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桩式透空防波堤的性能研究

高东博  
【摘要】: 近年来,桩式透空防波堤在湖泊治理、滩涂围垦以及堤岸防护等工程中应用较多,但其消浪机制比较复杂。因此,开展桩式透空堤的性能研究有重要的理论意义和较高的实用价值。 本文基于国内外关于桩式防波堤的理论研究成果及工程应用的回顾,设计了异形截面桩(矩形截面桩的两侧各开一个半圆形槽)式防波堤结构。在不同透空率η、不同波周期T下进行规则波物理模型试验对异型截面的桩式透空堤的性能开展研究,并与矩形截面桩式透空堤的试验结果进行了对比分析。明确了影响透浪系数的主要因素是透空率η和Hi/gT2(或波陡Hi/L),其次为相对宽度a/L。对于这两种不同的桩式防波堤结构来说,透射系数的变化规律是一致的,当透空率小于0.273时候,透空率对透射系数的影响比较明显。并且通过比较这两种防波堤结构的结果可以得出,试验所设计的异形截面桩式透空防波堤的消浪效果要好于矩形截面桩式透空堤,在试验范围内,当η值在0.20附近时,异形截面桩式透空堤和矩形截面桩式透空堤相比,透射系数有较明显的减小,最大可减小10%左右。因此,对于实际工程应用中,减少波浪透射率及解决施工中出现的桩挤土问题,该异形截面桩有一定的参考意义。 同时,本文基于二维源分布法建立了桩式透空防波堤的数学模型,并通过试验数据对该数学模型进行验证。得出Hi/gT2大于0.005的时候,试验结果和数值结果差别不大。该数学模型可以进行相关的近似模拟。进而,运用该数学模型计算了开槽为矩形截面和三角形截面的异型截面的桩式透空防波堤的透射系数,通过对比,得到开槽截面面积一定时,截面形状对透射系数影响不大。在透空率较小的时候,透射系数的大小和截面开槽的空腔体积有关系,开槽体积大,透射系数小,但是其所受的波浪荷载来说,截面开半圆槽的墩柱所受波浪荷载最小,这些结果也可以为海岸及近海工程提供了有用的参考。


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