專(zhuān)利名稱(chēng)：一種抵御波吸力的連通式防波堤消浪結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型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)的防波式防波堤設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
防波堤，建造在開(kāi)敞海岸、海灣或島嶼的港口，一種常見(jiàn)的海岸工程結(jié)構(gòu)型式，用 于防御波浪對(duì)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(shí)為波壓力，波谷作用在防波堤上時(shí)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(duì)堤身產(chǎn)生向外拉到的力矩。防波堤設(shè)計(jì)中一般采用波壓力進(jìn)行設(shè)計(jì)，一些消浪措施也主要是減小波壓力對(duì)防波堤的作用，未考慮波吸力的影響。而實(shí)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(jì)與施工工程會(huì)存在很大的安全隱患。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)單純考慮波壓力的防波式防波堤消浪結(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(duì)防波堤的不利影響，更能減小波吸力對(duì)防波堤的威脅，起到較好的消浪效果。為實(shí)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、連通孔、后消浪室的弧形后壁以及連通管，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(kāi)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(guò)橢圓形消浪孔進(jìn)入消浪空箱，波浪進(jìn)入過(guò)程中，與消浪孔發(fā)生作用，消散部分波浪動(dòng)能，從而減少對(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)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(jì)寬度的情況下，用該設(shè)計(jì)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(jì)為弧形結(jié)構(gòu)，該弧長(zhǎng)正
好取為I圓周。開(kāi)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 4
在相位差，當(dāng)消浪空箱的設(shè)計(jì)參數(shù)達(dá)到一定范圍時(shí)，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(guò)與開(kāi)孔作用后進(jìn)入消浪空箱，從而亦可以減少波能量；在實(shí)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(guò)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，長(zhǎng)度為消浪空箱高度的一半，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(wú)越浪的條件下，根據(jù)能量守恒原理對(duì)于開(kāi)孔條件下，有
亥式可以看■出，當(dāng)入射波沖擊堤身時(shí)，波浪 過(guò)1開(kāi)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(diǎn)劇烈紊動(dòng)破碎而消耗，剩余的能量結(jié)構(gòu)繼續(xù)爬高， 這說(shuō)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(jì)消浪葉片在波浪作用下沿旋轉(zhuǎn)軸不斷的轉(zhuǎn)動(dòng)，可使波浪質(zhì)點(diǎn)充分發(fā)生紊動(dòng)，降低波浪自身的動(dòng)能，從而減少波浪對(duì)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(gè)連通孔，連通孔能降低進(jìn)入消浪空箱的波浪對(duì)消浪空箱后壁及整個(gè)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(guò)打孔洞延伸到防波堤堤身內(nèi)側(cè)與外界大氣相連通，并保證連通管在連通的條件下，直徑盡量要小，這樣可有效降低波浪通過(guò)連通管的爬高值。消浪空箱通過(guò)連通孔和連通管使得作用在防波堤上的波浪與外界相通，在整體上構(gòu)成一個(gè)連通器，根據(jù)連通器原理，連通管兩頭大氣壓相等的情況下，連通管兩頭的水頭大小相等，即水平面相平，這樣在保障減小波浪對(duì)防波堤作用的前提下，減小了波浪越浪量，從而降低波浪對(duì)防波堤內(nèi)側(cè)港區(qū)的影響。根據(jù)以上的技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)以下的有益效果I、該連通式消能結(jié)構(gòu)位于防波式防波堤堤身或胸墻波浪作用的部位，可以減小波浪在防波堤前的反射，有效地降低波吸力對(duì)防波式防波堤的直接作用，有利于防波堤的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)安全。2、橢圓形消浪孔以及消浪葉片的設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了波浪在防波堤消浪空箱內(nèi)部的能量消散，有效地減小波吸力對(duì)防波堤堤身的沖擊作用，尤其在惡劣的海浪狀況下，可以延長(zhǎng)防波堤的使用壽命。3、后消浪空箱后壁的弧形設(shè)計(jì)，有效地減小進(jìn)入消浪空箱內(nèi)的波浪的反射作用，避免反射波在消浪空箱內(nèi)部形成駐波，與原來(lái)波浪的同相疊加，加大對(duì)防波堤的不利作用?？奢^大地提高消浪空箱的消浪效率。4、消能結(jié)構(gòu)在整體上構(gòu)成的連通器型式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工容易。此外，該消能結(jié)構(gòu)不僅降低波吸力和波壓力對(duì)防波堤的直接作用，而且減小了波浪的爬高值，從而保障防波堤內(nèi)側(cè)水域平穩(wěn)性或內(nèi)側(cè)港域的安全。綜上所述，本發(fā)明不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，能夠有效的減小波吸力對(duì)防波堤的作用，可廣泛地應(yīng)用于防波堤堤身結(jié)構(gòu)。


圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0024]圖2為防波堤堤身側(cè)視圖；圖3為消浪葉片及消浪轉(zhuǎn)動(dòng)軸示意圖；圖中標(biāo)號(hào)解釋1、消浪孔，2、前消浪空箱，3、后消浪空箱，4、消浪葉片，5、消浪葉片旋轉(zhuǎn)軸，6、連通孔，7、后消浪空箱的弧形后壁，8、連通管具 體施工方案
以下結(jié)合附圖對(duì)技術(shù)方案的實(shí)施做進(jìn)一步的詳細(xì)描述如圖I、圖2、圖3初擬定該消浪結(jié)構(gòu)高2m，縱長(zhǎng)4m，前消浪空箱(2)前壁上分兩排對(duì)稱(chēng)分布6個(gè)橢圓形消浪孔(I )，第一排3個(gè)，第二排3個(gè)，橢圓形消浪孔(I)左右凈距l(xiāng)m，上下凈距0. 5m，長(zhǎng)軸為0. 15m，短軸為0. lm，前消浪空箱(2)寬2m，后消浪空箱(3)寬ImAM消浪結(jié)構(gòu)安裝在防波堤胸墻內(nèi)，消浪結(jié)構(gòu)上表面距胸墻頂部距離為lm，消浪葉片(4)長(zhǎng)lm，消浪葉片旋轉(zhuǎn)軸(5)縱長(zhǎng)為4m。根據(jù)防波堤具體尺寸，來(lái)決定消浪結(jié)構(gòu)安裝個(gè)數(shù)以及排列方式，根據(jù)波浪集中作用部位決定防波堤消浪結(jié)構(gòu)安放位置。包括橢圓形消浪孔(I)的前消浪空箱(2)和后消浪空箱(3)作為一個(gè)整體用鋼筋混凝土制作，消浪葉片(4)用輕型耐腐蝕材料制作，消浪葉片旋轉(zhuǎn)軸(5)兩端固定前消浪空箱(2)的左右兩側(cè)側(cè)壁上。后消浪空箱
的弧形后壁(7)做成弧形結(jié)構(gòu)，該弧正好為4圓周，固定在后消浪空箱(3)的后壁上的連通
4
孔6做成圓形，該圓形直徑大小等于連通管(8)的直徑，連通管一頭伸到連通孔側(cè)，一頭通過(guò)打孔洞延伸到防波堤堤身內(nèi)側(cè)與外界大氣相連通。
權(quán)利要求1.ー種抵御波吸力的連通式防波堤消浪結(jié)構(gòu)，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，連通孔，后消浪空箱的弧形后壁以及連通管，其特征是消浪孔為橢圓形，分兩排均勻排在前消浪空箱前壁上，開(kāi)孔率為20% 40%，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(zhǎng)和高度，后消浪空箱的寬度取為前消浪空箱寬度的一半，后消浪空箱的后壁設(shè)計(jì)為弧形結(jié)構(gòu)，該弧正好取S圓周，消浪葉片旋轉(zhuǎn)軸固定在前消浪空箱兩邊的側(cè)壁上，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，長(zhǎng)度為消浪空箱高度的一半，后消浪室后壁上每隔一定距離分布ー個(gè)連通孔，連通管ー頭伸到連通孔側(cè)，一頭通過(guò)打孔洞延伸到防波堤堤身內(nèi)側(cè)與外界大氣相聯(lián)通。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型一種抵御波吸力的連通式防波堤消浪結(jié)構(gòu)，屬于防波堤結(jié)構(gòu)施工領(lǐng)域。該防波堤消浪結(jié)構(gòu)包括有(1)消浪孔；(2)前消浪空箱；(3)后消浪空箱；(4)消浪葉片；(5)消浪葉片旋轉(zhuǎn)軸；(6)連通孔；(7)后消浪空箱的弧形后壁；(8)連通管。該防波堤消浪結(jié)構(gòu)具有前后兩個(gè)消浪空箱、且通過(guò)連通管使結(jié)構(gòu)整體構(gòu)成一個(gè)連通器，可有效減小波吸力對(duì)防波堤的作用，降低波浪在堤前的反射系數(shù)，大大提高防波堤的消浪效果。
文檔編號(hào)E02B3/06GK202450486SQ20122001882
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者杜辰, 王娜, 范江山, 陳達(dá) 申請(qǐng)人:河海大學(xué)