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。

基于SSA-CNN模型的双排开孔圆筒防波堤透射系数预测

双排开孔圆筒防波堤是一种新型环境友好型防波堤,对其消浪特性的研究具有重要工程意义。随着人工智能的发展,基于机器学习技术求解防波堤水动力学问题成了一种新的研究范式。本文提出基于麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)优化卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)模型,实现对双排开孔圆筒防波堤透射系数的智能优化预测。结果表明:(1)确定波高、波周期、波长、波速、排间距、开孔率、水深为影响透射系数的关键因子;(2)当SSA-CNN模型的种群数量为10时,对波浪透射系数预测的R2值达到0.9909,平均相对误差相比单一的CNN模型降低了5.07%。研究成果为利用神经网络研究波浪透射问题提供了一种新的优化预测模型。

长周期波作用下平板阵列防波堤消浪特性数值模拟研究

如何有效地抵御长周期波浪是目前海岸工程所需解决的难题。板式防波堤对长周期波浪具有一定的消浪效果,且施工方便、造价低廉、适用范围广,对其进一步的研究具有重要意义。本文基于数值模拟软件FLOW-3D,建立数值造波水槽,以防波堤相对板长L_(0)/L、相对板间距j/L、相对板厚d/H及板数N为研究参数,给出平板阵列防波堤最佳布置方案及尺寸。模拟结果表明:结构参数相对板厚d/H=0.1,板数N=4,相对板间距j_(1)/L=0.3,j_(2)/L=0.1,相对板长L_(0)/L=0.6,非均匀布置四板型式平板阵列防波堤的消浪效果最好,说明该布置形式对周期小于8 s(原型周期T=25.28 s)的长周期波有良好的消浪效果。

防波堤和码头一体的双圆筒沉箱结构设计

针对兼具作业和防浪功能于一体的直立式双圆筒沉箱结构设计,提出船舶作业期间平均越浪量≤0.1 L∕(s·m)和风暴期间(100 a一遇)越浪量≤50 L∕(s·m)的高程控制标准。研究双圆筒采用混凝土薄板和厚板2种连接方式,并对其受力特性、计算模型、内力情况进行介绍。总结直立堤护底设计的推荐计算方法,发现CEM图表法与3D物模试验一致,OCDI法计算结果偏大,国标查图法计算块体稳定质量偏小。研究海侧挡浪墙设置在圆沉箱中部并设置反弧角的结构方案,提出的EurOtop法适用性广且结果贴近试验值;提出预制工字块封堵沉箱间填料并采用厚板连接堤头4个沉箱成整体的堤头保护方法;通过开展2D、3D模型试验验证了结构方案的可行性。研究成果可为类似设计提供参考。

波浪周期对透空式防波堤消浪性能影响的数值研究

针对4种典型透空式防波堤结构,基于FLOW-3D建立三维数值模型,对不同波浪周期作用下的结构消浪性能及波能分布特征进行对比分析。数值计算结果表明:1)帷幕墙式防波堤适用于中短周期波浪的防护,桩基开孔挡板式防波堤仅适合短周期波浪的掩护需求,梳式防波堤与桩基竖直挡板式防波堤在短、中、长周期波浪环境下均具有良好的适用性。2)在特定周期下,梳式防波堤的波浪反射特性会引起共振,导致结构透射系数和反射系数分别呈现峰值和谷值。3)4种透空堤中,短周期波浪作用下,竖直挡板式防波堤的挡浪效果较好,梳式防波堤对中长周期波浪具有更好的掩护效果。

密排桩基防波堤波浪力试验分析

针对密排桩基防波堤波浪力计算的问题,基于某密排桩基防波堤工程,进行密排桩基防波堤波浪力的物理模型试验研究。结果表明:密排桩基防波堤波浪力计算可采用直墙式建筑物波浪力理论公式,OCDI公式结果与试验值较接近;波浪力沿堤身轴线呈现堤身大、堤头小的趋势;斜向浪对密排桩基防波堤波浪力有一定影响,可采用Goda公式折减系数进行近似评估。

有斜坡棱体掩护的防波堤直立墙波浪力试验研究

抛石防波堤内部存在透浪和透流的现象,有斜坡棱体掩护的防波堤直立墙受到外海波浪力作用,但波浪力大小尚无成熟的计算方法。通过防波堤断面物理模型试验,研究斜坡棱体掩护对直立墙波浪力的影响规律,分析试验结果得出结论:直立墙在斜坡棱体掩护下受到的波浪力作用明显减小。斜坡结构顶宽加大,直立墙波浪力减小,折减系数减小,但宽度超过一定值后,波浪力减小的幅度变缓,建议设计阶段结合模型试验论证最经济方案。合田公式波浪力折减系数偏大,在前期方案研究阶段,不具备开展模型试验条件时,建议有掩护直立墙折减系数取0.5。

《桶式基础防波堤监测技术规程》团体标准简介

在连云港港徐圩港区防波堤工程建设中,为适应深层软土地基和复杂波浪条件,由连云港港30万吨级航道建设指挥部、中交第三航务工程勘察设计院有限公司、中交第三航务工程局有限公司江苏分公司和水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院共同研制开发了一种适合外海深厚软基大波浪条件下的新型桶式基础直立式防波堤。

带翼排桩式防波堤水动力特性研究

带翼排桩式防波堤能够有效沟通港池内外水体、维护水域环境,是一种环境友好型防波堤结构,在海岸工程领域有广阔的应用前景。采用模型试验与数值模拟方法,开展带翼排桩式防波堤的水动力特性研究。通过实验室水槽模型试验,分析翼板宽度Bw与翼板入水深度Hw对防波堤透反射系数及耗散系数的影响,同时基于大涡模拟(LES)建立数值波浪水槽,讨论规则波与防波堤相互作用过程中的桩周涡流、射流场演化过程。结果表明,不同的翼板宽度、入水深度设置会对防波堤透反射系数产生影响,且不同波长的规则波受翼板影响会呈现出不同的耗散结果;带翼排桩能够有效扰乱规则波的流场,形成不同形态的涡流,耗散波浪能量;当翼板入水深度较大时,翼下射流沿桩底水平发展,且强度大、控制距离远,该射流或成为桩底附近泥沙运动的重要动力。

子宫下段防波堤样缝合和“8”字缝合术用于前置胎盘产妇剖宫产术中止血的效果比较

目的:分析比较子宫下段防波堤样缝合和“8”字缝合术用于前置胎盘产妇剖宫产术中止血的临床效果。方法:回顾性选取2020年1月—2023年1月本院收治的前置胎盘行剖宫产术的86例产妇,根据缝合方式将产妇分为观察组(n=36)和对照组(n=50)。观察组产妇使用子宫下段防波堤样缝合术,对照组产妇使用“8”字缝合术。分析比较两种缝合方式在前置胎盘产妇剖宫产术中止血的效果,比较手术时间等围术期指标,比较月经恢复时间、产后24h尿量、新生儿1min Apgar评分以及两组产妇的术后不良事件发生情况。结果:观察组产妇术中出血量以及术后3h出血量均少于对照组,差异有统计学意义(P<0.05),两组产妇手术时间及产后24h尿量相比,差异无统计学意义(P>0.05),观察组产妇月经恢复时间短于对照组,差异有统计学意义(P<0.05),但2组产妇新生儿1min Apgar评分比较,差异无统计学意义(P>0.05),2组不良事件总发生率比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论:子宫下段防波堤样缝合术用于前置胎盘产妇剖宫产术中的止血效果优于“8”字缝合术,且月经恢复时间更短,同时也不会增加不良事件发生率。

规则波作用下桩基透空型防波堤的冲刷研究

基于FLOW-3D软件,开展了3组波高、3组波周期、5种挡板形式条件下的冲刷模拟试验,分析了不同工况下防波堤结构流场变化、海床冲刷地形变化。研究结果表明:在规则波作用下,波高变化对防波堤结构流场变化及海床冲刷地形变化影响程度较小。波周期则与防波堤结构周围的泥沙冲刷效率呈正相关,且影响程度较大。不同的波周期会导致挡板开孔方式对海床冲刷地形的变化呈现不同的规律,当波周期为1.5 s时,随着挡浪板开孔率的增加、挡板下部面积的增大,冲刷坑面积及体积逐渐减小,且呈线性分布;当波周期为2.0、2.5 s时,冲刷面积及体积呈二次曲线分布。

一种浮式梳式防波堤的消浪性能试验研究

针对一种新型的浮式梳式防波堤的消浪性能进行模型试验研究,试验模型采用固定结构形式,分析相对宽度、相对波高、水流速度和不规则波等因素对透射系数、反射系数和耗散系数的影响。研究结果表明:浮式梳式防波堤的消浪性能较为稳定,在波长较大的情况下,该型防波堤的消浪性能优于相同尺寸的方箱式防波堤;当相对宽度为0.20~0.27时,透射系数能达到最小值;在波与流共同作用下,同向水流会削弱波浪的消浪性能;在相同波浪参数下,不规则波的透射系数要略高于规则波的透射系数。

超长尺度浮式防波堤多模块耦合动力响应分析

为研究多模块浮式防波堤模块之间的耦合动力响应规律,基于目标海域环境条件,提出一种能够提供特大掩护水域的超长尺度浮式防波堤总布置设计方案,并对超长尺度浮式防波堤的构型、连接结构及系泊系统进行设计。在此基础上,基于三维势流理论对超长尺度浮式防波堤的水动力性能进行频域和时域分析,考虑环境载荷作用下浮式防波堤多模块耦合运动,并对其中间及两侧模块的运动响应及系泊缆张力进行对比分析。研究结果表明:横浪和斜浪工况下,超长尺度浮式防波堤中间模块在垂荡、横摇和纵摇方向上的运动均最剧烈。由于防波堤首部模块在横浪和斜浪工况下横荡运动最剧烈,因此浮式防波堤首部模块迎浪运动侧系泊缆在2种工况下所受张力最大,这在超长尺度浮式防波堤系泊系统设计过程中需重点关注。数值模拟结果可为此后超长尺度浮式防波堤设计及工程化应用提供技术支撑。

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。

腔体共振型浮式防波堤消波性能试验

采用Helmholtz共振腔原理设计腔体共振型浮式防波堤,通过设计合理的腔体结构,使外部波浪与腔内流体共振,从而耗散波能,有效提升对长周期波浪的消波效果。通过试验方法对4个不同底部间隙的腔体共振型和1个传统方型浮式防波堤模型进行分析和比较,重点研究不同波高和周期下的透射系数、运动响应和系泊力。结果表明:腔体共振型浮式防波堤能有效克服传统方型浮式防波堤在长周期消波应用中存在的技术缺陷。同时,在相同主尺度下,相比传统方型浮式防波堤,间隙堤宽比为0.3的腔体共振型浮式防波堤在长周期波中的透射系数可减少15%~20%。

组合型浮式防波堤水动力响应与消浪性能研究

为提升方箱式浮式防波堤的稳定性和消浪效果,本文发展了一种组合型浮式防波堤,并基于计算流体动力学方法,采用黏性流体理论,建立了二维数值水槽,以组合型浮式防波堤为研究对象,并通过与方箱式浮式防波堤进行对比,重点探讨了系泊方式和波参数对组合型浮式防波堤运动响应与消浪性能的影响.此外,对浮式防波堤周围水体的涡量分布情况进行了分析,揭示了其波浪能量耗散机制.研究结果表明,组合型浮式防波堤对波浪的耗散能力远高于方箱式浮式防波堤,其主要通过能量耗散衰减波浪.相比于方箱式浮式防波堤,组合型浮式防波堤的整体运动响应较小、消浪能力较强,且系泊方式对组合型浮式防波堤运动响应与消浪性能影响较小.然而,当入射波高增加时,系泊方式对其消浪性能有较大影响.研究结果可为浮式防波堤的优化设计和实际工程应用提供参考.

鼎形浮式防波堤消浪性能研究

为进一步提高矩形浮式防波堤消浪性能,设计一种鼎形浮式防波堤,基于STAR-CCM+软件建立二维数值模型,分析3种潮位下吃水深度、弧墙高度和弧墙角度对该结构消浪性能的影响。研究结果表明:与矩形方箱浮式防波堤相比,鼎形浮式防波堤可有效提升消浪性能;该结构透射系数随着吃水深度、弧墙高度和弧墙角度的增加而减小;反射系数随着吃水深度和弧墙高度的增加而增大,弧墙角度对浮堤的反射系数影响不明显;透射系数随着相对宽度的增加总体呈下降趋势,反射系数随着相对宽度的增加总体呈上升趋势。在研究的波浪要素条件下,当结构参数设置为吃水深度0.2 m、弧墙高度0.05 m、弧墙角度54°时,透射系数、反射系数分别达到0.11、0.61,此时为最优参数设置,浮堤的消浪性能最好。

双层扭王字块护面在某防波堤加固工程中的应用

粤东某抛石结构斜坡堤自建成后频繁遭受强台风袭击,护面结构多次受损,为确保防波堤主体结构的稳定性,需对防波堤薄弱位置进行加固,以提高其整体防护能力。在分析防波堤受损原因的基础上,根据新的规范要求及新的设计波浪要素,加强堤身结构断面设计,并通过物理模型试验进行优化比选验证,最终确定在既有定点随机安放的扭王字块护面结构上,增设1层大型扭王字块的加固方案。经工程实践验证,采用双层扭王字块进行护面加固后的防波堤结构整体稳定性好,抗风浪能力显著提升。该方案施工简便、可操作性强,适用于斜坡式结构防波堤的修复与加固,可供类似项目借鉴。

多模块箱型浮式防波堤强度分析方法研究

针对弹性连接的多模块箱型浮式防波堤的结构强度分析,本文提出一种新的模型约束方法,将多模块箱型浮式防波堤间的弹性连接结构简化为弹簧并实现载荷传递,在每个模块的止链器处采用弹性约束以防止其发生刚性位移并模拟锚链的约束作用,采用三维势流理论对超长箱型浮式防波堤进行载荷计算和强度分析。结果表明,每个箱型浮式防波堤模块在中部因中垂现象产生较大应力,相比其他模块中间模块和两端模块的应力较大,并通过和刚性连接结构强度分析对比发现,由于刚性连接结构无法释放自由度,采用弹性连接计算所得的应力结果要比采用刚性连接结构的小62.07%。本文研究成果可为今后多模块浮式防波堤的结构强度校核提供参考。

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。