【摘 要】
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随着现代海洋工程正逐渐向深水域、浪大、多元化方向发展,为保障海洋资源的高效利用和沿海地区运输通畅,需要建设保护沿海地区港口设施的防波堤。传统的重力式防波堤有着施工难度大、建设造价高、难以维护海洋环境合理发展等缺点,为此,基于目前海洋环境发展背景和现有研究理论基础迫切需要寻找合理有效的海岸防护工程型式。相较之下,透空式防波堤对施工技术与地基条件要求低、水体的自由交换能力强、对海洋环境影响较小的诸多优
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随着现代海洋工程正逐渐向深水域、浪大、多元化方向发展,为保障海洋资源的高效利用和沿海地区运输通畅,需要建设保护沿海地区港口设施的防波堤。传统的重力式防波堤有着施工难度大、建设造价高、难以维护海洋环境合理发展等缺点,为此,基于目前海洋环境发展背景和现有研究理论基础迫切需要寻找合理有效的海岸防护工程型式。相较之下,透空式防波堤对施工技术与地基条件要求低、水体的自由交换能力强、对海洋环境影响较小的诸多优点能够适应现代海洋工程的发展趋势,备受研究学者的青睐和关注。平板与弧板是目前常见的典型消浪结构型式。相较于平板式结构来说弧板结构对于波浪破碎效果更加明显,表现出了较为优良的消浪效果。在现实海域环境中依靠风力产生的波浪具有不规则性和多变性,因此本文通过物理模型试验的方法,以模拟实际海况下的随机波浪条件为基础,设计了不同的波高、板间距、潜深试验条件,以此探讨了不同因素对双弧板式透空堤水动力特性的影响,其中包括消浪性能、受力情况和结构周围流场变化的影响,得出的分析结果和主要结论如下:(1)随机波浪展现出了较强不规则性和多变性,波浪冲击明显。相对波高、相对潜深对透空堤的透射系数Kt、反射系数Kr、能耗系数Kd影响显著。相对波高和相对潜深增大的情况下,透空堤的Kt会随之增大,相对板间距对Kt和Kd影响是不显著的,Kt随相对板宽增大会有一定程度减小。Kr与Kd随相对波高增大而有所减小,当相对板间距增大时,Kr有所减小,Kr与Kd随相对板宽增大会有一定程度增大。(2)双弧板式透空堤上、下层弧板不同表面的波压力、透空堤所受波浪力均随相对波高的增大有一定增大趋向;当相对板间距增大的情况下,透空堤所受的波压力和正向垂直波浪力有所减小;相对潜深h/d对透空堤结构受力影响显著。当h/d增大时,上层板下表面所受正压和下层板各表面所受正压与负压随之减小。h/d=0时,上层板下表面所受负压值和上层板上表面所受正压较大,h/d=0.05较小。在66.7%情况下,当h/d=0.05时,上层板上表面所受负压最大,h/d=0居中,h/d=-0.05时最小。水平波浪力和垂直波浪力随h/d变化规律有所不同,正向水平波浪力和负向垂直波浪力随h/d增大有所减小。h/d=0.05条件下,透空堤所受正向垂直波浪力较大,h/d=-0.05次之,h/d=0情况下最小。(3)不同潜深条件下随机波浪与透空堤作用下流场变化显著,波浪沿弧面爬升或透过堤身后水体开始回落,弧板左右两侧水体相撞出现水体翻卷现象。随着相对潜深的增大,弧板周围水体紊动剧烈程度和阻碍波浪能力逐渐降低。
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