CN101798803A - 确定扭王字块护面窄肩台防波堤胸墙不规则波浪力的方法 - Google Patents

确定扭王字块护面窄肩台防波堤胸墙不规则波浪力的方法 Download PDF

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严士常
卢坚
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Abstract

本发明公布了一种确定扭王字块护面窄肩台防波堤胸墙不规则波浪力的方法，属于窄肩台防波堤胸墙不规则波波浪力的确定方法。根据防波堤断面尺寸、波浪要素及潮位等因素取得堤前相对水深d1/H1％、波坦L/H1％值确定波浪力，包括1/3大值水平波浪力Fx1/3、最大波浪压强Pmax、迎浪面波浪压强分布曲线的分布函数Y(x)、水平力波浪作用高度h、1/3大值浮托力Fy1/3、1％累积频率水平波浪力Fx1％和1％累积频率浮托力Fy1％。本发明能够准确、合理地确定采用扭王字块体作为护面块体的窄肩台防波堤胸墙不规则波波浪力，能使得进行防波堤胸墙设计安全而经济，具有计算准确、操作性强等优点，适用于各种采用扭王字块体作为护面块体的窄肩台防波堤胸墙不规则波波浪力计算。

Description

确定扭王字块护面窄肩台防波堤胸墙不规则波浪力的方法
技术领域
本发明涉及一种采用扭王字块体作为护面块体的窄肩台防波堤胸墙不规则波波浪力的确定方法，属于确定胸墙波浪力的技术领域。
背景技术
扭王字块护面的斜坡式防波堤在海岸工程中应用广泛，堤顶常设置胸墙以降低堤顶高程而不降低抗御波浪爬高的标准，还可作为通往靠泊设施、导航设施或检查及维修用的通道等。胸墙设计是否合理对防波堤工程的安全与造价有着重要的影响，而胸墙稳定设计首先就要确定波浪力，但目前已有的确定胸墙波浪力的方法不完善，而目前使用的对采用扭王字块体护面的防波堤胸墙不规则波波浪力更是少有较系统的研究，其确定方法更不合理，仅仅通过一个固定的系数来反映各种不同类型块体的影响，更多的是靠工程设计人员的设计经验，该方法用于工程设计，计算结果和实际情况往往偏差很大，常导致胸墙设计不经济、不安全。
发明内容
本发明的目的则是针对上述现有方法的不足，提供一种操作性强、计算准确的采用扭王字块体作为护面块体的确定扭王字块护面窄肩台防波堤胸墙不规则波浪力的方法。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
本发明确定扭王字块护面窄肩台防波堤胸墙不规则波浪力的方法，所述不规则波浪力波浪力包括1/3大值水平波浪力Fx1/3、最大波浪压强Pmax、迎浪面波浪压强分布曲线的分布函数Y(x)、水平力波浪作用高度h、1/3大值浮托力Fy1/3、1％累积频率水平波浪力Fx1％和1％累积频率浮托力Fy1％，其特征是所述1/3大值水平波浪力Fx1/3的确定方法如下：
墙前水深为d1，波浪波高取有效波高Hs，波长为L，根据墙前水深d1、有效波高Hs求得墙前相对水深d1/Hs，墙前相对水深范围-0.5≤d1/Hs≤0.5，当墙前相对水深d1/Hs≥0时，根据k1＝0.78+1.86(d1/Hs)1.54确定系数k1；当墙前相对水深d1/Hs＜0时，根据k1＝0.78-0.98(-d1/Hs)0.81确定系数k1；根据波长L、有效波高Hs，求得波坦L/Hs，波坦范围15≤L/Hs≤30，根据表1确定系数k2，介于下表中波坦之间的k2值由线性插值确定；
表1
  L/Hs   15   20   25   30
  k2   2.66   2.83   3.05   2.75
根据Fx1/3＝γk1k2Hs 2确定1/3大值水平波浪力Fx1/3，其中γ为水的重度。
优选地，所述最大波浪压强Pmax的确定方法如下：
根据表2确定系数k′1，介于下表中墙前相对水深之间的k′1值由线性插值确定：
表2
  d1/Hs   -0.5   -0.25   0   0.25   0.5
  k1’   0   0.557   0.955   1.364   2.05
根据表3确定系数k′2：
表3
  L/Hs   15   20   25   30
  k2’   0.126   0.321   0.451   0.347
根据Pmax＝γ(k′1+k′2)Hs确定最大波浪压力强度Pmax，其中γ为水的重度。
优选地，所述迎浪面波浪压强分布曲线的分布函数Y(x)的确定方法如下：迎浪面胸墙底端为零点，胸墙高度为X轴，波浪作用压强为Y轴，胸墙前扭王字块掩护高度为hc时，根据表4确定系数m，介于下表中墙前相对水深之间的m值由线性插值确定；
表4
  d1/Hs   -0.5   -0.25   0   0.25   0.5
  m   0.31   0.24   0.2   0.06   0.08
x代表胸墙上某一点从墙底算起的高度，当0＜x≤hc时，根据Y(x)＝0.7Pmax+0.3Pmaxx/hc确定Y(x)，当hc＜x≤h时，根据Y(x)＝Pmax(x-h)-1.443lnm/(hc-h)-1.443lnm确定Y(x)。
优选地，所述水平力波浪作用高度h的确定方法如下：
胸墙前扭王字块掩护高度为hc时，根据：
h＝hc+((1-1.443lnm)(Fx1/3/Pmax-0.85hc))1/1.44lnm确定确定胸墙上的不规则波波浪作用高度h。
优选地，所述的不规则波1/3大值浮托力Fy1/3的确定方法如下：
胸墙底宽为B，当L/Hs＞20时，系数μ＝0.55，当L/Hs≤20时，系数μ＝0.36；根据Fy1/3＝0.35μPmaxB确定不规则波1/3大值浮托力Fy1/3。
优选地，所述的不规则波1％累积频率水平波浪力Fx1％，根据表5确定系数η，介于下表中墙前相对水深及波坦之间的η值由线性插值求得；
表5
Figure GSA00000068538500031
根据Fx1％＝ηFx1/3确定不规则波1％累积频率水平波浪力Fx1％。
优选地，所述的不规则波1％累积频率浮托力Fy1％，根据表5确定系数η；根据Fy1％＝ηFy1/3确定不规则波1％累积频率浮托力Fy1％。
本发明的有益效果有：
1、本发明能够准确地确定采用扭王字块体作为护面块体的窄肩台防波堤胸墙不规则波波浪力，根据防波堤断面结构具体尺寸、来波的特性等进行波浪力确定。相对于现有的采用固定折减系数方法，具有计算准确、更有可操作性等优点。
2、能更为合理的设计防波堤胸墙，使得防波堤设计更为安全而经济。
3、是一种能够广泛确定各种确定采用扭王字块体作为护面块体的窄肩台防波堤胸墙不规则波波浪力的方法。
附图说明
图1为本发明所针对的防波堤断面型式示意图。
图2为胸墙上的压强分布示意图。
图3波浪力确定流程。
图4采用扭王字块护面的斜坡式防波堤。
图中标号：1为胸墙；2为扭王字块护面；3为堤心石；4为护底，5为大块石垫层。
具体实施方式
下面结合附图及具体工程实例对本发明做进一步说明：
如图1至图3所示，本发明为确定采用扭王字块体作为护面块体的确定扭王字块护面窄肩台防波堤胸墙不规则波浪力的方法，其中包括1/3大值水平波浪力Fx1/3、最大波浪压强Pmax、迎浪面波浪压强分布曲线的分布函数Y(x)、水平力波浪作用高度h、1/3大值浮托力Fy1/3、1％累积频率水平波浪力Fx1％和1％累积频率浮托力Fy1％等的确定方法。
本发明首先根据水位、波浪要素及初步确定的防波堤断面获得堤前相对水深d1/Hs，波坦L/Hs。
采用扭王字块护面的斜坡式防波堤，其具体结构及尺寸见图4。堤前水深13.02m，胸墙前水深为d1＝-0.08m，胸墙高5.4m，胸墙底宽B＝6m，堤顶肩宽b＝6.5m，胸墙前扭王字块掩护高度为hc＝2.4m，试验波要素见表6。
表6
Figure GSA00000068538500051
不规则波1/3大值水平波浪力Fx1/3的确定：
根据墙前相对水深d1/Hs＝-0.018按照k1＝0.78-0.98(-d1/Hs)0.81确定系数k1＝0.742；根据波坦L/Hs＝19.45按照表1确定系数k2＝2.8。
根据Fx1/3＝γk1k2Hs 2确定不规则波1/3大值水平波浪力Fx1/3＝412.2kN/m。不规则波最大波浪压强Pmax的确定：
根据墙前相对水深d1/Hs＝-0.018按照表2确定系数k′1＝0.953；根据波坦L/Hs＝19.45按照表3确定系数k′2＝0.285。
根据Pmax＝γ(k′1+k′2)Hs确定不规则波最大波浪压强Pmax＝55.8kPa。
胸墙上的压强分布：
根据墙前相对水深d1/Hs＝-0.018，系数m＝0.201；根据求得的Pmax确定迎浪面波浪压强分布曲线的分布函数
Figure GSA00000068538500052
不规则波波浪作用高度h的确定：
根据胸墙前扭王字块掩护高度hc＝2.4m、求得的1/3大值水平波浪力Fx1/3及最大波浪压强Pmax，按照h＝hc+((1-1.443lnm)(Fx1/3/Pmax-0.85hc))1/1.44lnm确定不规则波波浪作用高度h＝5.76m。
不规则波1/3大值浮托力Fy1/3的确定：
根据波坦L/Hs＝19.45求得系数μ＝0.36；根据B＝6m按照Fy1/3＝0.35μPmaxB确定不规则波1/3大值浮托力Fy1/3＝42.2kPa。
不规则波1％累积频率水平波浪力Fx1％的确定：
根据墙前相对水深d1/Hs＝-0.018及波坦L/Hs＝19.45，按照表5确定系数η＝2.12；根据Fx1％＝ηFx1/3确定Fx1％＝ηFx1/3＝873.9kN。
不规则波1％累积频率浮托力Fy1％的确定：
根据求得的系数η按照Fy1％＝ηFy1/3确定Fy1％＝89.5kN。

Claims (7)

1.一种确定扭王字块护面窄肩台防波堤胸墙不规则波浪力的方法，所述不规则波浪力波浪力包括1/3大值水平波浪力fx1/3、最大波浪压强Pmax、迎浪面波浪压强分布曲线的分布函数Y(x)、水平力波浪作用高度h、1/3大值浮托力Fy1/3、1％累积频率水平波浪力Fx1％和1％累积频率浮托力Fy1％，其特征是所述1/3大值水平波浪力Fx1/3的确定方法如下：
墙前水深为d1，波浪波高取有效波高Hs，波长为L，根据墙前水深d1、有效波高Hs求得墙前相对水深d1/Hs，墙前相对水深范围-0.5≤d1/Hs≤0.5，当墙前相对水深d1/Hs≥0时，根据k1＝0.78+1.86(d1/Hs)1.54确定系数k1；当墙前相对水深d1/Hs＜0时，根据k1＝0.78-0.98(-d1/Hs)0.81确定系数k1；根据波长L、有效波高Hs，求得波坦L/Hs，波坦范围15≤L/Hs≤30，根据表1确定系数k2，介于下表中波坦之间的k2值由线性插值确定；
表1
  L/Hs   15   20   25   30   k2   2.66   2.83   3.05   2.75
根据Fx1/3＝γk1k2Hs 2确定1/3大值水平波浪力Fx1/3，其中γ为水的重度。
2.根据权利要求1所述的确定扭王字块护面窄肩台防波堤胸墙不规则波浪力的方法，其特征在于所述最大波浪压强Pmax的确定方法如下：
根据表2确定系数k′1，介于下表中墙前相对水深之间的k′1值由线性插值确定：
表2
  d1/Hs   -0.5   -0.25   0   0.25   0.5   k1’   0   0.557   0.955   1.364   2.05
根据表3确定系数k′2：
表3
  L/Hs   15   20   25   30   k2’   0.126   0.321   0.451   0.347
根据Pmax＝γ(k′1+k′2)Hs确定最大波浪压力强度Pmax，其中γ为水的重度。
3.根据权利要求1所述的确定扭王字块护面窄肩台防波堤胸墙不规则波浪力的方法，其特征在于所述迎浪面波浪压强分布曲线的分布函数Y(x)的确定方法如下：
迎浪面胸墙底端为零点，胸墙高度为X轴，波浪作用压强为Y轴，胸墙前扭王字块掩护高度为hc时，根据表4确定系数m，介于下表中墙前相对水深之间的m值由线性插值确定；
表4
  d1/Hs   -0.5   -0.25   0   0.25   0.5   m   0.31   0.24   0.2   0.06   0.08
x代表胸墙上某一点从墙底算起的高度，当0＜x≤hc时，根据Y(x)＝0.7Pmax+0.3Pmaxx/hc确定Y(x)，当hc＜x≤h时，根据Y(x)＝Pmax(x-h)-1.443lnm/(hc-h)-1.443lnm确定Y(x)。
4.根据权利要求3所述的确定扭王字块护面窄肩台防波堤胸墙不规则波浪力的方法，其特征在于所述水平力波浪作用高度h的确定方法如下：
胸墙前扭王字块掩护高度为hc时，根据：
h＝hc+((1-1.443lnm)(Fx1/3/Pmax-0.85hc))1/1.44lnm确定确定胸墙上的不规则波波浪作用高度h。
5.根据权利要求1所述的确定扭王字块护面窄肩台防波堤胸墙不规则波浪力的方法，其特征在于所述的不规则波1/3大值浮托力Fy1/3的确定方法如下：
胸墙底宽为B，当L/Hs＞20时，系数μ＝0.55，当L/Hs≤20时，系数μ＝0.36；根据Fy1/3＝0.35μPmaxB确定不规则波1/3大值浮托力Fy1/3。
6.根据权利要求1所述的确定扭王字块护面窄肩台防波堤胸墙不规则波浪力的方法，其特征在于所述的不规则波1％累积频率水平波浪力Fx1％，根据表5确定系数η，介于下表中墙前相对水深及波坦之间的η值由线性插值求得；
表5
Figure FSA00000068538400031
根据Fx1％＝ηFx1/3确定不规则波1％累积频率水平波浪力Fx1％。
7.根据权利要求6所述的确定扭王字块护面窄肩台防波堤胸墙不规则波浪力的方法，其特征在于所述的不规则波1％累积频率浮托力Fy1％，根据表5确定系数η；根据Fy1％＝ηFy1/3确定不规则波1％累积频率浮托力Fy1％。
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CN110232229A (zh) * 2019-05-29 2019-09-13 大连理工大学 一种护岸防浪墙断面的参数测定优化方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110232229A (zh) * 2019-05-29 2019-09-13 大连理工大学 一种护岸防浪墙断面的参数测定优化方法
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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