圆弧型防波堤开孔护面波浪荷载理论分析与实验研究

固。
通过上述的波浪荷载理论结合本物理模型 比例尺， 计算得 出该 防波堤面板所受波浪荷载数值 ， 见图 ４中理论数据。 对 比分析表明 ， 物理模型试验数据与计算理论数据基本吻合 ， 说明本文物理试验是
正确的， 结 构 能够 反 映 圆弧 型 防波 堤波 浪荷 载 分 布 的基 本规 律 。 ３ 结论 － １ １ ＝ ０ ． ７ ５ （ １ ＋ ｃ ｏ ｓ ｌ ３ ） Ｈ Ｐ ：０ ． ５（ １ ＋ｃ ｏ ｓ Ｂ ） １ ｏ Ｈ 本文通过参照实际工程建立圆弧型防波堤物理模型 ， 进行波浪 试验 ， 获得波压力的试验数据 ， 与现有波浪荷载理论计算结果对 比 ％ － ｏ － ｓ ４ ７ ｒ ｄ／ Ｌ 分析 ， 可 以得 出 以下 结论 ： ４ 删 ３ ． １通过物理模型试验 ，与 圆弧型防波堤波浪荷载计算理论对 式 中： Ｈ一 设计 波高 （ ｍ） ， － ｑ 一 波压力零点在静水面 以上 的高度 ， 比， 得 到理想 的结果 ， 反映了本文试验与 国内其他 学者相关理论 的 ｐ 一 静水 面 处 的 波浪 压 力 ， ３ ＇ ０ － 海 水重 度 （ Ｋ Ｎ ／ ｍ ） ， Ｐ 『直墙 底 面 处 的波 致性 。 浪 压力 （ Ｋ Ｐ ａ ） ， Ｂ 一 波 向与 防波 堤法 向间 的 夹 角 ， ｄ ， － 直立 墙 底 面 以上 ３ ． ２ 不 同 开孑 Ｌ 率 的圆弧型防波堤开孑 Ｌ 护 面 上 波 浪 荷 载 基 本 一 水深（ ｍ） ， ｄ － 堤 前 水深 ｍ） 。 致， 但在堤内有残留波 良 余能的地方 ， 波浪荷载较大 ， 如额外加固处 对 于半 圆型 防波堤 ， 上 列 公式 进 行相 位 修 正 ： 理将 有利 于 防 波堤 结 构 的稳定 。
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部 高 程为 ０ ） ， 同步 采集 ７点 波 压 力变 化 过 程 ， 压 力 感 应 器 的 编号 由 下 至上 依 次 是 １ 、 ２ 、 ３ 、 ４ 、 ５ … ６ ７ 试 验 数据 与 理论 数 据对 比分 析 测量 点 压 强 的 Ｃ Ｙ Ｇ 一 ５ ０ ５压 力 感 应 器 出厂 前 已 进 行 了 率定 ， 考 虑实际工程中大填料应用较多， 因此在实验 中使用大填料 ， 试验采 集 的数据见图。压力传感器 ７的数值 比压力传感器 ６要高 ， 这是因 为部分波浪经孑 Ｌ 洞 传至模型 内， 能量没有得到全部消除 ， 余能作 用 在压力感应器上所致。因此在压力传感器 ７的位置可以进行额外加
关 键词 ： 防波堤 ； 圆弧型 ； 波 浪荷 载 引 言
近年来 ， 圆弧型开孔护面防波堤作为一种新型的防波堤 ， 具有 消能效果好 ， 外形优美 的优点口 － ２ ］ ， 但 正是 由于开孔也导致 了防波堤 的 护面 块体 结 构 容 易被 波 浪破 坏 ｌ 引 。 因此 正确 了解 这种 防波 堤 的波 浪荷载分布规律 ， 有 利于了解 防波堤面板 的受力情况 ， 使这种 防波 堤得到更广泛的应用 ，本文通过物理模 型试验采集波浪荷载数据 ， 结合现有波浪荷载理论进行对比分析。 １波 浪 荷载 理 论 圆弧型防波堤在使用期所受 的主要荷载是波浪力与静水压力 在 堤 顶 出水 情 况 下 ， 圆 弧面 防波 堤 波浪 力 正 向水 平 波 压力 可 以半 圆型防波堤正向水平波压力乘 以修正系数 １ ． １ 来计算［ ２ １ 。半 圆型防 波堤的的波浪力计算根据韩理安教授编写《 港１ ５ Ｉ 水工建筑物》 建议 是将 计 算 直 立 堤 波 浪 力 的合 田 良实 公 式 进行 修 正 的经 验 公 式 来 计 算其波浪力 。
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参 考文 献
式中 ： 入 。 一 相位修正系数 ， 对 出水 堤 ， ￣ ｐ ＝ Ｃ Ｏ Ｓ （ ２ ￣ Ａ ／ Ｌ ） ； 对 于潜 堤 ， ｈ ， ＝ ｃ ｏ ｓ （ ２ ＂ ￣ Ａ ／ Ｌ ） 。其 中 △为半 圆形堤面 Ｐ 和 ｐ ， ｈ 作用点 间的水平距 离， Ｐ 作 用点 即堤 面与 静水 面 的交 点 。 修 正 后 的波 压 力 以 ｐ 表示 ， ｚ 为自半圆体底面算起的高度。 ２物 理模 型 试 验 本文通过建立物理模型试验获得波压力数据 ， 试验参数借鉴 的 实 际工 程 为 青 岛 中 港 西北 防波 堤 ， 考虑到风浪水槽等因素 ， 将 几 何 比例尺寸定位 １ ： ２ ０ 。 设计波浪要素及水深如下 ： 水深为 ４ ８ ０ ｍ ｍ， 设计 波高 １ ２ ０ ｍ ｍ， 设 计 波周 期 为 １ ． ２ ｓ 。 模 型试 验 在 自由振荡 波 槽 中进 行 ，实 验 槽 长 ４ ０ ｍ，宽 Ｏ ． ８ ｍ， 高 １ ． ８ ｍ， 一 端 装 有造 波 机 ， 一端 有 消 能坡 ， 实 际有 效 长度 为 ３ ７ ｍ。 由于 开 孑 Ｌ 率 对波 浪总 力 及 波 浪 压力 分 布 影 响 与 相 对 水 深 有 关 故 本试 验 选 取一 种 水深 ， 三种 开孔 率 进行 研 究 。水 深 ４ ８ ０ ｍ ｍ， 开 孔 率分别为 ２ ３ ． ３ ６ ％， １ ９ ． １ ４ ％， １ ５ ． ８ ６ ％， 开孑 Ｌ 的中心位置不变。在模型弧 面 的外 壁 垂直 均 匀 布置 ５个压 力 感 应 器 ， 在 内壁 上 布 置 ２个 压力 感 应器 ， 安装 高程 分别是 １ ０ ０ 、 １ ５ ０ 、 ２ ０ ０ 、 ３ ０ ０ 、 ４ ０ ０ 、 ４ ５ ０ 、 ５ ０ ０ ａｍ（ ｒ 水槽底
科技创新与应用 ｌ ２ ０ １ ３ 年 第２ 期
科 技理论分析与实验研究
肖 剑 赵 利平
（ 长沙理 工大学 水利工程 学院， 湖南 长沙 ４ １ ０ ０ ０ ４ ） 摘 要： 为研究 圆弧 型防波堤开孔护 面所受的波浪荷载 ， 本 文基于实际工程青岛中港西北防波堤采 用一定几何 比例尺建立物理 模型， 在 不 同开孔 率 和 水深 工 况 下 ， 采 集模 型 护 面 波压 力 数 据 ， 并将 试 验 数据 与现 有 波浪 荷 栽 计 算理 论 结果 对 比分 析 ， 分 析 结 果 表明： 试验 数 据 与理 论 分析 数据 基 本 吻合 ， 可 以为 同类 试验 提供 一 定 的借 鉴 ， 对 圆弧 型 防 波堤 的研 究 具有 促 进作 用。