浮式防波堤的实验.研究

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1、3.4孤立波的透射……………...…………………………………..…………..463.5本章小结………………………………………..……….…………………48第四章模型表面压强的测量结果…………………………………………………504.1表面压强的变化特征…………….………………….……………………504.2本章小结………………………………………………………….……….55第五章总结…………………………………………………………………………56参考文献……………………………………………………………………………..57致谢……………………………………………………………

2、……………………..60第一章引言1.1研究背景及进展浮式防波堤通常是由金属，钢筋混泥土和塑料材料制造的浮式构件和锚泊系统组成的防浪设施。由于人们对沿海和近岸地区的多用途开发利用在不断地增加，浮式防波堤被视作为传统类型防波堤的一种低成本替代品。鉴于浮式防波堤是应用在相对波浪能量较低而没有必要修建坐底防波堤和水深及基床条件差而修建坐底防波堤十分困难的水域及所掩护的水域要求有良好的水质交换条件等情况下一种较优的结构型式，它可以用于掩护水产增养殖设施，人工海水浴场等水域以取得节省投资和保持良好水质交换的双重效果，另外对军事上用于掩护海上机动码头的水域可能是一个更

3、理想的一种型式。浮式防波堤有许多传统重力式防波堤所不具备的优点。它可有效防止海水污染，因为其具有很强的海水交换功能。随着水深的增加，其造价比固定式便宜的多。因其对地基的要求不高，所以可以很容易的应用在软土海床水域，不需要另进行地基处理，且安放位置可以很容易的改变。另外，浮体、缆绳和锚具都很容易制造。目前的浮式防波堤结构型式对短波的掩护效果尚好，但对于长波的透过率仍然很高，尤其当长周期的灾难性海浪发生时，这些浮式防波堤结构不但不能起到防浪作用而且由于锚系设备可靠性差其自身的安全性也存在很大的威胁。最常见的浮式防波堤一般可分为三类：浮箱式防波堤、浮筒式防波堤、

4、浮筏式防波堤。浮箱式防波堤一般是由钢筋混凝土制成、钢板焊成或利用废驳船等，其几何形状多为长方体结构，宽度一般在8m左右，入水深度变化范围在1.5~4.0m。浮箱式结构的浮式防波堤主要通过反射入射波浪能量到远海以衰减透射波。目前世界上最大的浮箱式浮式防波堤是位于摩洛哥拉巴特港的浮式防波堤，由西班牙的造船企业和建筑工程公司合作建造，为钢筋混凝土结构，长度为352米，宽281米，总重量为1．3万吨，其造价为3．3亿欧元（图1-1）。浮筒式浮式防波堤无论是从材料还是从消浪机理上，都类似于浮箱式浮式防波堤，其常见的结构形式多为框架结构。浮筏式浮式防波堤（图1-2）是

5、用充水尼龙袋、玻璃纤维增强材料或废汽车轮胎等材料做成浮筏的型式，这种浮式防波堤主要是利用浮体部分和水体之间的摩擦作用，使得水面附近的波浪能量散失在这些平面结构上。浮式防波堤到目前为止已经有了许多应用实例。英国于1811年在Plymouth港[1]建造的木质浮式防波堤可以看作是世界上第一个浮式防波堤。二战期间的1944年，盟军沿着诺曼底海岸离岸1.6km处安放了著名的Bombardon浮式防波堤，其每一个单元的尺度为长60m、宽7.5m、高7.5m。我国南京水利水电科学研究所于[2]1962年研制并用于丹江口水库的浮式导航防波堤，分两段总长为134m，钢筋混

6、凝土浮箱宽10m、型深3m、吃水1.5m，设计波高2.2m。日本1976年在福山建成[3]一道矩形箱式浮堤，全长275m，由二节60cm和二节70cm长的浮箱组成，浮箱宽10m、型深3m、吃水2m，浮箱的纵向间距为5m，每个浮箱有6个锚。我国沿海第一条浮式防波堤于2002年8月20日在连云港港口旗台山海域顺利竣工。这条浮式防波堤对于海水养殖开发意义重大。工程顺利竣工后，连云港旗台山下原先风大浪急的1平方公里海域将变成海上“良田”。[4]最近也有学者提出过一些其它结构类型的浮式防波堤。Mani提出了一种在倒梯形浮箱底部，安装一排圆柱体的Y字形浮式防波堤机构；

7、这种浮箱式浮堤是利用下部的一排圆柱体干扰其附近的水体运动，使得波浪的能量衰减。Liang等[5]人提出了一种双列并排多浮筒结构防波堤，通过数值模拟和实验对比，得到了[6]比较好的消浪结果。刑至庄和张日向提出了一种带阻尼结构的浮式防波堤，它[7]对于上部消郎结构的运动既有相位差，又能减小其升降值。Matsunaga等人通过室内波浪水槽试验系统地研究了日本Saiki钢铁公司设计的一种由箱形浮箱和前后装有钢桁架组合而成的浮式防波堤，研究表明浮箱前面的钢桁架可以有效地[8]破碎入射波，从而提高了浮箱衰减波浪的性能。Gesraha提出了∏型防波堤，在原有的矩形箱式防

8、波堤的基础上向下增加了两块挡板以增强其消浪的能力。董国[9]海、郑