期接近港内次重力波的周期。研究结果可为港口布局和系泊系统的设计提供参考。

基于AQWA的圆筒型浮式防波堤波浪运动响应分析

利用水动力分析软件AQWA,基于三维势流理论,采用数值分析法对圆筒型浮式防波堤进行了水动力研究;计算得到了不同浪向下的防波堤幅值响应算子、不同水深下的附加质量、防波堤运动响应和缆索张力。研究结果表明:本浮式防波堤横荡、纵荡与垂荡运动主要由低频运动引起;由于系泊缆多为艏缆和艉缆,因而浮体纵荡运动时域幅值较小,相较横荡与垂荡的运动幅值小一个数量级。

柔性格栅式防波堤消波性能试验研究

文中通过改变格栅的宽度、浸深和格子的边长,构造出六种试验模型,通过物理试验,研究了这6种格栅模型的消波性能.在小型波浪水槽中,保持水深不变,进行不同周期和波陡的规则波系列试验,采用浪高仪测量波面抬高.消波性能主要由透射系数表达,计算了模型的透射系数,分析了宽度、浸深和格子边长等因素对透射系数的影响.结果表明:增加模型的宽度和浸深可以有效提升模型的消波性能.在三个格子边长中,两种较小的边长,消波性能接近,而最大的格子边长,消波性能变差.通过比较,推荐了消波性能最优的试验模型.

弧面型防波堤的波浪力简化计算方法研究

弧面型防波堤是一种新型防波堤,国内外尚无波浪力理论计算公式,需借鉴类似堤型的半圆型防波堤的波浪力研究成果。为此,进行了弧面型防波堤与半圆型防波堤波浪力结构断面试验,本文根据两种堤型水力特性分析和对比试验研究,提出以半圆型防波堤波浪力乘以一个修正系数,可作为弧面型防波堤波浪力的简化计算方法,对弧面型防波堤稳定性的验算和对波浪力随周期变化规律的检验,以验证修正系数的可行性。修正后的弧面型防波堤波浪力简化计算方法可作为工程应用的参考。

袋装砂斜坡堤施工关键技术创新及应用

以长江口南槽航道治理一期工程为例,分析了其施工中的技术难点,通过高克重布料制备大型砂袋、疏浚土再生利用以及水下可视化监测,构筑了袋装砂斜坡堤施工关键技术创新体系。工程应用表明,新研制的大型砂袋突破原充填高度只有1 m的限制,疏浚土再生较好地解决了长江口禁采期内砂料来源的问题,同时水下可视化实时监测大幅提升了施工精度;技术创新体系取得了良好的环保、经济与社会效益,具有适用性与先进性,可为类似项目提供技术借鉴与参考。

新型桶式基础防波堤在负压下沉中的稳定性试验

通过新型桶式基础防波堤的原型观测试验,实现对结构所承受的土压力、孔隙水压力和倾斜度等的观测。试验分析了基础各部位的应力最大值以及气压纠偏对总应力的影响,表明新型桶式基础防波堤在负压下沉中具有良好的稳定性,对大型离岸深水构筑物的原位观测有一定的指导意义。

工程结构物水下检测技术及其应用

为充分了解水下检测技术并将其较好的应用于实际工程,对排水检测、人工潜水检测和水下声呐成像技术三种水下检测技术的适用条件和优缺点进行总结归纳.在介绍水下检测设备搭载平台的同时,指出了ROV水下机器人在水下检测作业中的应用现状,以及目前存在的不足和改进方向.并根据实际工程应用提出一套可准确反映水下结构的整体现状和病害细节特征的水下检测技术方案,该方案可为桥梁工程和水利工程等大型结构物的水下检测提供技术支撑.