CN101812831A - 确定扭王字块护面窄肩台防波堤胸墙规则波浪力的方法 - Google Patents

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规则波浪力的方法，属于窄肩台防波堤胸墙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/H_1％、波坦L/H_1％值确定波浪力，包括规则波水平力F_x、规则波水平力波浪作用高度h、规则波迎浪面波浪压强分布曲线的分布函数Y(x)和规则波浮托力F_y确定的波浪力包括水平力F_x、水平力波浪作用高度h、胸墙上的压强分布和浮托力F_y。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规则波浪力的确定方法，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规则波浪力的方法，所述所述规则波浪力包括水平力F_x、水平力波浪作用高度h、迎浪面波浪压强分布曲线的分布函数Y(x)和浮托力F_y，所述规则波水平波浪力F_x的确定方法如下：

墙前水深为d₁，波浪波高取1％大波H_1％；波长为L，根据d₁、1％大波波高H_1％求得墙前相对水深d₁/H_1％，墙前相对水深范围-0.5≤d₁/H_1％≤0.5，当墙前相对水深d₁/H_1％≥0时，根据k₁＝3.72(d₁/H_1％)^0.73确定系数k₁，当墙前相对水深d₁/H_1％＜0时，根据k₁＝-2.33(-d₁/H_1％)^0.79确定系数k₁；根据波长L、1％大波波高H_1％求得波坦L/H_1％，波坦范围12≤L/H_1％≤30，根据表1确定系数k₂；

L/H1％	12	15	20	25	30
						k2	0.82	1.11	1.6	2.65	1.82

根据

确定规则波水平波浪力F_x，其中γ为水的重度。

优选地，所述水平力波浪作用高度h的确定方法如下：

根据墙前相对水深d₁/H_1％按照k′₁＝1.53(d₁/H_1％)确定系数k′₁，根据表2确定系数k′₂，介于下表中波坦之间的k′₂值由线性插值求得；

表2

L/H1％	12	15	20	25	30
						k2’	0.78	1.03	1.25	1.73	1.42

按照h＝(k′₁+k′₂)H_1％确定胸墙上的规则波波浪作用高度h。

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h_c，当-0.5≤d₁/H_1％≤0时，系数m＝0.4，当d₁/H_1％＝0.25时，系数m＝0.16，当d₁/H_1％＝0.5时，系数m＝0.1，介于上述相对水深d₁/H_1％之间的m值由线性插值确定；根据

确定最大波浪压力强度P_max；x代表胸墙上某一点从墙底算起的高度，当0＜x≤h_c时，根据Y(x)＝0.7Pmax+0.3P_maxx/h_c确定Y(x)，当h_c＜x≤h时，根据Y(x)＝P_max(h-x)^-1.443lnm/(h-h_c)^-1.443lnm确定Y(x)。

优选地，所述规则波浮托力F_y的确定方法如下：

胸墙底宽为B，当墙前水深d₁＞0时，系数μ＝0.4，当墙前水深d₁≤0时，系数μ＝0.65；根据F_y＝0.35μP_maxB确定规则波浮托力F_y，其中F_max为最大波浪压力强度。

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规则波浪力的方法，其中包括规则波水平力F_x、规则波水平力波浪作用高度h、规则波胸墙上的压强分布和规则波浮托力F_y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/H_1％，波坦L/H_1％。

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h_c＝2.4m，试验波要素见表3。

表3

规则波水平波浪力F_x的确定：

根据墙前相对水深d₁/H_1％＝-0.0126按照k₁＝-2.33(-d₁/H_1％)^0.79确定系数k₁＝-0.074；根据波坦L/H_1％＝13.5按照表1确定系数k₂＝0.965。

根据

确定规则波水平波浪力F_x＝367.1kN/m。

根据墙前相对水深d₁/H_1％＝-0.0126按照k′₁＝1.53(d₁/H_1％)确定系数k′₁＝-0.019；根据波坦L/H_1％＝13.5按照表2确定系数k′₂＝0.905。

根据h＝(k′₁+k′₂)H_1％确定胸墙上的规则波波浪作用高度h＝5.62m。

胸墙上的压强分布：

根据墙前相对水深d₁/H_1％＝-0.0126，系数m＝0.4；根据胸墙前扭王字块掩护高度h_c＝2.4m，按照

确定最大波浪压力强度P_max＝107.2kPa。

根据求得的P_max确定迎浪面波浪压强分布曲线的分布函数

$Y\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}75.04+13.4x& (0<x\&le;h_c)\\ 4.69{(5.62-x)}^{1.322}& (h_c<x\&le;h)\end{array}\right..$

规则波浮托力F_y的确定：

根据d₁≤0求得系数μ＝0.65；根据B＝6m按照F_y＝0.35μP_maxB确定规则波浮托力F_y＝146.3kPa。

Claims (4)

1.一种确定扭王字块护面窄肩台防波堤胸墙规则波浪力的方法，所述所述规则波浪力包括水平力F_x、水平力波浪作用高度h、迎浪面波浪压强分布曲线的分布函数Y(x)和浮托力F_y，其特征在于所述规则波水平波浪力F_x的确定方法如下：

墙前水深为d₁，波浪波高取1％大波H_1％；波长为L，根据d₁、1％大波波高H_1％求得墙前相对水深d₁/H_1％，墙前相对水深范围-0.5≤d₁/H_1％≤0.5，当墙前相对水深d₁/H_1％≥0时，根据k₁＝3.72(d₁/H_1％)^0.73确定系数k₁，当墙前相对水深d₁/H_1％＜0时，根据k₁＝-2.33(-d₁/H_1％)^0.79确定系数k₁；根据波长L、1％大波波高H_1％求得波坦L/H_1％，波坦范围12≤L/H_1％≤30，根据表1确定系数k₂；

表1

  L/H_1％   12   15   20   25   30   k₂   0.82   1.11   1.6   2.65   1.82

根据

确定规则波水平波浪力F_x，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：

根据墙前相对水深d₁/H_1％按照k′₁＝1.53(d₁/H_1％)确定系数k′₁，根据表2确定系数k′₂，介于下表中波坦之间的k′₂值由线性插值求得；

表2

  L/H_1％   12   15   20   25   30   k₂’   0.78   1.03   1.25   1.73   1.42

按照h＝(k′₁+k′₂)H_1％确定胸墙上的规则波波浪作用高度h。

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h_c，当-0.5≤d₁/H_1％≤0时，系数m＝0.4，当d₁/H_1％＝0.25时，系数m＝0.16，当d₁/H_1％＝0.5时，系数m＝0.1，介于上述相对水深d₁/H_1％之间的m值由线性插值确定；根据

确定最大波浪压力强度P_max；x代表胸墙上某一点从墙底算起的高度，当0＜x≤h_c时，根据Y(x)＝0.7Pmax+0.3P_maxx/h_c确定Y(x)，当h_c＜x≤h时，根据Y(x)＝P_max(h-x)^-1.443lnm/(h-h_c)^-1.443lnm确定Y(x)。

4.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规则波浪力的方法，其特征在于所述规则波浮托力F_y的确定方法如下：

胸墙底宽为B，当墙前水深d₁＞0时，系数μ＝0.4，当墙前水深d₁≤0时，系数μ＝0.65；根据F_y＝0.35μP_maxB确定规则波浮托力F_y，其中P_max为最大波浪压力强度。

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