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随机波浪对改进型半圆型防波堤作用研究

刘明  
【摘要】:作为国家自然科学基金项目“二维和三维随机波浪对半圆堤作用的对比研究"的组成部分,通过物理模型试验,考虑水深D、波高H、周期T、堤体尺度R等因素的相互影响,引入π_1(L/H)、π_2(D/H)、π_3(d′/H)三个无因次参数,旨在研究随机波浪作用下,改进型半圆型防波堤的水动力特性和随机波浪荷载的计算方法。重点研究了二维随机波浪条件下,三个无因次参数和改进型半圆型防波堤的荷载分布特征及无因次波浪力之间的关系,给出了以下主要结果: ·堤体最大压强值总体上随π_1增大而增大;随π_2减小而增大;随π_3增大而增大;迎浪侧最大正向及负向压强值出现的位置随π_1增大、随π_2减小、随π_3增大有降低的趋势。 ·堤顶淹没状态下最大水平力产生的规律是正向和负向水平力最大时刻,波浪压强在堤体上存在转向点,迎浪侧和背浪侧的波压力方向取得一致,因此导致最大水平力的产生。 ·水平力最大时刻,底板压力分布有3种情况发生:一种为底板压力分布为三角形分布,前趾为正,后趾为负或为0;第二种情况为底板压力以底板中部附近为分界点,前后反向;第三种情况为底板压力以底板中部附近为对称点,中间小而两端大。通常底板压力分布为三角形分布时总浮托力最大。 ·π_2、π_3相同条件下,波浪总力随π_1增大而增大;π_1相同条件下,波浪力随π_2增大而增大,且无论对于出水堤还是淹没堤,波浪力都随π_3绝对值的增大而增大。 ·正向最大总水平力和负向最大总水平力之间的大、小关系随π_1、π_2和π_3三个无因次参数的变化而变化。在试验范围(π_1=18.91~40.25,π_2=3.769~4.351,π_3=0.628~0.725)内,当π_1<29时,正向最大总水平波力绝大多数小于负向最大总水平波力;当π_1>36时, 正向最大总水平波力大于负向最大总水平波力;当π_1=29~36时,正向最大总水平波力和负向最大总水平波力互有大小。这一定量结果未见文献报告。 ·试验出了改进型半圆型防波堤计波浪力计算经验公式,并对公式进行了相关检验,证实了经验公式的合理性。


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