明基床上开孔沉箱总力矩试验研究

通过二维水槽内规则波以及不规则波作用下开孔沉箱的受力试验研究,分析研究了明基床上开孔沉箱所受的总力矩与相对基床高度、消浪室相对宽度、相对水深、波陡以及开孔率等影响因素间的相关关系,并利用最小二乘法给出总力矩比值(开孔沉箱/实体沉箱)与其影响因素间的拟合公式,同时将计算值与试验值对比,二者吻合较好,所得经验关系式可供工程设计参考。

不规则波作用下明基床上开孔沉箱垂直力分析

通过水槽物理模型试验,对不规则波作用下明基床上开孔沉箱所受到的波浪力进行了较为系统的试验研究,分析讨论了开孔沉箱总水平力峰(谷)值时刻对应的总垂直力与基床相对高度、开孔率、波陡、相对水深、消浪室相对宽度等影响因素之间的关系,并与暗基床的研究成果做了对比讨论,给出了明基床上开孔沉箱总垂直力比值(总水平力极值时刻对应的总垂直力/总垂直力极值)与各影响因素之间的计算关系式,研究结果可为工程应用提供参考。

明基床上局部开孔沉箱防波堤反射系数的近似计算方法

给出了明基床上局部开孔沉箱防波堤在规则波和不规则波作用下反射系数的近似计算方法。将明基床假定为一直立墙，用匹配特征函数展开法给出计算规则波作用下整体结构反射系数的理论解。利用线性传递函数法得到不规则波作用下开孔沉箱防波堤反射波频谱，得到频率平均的反射系数。将反射系数计算结果与已有研究者的试验结果进行了比较，符合良好。

明基床上开孔沉箱垂直力峰值对应的水平力分析

利用水槽二维物理模型对规则波及不规则波作用下明基床上开孔沉箱所受到的波浪力进行了较为系统的试验研究。分析了开孔沉箱总垂直力峰值时刻对应的总水平力与相对基床高度、消浪室相对宽度、波陡、相对水深以及开孔率等影响因素之间的关系,给出了明基床上开孔沉箱总水平力比值(总垂直力峰值时刻对应的总水平力/总水平力峰值)与各影响因素之间的计算关系式。研究成果可供实际工程参考应用。

明基床上开孔沉箱水平力极值对应的垂直力分析

通过二维物模试验,对规则波作用下明基床上开孔沉箱所受波浪力进行了较为系统的试验研究。分析了总水平力极值(峰、谷值)时刻对应的总垂直力与其影响因素之间的关系,给出了明基床上开孔沉箱总垂直力比值(总水平力极值时刻对应的总垂直力/总垂直力极值)与各影响因素之间的计算关系式,对开孔沉箱的实际工程应用具有参考意义。

明基床开孔沉箱不规则波反射系数试验研究

通过二维波浪水槽物模试验,在考虑消浪室相对宽度、相对水深、相对波高、开孔率对反射系数的影响基础上,针对明基床开孔沉箱的工程应用,引入相对基床高度新的影响因素,通过控制单一变量原则分析各因素和反射率的关系,采用多元回归给出明基床开孔沉箱不规则波浪反射系数的计算公式,对明基床开孔沉箱的消浪机理进行了有益的探索,研究成果为工程设计及应用提供了一种简捷可靠的计算方法。

明基床上开孔沉箱规则波反射系数的试验研究

籍助波浪断面物理模型试验,系统研究了明基床上开孔沉箱在规则波作用下的波浪反射系数与相对基床高度、消浪室相对宽度、相对水深、相对波陡和前墙开孔率等相关影响因素之间的关系,利用多元回归方法,给出了明基床上开孔沉箱反射系数的计算关系式,研究表明消浪室相对宽度bc/L=0.181、相对基床高度hm/L=0.102时明基床开孔沉箱反射系数kr有最小值消浪效果最佳,试验成果对深入探讨开孔沉箱的消浪机理和工程设计及应用具有重要意义。

明基床上开孔沉箱不规则波水平力试验研究

通过不规则波作用下明基床上开孔沉箱的波浪力物模试验,并综合考虑消浪室相对宽度、相对基床高度、波陡、相对水深、开孔率等影响因素,采用多元回归的方法,拟合给出开孔沉箱所受波浪总垂直力极值时刻对应的总水平力的计算关系式。经对比分析,计算值与试验值吻合良好。

开孔率对明基床上开孔沉箱规则波反射系数影响的数值研究

借助数值方法建立波浪水槽,扩大开孔率的取值范围(μ=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5,其中0.2和0.4为物理模型试验工况),开展了规则波与可渗明基床上开孔沉箱相互作用的数学模型试验,研究开孔率μ与开孔沉箱前波浪反射系数K_r之间的关系。结果表明:当开孔率μ小于0.2时,随着μ的逐渐增大,K_r逐渐减小,不满足物模试验拟合的经验关系式的趋势;当开孔率μ在0.2与0.4之间时,数模值K_r与物模值K_r吻合良好,满足物模试验拟合的经验关系式的趋势;当开孔率μ大于0.4时,随着μ的逐渐增大,K_r逐渐增大,满足物模试验拟合的经验关系式的趋势。

开孔率对明基床上开孔沉箱波浪反射系数影响的数值研究

开孔率是开孔沉箱波浪反射系数的重要影响因素,迄今为止关于开孔沉箱的物模试验研究成果(包括《防波堤设计与施工规范》)中,开孔率μ通常以线性关系反映在开孔沉箱波浪反射系数的计算关系式中,适用范围为0.2~0.4。但当μ<0.2或μ>0.4时,开孔率μ对波浪反射系数Kr的影响规律尚需进一步的研究探讨。现借助二维数值波浪水槽,在扩大了的开孔率取值范围内,模拟不规则波与可渗明基床上开孔沉箱的相互作用。结果表明:在0.2≤μ≤0.4的范围内,用线性关系描述开孔率μ对波浪反射系数Kr的影响是合适的;在μ>0.4时,数模值和物模试验拟合的经验关系式的趋势是一致的;在μ<0.2时,开孔沉箱反射系数K_r随开孔率μ的减小而增大,用物模试验拟合的经验关系式及《防波堤设计与施工规范》中计算公式的线性关系来描述开孔率μ对反射系数K_r的影响是不恰当的。研究成果对开孔沉箱消浪机理的深入认识和开孔沉箱结构的优化设计具有重要意义。

消浪室宽度对可渗明基床开孔沉箱消浪性能影响研究

开孔沉箱是将传统沉箱的前壁开孔,使沉箱前的入射波浪与反射波浪非同相位叠加,达到消能目的。消浪室是开孔沉箱的重要特征结构,其宽度对开孔沉箱的消浪性能具有重要影响。针对可渗明基床开孔沉箱,赋予消浪室宽度以较大的变化范围,开展专项物模试验,研究探讨了在规则波与不规则波作用下,相对消浪室宽度对可渗明基床开孔沉箱前波高反射系数的影响规律,发现反射系数随相对消浪室宽度的增加呈减小—增大—减小的振荡特性,这一发现有别于前人的研究成果,对工程中开孔沉箱消浪室结构的优化设计具有借鉴意义。同时,对试验工况进行数值模拟和解析计算,以物模试验值为标准,评价两种方法在研究相对消浪室宽度对开孔沉箱波高反射系数影响时的规律把握能力及计算精度,对工程中应用这两种方法给出相关建议。

明基床直立式消波建筑物前的波高分析

60年代,国外发展了一种迎波外壁开孔,前仓起消能室作用的沉箱防波堤。80年代初,又开发了由双排板桩组成的消能室直立堤。开孔消波结构在我国的防波堤和码头工程中也已得到了应用。目前已有暗基床上直立式消波建筑物前波高计算的研究成果,本文则探讨明基床上直立式消波建筑物前的波高分析方法。根据本文的结果,可以计算建筑物前和消波室内的波面。

SCOURS IN FRONT OF A BREAKWATER BY BROKEN WAVES AND THEIR SIMILARITY LAW

The sea bottom in front of a breakwater is scoured under the action of broken waves,and this will affect the stability of the breakwater.In this paper,the scours of sandy seabed in front of a breakwater under the action of broken waves are investigated experimentally.The depth and range of the scouring trough at the foot of a breakwater are studied,and the influence of open foundation-bed on scouring and depositing is also discussed.In order to apply the research results to practical projects,the scale of model sediment and the scale of scours and depositions are suggested.