[發(fā)明專利]一種抵御波吸力的連通式防波堤消浪結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210013135.2
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN102535392A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳達(dá);王娜;歐陽峰;范江山;黃愷
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: E02B3/06
• 分類號: E02B3/06
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種抵御波吸力的連通式防波堤消浪結(jié)構(gòu)，能夠廣泛應(yīng)用于水深大、波浪作用強(qiáng)的防波堤設(shè)計領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

防波堤，建造在開敞海岸、海灣或島嶼的港口，一種常見的海岸工程結(jié)構(gòu)型式，用于防御波浪對海港的侵襲，保證港口具有平穩(wěn)的水域。主要由墻身、上部結(jié)構(gòu)和基床組成。

墻身和上部結(jié)構(gòu)承受主要的波浪力，波浪力分為波壓力和波吸力。當(dāng)波峰作用在防波堤上時為波壓力，波谷作用在防波堤上時為波吸力。波壓力作用方向指向防波堤，使堤身產(chǎn)生向內(nèi)傾倒的作用，而波吸力的作用方向背離防波堤，對堤身產(chǎn)生向外拉到的力矩。防波堤設(shè)計中一般采用波壓力進(jìn)行設(shè)計，一些消浪措施也主要是減小波壓力對防波堤的作用，未考慮波吸力的影響。

而實際上，由于建筑物前的波浪要素、堤前水深條件、底坡及基床輪廓尺寸等都是影響堤前波浪形態(tài)的因素，波浪形態(tài)的不同導(dǎo)致波浪作用在防波堤上的作用形式不同，故單純地考慮波壓力的防波堤設(shè)計與施工工程會存在很大的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明針對單純考慮波壓力的防波堤消浪結(jié)構(gòu)的不足，提供一種新型的抵御波吸力的連通式防波堤結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)，不但能降低波壓力對防波堤的不利影響，更能減小波吸力對防波堤的威脅，起到較好的消浪效果。

為實現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本發(fā)明將采取以下的技術(shù)方案：

一種抵御波吸力的連通式防波堤消浪結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)組成包括有消浪孔、前消浪空箱、后消浪空箱、消浪葉片、消浪葉片旋轉(zhuǎn)軸、聯(lián)通孔、后消浪室的弧形后壁以及聯(lián)通管，該消浪結(jié)構(gòu)在整體上呈連通器型式。

進(jìn)一步地，所述的消浪孔為橢圓形，分兩排均勻排在前消浪空箱前壁上，開孔率為20%～40%；該消浪結(jié)構(gòu)整體位于防波堤堤身或胸墻波浪作用的部位，作用在防波堤上的部分波浪通過橢圓形消浪孔進(jìn)入消浪空箱，波浪進(jìn)入過程中，與消浪孔發(fā)生作用，消散部分波浪動能，從而減少對防波堤的直接作用，橢圓形消

浪孔能夠達(dá)到很好的消能效果。

進(jìn)一步地，所述的前消浪空箱與后消浪空箱是相通的，前后消浪空箱具有相同的縱長和高度，消浪葉片旋轉(zhuǎn)軸固定在消浪空箱兩邊的側(cè)壁上，消浪葉片長度小于一半的消浪空箱高度，從而保證前后消浪空箱的空間連通性。

進(jìn)一步地，所述的前消浪空箱和后消浪空箱是相連通的，后消浪空箱的寬度可取為前消浪空箱寬度的一半，或已知防波堤堤身設(shè)計寬度的情況下，用該設(shè)計寬度減去前消浪空箱寬度后的剩余寬度范圍內(nèi)合理取值，后消浪空箱的后壁設(shè)計為弧形結(jié)構(gòu)，該弧正好取????????????????????????????????????????????????圓周?。開孔消浪空箱能降低波浪的主要原理是：入射波的反射波在消浪室前存在相位差，當(dāng)消浪空箱的設(shè)計參數(shù)達(dá)到一定范圍時，入、反射波在消浪空箱前非同相疊加，可顯著降低波浪的作用；另外，波浪到達(dá)消浪空箱內(nèi)部前，有部分波能量經(jīng)過與開孔作用后進(jìn)入消浪空箱，從而亦可以減少波能量；在實際工程中，作用在防波堤上的波浪多為不規(guī)則波，很難保證入、反射波在消浪室前非同相疊加，而且很可能使得入、反射波在消浪空箱前同相疊加，這反而加強(qiáng)了波浪的作用，故我們希望經(jīng)過消浪空箱的反射波的反射系數(shù)越小越好，所以后消浪空箱的后壁做成弧形，可有效的降低波浪反射系數(shù)。

進(jìn)一步地，所述的消浪空箱內(nèi)波浪的消浪葉片為可繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的消浪葉片。葉片共六片，以旋轉(zhuǎn)軸為中心向四周發(fā)散分布，整體呈花瓣狀，該消浪葉片在波浪的不斷作用下，可繞旋轉(zhuǎn)軸不停的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸兩端固定在消浪空箱左右兩側(cè)的側(cè)壁上。在入射波能一定和無越浪的條件下，根據(jù)能量守恒原理：對于開孔條件下，有，從該式可以看出，當(dāng)入射波沖擊堤身時，波浪通過開孔進(jìn)入了消浪空箱，并和結(jié)構(gòu)相互作用后，因水質(zhì)點劇烈紊動破碎而消耗，剩余的能量結(jié)構(gòu)繼續(xù)爬高，這說明在能量一定的前提下，如果沿著結(jié)構(gòu)繼續(xù)爬高的能量越少，則被結(jié)構(gòu)消耗的能量越多，結(jié)構(gòu)的消能效果越好；該設(shè)計消浪葉片在波浪作用下沿旋轉(zhuǎn)軸不斷的轉(zhuǎn)動，可使波浪質(zhì)點充分發(fā)生紊動，降低波浪自身的動能，從而減少波浪對防波堤的作用。

進(jìn)一步地，后消浪空箱后壁上每隔一定距離分布一個連通孔，連通孔能降低進(jìn)入消浪空箱的波浪對消浪空箱后壁及整個防波堤的作用，并使得消浪空箱內(nèi)的波浪與防波堤內(nèi)側(cè)空氣相通，連通管一頭伸到連通孔側(cè)，一頭通過打孔洞延伸到