港口水工建筑物之透空桩基式防波堤讲义

港口工程新新结构—透空式防波波堤实验研究组员：周秉秉轩、曹祝祝宾日期：2017.03.08论题大纲contents01研究背景实验方法与研究结果02研究结果对比分析03总结展望041研究背景研究背景传统防波堤堤之构筑易易阻碍港内内外海水流流通性，形形成半封闭闭性水域，，堆积各种种杂物，产产生刺鼻异异味，进而而影响附近近海域水质质环境，破破坏当地水水域生态。。为此，上上世纪末提提出的透空空式防波堤堤受到环保保人士及工工程业界的的广泛关注注。该结构构型式利用用柔性工法法之理念，，根据波浪浪能98%集中于距离离水面三倍倍波高范围围内的特点点，设计上上部挡水，，下部透水水的结构型型式，以达达到堤后水水域稳定及及水质改善善的功效。。介绍透空式防波波堤介绍透空式防防波堤由由不同结构构形式的支支墩和在支支墩之间没没入水中一一定深度的的挡浪结构构组成，，利用挡浪浪结构挡住住波能传播播，达到到减小港内内波浪的目目的。支墩墩采用重力力式、桩桩式或管柱柱式结构。。挡浪结构构可采用箱箱式、挡挡板式和带带消能栅的的挡板式等等形式。优势：挡浪浪结构其掩掩护作用，，能避免大大量的用石石施工快捷、、拆除方方便对港口自然然状况影响响较小可以不做地地基处理工程造价低低劣势：不能阻止泥泥沙入港不能减小水水流对港内内水域的干干扰2实验与研究结果实验研究桩基双挡板板透空式防防波堤水平平压力实验验目的：针对对在波浪要要素不同，，前后挡板板如水深度度不同，前后后挡板结构构形式不同同的情况下下，着重研究透透空式防波波堤水平受受力问题实验模型如如右图水槽模型如如右图实验介绍实验研究桩基双挡板板透空式防防波堤水平平压力实验验试验参数：：通过改变变水深度t、有效波长长L、有效周期期等来研究究水动力特特性试验方法和和试验组次次：间隙式式生波方式式每组波列的的持续时间间约为5.0——6.0min波数约为120～150个，试验总总计135组，每组试验重重复3次实验研究桩基双挡板板透空式防防波堤水平平压力实验验水平点压强强分布规律律结果分析水平点压强强随波坦变变化规律分析：前挡板静静水面面以上波波坦压压强静水面以下下波波坦压压强后挡板波波坦压压强实验研究桩基双挡板板透空式防防波堤水平平压力实验验水平点压强强随相对入入水深度变变化规律结果分析实验研究桩基双挡板板透空式防防波堤水平平压力实验验水平点压强强随相对入入水深度变变化规律结果分析1.前后挡浪板板如水深度度一致相对如水深深度相相对波波压强2.前后挡浪板板如水深度度不一致后挡浪板保保持不变时时前前挡浪板板波波压强强前挡浪板保保持不变时时后后挡浪板板波波压强强挡浪板如水水深度越小小，挡浪效效果效果越越差对相对波压压强影响较较大的因素素是前挡浪浪墙的入水水深度实验研究桩基双挡板板透空式防防波堤水平平压力实验验水平点压强强随挡板结结构形式的的变化规律律结果分析实验研究桩基双挡板板透空式防防波堤水平平压力实验验水平点压强强随挡板结结构形式的的变化规律律结果分析不开孔前后错位开开孔前后不错位位开孔相对波压强强开孔时，错错位开孔所所消耗的能量量较大，此此时削浪效果果最好实验研究桩基双挡板板透空式防防波堤水平平压力实验验结论：1.水平力与波波浪要素，，前后挡板板相对如水水深度结构构形式都有关，其中中前挡浪板板相对入水水深度是影影响相对点点压强分布布的主要因素素；2.前后挡浪板板开孔与否否对其水平平相对点压压强也有很很大影响。。结果分析实验研究波长对桩基基透空式防防波堤透浪浪性的影响响实验介绍目的：研究究波长对透透空式防波波堤透浪性性能的影响响实验研究波长对桩基基透空式防防波堤透浪浪性的影响响实验介绍实验研究波长对桩基基透空式防防波堤透浪浪性的影响响数据分析实验结果有有较高的可可信度Wiegel公式《防波堤设计计与规范》公式实验验研研究究波长长对对桩桩基基透透空空式式防防波波堤堤透透浪浪性性的的影影响响数据分析实验验结结果果有有高高的的可可信信度度实验验研研究究波长长对对桩桩基基透透空空式式防防波波堤堤透透浪浪性性的的影影响响数据分析相对对水水深深、、波波陡陡较较大大相对对入入水水深深度度透浪浪系系数数相对对水水深深、、波波陡陡较较小小相对对入入水水深深度度透浪浪系系数数当入入射射波波波波陡陡较较小小时时，，试试图图通通过过加加大大挡挡浪浪板板入入水水深深度度来来减减小小港港内内投投射射波波高高，，其其效效果果并并不不理理想想；；挡浪浪板板相相对对入入水水深深度度接接近近时时，，相相对对水水深深较较大大，，防防波波堤堤消消浪浪效效果果好好，，相相对对水水深深小小则则消消浪浪效效果果欠欠佳佳。。实验验研研究究波长长对对桩桩基基透透空空式式防防波波堤堤透透浪浪性性的的影影响响数据分析将带带““*”的的3组数数据据绘绘制制成成曲曲线线如如图图所所示示当防防波波堤堤达达到到同同样样的的消消浪浪效效果果时时，，波波陡陡越越大大时时挡挡浪浪板板的的相相对对水水深深越越小小，，反反之之，，波波陡陡越越小小，，则则挡挡浪浪板板如如水水深深度度越越大大。。实验验研研究究波长长对对桩桩基基透透空空式式防防波波堤堤透透浪浪性性的的影影响响结论1.工程程1和工工程程2防波波堤堤的的断断面面宽宽度度不不同同，，桩桩基基结结构构不不同同，，但但实实测测的的透透浪浪系系数数与与理理论论计计算算均均较较接接近近，，说说明明通通常常情情况况下下断断面面宽宽度度并并不不是是影影响响防防波波堤堤透透浪浪的的主主要要因因素素；；2.通过过对对两两个个防防波波堤堤实实测测透透浪浪系系数数的的分分对对比比可可以以得得到到，，入入射射波波波波长长是是港港内内投投射射波波高高大大小小的的主主要要影影响响因因素素；；3.波长长较较短短时时，，消消浪浪效效果果好好，，波波长长较较长长时时反反之之；；由以以上上三三点点还还可可得得出出：：当当外外海海入入射射波波的的周周期期较较大大时时，，应应该该避避免免使使用用透透空空式式防防波波堤堤，，以以使使港港内内有有良良好好的的的的泊泊稳稳条条件件。。实验验研研究究多层层直直立立开开孔孔挡挡板板透透空空式式防防波波堤堤消消浪浪性性能能试试验验研研究究试验介绍新想想法法：：波波浪浪水水质质点点做做椭椭圆圆运运动动，，不不同同波波要要素素下下的水水质质点点椭椭圆圆运运动动轨轨迹迹不不同同，，可可设设计计一一种不不同同开开孔孔率率，，不不同同底底高高程程多多层层直直立立挡挡浪板板透透空空式式防防波波堤堤。。实验验研研究究多层层直直立立开开孔孔挡挡板板透透空空式式防防波波堤堤消消浪浪性性能能试试验验研研究究试验介绍挡浪浪板板1,3基于于高高水水位位情情况况开开孔孔；；挡浪浪板板2,4基于于低低水水位位情情况况开开孔孔；；一块块板板上上，，孔孔数数、、孔孔长长轴轴长长度度、、孔孔短短轴轴长长度度从从上上到到下下依依次次减减少少实验验给给出出了了5种板板距距布布置置方方案案实验验研研究究多层层直直立立开开孔孔挡挡板板透透空空式式防防波波堤堤消消浪浪性性能能试试验验研研究究实验分析低水水位位时时：：周周期期为为1.2s,1.5s时方方案案4,5效果果好好周期期为为1.8s时，，5种方方案案效效果果相相当当高水水位位时时：：对对三三种种波波周周期期来来说说，，方方案案5稍好好与与方方案案4板距距对对消消浪浪效效果果的的影影响响实验验研研究究多层层直直立立开开孔孔挡挡板板透透空空式式防防波波堤堤消消浪浪性性能能试试验验研研究究实验分析波高高对对消消波波的的影影响响消浪浪系系数数随随着着波波高高的的增大大而增大大实验验研研究究多层层直直立立开开孔孔挡挡板板透透空空式式防防波波堤堤消消浪浪性性能能试试验验研研究究实验分析波长长对对消消波波的的影影响响低水水位位时时，，消消浪浪系系数数随随波波长长的的增增加加而而先先变变小小后后增增大大；；高高水水位位时时,波长增大，消消浪系数也增增大，未出现现先减小后增增大的情况。。实验研究多层直立开孔孔挡板透空式式防波堤消浪浪性能试验研研究实验分析波坦对消波的的影响消波系数随着着波坦的增大大呈现先减小小后增大的趋趋势。实验研究多层直立开孔孔挡板透空式式防波堤消浪浪性能试验研研究实验结论1.板距布置方式式对短周期波波的消浪性能能有较大的影影响，延波浪浪传播方向，，随着板距的的减小，消浪浪性能提升；；2.随着波高的增增加，消浪性性能增加；3.低水位时，随随着波长的增增加，消浪性性能先降低后后提升;高水位时，随随着波长的增增加，消浪性性能提升;模型对长波表表现出较好的的效果;4.随着波坦的增增加，消浪性性能先降低后后升高；波坦坦较大时，消消浪效果较好好，高水位时时，消浪效果果更好，说明明该防波堤更更适用于水深深较大的海域域。3研究结果对比分析对比分析关于影响透空式防波堤消波能力的因素前挡浪板相对对如水深度是是影响相对点点压强分布的的主要因素。。——《桩基双挡板透透空式防波堤堤水平压力实实验与计算》断面宽度并非非影响防波堤堤透浪的主要要因素。——《波长对桩基透透空式防波堤堤透浪性能的的影响》入射波波长是是港内透射波波波高大小的的主要影响因因素。