防波堤挡浪墙波浪力的研究进展
波浪对斜坡式防波堤的作用的实验报告(一)
波浪对斜坡式防波堤的作用的实验报告(一)实验报告：波浪对斜坡式防波堤的作用引言•波浪对海岸线的侵蚀是一个普遍现象•斜坡式防波堤被广泛应用于保护海岸线免受波浪侵袭•本实验旨在研究波浪对斜坡式防波堤的作用实验设计1.实验材料–斜坡式防波堤模型–测量器具（如测压仪、测距仪等）–波浪发生器–实验水槽2.实验步骤1.搭建实验水槽并固定斜坡式防波堤模型2.设定波浪发生器产生不同波浪高度的波浪3.测量波浪在防波堤前后的压力和水位变化4.记录实验数据实验结果1.波浪高度与防波堤前后压力的关系：–波浪高度增加，防波堤前的压力也增加，说明防波堤有效地减弱了波浪的冲击力–防波堤后的压力相对较低，说明波浪在防波堤后散射和减弱2.波浪高度与防波堤前后水位变化的关系：–波浪高度增加，防波堤前的水位变化也增加，表明防波堤可以减小波浪对海岸线的进一步侵蚀–防波堤后的水位变化较小，说明波浪能够在防波堤后退散结论•斜坡式防波堤能够有效地减弱波浪的冲击力和侵蚀能力•波浪在防波堤前的压力和水位变化较大，而在防波堤后逐渐减小•斜坡式防波堤在保护海岸线安全和稳定方面具有重要作用局限性•本实验仅使用模型进行了室内实验，实际情况可能会受到多种因素的影响•实验中仅考虑了波浪高度对防波堤作用的影响，其他因素可能也会对防波堤的作用产生影响参考文献•[1] Smith, J., & Johnson, R. (2010). The effects of wave height on the performance of sloping seawalls.•[2] Chen, H., & Liu, Y. (2015). Experimental study on wave transformation and energy dissipation over asloping structure.致谢•感谢实验室提供的设备和场地•感谢实验组成员的协助和支持实验讨论斜坡式防波堤作为一种常见的海岸线保护结构，其作用机理已经得到广泛研究。
防波堤工程论文大圆弧防浪墙应用论文
防波堤工程论文大圆弧防浪墙应用论文摘要：本文分析了大圆弧防浪墙在水利工程中的应用。
从现阶段来看，大圆弧防浪墙其结构形式造价有些高，且施工程序的制作相对比较复杂，使得大圆弧防浪墙需要考虑多方面因素。
随着经济的快速发展，科学技术水平的不断提高，大圆弧防浪墙将会得到逐步应用。
我国防浪墙在外海防护建筑物与护岸建筑物中起着非常重要的作用，其主要用途是接受波浪形成的冲击力。
在设计中考虑防浪墙的稳定性时，一定要准确计算出波浪对防浪墙的冲击力，与此同时，在满足所有要求的前提下，还要考虑防浪墙的成本。
近些年，使用比较多的防浪墙模式主要有直立型与小圆弧型。
其使用的材料通常是块石、混凝土与钢筋混凝土。
相比较来看，块石防浪墙中的断面非常大，使用的原材料也比较多，而资源相对贫乏的地方，在造价上和钢筋混凝土比较起来，形不成优势，并且还比较容易发生裂缝以及容易被风浪损坏，严重影响工程的质量与美观。
所以大部分堤防工程在防浪墙的设计过程中选用体积小与外型相对美观且价格比较合理的钢筋混凝土结构。
经过多年来的设计实践与经验积累，且通过断面物理模型的试验研究，推出一种大弧度防浪墙。
目前这种防浪墙的使用并不多，本文通过对大弧度防浪墙应用的技术进行分析与研究，进而确定大弧度防浪墙的应用。
一、大圆弧防浪墙工程背景本文主要以嵊泗县中的洋山大岙避风港为例，其防坡堤主要是缓解波浪冲击力，保证港内安全稳定与减小港内波浪的高度【1】。
其防波堤的总长达到1600m，且直线段就已经做到了1300m，而圆弧段的长度为300m。
避风港的防坡堤主要使用抛石斜坡堤方式，防浪墙设置的顶高为8.0m，且堤顶高程设计为4.5m，堤顶宽度则为12.2m。
（一）自然环境条件。
在水位设计上，该工程在潮起潮落设计上严格以国家相关标准为基础。
其在高潮时设计的水位是2.15m，在低潮时设计的水位是-1.83m，极端情况下设计的高水位是3.35m，极端情况下设计的低水位是-2.83m。
董家口防波堤结构设计创新与研究
水
运
工
程
图 １ 深 水 窄体 防 波 堤 结 构 断 面
２）以弧 ｔｉｌ型挡 浪墙 取 代堤 顶 护 面块 体 。 ｇ￣Ｌ
与常 规 斜坡 堤 相 比 ，在 堤 顶 高 程 一致 的情 况
，
高挡浪墙 稳定性 ，减小 程量 。挡 浪墙全 宽７５ｌ １ 二 ． Ｉ， ｌ
高５ ０ ｍ，立 墙 顶 宽 １４［ ， 高２ ３ Ｉ ， ｌ部 现 浇 ． ． １ １ ． Ｉ １
均较计算值偏 小 ，但作为有利的竖向波 浪力合力
ｆ 向下） 小最 多 ，因此 ，对 于 倒 “ ”形 挡 浪墙 结 偏 Ｌ 构 ，理 论 计 算 方 法 只 能做 为 辅 助 方 案设 计 方法 ， 最 终实施 需 要有 物理 模 型试验 验证 。 ３）护面 块体 稳定 性验 证 。 经 物理 模 型 试 验 验证 ，在 设 计 波 浪作 用 下 ， 断 面 各 部 分 块 体 稳 定 ，将 设 计 波 浪 以 １ ％为 一 ０
ｓ ｃ ｅ ｓｕ ｌ ｐ ｌ ｄ ｗｈ ｃ ａ ｎ ｖ ｔ ｏ ｓ ｉ ｈ ａ ａ ｅ ｅ ｔ ｎ ｆ ｒ ， ａ ａ ｅ ｔ ｒ ｌ ａ ｄ ａ ｍｏ ｌ ｃ ｓｄ ｓｇ ． ｕ ｃ ｓｆ ｌ ａ ｐ ｉ ｉ ｈ ｈ ｓｉ ｏ ａｆ ｎ ｎ ｔ ｅ ｐ ｒ ｐ ｔ ｃｉ ｍ ｐ ｒ ｐ ｔ ｙ ｅ ｎ ｉ ｓ ｏ ｏ ｍａｅ ｉ ， ｎ ｒ ｒｂ ｏ ｋ ｅ ｉ ｎ ａ
力 ，同时 由于 Ｌ 的两 个垂 直 面不 在 同一 半 面 内 ， 形
水 平 波 压力 存 在 相位 差 ，水 平 波 浪 力 合 力 减 小 ， 有 பைடு நூலகம்于 稳定 。挡 浪墙 波 浪作 用力 见 图３ …
譬
Ｊ Ｄ
图 ２ 挡 浪 墙 结 构 断 面
波浪对斜坡式防波堤的作用的实验报告
波浪对斜坡式防波堤的作用的实验报告
实验目的：研究波浪对斜坡式防波堤的作用。
实验原理：
斜坡式防波堤是一种常用的海岸防护结构，其斜坡形状可以减少波浪对防波堤的冲击力，并将波浪能量分散。
实验装置和材料：
1. 实验水槽
2. 模型防波堤（斜坡形状）
3. 测量工具（尺子、流速计等）
4. 人工波浪发生器
实验步骤：
1. 在实验水槽中放置模型防波堤，确保其斜坡朝向波浪发生器。
2. 开启人工波浪发生器，产生一定强度的波浪。
3. 在波浪作用下，记录波浪的高度、流速以及波浪冲击力等数据。
4. 得到的数据可进行统计和分析，比较不同波浪条件下波浪对斜坡式防波堤的作用效果。
实验结果：
经过实验观测和数据分析，得到了如下结果：
1. 在波浪作用下，斜坡式防波堤能减少波浪高度，并将波浪能量分散。
2. 波浪冲击力对斜坡式防波堤的作用较小，主要由波浪高度和流速来决定。
3. 波浪的高度和流速越大，波浪对斜坡式防波堤的冲击力也越大。
4. 通过调整防波堤的斜坡角度，可以改变其对波浪的作用效果。
实验结论：
斜坡式防波堤可以有效减少波浪的高度和冲击力，起到保护海岸的作用。
实验结果对海岸工程设计和施工有一定的参考价值，并且为海洋岸线的防护提供一种可行方案。
防波堤防浪墙波浪力计算分析方法
图 １合田 良实法中波浪压力的分布 图 １给 出了利用合 田良实法计算得到 的波浪力分布 图。 其 中 ｄ表示基础前 ５Ｈ位置处 的水深 ， 代表 防浪墙前 的水 深 ， 代表 防浪墙墙底到静水面的高度 ，在没有掩护层 的情
Ｐ。＝Ｐ 一（ｐ 一Ｐ ）（ 浪力 ：
采 用 海 港水文规 范＞）中提供 的公式对防波堤 防浪墙波 浪力 进行计算 ，得到 的波浪 力在 立波状态下随水深增加而增 大 ；当波态为近破波 时 ，同一 波高情 况下 ，采 用规 范公 式计 算得 到的总水平波浪力 随水深增大而减小 。同一波态和 水深 条件 下 ，采用规范公 式计 算得到的防浪墙总水平波浪力 随波 高增加而增大 ，近 破波 状态下防浪墙总水平波 浪力 随波高增 大而显著增加 。
合 田良实法 自提 出以来 就受到 了学者们 的广 泛认可 。本 文根据 １９８５年出版的 不规则波及海上建筑物设计》一书 中提 出的合 田良实针对 防浪墙 波浪力进行计算 的方法。该方 法主 要适用于立波和 破碎 波作用下 的防浪墙波浪 力计算 ，在 很 多国家的规范 中都借鉴该 方法进 行波浪力分析和 计算 ，得 到 了大量实 际工程 的检验 。
２８２
中 国 水 运
第 １６卷 、互 一Ｒ臻 蟮 ＊ 镧
增 加而增加 ，因此 ，也 比较 适用于立波及近破波作 用下 的防
从图 ３和图 ４对比分析可以看出 ：
啪 啪 咖 枷 ｌ毫
浪 墙波 浪力 的计 算 ，而对于 陡 波作 用下 的情况 而言 ，采 用
（１）基床 类型为中基床 时，采 用合 田良实方法得到 的防
况下 ，取 ｄ２＝ｄｌ，ｈ。表示 防浪墙高于静水面 的高 度。 ＝ （ ＋ ） ； ＝ ／ｃｏｓｈ（２ｚｄ／Ｌ）； ＝
反L型挡浪墙海侧平台波压力分布规律探讨
１ 试 验资 料
福建 惠 安电厂 工程 围堤 及码 头 工程 的三座 防波 堤均 为扭 王字 块体 护 面 带 反Ｌ 挡 浪墙 的 斜坡 堤 结构 ，见 图 型 １ 、图２ 图３ 和 。工程 水位 分 别 为极 端 高 水位 ＋ ．７ ４ ｍ，设 ４ 计高 水 位＋ ．１ ２３ ｍ。试 验 波浪 要 素 见表 １ 。波 浪 试验 在 南 京 水利 科学 研究 院河 港研 究所长 波 浪水 槽中进 行 ，该 水 槽可 同 时产 生波 浪 、水 流 和风 。水槽 长 １ ５ 宽 １ ｍ、 ７ ｍ ． ２ 深 １ ｍ。水 槽 的工作段 分 割成 ０６ ． ８ 。ｍ和０６ ． ｍ两 部 分 ，０６ ．ｍ 宽 的部 分 用来 安放模 型断 面和 进行 模型 试验 ，另一部 分
的计 算 图示 ，根据 波浪 力折 减 系数 ，近 似 得 到垂直 向下
作 用于 海 侧平 台的 波浪 力 ，以 便 于初 步拟 定 反Ｌ 挡浪 型 墙断 面 ，使 挡 浪墙 设计 满足 使用 要求 、结 构安 全 、经济
合理 。
参 考 文 献
不 规则 波作 用 下 。挡 浪 墙都 是稳 定 的 。 该 防 波 堤 工 程 自１ ９ 年 建 成 后 ， 历 了 多 次 强 台 风 ９８ 经
的 考 验 ，特 别 遭 受 ２０ 年 ２ 台风 “ 燕 ”正 面 袭 击 ． ００ 号 飞 ，
防 波堤 附近 海域 大风 大 浪 ，当时 实测 防波 堤附 近风 速 达
３ ｍ／ ，又适 逢 天 文大 潮 高 潮 位 ，海 浪越 过堤 约 １Ｊ １， ６ ｓ ，Ｘ， ， － 防 波堤 均 无异 常 现 象 发 生 。事 实证 明， 防 波 堤 挡 浪 墙 该
（ 接 第５ 页 ） 上 ７
波浪与防波堤相互作用研究_朱洋立
第07卷 第06期 中 国 水 运 Vol.7 No.06 2007年 06月 China Water Transport June 2007收稿日期：2007-4-10作者简介：朱洋立 男（1981—） 河海大学 港口、海岸及近海工程硕士研究生 （210024）彭 攀 女（1983—） 河海大学 港口、海岸及近海工程硕士研究生 （210024）研究方向：近海工程结构波浪与防波堤相互作用研究朱洋立 彭 攀摘 要：根据国内外学者的研究成果,综述了在海岸和近海工程中波浪-防波堤相互作用的一些研究情况和进展。
关键词：相互作用 波浪 防波堤 海床中图分类号：TV139.2 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2007）06-0104-03 一、引言防波堤是用于防御波浪、泥沙、冰凌入侵，使港口有足够水深和水面平稳的水工建筑物。
其结构型式主要是斜坡式和直立式。
对于由直墙和斜坡基床组成的所谓混合式堤，当直墙高度较小以抛石斜坡为主体时，作为是带胸墙的斜坡提；当直墙高度较大时，则作为是明基床上的直立堤，参照《防波堤设计与施工规范JTJ298－98》[1]，本文取消了“混合式”这个名词。
二、波浪与防波堤相互作用波浪力可由物理模型得出经验公式计算或理论分析得出近似结果。
理论分析方法主要有两类：一类用规则波讨论对结构的作用，它是基于具有一定重现期间隔的某种海况，选择一个特征波高和周期，将波浪作为规则波处理，从而按经典波浪理论计算波浪对结构的作用，在工程上常称为设计波近似法；另一类是随即波浪理论即谱分析方法，该理论越来越引起海洋工程荷载设计工作的广泛重视。
1．物理模型试验通过物理模型试验得到结构上的波浪荷载是最简捷易行的。
早期物理模型试验，Sarpkaya （1981）在其著作“Mechanics of Wave Forces on Offshore Structures”中作了系统介绍和分析。
近年来物理模型试验主要集中于破碎等复杂现象或新型结构物的研究方面，随着波浪理论和各种数学模型的发展，部分物理模型实验已可用数值模拟代替2．合田公式[2，3]Goda 公式是日本Yoshimi Goda 根据波压力的试验结果并对现场防波堤进行适用性验证，并进行了波向影响修正后的公式。
长沙理工大学波浪与防波堤实验指导书(本部)
波浪与防波堤相互作用实验一、实验目的防波堤是港口水工建筑物的重要组成部分，能够有效的防御波浪的港区的侵袭，在港工建筑物逐步进入深水区域时，传统意义上的防波堤因其造价较高、技术复杂、施工困难等已不能适应深水港发展的要求，且传统意义上的防波堤在水体交换、环境保护等方面有所欠缺，港口工程结构型式正逐步向透空式结构、消能式结构及多功能型结构方向发展。
但是现有的透空式防波堤结构相对复杂，造价较高，且消浪效果不佳。
而且外海施工条件恶劣，迫切需要一种施工简单，施工周期短，安装、拆卸方便，且消浪效果好的新型防波堤结构。
图 1 新型透空式双层板型防波堤（1- 支撑桩，2-下横梁，3-预制板，4-上横梁）本实验针对一种新型透空式双层板型防波堤（见图1）的消波性能进行研究。
该防波堤施工成本低廉，利用预制的小型钢筋混凝土构件，在海上现场装配成相互锁扣的框架，因而施工方便、安全，海上施工工期缩短，适用于软土地基，并且能实现内港与外港之间海水的循环。
本实验的目的是，根据不同的波浪参数，得出防波堤的相对波高、相对水深及相对预制板间隙与透射系数的关系，验证此种型式的防波堤有效性和安全性，为在实际工程中的使用提供参考。
二、实验内容实验内容主要是对防波堤的透射系数和反射系数进行分析。
透射系数是指透射波与入射波的波高比值：t t i K H H = (1)式中：H i 为堤前入射波高，H t 为堤后透射波高。
反射系数是值反射波与入射波的波高比值：r r i K H H = (2)式中：H i 为堤前入射波高，H r 为反射波高。
三、实验装置及仪器设备（1）造波系统及水槽（金盆岭校区港航中心港工厅）波浪水槽长×宽×高=45m ×0.5m ×0.8m ，最低工作水深0.2m ，最高工作水深0.6m ，模型布置在水槽中心位置。
造波机后侧设有直立式消能网，水槽的另一端设有消能坡，以消除波浪反射影响。
波浪对直立堤作用力研究的现状及有关现场测试波压力的几点建议
波浪对直立堤作用力研究的现状及有关现场测试波压力的几点建议研究表明，波浪作用力和潮流作用力在滩涂结构的稳定性中起着重要的作用，一旦波浪作用力被忽视，很容易造成结构的强度、可靠性和安全性受损。
随着海洋工程建设的发展，现在对波浪作用力越来越重视，如何准确预测波浪作用力成为海洋工程建设中的一个重要研究课题。
目前，关于波浪作用力的研究普遍采用的是理论分析方法，这种方法有一定的局限性，原因是在应用时，必须准确地描述实际情况，而有时实际情况很难准确地描述。
同时，理论结果的准确性受到参数的准确性的影响，如波浪升力系数和水深等参数，但这些参数在实际应用中很难准确地确定。
另一方面，现场测试是目前用于准确预测波浪作用力的有效方法，它可以直接测量实际情况，从而提供准确的参数，准确地描述波浪结构的作用力。
根据对各种类型的堤坝进行的现场试验准确测定波压力，有助于评价结构的可靠性和安全性，以及确定波压力对结构安全性的影响程度，并用于建立抗浪消能器的发展和优化。
本文针对目前关于波浪对直立堤作用力的研究现状，综述和分析了近年来用于预测波浪对直立堤作用力的理论分析方法和现场实验方法，并从理论和实践的角度提出了有关现场测试波压力的几点建议。
首先，现场测试的设备应精确可靠，确保测量数据的准确性。
常用的设备有激波仪、波高仪和水动力模型，以及计算机模拟实验。
其次，现场测试应该考虑结构的复杂性、波浪的复杂性、水深的影响以及涨落潮的影响等因素，并仔细分析收集的数据，以确定波压力对稳定性和安全性的影响。
第三，现场实验应根据实际情况灵活安排，如采取全堤测试或模块测试等方法，以确定不同滩涂结构抗波压力的稳定性和耐久性。
最后，在现场测试中，还应考虑波压力的演化，即长时间的测试和短时间的测试，应根据测试的需要适当结合，以确定结构的抗波压力性能。
综上所述，现场测试是预测波浪作用力的有效方法，可以实时、准确地提供波浪作用力，对结构的稳定性和安全性起到重要作用，但也存在一定的局限性，受诸多因素的影响，应根据实际情况灵活安排现场测试，以确定结构的波压力抗力水平，为海洋工程建设提供科学依据。
波浪对直立堤作用力研究的现状及有关现场测试波压力的几点建议
波浪对直立堤作用力研究的现状及有关现场测试波压力的几点建议波浪作用力对直立堤的影响是建设安全的关键因素，研究其影响对设计安全的直立堤有重要意义。
下面将就波浪作用力对直立堤的研究现状及有关现场测试波的建议进行讨论。
第一，目前关于波浪作用力对直立堤研究的现状。
目前，有大量研究表明了波浪作用力对堤体横向挠度和竖向挠度具有重要影响。
但是，由于复杂的场景条件及水下结构特点，许多因素组合参与在波浪作用力模拟中，当前模型仍不能处理这一复杂性，少部分的重要的潮流及涡流效应被忽视。
此外，大多数模型都依赖平静水理论，但如果有变平面存在，是不能模拟正确的。
第二，波浪作用力在现场测试中有必要。
目前，对研究对象的模型试验大部分是基于长度尺寸比离散圆柱体，但是它们并不能满足实际研究对象研究中重要因素，研究条件，特别是在不同海洋作用水域研究中，是重要的。
另外，经过模型试验估计堤体的安全性会更加可靠，使用的数据更加真实可靠。
因此，现场测试的重要性在于更加真实的模拟，为建设中的设计安全堤体提供可靠技术支撑。
第三，有关现场测试波压力的几点建议。
首先，关于大部分低启动频率波浪动力学和波压力现象，为能更加准确反映实际堤体面对波浪作用力应变，建议采用高分辨率水深测量技术，进行长时间的测试，确定部分波浪频谱细节，考虑现场测试部署设置，更好的复现真实情况。
另外，通过实验测试的持续监测，更加真实的获取海浪及其结构物相互间的作用，以此可以获得更准确的建设设计安全的直立堤体。
总之，波浪作用力对直立堤体的影响是主要因素，现场测试波压力是有必要的，目前还有大量研究还有进行，通过这些研究可以更加准确的复现波浪作用力的影响，从而建设安全的直立堤体。
削角直立式防波堤波浪力的试验研究
削角直立式防波堤波浪力的试验研究摘要：本文研究了削角直立式防波堤（TSPW）对波浪荷载的响应，并重点介绍了在削角直立式防波堤上的试验研究。
试验研究通过各种不同阻尼削角开孔结构采用改变形进行，研究表明，当削角大小为30°时，削角直立式防波堤的抗波浪效果最优，其波浪通道抗击力可达到2.14 KN/m，其减少了陡坡面的冲击力最大降低约21.7%，防波堤出口处的衰减系数达到24.08，表明TSPW在阻隔波浪方面有很好的效果。
一、言随着近年来海洋开发的不断发展，港口、泊位、海底管线等基础设施的建设日益增多，所涉及的海岸及海洋工程的设计要求越来越高。
而波浪作为一个重要的环境荷载，对海洋工程的安全性至关重要。
在海岸设计中，防波堤是一种阻隔和稳定波浪的有效方法。
防波堤不仅能够减缓波浪的冲击，还可以抑制波浪水位的上升。
目前，关于防波堤的研究主要集中在可以抗击波浪冲击力及其稳定效果的横断面结构设计上，在此之上，TSPW作为一种新型防波堤结构，其削角开孔的独特结构更有效地改善了破坏性波浪的冲击。
因此，本文旨在研究削角直立式防波堤（TSPW）对波浪荷载的响应，并重点介绍在该结构上的试验研究。
二、削角直立式防波堤结构削角直立式防波堤（TSPW）是一种新型的多消散型防波堤，其以垂直的系列削角开孔结构为主要特征（图1）。
该结构从顶部到底部，依次排列多个削角口钻孔，形成一系列的凹坑。
TSPW结构的具体参数如表1所示：表1 TSPW结构参数参数寸有效深度 1.5m削角开孔高度 0.8m削角开孔直径 0.2m削角角度 30°图1 TSPW结构概览三、试验研究方案为了研究削角直立式防波堤（TSPW）对波浪荷载的响应，我们设计了三条试验研究方案，即不同阻尼削角开孔结构，分别是：TSPW1-30°，TSPW2-20°，TSPW3-15°。
每个试验研究方案均采用垂直的系列削角开孔结构，但是其削角角度不同，TSPW1-30°的削角角度为30°，TSPW2-20°的削角角度为20°，TSPW3-15°的削角角度为15°。
斜坡式防波堤护面对胸墙波浪力的影响
兽 ８ 卜
导ｌ
高度积分计算 单位长 度 的水平 总力及 浮托总力 。
试 验结 果 见表 ２ 。 ３ 规范 方法 计算 胸 墙波 浪力
ｌ
《 港 水 文 规 范》 ８２１ 规 定 了 斜 坡 式 建 海 ．．１条 筑 物 顶 部 胸 墙 的 波 浪 力 计 算 方 法 ｌ， 当无 因 次 参 ３ ｌ 数 时 ，波 峰 作 用 于 胸 墙 上 的 平 均 压 力 强 度 按 下 式计 算 ：
但 该 规 定仅 适 用 于 胸墙 前 无 掩 护 的情 况 。按
照 规 范 给 出 的方 法 ，计 算 试验 波 要 素 作用 于胸 墙
上 的波浪 力 ，结果 见表 ３ 。
表 ２ 胸 墙水 平总 力 最 大 时 各 测点 同步 波压 力
４ 波 浪力结 果对 比分 析
条件 下 ，其 墙 前 的 波 浪形 态 也 是 不 同的 。半 掩 护 情 况 下 ，胸 墙 有 部 分 高 度 直 接 承 受 波 浪 的 作 用 ，
Ｋｅ ｒ ：ｉｃｉｅ ｒａ ｗ ｔｒ ｐ ｒ ｐ ｔｗ ｖ ｒｅ ｒｄ ｃｉｎｆｃｏ ｙ ｗｏ ｄｓ ｎ ｌ ｄｂ ｅ ｋ ａｅ； ａａ ｅ； ａ ｅ ｏｃ ；ｅ ｕ ｔ ｔｒ ｎ ， ｆ ｏ ａ
在港 口水工 建筑物 中 ，斜坡 式 防波堤 以其 波浪 反射弱 、对 地基不 均匀沉 降不敏感 、施 Ｔ较简单 等 优点而广泛 应用 。在 海港 中 ，特别 是开 敞海岸 的港 口中，由于 波浪较大 ，应用 最广 的是人工块 体护 面 的防 波堤 ｌ ｌ ｌ 。防波堤 除 了起 到 防御波 浪侵 袭 、维 护
文 献标 志 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１０ — ９ ２ ２ １ ）８ ０ ３ — ３ ０ ２ ４ ７ （ ００ ０ — ０６ ０
深水斜坡堤胸墙波浪力研究进展
性 有 了更 高的要 求 。因此 ， 一些 水深 超 过 ２ 的水 域 建 设港 口时 ， 在 ０ｍ 有不 少 采 用斜 坡 式
防波堤 的实 例 。我 国海南 某港 以及 上海 洋 山港 导流 堤水 深都 超过 了 ３ 岱 山连 岛堤 水 Ｏｍ，
深 达 到 了 ５ 。 ０ｍ
当波 浪作用 于斜 坡 堤上 时 ， 发生 破 碎 、 涌 ， 会 上 如果斜 坡 堤堤 顶高 程不够 ， 会发 生越 就
究的进展 ， 分析 了斜 坡堤 上 胸 墙 波 浪 力 的计 算 方 法 。 已有 研 究 工 作 表 明 ， 水 情 况 下 斜 坡 堤 深
胸 墙 波 浪 作 用 分布 与传 统 的 均 布 形 式 有 差 异 ，海 港 水 文规 范 》 《 中关 于斜 坡 堤 胸 墙 波浪 力 的计 算 方 法在 深 水 中 的适 用 性应 进 一 步研 究 。
坡 式 防波 堤 因为材 料用 量大 ， 导致 工程 耗 资大 ； 反 ， 立 式 防波 堤 在 深水 条 件 下 比较 会 相 直
经 济 。但是 直 立式沉 箱 防波 堤为 了维 持 自身稳 定 ， 需要更 大 的沉 箱断 面面 积 ， 对 于以钢 这
筋ｔ 昆凝土 为材 料 的沉 箱 ， 工程 花 费也 是 巨大 的 。如 果工 程建设 附近有 充足 的土 石 ， 么在 那 深 水 条件 下 ， 坡式 防 波堤无 疑 是优 先 的选择 。而 且近 几年 ， 斜 随着 我 国经 济实力 的不 断增 强 ， 国港 口建 设标 准也 在 随之 不断 的提 高 ， 我 在许 多 重 要 港 口， 防波 堤 的安 全 性 和耐 久 对
关键词 ： 水； 坡堤 ； 墙 ； 深 斜 胸 波浪 力 中 图 分 类 号 ：Ｐ７ ３ ５ 文 献 标 识 码 ：Ａ
中长周期波作用下防浪墙前波浪力分析
定设计直接影响其后方掩护范围内人员及设备的 安全。因此，结合工程实例探讨中长周期波浪作 用下防浪墙前波浪力作用特征对于保证工程设施 安全运营、港口工作人员的安全作业以及工程建 成后的经济效益均具有重要的实际意义。
实测值对中外不同规范设计结果进行复核。分析结果表明：中外不同规范的计算结果与物模试验实测值均存在较为
显著的偏差，在项目实际设计中，按照规范公式拟定的防浪墙断面需进一步采用物模试验进行验证。
关键词：中长周期波；防浪墙；波浪力
中图分类号：U653.4；P731.22
文献标志码：A
文章编号：2095-7874（2020）05-0007-04
（1. China Harbor Engineering Co., Ltd., Beijing 100027, China; 2. CCCC Second Harbor Consultants Co., Ltd., Wuhan, Hubei 430060, China）
Abstract：Wave wall is usually adopted for the breakwater and causeway projects, this can reduce the height of structure and save project cost. As the wave block structure, the stability of wave wall affects the safe of personnel and equipment within the cover scope directly. The analysis of wave force in front of wave wall under the action of medium long period wave is the key and difficult point of wave wall stability analysis. After the analysis of wave force in front of wave wall under the action of long period wave by Chinese and foreign codes, and the analysis results by Chinese and foreign codes is rechecked through the physical model test. The analysis results show that there is a significant deviation between the calculation results of different codes and the physical model test result. In the actual design of the project, the cross section of the wave wall according to the codes needs to be further verified by the physical model test. Key words：medium long period wave; wave wall; wave force
【doc】直墙堤前不规则波浪形态特性的研究
直墙堤前不规则波浪形态特性的研究【}直晴罐,揪咬罚苍蟛柑直墙堤前不规则波浪形态特性的研究大连理工大学海动研究室奎盛刘大中刊tj}提要通过二维不规则波模型试验,测定分析直墙堤不规则波浪形态特性,给出低,中,高基床条件下的形态界限.试验表明,直墙堤前不规则波浪仍存在非破碎波与破碎波,其彤态特性可由波列的特征波表示,不规则波破碎界限上限与规则波一致,下限与上限差别较大,取上限对I程是安全的.ABSTRACT Throughtwo—dimensionalmodeltestofirregularWaves,configurationof irregularwavesinfrontofverticalwallbreakwaterissurveyedandanalyzed,znd conflgur:lionlimitsofwa,esunderl.?,middleandbbfoundationbeds?re givenrespectively.Experimentsshowthatthereexistbreakingwavenon-breaking waveintheirregularwave8infrontofverticalwallbreakwater.Theconfigura- lionfeatureofirregularWaVeSmaybeindicatedbythe—characteristicwa%teof thewavetrain,inwhichtheupperlimitofthebreakingirregularwaveiscoor—dinatewiththeregularwave,buttheupperlimitisquitedifferentfromthelowerlimit,SOitisonthesafetostructurewhentheupperlimltiat?ken.一,概述直墙防波堤是传统的防波堤型式之一.过去对它仅限千规则波的研究.但是,天然海浪是随机的.因此,必须进行不规则渡的研究才符合工程实际.直墙堤前可形成非破碎波(立波)和破碎波(近破渡和远破波),其波浪力值和性质差别很大,因此须对它们加以区别.直墙上不规则波波浪力的研究也是进行可靠度理论研究的基础.本专题是为交通部修订规范而进行的,主要是对直墙堤前不规则波浪形态特性进行研究,通过试验确定直墙堤不规则波浪形态界限.二,试验设备条件殛波浪特性1.试验设备,方法与内容试验在我校海动研究室二维不规圊IJ波水槽内进行,由计算机控制模拟波谱,并实时处理分析各种实验数据.试验槽横断面隔成65cm的三部分,模型置于外侧,水槽造渡板方向槽宽扩散可减低反射.海底坡i=1/50和i/3o=种,断面槽如图l所示.试验渡谱取JONSW AP谱(咀下简称!,谱)(Y=1.O和3.3)和日一出谱进行模拟,水深d=0cm.用"准三点法"进行入,反射波分离.试验谱峰频率,.是吼t谱为l心,增披l5为一皿谱的谱峰频率试啦值,取同一有49';姐}图l水槽断面,平面图效渡高值为月标谱.r,谱表达式为(,)=0.78(2n)..,..eP[一1.25(,/,)].(一簪)式中:,.:o.199.t/日寺一谱表达式为:(,)=0.257(日./T+),"eP[一1.03({,]]模型防波堤用木板制成,基床上水深为12,2O,28,d0cm四种.基床肩宽为一倍波高,坡度l:2.5,均是工程上常用范围.为较可靠的判断堤前不规则波列的波浪形志,除目测外还用安设水面的压力传感器记录分析.实验中用专设固定点浪高仪采集波面变动,由计算机分析波谱值和波高分布值,打印出结果并绘图输出.2.实验波谱和波高的统计分布实验中可由计算机分析给出谱分析值并绘成频谱图.图2为其典型谱图.目标谱和实现谱基本接近,其零阶矩171.在允许误差范围内,重复性较好.实验记录的每组波浪时系习J值可进行统计分析,给出渡高分布统计结果,绘成直方图.图3为典型直方图示例.由备渡高分布的直方图看出,浅水不规则渡高分布接近格鲁霍夫斯基分布,其概率密度函数为:,'日)一.(鲁)一-I-tt~50O9;屿:13O9UL.盼t州z)E.o图2频谱分析图例图3洼高分布直方图._)】艮为随H?={值的变化,其谱峰位置也在变动,故具有一定弹性可与实际实现谱相适应,而瑞利分布与水深无关,为一固定分布,多数情况下难以与实现谱相吻台. 3.直墙堤前不规则波破碎形态Ngt!方法实验中将水溧d=40era固定,改变基床高度,印改变基床上水深d,使其分别为低,中,高基床.其中对低基床采用两种底坡为a/g0和a/ao,考察远破波形成条件,其它均为一种底坡1/so.选择不同的有效波高日{的渡谱及其谱型,其中:.,谱为单参数谱,选择二种峰升系数Y=1.o,3.3,而B—M谱为双参数谱,取其谱峰频率,为.,谱峰频率的0.85和1.15倍,这样,在四种基床,不同水深条件下将能形成三种不同波浪形态. 为了定量分析堤前不规则波浪形态特性,将采取=种办法,首先目测观察记录每一波列出现的破碎渡个数,并用安设堤面的压力传感器记录其压力一时间曲线,因为波浪形态特性与压力变化是密切相关的,并以此判断确定波浪形态,这种综合定性判别是行之有效的方法,可互相补充各自的不足,且有据可查,并反复核对消除判断不决的困难.三,直墙堤前不规则波破碎形态尽管在波浪槽内不规则波的渡高大小和频率在不断变化,实际在水槽内的不规则波对直墙堤作用后仍可明显判别出墙前出现的立波,遍破波和近破波三种波态.只是不规则波作用下在一个波列中波高有大有小,有效波高小的波谱系列可能均为立渡,而不出现破碎波形态.而对有效波高大的波谱系列则出现间断的破碎波,不象规则波那样基本上出现连续的破碎波作用.事实上,任一波列中超过破碎界限的大波将可能在堤前或堤面上破碎,低于破碎界限的小波依然形成立渡.直墙堤前不规则波的立波与规则波的立渡相比,其腹点位置不固定,随每个渡频率相应的波长变化而变化,但就某一个波而言,大体上与规则波的形态相似.可是由于一个波列中每个组成渡的波高,波长都在变化,腹点位置也在变化,显得堤前波腹点,节点不显着,堤前波浪有些紊乱.其形成机理还是人,反射波叠加而形成的不完垒反射立渡,有时峰顶破碎也可形成破碎立波.在高,中基床条件下,不规则渡列中超过破碎界限的大波将发生破碎,在这种基床条件下基床或堤面上将发生近破波.本次实验中每一渡列取连续110~200个波作用.对某种基床条件下,一个波列中超过破碎界限的可能破碎渡的个数多于实际破碎波的个数,远破波也如此.这表明其破碎不仅与直墙堤边界条件有关(即墙前水深d, ,及海底坡度,基床肩宽和坡度等),还与其相邻的前一渡的波要素有关.若前一波对该波不足以促成它破碎,则该渡将不发生破碎.这就是实际破碎个数少于可能破碎个数的原因.如前所述,直墙堤前波浪形态特性与其压力变化特性是密切联系的.图4为直墙堤前静水面处压力——时间曲线的典型示例. 图中表明,象①那样的压力曲线即为破碎波压力,它迅速呈现出尖锐的不对称尖峰值后下降,然后又出现一缓慢的小次峰,两峰值相差较悬殊.而象②⑧那样的压力曲线,由于两峰值相差不大,都算具有双峰压力的立波压力.④属于典型立渡压力曲线,⑤在堤处并未破碎,而是波面显着上壅而形成的压图不规剐波破碎形态对应的渡压力特性51力曲线.上述压力曲线都与各波型冲击堤特性相对应,即与其形态特性相对应.尽管有的压力纷有峰值出现,但没有冲击性,波形也不破碎,所以仍属不破碎波.暗基床和低基朱条件下形成远破渡,形成条件与规则波一样,在堤前至少半波长的腹点处发生波形卷曲向堤冲击.实验中观察到,直墙堤前不规则波远破渡更不易破碎,其破碎个数远少于可能破碎波的个数.这是由于远破波的形成与前一波的反射程度有关.来波与前一波的反射叠加,腹点壅高到必须释放其积累的波能量时才破碎,此时才形成远破波破碎.而实际波列中组成波的组合,有的可促成其破碎,有些则不能促成其破碎.因此,其破碎界限就较分散,因而较难出现远破波.还有一种情况是低基床条件下,波列中大波高的组成波可能在堤前几倍腹点处即已破碎,行进到堤面上时不再破碎,而是上壅水体,没有冲击特性.低基床条件下这种波浪形态和压力特性的渡较哆, 容易被误认为是远破波压力.实际上是具有双峰型的立波压力.即所谓鞍型压力不明疆.在判断直墙堤前破碎波浪形态特性时,应该将压力曲线与观察波浪形态::者结合起来综合判断为妥.四,直墙堤前不规则波破碎界限为了绘制堤前不规则渡破碎界限,将综合判断的各渡谱系列破碎个数进行平均,给出统计破碎渡个数.由它可在相对波高直方图上找出相应b/H,用修正的日乘以该值即可求得该波谱的极限破碎波高b.此即破碎波极限波高.用它按四种不同的基床条件dl/d,统计dl/b～/打b或dl/Hb～l/;关系曲线绘图,即可表示各基床条件下的破碎界限.图5～图8为d/d=1.O和o.7的破碎波界限图.即暗基睐和低基床条件下的二种底坡的界限图.由图看出,{氐基床时的破碎界限上限为图5—1:1/5o{上:1.o的破碎界限图厂__ll.1.lrJ竺:!:JT(a)=1,50,d/,t=o.时破碎界限图(b)同上条件以d/9:表示的界限图囤5—2]/50抵基睐破碎界限图匿0Bt.a..lx..髑6』=I/3g,/d=1.0时破碎界限图醇请瞄xO^65卜_—————]17J.…一…JIdl:20c-CI¨『?.田倒鹏—二J1.5}.=33¨【j^01j0'f^x"}..'—～~213~lO-3dl,g一圈倒图r=3..3,『_.———■—丁-14占x图7i=1/60,,/d:0.5时破碎界眼圈图8:l/50,{L=0.3时破碎界限图#/Hb=2.0,对两种海底坡度都一样,其下限,对=]/50底坡为1.7,对1/80底坡为1.6.中基床时破碎界限上限为d/日b=1?8,下限为1.1.高基床时破碎界限上限为d一/日h=1.,下限为0.8.就是说不规则渡对直墙堤作用的破碎界限上限仍保持与规则破碎下限相应二种涟态的波浪力对比表附表PiTHaP}7HdLd_1工_dl日日L日1立技近破搜立搜破披0.330.8l52.10.161.B32.7a1.01.7l51.7O.1l1.381.460.33200.121.882.731.000.0851.4I1.7g0.a325O.O961.0l2.731.0250.0681.472.OlJ'_l_0.3O0.8l52.670.181.803.670.71.19l51.7O.1l31.6l2.O0一__rJ.3D200.131.8{3.670.7200.0851.662.46 ———————0.3D250.1071.873.670.7250.0681.6g2.76 ————O.815a.20.2l1.505.070.671.13151.?0.111.65—2.1l———0.25200.161.795.070.67200.0851.702.58 ——0.25250.1281.825.070.67250.0681.?32.90 ——0.671.1l51.650.1l1.681.95——0.67200.1)831.731.目5250.0661.751.960.50152.22O.1471.6O1.95—O.502OO.1l1.651.95————O.50250.0881.681.95——0.331.1153.33O.221.521.95f扎332DO.1651.551.95O.3325O.1321.581.95'53'波的界限不变,但J界限是个带,下限却分布在很广泛范围内,尤其中,高基床情况比低基床为宽,表明它更不稳定.从谱型来看,_,谱中Y=1.0者比3.3者更易破碎.由B—M谱则看不出谱型对破碓, 程度有什么明显差别.一般来说,有效波高大的波谱其界限值降低到近于其下限.顺便指H,上述图轴LIHb为规则波时表示的参数,含义为波坦,这里有效波表示.另一种表示的图轴为d/;,其含义也相当于d/,从界限结果看无什幺影响.统计中的极限破碎波高日大体上界于日—和日…之间,本文中的日…与HI/Ⅲ～日l,l口口相当.五,破碎界限处波浪力间关系的分析如前所述,直墙堤前不规则波破碎界限其上限仍保持与规则波的界限一致不变,而上限与下限问分布较宽,但判别形态时应阻其上限为准.如此,有些波谱实际上仅在下限才破碎,而在此也按上限判定为破碎波, 也就是说,在上下限间仍有些立波波谱而被视为破碎波了.其结果对工程是否安垒,需考察分析.为此,对其下限搭接处波态之波浪分别按立波和破波计算其波浪力,波浪力相对值结果如附表所示.由表看出,下限处54的破碎波计算值都比立波的大,即可能比实际值为大,这对工程是偏于安垒的,因而用上限作为判别波态的标准是合适的.,六,结论1.直墙堤前不规则波破碎波的形成条件不仅与直墙堤前的边界条件有关,也与其相邻的组成波要素有关.2.直墙堤前不规则波破碎形态与其压力变化特性密切相关,由此可判断堤前不规则波列中的破波个数.3.直墙堤前不规则波浪形态特性仍可分为立波,近破波,远破波,可由其特征波高值确定该波系可能出现哪种波态.这样,其特性就与规则波的形态有关联.4.直墙堤前不规则波破碎界限的上限仍取与规则波的界限一样不变,即:低基床时d/日<2.0,中基床时d/H<1.8,高基床时IH<1.5,仍作为判断直墙堤前破碎波浪界限条件.直墙堤前不规则波浪不太容易破碎,其下限与上限相差较大,大体上其下限值为d/H=1.7,d/H=1.1和0?8.5.经计算比较表明直墙堤前破碎波界限下限处计算波浪力值可能比实际值为大, 对工程是安垒的,因而只取上限作为判别波态界限标准是台适的.(参考文献从略)。
海洋工程中的波浪力学分析与抗浪设计
海洋工程中的波浪力学分析与抗浪设计概述海洋工程是一门复杂而多样性的学科，涉及到从港口和码头建设到海上风力发电等方面的各种工程。
而波浪力学分析与抗浪设计是海洋工程中不可或缺的一部分。
本文将探讨波浪力学分析的基本原理以及如何将这些原理应用于抗浪设计中。
波浪力学分析波浪是海洋中最基本的运动形式之一。
波浪的形成与传播是由风力、地球自转和地形等因素共同作用的结果。
在海洋工程中，我们需要对波浪的特性进行深入研究，以便更好地理解波浪对结构物和设备的影响。
为了分析波浪力学，我们需要测量波浪的高度、周期和传播速度等参数。
通过使用声纳、拉普拉斯变换等技术，我们可以获取这些数据，并进一步研究波浪的频谱特性和波浪的传播规律。
波浪对结构物的影响在海洋工程中，结构物必须能够抵御海浪冲击的力量。
波浪的冲击力会给结构物带来巨大的挑战，因此抗浪设计是非常重要的。
在进行抗浪设计时，我们需要考虑以下几个方面：1. 结构物的抗浪荷载：根据波浪的特性和由此产生的动力学效应，我们可以计算出结构物所受到的波浪荷载。
这将有助于我们确定结构物的抗浪设计参数。
2. 结构物的几何形状：结构物的几何形状对其抗浪性能具有重要影响。
例如，较圆润的形状可以减少波浪的冲击力，从而提高结构物的稳定性。
3. 结构材料的选择：在进行抗浪设计时，我们需要选择合适的结构材料以满足结构物所需的强度和稳定性要求。
例如，高强度钢材可以有效地抵御波浪冲击。
抗浪设计技术为了提高结构物的抗浪能力，工程师们采用了多种抗浪设计技术。
以下是一些常见的抗浪设计技术：1. 防波堤：防波堤是一种建在海岸线上的结构物，用于减轻波浪的冲击力。
通过合理设计防波堤的高度和倾斜角度，可以有效地降低波浪的能量，保护周边地区免受波浪侵蚀。
2. 护岸工程：护岸工程是一种保护岸边地区的结构物，用于减轻波浪的冲击力，并保护沿岸建筑物免受波浪侵蚀。
护岸工程可以采用不同的形式，包括消波块、装船码头等。
3. 海底管道：海底管道是一种建设在水下的管道，用于输送油气、水等。
海堤对海洋风暴潮的防护效果研究
海堤对海洋风暴潮的防护效果研究海洋风暴潮是指风暴引起的海面上升，形成的高度超过正常预期的大浪。
它们对沿海地区和沿海工程设施的破坏性非常大，给生命财产带来巨大威胁。
为了保护海岸线和邻近河口地区的社会经济发展，科学家们设计了海堤来抵御海洋风暴潮，以探索其对海洋环境的防护效果。
海堤防护工程是一种海洋结构工程，旨在抵御海浪冲击和海洋风暴潮的侵袭。
它是一种系统性的工程，涉及多个领域的知识和技术，包括海事工程、材料科学、土木工程和流体力学等。
海堤的基本原理是将大波浪的能量分散和吸收，减小其对沿岸地区的冲击力。
通过构建具有特定形状和尺寸的海堤，可以有效地将潮汐能量和冲击力降低到安全范围内。
海堤的建设需要考虑多种因素，包括地理条件、海洋环境、潮汐变化和地质特征等。
在规划和设计海堤工程时，科学家们首先要进行详细的地质勘测和海洋调查，评估沿岸地区和沿海水域的情况。
然后，他们使用计算机模拟和数值模型来预测和分析海洋风暴潮的行为和特性。
这些信息将指导设计师在选择海堤形状、尺寸和材料时做出合理的决策。
海堤的形状和尺寸在很大程度上取决于所处的海洋环境条件。
一般来说，海堤应该是逐渐增高和加宽的，以便有效地吸收和分散风暴潮的冲击力。
此外，材料的选择也至关重要。
海堤需要使用坚固耐用的材料，以确保其在长期使用过程中能够承受外部力量的冲击和侵蚀。
常用的材料包括混凝土、钢和岩石等。
此外，科学家们也在研究和探索新型海堤技术，以进一步提高防护效果。
例如，他们正在研究利用自然生态系统来增强海堤的稳定性和防护能力。
这些新技术包括人工珊瑚礁和湿地修复，它们可以提供额外的保护层和生物多样性环境。
海堤的防护效果取决于多个因素，包括堤体形状和尺寸、材料强度、建设质量和维护管理等。
科学家们通过实地观测、数值模拟和工程试验等方法来评估和验证海堤的防护效果。
这些研究结果为设计师提供了有力的依据，确保海堤能够在面对严峻的海洋环境时保持稳定和耐用。
综上所述，海堤作为一种用于防护海洋风暴潮的工程结构，在保护沿岸地区和附近工程设施方面发挥着关键的作用。
防波堤挡浪墙波浪力的研究进展
防波堤挡浪墙波浪力的研究进展
潘兴凯;桂劲松;陈丁
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2017(043)014
【摘要】结合相关文献资料,介绍了波浪在挡浪墙前的破碎形态,探讨了防波堤挡浪墙所受到的波浪力,并分析了挡浪墙结构设计对波浪力产生的影响,为类似问题的研究提供了依据.
【总页数】2页(P225-226)
【作者】潘兴凯;桂劲松;陈丁
【作者单位】大连海洋大学海洋与土木工程学院,辽宁大连116023;大连海洋大学海洋与土木工程学院,辽宁大连116023;大连海洋大学海洋与土木工程学院,辽宁大连116023
【正文语种】中文
【中图分类】TV139.2
【相关文献】
1.秦山核电厂海堤加高工程挡浪墙波浪力研究 [J], 沈靠山;李翔
2.无掩护的弧形挡浪墙波浪力研究 [J], 高晨晨;严士常;尹亚军;沈旭伟;钟雄华
3.某帆船基地斜坡式防波堤挡浪墙稳定性设计及验证 [J], 郑娟;陈邦杆
4.斜坡式海堤挡浪墙波浪力对比分析 [J], 邹恒;曹坤;顾威;王弘元
5.斜坡堤挡浪墙波浪力计算方法比较 [J], 卢少彦
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
波浪对防波堤的作用实验
波浪对防波堤的作用实验一、实验目的防波堤是港口水工建筑物的重要组成部分，能够有效的防御波浪的港区的侵袭，在港工建筑物逐步进入深水区域时，传统意义上的防波堤因其造价较高、技术复杂、施工困难等已不能适应深水港发展的要求，且传统意义上的防波堤在水体交换、环境保护等方面有所欠缺，港口工程结构型式正逐步向透空式结构、消能式结构及多功能型结构方向发展。
但是现有的透空式防波堤结构相对复杂，造价较高，且消浪效果不佳。
而且外海施工条件恶劣，迫切需要一种施工简单，施工周期短，安装、拆卸方便，且消浪效果好的新型防波堤结构。
图 1 新型透空式双层板型防波堤（1- 支撑桩，2-下横梁，3-预制板，4-上横梁）本实验对长沙理工大学水利工程学院程永舟教授最近提出的一种新型透空式双层板型防波堤（见图1）的消波性能进行研究。
该防波堤施工成本低廉，利用预制的小型钢筋混凝土构件，在海上现场装配成相互锁扣的框架，因而施工方便、安全，海上施工工期缩短，适用于软土地基，并且能实现内港与外港之间海水的循环。
本实验的目的是，根据不同的波浪参数，得出防波堤的相对波高、相对水深及相对预制板间隙与透射系数的关系，验证此种型式的防波堤有效性和安全性，为在实际工程中的使用提供参考。
二、实验内容实验内容主要是对防波堤的透射系数和反射系数进行分析。
透射系数是指透射波与入射波的波高比值： t t i K H H =(1)式中：H i 为堤前入射波高，H t 为堤后透射波高。
反射系数是值反射波与入射波的波高比值： r r i K H H = (2) 式中：H i 为堤前入射波高，H r 为反射波高。
三、实验装置及仪器设备（1）造波系统及水槽波浪水槽长×宽×高=45m ×0.5m ×0.8m ，最低工作水深0.2m ，最高工作水深0.6m ，模型布置在水槽中心位置。
造波机后侧设有直立式消能网，水槽的另一端设有消能坡，以消除波浪反射影响。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第43卷第14期山西建筑Vol.43No.142 0 1 7 年 5 月SHANXI ARCHITECTURE May.2017 • 225 ••水利工程•文章编号：1009-6825 (2017)14-0225-02防波堤挡浪墙波浪力的研究进展潘兴凯桂劲松* 陈丁(大连海洋大学海洋与土木工程学院，辽宁大连116023)摘要:结合相关文献资料，介绍了波浪在挡浪墙前的破碎形态，探讨了防波堤挡浪墙所受到的波浪力，并分析了挡浪墙结构设计 对波浪力产生的影响，为类似问题的研究提供了依据。
关键词：防波堤，波浪力，挡浪墙，结构设计中图分类号:T V139.2 文献标识码:A〇引言防波堤是人工掩护的沿海港口工程中重要的水工建筑物。
斜坡堤在工程应用中最为广泛,它具有对波浪反射弱，结构稳定 性较好，对地基承载力要求较低、施工简单等优点，目前在海洋、河流和城市护岸中得到广泛应用。
外海波浪在涌人到斜坡堤的 过程中，波浪会沿着坡面向上爬升，此时波浪发生破碎，如果堤顶 高程没有足够的高度，破碎波浪就会越过堤顶，涌人港池内侧，对 港内停泊的船只及建筑物的安全造成极大威胁。
为了保证结构 的安全及港内水域的稳定通常在斜坡堤顶部设置挡浪墙。
设置 挡浪墙，不仅能够提高斜坡堤堤顶的有效高程，而且可以降低大 量的施工成本，保证工程结构的稳定，大大提高工程效益。
但斜 坡堤常因堤顶挡浪墙基底被淘空、挡浪墙移位失稳而造成破坏[1]，随着港口建设的快速发展，工程设计人员越来越重视对作 用于斜坡堤挡浪墙上波浪力计算方法的研究。
1波浪在挡浪墙前的破碎形态随着外海波浪冲击到斜坡堤护面，护面上人工混凝土块体阻 碍了波浪的快速向前运动，会对波浪产生很大的摩擦作用，此时 人射波浪流速迅速较小，一部分动能被消耗掉，另一部分直接转 化为波浪势能，其波高会增大，水流继续向前运动，其上部越来越 陡，并且向前倾斜，当达到某一临界值，波浪随即发生破碎。
K irkgz[2]通过一系列的物理模型试验，发现波浪以规则波人射时，波浪冲击到直立墙体上会发生破碎，此时的波浪为卷破波形态，在略低于静水位处，波浪力会达到极大值。
但为了工程应用的方 便和保证工程的安全运行，一般将静水位处的波浪力值取作最大值。
O um em Ci[3]指出，当外海波浪以立波的形态冲击到斜坡堤坡 面上时，其压强的分布在一个时间序列下呈现双峰值现象，并且 对称性良好。
波浪受到摩擦阻碍作用，其动能减小，随着波陡的 持续增大，对称的双峰值图形逐渐变得不对称，这一过程表明波 浪形态正在从立波转变为破碎波。
人射波浪主要有3种破碎形态:崩破型破碎波、卷破型破碎 波和激散波型破碎波。
2010年，康海贵[4]采用激光粒子测速技术 将人射波浪以近破波的形态冲击到直立式墙体上来观察该冲击 过程中流场的变化规律，他发现当人射波为崩破型破碎波时，波 压力过程线随时间的变化特征呈现出马鞍型形状。
当波浪破碎 形态过渡到卷破型破碎波时，冲击到墙体表面波压力以三角形分布为主。
2防波堤挡浪墙受到的波浪力20世纪80年代，F e m〇n[5]通过对波浪在未达到破碎时对防 波堤挡浪墙表面的冲击作用而产生的波浪力进行了研究,并提出 一种波浪力的计算方法。
然而在实际工程中，破碎波对挡浪墙的 破坏程度要远远大于立波，因此他提出的该种波浪力的计算方法 并无太大实际工程意义。
由于人射波浪破碎现象十分复杂，对于 破波波浪力的计算，目前还未能用明确的理论方法来计算作用于 挡浪墙上的破波波浪力，而只能根据实际工程经验的方法求得。
其中很多学者便提出了一些假说:首先是射流理论。
外海人射波 浪涌向到斜坡堤坡面，由于护面块体的阻碍作用，波浪发生破碎，此时水质点会发生不连续现象，一些水体以极大速度冲击到挡浪 墙表面，在局部位置会产生极大压强。
此时的压强；>=其中 >为一待定系数。
在实际操作中&值取值有限，因此计算得 到的波压力往往偏小。
其次是在1939年，英国的Bagn〇ld[6]提出 了气垫理论，他认为外海人射波浪冲击到斜坡堤挡浪墙表面过程 中，会在大气和墙体表面形成一个气泡层,该气泡受到瞬间挤压 而对墙面产生较大的冲击压力。
根据这个理论，空气袋内气体的 密度的不同会对冲击波压力产生很大影响。
再其次是水动量交 换理论，该理论认为人射波浪以一定动量冲击到挡浪墙表面，由于墙体阻碍了波浪继续向前运动，此时波浪具有的动量转化为其 对墙体的冲量，即A m u= ft。
当人射波浪的动量一定的情况下，其对墙体的作用时间不等，波浪对挡浪墙的作用压强也会有较大 变化，因此对波压力的定量研究有一定难度。
最后是M.Kamel[7]于1970年提出的水锤理论，该理论将人射波浪冲击到挡浪墙表 面视为波浪对斜坡堤挡浪墙的锤击过程，当波浪以较大速度撞击 到墙体时，波浪水体会被迅速压缩，能量积聚，此时波浪会在短时 间内对墙体表面形成很大的冲击力，该种理论能够很好地解释为 什么近破波能够在很短的时间内对斜坡堤挡浪墙产生如此大的 脉冲压力。
Minikin[8]在气垫学说的基础上进行了深人研究，提出了一个 作用于挡浪墙表面破碎波波浪力的计算公式并且欧美各国至今 仍在采用。
他认为波压力由两部分组成:动水压强和静水压强。
在静水位附近波压力呈现抛物线分布，此处主要集中的是动水压 强，并且该处压强值达到最大;在静水位到墙底部范围内，波压力 以三角形分布为主，此处主要集中的是静水压强。
1973年，日本 的合田良实通过收集大量的关于作用于挡浪墙上的波浪力的实收稿日期=2017-03-08作者简介:潘兴凯（1992-),男，在读硕士；陈丁（1992-),男，在读硕士通讯作者:桂劲松（1%8-),男，博士，教授第43卷第14期• 226 • 2 0 1 7 年 5 月山西建筑验数据，并进行了一系列研究，提出了一种新的计算挡浪墙波浪 力的计算方法[9]。
他认为，作用于挡浪墙上的波浪压强在静水面 以上1.5倍波高范围内呈现三角形分布形式，在静水面以下，压 强的分布形式为四边形直线分布。
1999年,Martin等人[1°]通过大量实验测出一系列实验数据并 对其进行了系统分析，提出了一种计算在远破波波浪作用下斜坡 堤顶部挡浪墙所受波浪力的计算方法。
他们认为,人射波浪涌人 到斜坡堤坡面，在护面块体的阻挡作用下，波浪发生破碎，然后冲 击到挡浪墙表面，其形成的波浪压强分为两部分:反射压强/^和 动态压强这种计算斜坡堤挡浪墙波浪力的新方法有着其独特优势，因为该方法将斜坡堤护面肩台的宽度、掩护块体的种类 以及掩护程度等多种因素考虑在内，更能反映实际工程状况，因此该方法也被国际上诸多学者所推崇。
我国《海港水文规范》[11]中对斜坡堤顶部挡浪墙波浪力的计 算也有明确规定。
规范中方法指出:将人射波浪在挡浪墙迎浪面 上产生的压强沿高度方向上按均匀分布处理，在确定了平均压强f和波浪作用高度4 + Z后由公式+ Z)计算得到挡浪墙 受到的总水平波浪力。
但波浪力产生的压强沿着挡浪墙迎浪面 呈均匀分布的现象与实际情况并不相符。
琚烈红[12]在2004年通过物理模型试验展开了人射波浪对挡 浪墙迎浪面作用波浪力的探究，研究发现，直立式挡浪墙在人射 波浪作用下产生的压强沿挡浪墙迎浪面并不是均匀分布的，挡浪 墙迎浪面受到人射波浪的冲击作用，在静水位附近压强达到极大 值，在静水位以上波浪压强会沿着挡浪墙高度的增加而迅速减小。
3挡浪墙结构设计对波浪力产生的影响2004年,杨洪旗、柳玉良等人[13]采用断面物理模型试验，通 过对斜坡堤肩宽进行调整，以此来探究肩宽的变化对斜坡堤挡浪墙所受波浪力的影响规律，他们对实验数据进行了整理与分析并绘制了波压力分布图和挡浪墙波压力P与肩宽S的关系曲 线，结果表明:挡浪墙受到的波浪力随着肩宽的增大而减小。
并 且从关系曲线中还发现，适当加大肩宽就可以大大减小防浪墙的波浪力。
因此，斜坡堤肩宽的大小对挡浪墙上的波浪力影响 甚大。
2013年，王海峰等人[14]结合工程实例，将人射波浪作用于弧 形防浪墙上产生的波浪力与现行规范中波浪作用于直立式挡浪 墙上计算得到的波浪力进行了对比分析，结果表明:挡浪墙由于 其特殊的弧形结构的存在，使得作用到挡浪墙表面的水平波浪力 和浮托力都有较大增加，并且远远超出了规范计算值，但挡浪墙 上的弧形结构能够有效的防止越浪的发生,其在防波堤工程中的 应用也比较广泛。
因此，在设计有弧形挡浪墙的斜坡堤工程中，可以考虑在规范计算基础上增加一定的安全系数,这样更有利于 结构的稳定。
4结语随着我国经济的飞速发展，迫切需要港口的进一步开发和建 设，然而斜坡堤挡浪墙受到的波浪力较为复杂，波浪破碎形态、不 同挡浪墙结构设计、肩台宽度以及不同的掩护程度对挡浪墙所受 到的实际波浪力都存在很大影响，《海港水文规范中》关于斜坡堤 挡浪墙所受波浪力的计算方法在实际工程运用中有待进一步研 究。
当实际工程中防波堤挡浪墙的结构形式及掩护方式与规范 存在较大差异时，有必要通过物理模型试验加以验证，以确保工 程的安全运行。
参考文献：[1]王美茹.深水防波堤设计方法初探[J].港工技术,2010(3):1-7.[2] K I R K G Z M S.Influence of Water Depth On the Breaking WaveImpact O n Vertical and Sloping Walls[J].Coastal Engineering,1992,18(3-4) ：297-314.[3] O U M E R A C I H,K L A M M E R P,P A R T E N S C K Y H W.Classification of Breaking Wave Impact Loads On Vertical Structures[J].Journal of Waterway,Port,Coastal and Ocean Engineering,1993,119(4) ：381-397.[4] 康海贵，孙英伟.近破波对直立建筑物的作用力及冲击流场研究[：[].水运工程，2010,439(3):21-26.[5] F E N T O N J D.Wave Forces O n Vertical Walls[J]•Journal ofWaterway,Port,Coastal and Ocean Engineering,1985(4) ：693-717.[6] B A G N O L D R A.Interim Report On Wave-Pressure Research[J].Jour.Institution of Civil Engineers,1938( 12) ：202-226. [7] K A M E L A M.Shock Pressure On Coastal Structures[J].Journal of the Waterways,Harbors and Coastal Engineering Division,1970,96(3) ：689-699.[8] MINIKIN R.Winds,Waves,and Maritime Structures[M].London：Griffin,1950.[9]合田良实.港工建筑物的防浪设计[M].北京：海洋出版社，1984.[10] M A R T I N F L,L0S A D A M A,M E D I N A R.Wave Loads OnRubble Mound Breakwater Crown Walls[J].Coastal Engineering,1999,37 (2) ：149-174.[11 ]JTJ 142—2—2013，海港水文规范[S].[12]琚烈红.典型挡浪墙的波浪力和越浪量物理模型试验与分析[D].南京：南京水利科学研究院，2004.[13]杨洪旗，柳玉良，陈兆林.斜坡堤挡浪墙波压力的试验与分析[J].海岸工程，2〇〇4(4):1-6.[14]王海峰，柳玉良，夏运强.有护面块体掩护的斜坡堤弧形挡浪墙波压力研究[J].水运工程，2013，6(6) :16-19.Research progress of wave force on parapet of breakwaterPan Xingkai Gui Jinsong* Chen Ding(College of Ocean and Civil Engineerings Dalian Ocean University,Dalian 116023, China)Abstract:Combining with the relevant literatures,this paper introduced the broken form of wave in front of wave retaining wall,discussed the wave force of breakwater wave retaining wall,and analyzed the influence of wave retaining wall structure design to wave force,provided basis for similar problems research.Key words ：breakwater,wave force,wave retaining wall,structural design。