双层水平板式防波堤消防浪性能试验研究

采用不规则波浪试验,通过探讨一定条件下双层水平板式防波堤的透射系数随相对板宽、顶板相对潜深,以及相对板间距的变化规律,研究了双层水平板式防波堤的消防浪性能。

双层水平板式防波堤结构箱型水平板研究

双层水平板式防波堤是一种新型的水工结构物,采用上下两层水平板达到消浪、透水的目的。本文研究的水平板采用钢制箱型板结构。根据物理模型试验测定的波浪荷载,应用ANSYS有限元软件,分别探讨不同支承形式、钢板厚度、H型钢加劲肋个数和型号等因素对水平板应力和变形的影响,并与传统计算方法相比较,为双层水平板式防波堤的结构设计及工程应用提供参考。

波浪与双层水平板防波堤相互作用试验研究

采用物理模型试验的方法,研究波浪与双层水平板防波堤相互作用。研究结果表明:波浪与双层水平板防波堤作用后,双层水平板起到了消波(反射和损耗部分波浪能量)和改变波频的双重作用。潜式堤和出水堤堤后的波面含有2阶及以上谐波成分,特别是当相对板宽小于0.5时,高阶谐波成分占有能量比例较大,一定条件下可达到1阶谐波占有能量比例相当的程度。因此采用谐波能量叠加法定义的透射系数更具合理性。透射系数受诸多参数的耦合影响,并非双层水平板越宽,对单色波浪的消浪效果越好,在0~1倍相对板宽范围内,透射系数随相对板宽的变化呈波动形式;在相对潜深d/D=-0.25^+0.17试验范围内,相对潜深对透射系数的影响并不十分显著。

畸形波作用下双层水平板防波堤压力分布特性研究

基于物理模型试验,考虑畸形波参数、相对板宽、相对波高等影响因素,就畸形波对平顶双层水平板防波堤作用进行研究。首先对畸形波作用下双层水平板的波浪力分布特征进行了讨论,然后就最大波动压强、结构最大总垂向力与不规则波作用进行了对比分析。结果表明,畸形波作用下,双层水平板最大波动压力出现在前端迎浪区域附近,向尾端逐渐递减。双层水平板4个受力面的压力分布不同且有相位差,4个受力面的最大波动压力时间差约在0.1T_p^0.4T_p范围内变化。与不规则波作用比较,畸形波作用没有显著改变波压包络分布特征,但增大了波压包络强度值。试验范围内,就最大总力而言,两者最大总浮托力比值在1.06~2.45间变化;向下的最大总垂向力比值在1.22~2.07之间变化;就波动压力而言,其增大的幅度与畸形波参数α_1相关性最强,随α_1的增大而增大,在α_1=2.04~3.1试验范围内,畸形波作用时的最大压强比不规则波作用时可约增大20%~80%。就最大波吸力而言,两者的比值与畸形波参数α_4相关性最强,随α_4的增大而减小。在α_4=0.62~0.75试验范围内,最大波吸力强度的比值在1.61~0.87范围内变化。当α_4≤0.72时,畸形波作用时的最大波吸力大于不规则波作用时的最大波吸力;当α_4>0.72时则刚好相反。

斜向波浪作用下双层水平板式防波堤消防浪性能试验研究

基于物理模型试验,深入讨论了波浪入射角度、相对板宽、相对波高等因素对防波堤消浪效果的影响,并对不同影响因素下防波堤前后水域的波浪形态、透射、反射系数及波能衰减系数变化特征进行了比较和分析.试验结果表明,斜向入射波浪通过双层水平板防波堤传播过程中,防波堤前后水域的波浪形态与波浪正向入射时有显著差别:相对板宽B/L≤0.5、波浪入射角q0_0≥30°条件下,堤前波浪具有显著的三维波浪特征,能量方向分布范围可达60°–90°,但其主方向可保持基本与入射波浪方向一致;堤后波浪主波向与入射波方向有所偏离,表明双层水平板防波堤对斜向波浪有折射作用,0_0≥45°条件下,堤后波浪主要能量方向分布范围可达90°以上.就消防浪性能而言,波浪斜向入射时,与正向入射比较,波能衰减系数(能量损耗)有所降低,但反射系数有所增大.在波浪入射方向为0°–60°试验范围内,综合防浪效果以30°为最佳,其他方向入射时透射系数与正向入射比较差别约±15%左右.