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1/4圆弧面胸墙沉箱防波堤可靠性分析

秦一楠  
【摘要】:1/4圆弧面胸墙沉箱防波堤是在直立堤和半圆堤基础上开发的一种适合于深水港的新型防波堤。由于带有1/4圆弧面胸墙,此新型防波堤相对于直立堤,在深水海域巨大的波浪作用下,允许一定的越浪量,其受到的波浪力将有效改变。在深水情况下,半圆堤的堤身宽度可能太大而不经济,1/4圆弧面胸墙沉箱防波堤克服此缺点,尽可能的减少堤宽,从而大量减少抛石基床的数量。凭借其良好的外观、优越的力学特性,1/4圆弧面胸墙沉箱防波堤被视为深水海域较好的新型防波堤型式。 本文从物理模型试验和数值计算两方面对1/4圆弧面胸墙沉箱防波堤进行了深入研究。首先,为了研究1/4圆弧面胸墙沉箱防波堤上波浪力分布规律,寻求适合于此类型防波堤的波浪力计算公式,基于波浪水槽物理模型试验,对作用于堤身的波浪压力试验数据进行分析,得到作用在防波堤上的水平力、胸墙上的竖向力和堤底的浮托力分布特性;针对试验结果计算分析,提出了合田良实波浪力计算公式的修正方法,使其适用于1/4圆弧面胸墙沉箱防波堤计算波浪力。其次,由于作用在防波堤身的波浪力之间、波浪力矩之间具有高相关性,因此采用考虑相关变量的可靠性分析方法,基于浙江工程海域20年实测波浪数据,确定该型结构物的可靠指标、失效概率,以及各荷载的分项系数的建议值。最后提出深水1/4圆弧面胸墙沉箱防波堤的抗滑移、抗倾覆破坏的设计表达式。 在以上物理模型研究的基础上,本文基于大型数值水槽软件NEWFLUME对1/4圆弧面胸墙沉箱防波堤的波浪力,从数值计算角度进行了模拟、分析。通过数模与物模结果对比发现:数模的结果相对较小,其中浮托力两者相近、竖向力偏差较大。


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