CN103215919A

CN103215919A - 一种含柔性结构的浮式防波堤

Info

Publication number: CN103215919A
Application number: CN2013101517311A
Authority: CN
Inventors: 嵇春艳; 陈翔; 顾学康; 田超; 刘珍; 陆晔
Original assignee: Jiangsu University of Science and Technology; 702th Research Institute of CSIC
Current assignee: Jiangsu University of Science and Technology; 702th Research Institute of CSIC
Priority date: 2013-04-27
Filing date: 2013-04-27
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2033-04-27
Also published as: CN103215919B

Abstract

本发明公开了一种含柔性结构的浮式防波堤，包括若干个水面消波结构单元、水下消波结构和锚泊系统，水面消波结构单元包括至少两个圆筒形浮筒，每两个相邻的圆筒形浮筒通过连接圆柱刚性连接；水下消波结构包括防浪网和防浪球，防浪网位于圆筒形浮筒下方，各水面消波结构单元通过连接装置弹性连接。本发明通过采用圆筒形浮筒连接结构，尤其是采用双连体浮筒结构，可以有效节省材料或增加堤宽；通过从水面上及水面下消除波能，可以保护设施正常工作；连接装置既能将各模块连成整体抵御波浪，又能避免各模块之间的碰撞，凹型钢板便于橡胶圈的老化更换；锚泊系统能保证浮式防波堤在波浪作用下的安全作业，同时在不便于打桩的水域内也能正常作业。

Description

一种含柔性结构的浮式防波堤

技术领域

本发明涉及防波堤技术领域，具体涉及一种含柔性结构的浮式防波堤。

背景技术

防波堤是一种常见的港口、海岸工程结构，用来防御海浪对港域的侵袭，维持港内水域的平稳，以保证船舶在港内安全停靠、系泊、正常装卸作业与旅客上下。

根据波浪理论的研究和试验表明，波浪的能量集中在水体表层，水面以下三倍波高的水深范围内集中了全部波能的98％。然而传统型式的防波堤（直立式和斜坡式）在材料的使用上和波能的分布规律完全不相适应。如斜坡式防波堤，在波能最集中的地方使用了最少的材料，而在波能最小的地方却耗费了大量的材料，且随着工程水域深度的增加，工程造价剧增，施工也变得十分困难。而且掩护区域内水体的循环受到限制，容易产生泥沙的沉积，海岸的变迁以及港内水体污染等问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种含柔性结构的浮式防波堤，既能有效抵御波浪、减少材料使用和工程造价，同时又能在打桩困难的海域内工作。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种含柔性结构的浮式防波堤，包括若干个水面消波结构单元、水下消波结构和锚泊系统，所述水面消波结构单元包括至少两个圆筒形浮筒，每两个相邻的圆筒形浮筒通过连接圆柱刚性连接；所述水下消波结构包括防浪网和盛装在防浪网里面的防浪球，防浪网与圆筒形浮筒连接并位于圆筒形浮筒下方，防浪网最下端配置有将防浪网拉直的沉子，各水面消波结构单元通过连接装置弹性连接。

其中，每两个相邻的圆筒形浮筒通过连接圆柱刚性连接，在波浪下整体运动抵御波浪；所述的连接圆柱既将圆筒形浮筒接连在一起，传递波浪力，提高结构强度，同时可以有效地增大浮式防波堤整体的宽度，提高浮式防波堤的消波能力；所述的防浪网沿连接圆柱在横向、纵向及垂向布置若干，形成若干网笼，通过网笼的运动消除水下的波浪；所述的防浪球随机分布在防浪网组成的网笼中，并且自身的浮力等于重力，不增加浮式防波堤额外的重力，当遇到波浪时，防浪球在网笼中做随机运动达到碎波、消除波能的作用；所述的沉子布置在防浪网的底端，使防浪网在静水或小幅波浪作用下保持垂直，提高消波效果，在大幅波浪下也能较好地维持防浪网的整体形状，达到较好的消波效果；所述的水面消波结构单元与水下消波结构构成了浮式防波堤的基本模块单元。

所述连接装置包括橡胶圈、凹型钢板、固定锚链和连接锚链，所述凹型钢板套在橡胶圈上并通过螺栓固定在圆筒形浮筒上，所述固定锚链套在橡胶圈两端并固定在圆筒形浮筒上，所述连接锚链布置在圆筒形浮筒的上端和下端，并辅助连接相邻的水面消波结构单元。

其中，所述的橡胶圈布置在各模块之间，通过固定锚链和凹形钢板的固定，将浮式防波堤的模块弹性连接在一起，避免在波浪运动中模块之间的碰撞引起损坏；所述的凹形钢板套在橡胶圈上通过螺栓与圆筒形浮筒连接在一起，既定位了橡胶圈使橡胶圈与模块连成一个整体，又约束了橡胶圈的大幅度移动从而影响浮式防波堤的整体运动与性能，由于采用螺栓的固定方式，方便更换凹形钢板与橡胶圈；所述的固定锚链套在橡胶圈两端，固定锚链的两端固定在圆筒形浮筒上，辅助约束橡胶圈的移动；所述的连接锚链的两端分别固定在圆筒形浮筒的上下端，连接相邻的两个模块。

所述锚泊系统包括系泊链和配重块，所述的配重块配置在系泊链底端，铺放在海床上，系泊链顶端与圆筒形浮筒连接。所述系泊链对称的布置在圆筒形浮筒两侧。配重块的数量大于1，在每根系泊链上串联布置，通过重力将系泊链底部的一段压平铺放在海床上，起到打桩的效果，固定了系泊链，为系泊链提供恢复力。

作为优选，所述水面消波结构单元包括两个圆筒形浮筒，两个圆筒形浮筒组成双连体圆筒，两个圆筒形浮筒通过连接圆柱刚性连接并在波浪中共同运动。

所述防浪网有若干道，若干道防浪网在连接圆柱下分别横向、纵向及垂向布置，形成若干网笼结构；所述的沉子挂在网笼的底端并将防浪网拉直，以保持形状进行消波作用；所述的防浪球放入网笼中，通过防浪球在波浪中的随机运动消除波能。

所述圆筒形浮筒和连接圆柱均为能抵抗波浪撞击的钢筋混凝土这些刚性材料。

所述的防浪网的材质为普通渔网、尼龙绳或棉线中的一种，所述沉子的材质为铅块、石块或废旧重物中的一种，所述防浪球的材质为塑料、橡胶或木材中的一种，所述防浪球的浮力等于重力。

所述的橡胶圈的材质为橡胶或废旧轮胎，所述的凹型钢板、固定锚链和连接锚链的材质均为钢板这些刚性材料。

所述系泊链的材质为锚链、聚酯缆或钢丝绳中的一种；所述配重块形状为立方体、球体或柱体，配重块的材质为金属、水泥块或石块，若干个配重块串联布置在系泊链底端。

有益效果：本发明的含柔性结构的浮式防波堤，与现有技术相比，通过采用圆筒形浮筒连接结构，尤其是采用双连体浮筒结构，可以在堤宽一定的情况下有效地节省材料，或在材料一定的情况下有效的增加堤宽，从而达到更好的消波效果；能够从水面上及水面下有效地消除波能，保护其他的水面设施能正常工作；防浪网与防浪球的水下消波结构，通过其在波浪下的运动，达到碎波、吸收波能的效果，具有更好的消波性能；连接装置既能将浮式防波堤连成一个整体更好地抵御波浪，又能避免波浪作用下各模块之间的碰撞，同时凹型钢板的设计则便于橡胶圈的老化更换；锚泊系统的设计可以保证浮式防波堤在波浪作用下的安全作业，同时在不便于打桩的水域内也能正常作业。

附图说明

图1是本发明的俯视图；

图2是图1的左视图；

图3是图1中锚泊系统左视图；

图4是图1的主视图；

图5是图1中的连接装置示意图；

图6是锚链布置图；

图7是凹形钢板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1至图7所示，本发明的一种含柔性结构的浮式防波堤，包括若干个水面消波结构单元、水下消波结构和锚泊系统，水面消波结构单元包括至少两个圆筒形浮筒2，每两个相邻的圆筒形浮筒2通过连接圆柱3刚性连接；水下消波结构包括防浪网和盛装在防浪网4里面的防浪球5，防浪网4与圆筒形浮筒2连接并位于圆筒形浮筒2下方，防浪网4最下端配置有将防浪网4拉直的沉子6，各水面消波结构单元通过连接装置弹性连接。

本实施例中，连接装置包括橡胶圈7、凹型钢板8、固定锚链9和连接锚链10，凹型钢板8套在橡胶圈7上并通过螺栓11固定在圆筒形浮筒2上，橡胶圈7布置多层，固定锚链9套在橡胶圈7两端并固定在圆筒形浮筒2上，形成个模块之间的弹性连接；连接锚链10布置在圆筒形浮筒2的上端和下端，并辅助连接相邻的水面消波结构单元。凹型钢板8的横截面为“凹”字形结构，在“凹”字形结构的两端处延伸出一段水平钢板，并在水平钢板处插入螺栓11以固定凹形钢板8。将凹型钢板8套在橡胶圈7上通过螺栓11与圆筒形浮筒2连接在一起，既可以定位橡胶圈7使橡胶圈7与模块连成一个整体，又能约束橡胶圈7的大幅度移动从而影响浮式防波堤的整体运动与性能，由于采用螺栓11的固定方式，方便更换凹型钢板8与橡胶圈7；固定锚链9套在橡胶圈7两端并固定在圆筒形浮筒2上，辅助约束橡胶圈7的移动，橡胶圈7的材质为橡胶、废旧轮胎或其他具有弹性的材料，凹型钢板8、固定锚链9和连接锚链10的材质为钢板等刚性材料。

本实施例中，在每个连接圆柱3下沿横向、纵向及垂向布置多道防浪网4，形成若干网笼，通过网笼的运动消除水下的波浪，防浪球5随机分布在防浪网4组成的网笼中，并且自身的浮力等于重力，不增加浮式防波堤额外的重力，当遇到波浪时，防浪球5在网笼中做随机运动达到碎波、消除波能的作用，防浪网4下方连接沉子6，沉子6布置在防浪网4底端的节点上，使防浪网4在静水或小幅波浪作用下保持垂直，提高消波效果，在大幅波浪下也能较好地维持防浪网4的整体形状，达到较好的消波效果，防浪网4的材质为普通渔网、尼龙绳或棉线中的一种，沉子6的材质为铅块、石块或废旧重物中的一种，防浪球5的材质为塑料、橡胶或木材中的一种，且浮力等于重力。

本实施例中，水面消波结构单元包括两个圆筒形浮筒2，两个圆筒形浮筒2组成双连体圆筒1，两个圆筒形浮筒2之间通过多个并排布置的连接圆柱3连接，连接圆柱3既能将圆筒形浮筒2接连在一起，传递波浪力，提高结构强度，同时又能有效地增大浮式防波堤整体的宽度，提高浮式防波堤的消波能力，圆筒形浮筒2和连接圆柱3均为钢筋混凝土等刚性材料。

本实施例中，包括锚泊系统，锚泊系统包括系泊链12和配重块13，系泊链12一端与圆筒形浮筒2连接，系泊链12另一端与配重块13连接，系泊链12对称的布置在圆筒形浮筒2两侧，抵御主浪向波浪，浮式防波堤的端部可额外布置系泊链12，抵御其他浪向的波浪；系泊链12的材质为锚链、聚酯缆或钢丝绳中的一种，配重块13形状为立方体、球体或柱体，材质为金属、水泥块或石块，多个配重块13串联布置在系泊链12底端，通过重力将系泊链12底部的一段压平铺放在海床上，起到打桩的效果，固定了系泊链12，为系泊链12提供恢复力。

本实施例中，根据需要防护水域大小，选择适当个数的水面消波结构单元，相邻水面消波结构单元通过连接装置连接，组成水面消波装置，水下消波结构通过横向、纵向及垂向布置若干的防浪网4，组成多个网笼，在网笼中随机的布置防浪球5，通过防浪网4和防浪球5的运动达到消弱水下的波浪，通过水面和水下消波结构，达到整体消弱波浪目的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1. 一种含柔性结构的浮式防波堤，其特征在于：包括若干个水面消波结构单元、水下消波结构和锚泊系统，所述水面消波结构单元包括至少两个圆筒形浮筒（2），每两个相邻的圆筒形浮筒（2）通过连接圆柱（3）刚性连接；所述水下消波结构包括防浪网和盛装在防浪网（4）里面的防浪球（5），防浪网（4）与圆筒形浮筒（2）连接并位于圆筒形浮筒（2）下方，防浪网（4）最下端配置有将防浪网（4）拉直的沉子（6），各水面消波结构单元通过连接装置弹性连接。

2.根据权利要求1所述的含柔性结构的浮式防波堤，其特征在于：所述连接装置包括橡胶圈（7）、凹型钢板（8）、固定锚链（9）和连接锚链（10），所述凹型钢板（8）套在橡胶圈（7）上并通过螺栓（11）固定在圆筒形浮筒（2）上，所述固定锚链（9）套在橡胶圈（7）两端并固定在圆筒形浮筒（2）上，所述连接锚链（10）布置在圆筒形浮筒（2）的上端和下端，并辅助连接相邻的水面消波结构单元。

3.根据权利要求1所述的含柔性结构的浮式防波堤，其特征在于：所述锚泊系统包括系泊链（12）和配重块（13），所述的配重块（13）配置在系泊链（12）底端，铺放在海床上，系泊链（12）顶端与圆筒形浮筒（2）连接。

4.根据权利要求3所述的含柔性结构的浮式防波堤，其特征在于：所述系泊链（12）对称的布置在圆筒形浮筒（2）两侧。

5.根据权利要求1至4任一项所述的含柔性结构的浮式防波堤，其特征在于：所述水面消波结构单元包括两个圆筒形浮筒（2），两个圆筒形浮筒（2）组成双连体圆筒（1），两个圆筒形浮筒（2）通过连接圆柱（3）刚性连接并在波浪中共同运动。

6.根据权利要求1至4任一项所述的含柔性结构的浮式防波堤，其特征在于：所述防浪网（4）有若干道，若干道防浪网（4）在连接圆柱（3）下分别横向、纵向及垂向布置，形成若干网笼结构；所述的沉子（6）挂在网笼的底端并将防浪网（4）拉直，以保持形状进行消波作用；所述的防浪球（5）放入网笼中，通过防浪球（5）在波浪中的随机运动消除波能。

7.根据权利要求1至4任一项所述的含柔性结构的浮式防波堤，其特征在于：所述圆筒形浮筒（2）和连接圆柱（3）均为能抵抗波浪撞击的钢筋混凝土这些刚性材料。

8.根据权利要求1至4任一项所述的含柔性结构的浮式防波堤，其特征在于：所述的防浪网（4）的材质为普通渔网、尼龙绳或棉线中的一种，所述沉子（6）的材质为铅块、石块或废旧重物中的一种，所述防浪球（5）的材质为塑料、橡胶或木材中的一种，所述防浪球（5）的浮力等于重力。

9.根据权利要求2所述的含柔性结构的浮式防波堤，其特征在于：所述的橡胶圈（7）的材质为橡胶或废旧轮胎，所述的凹型钢板（8）、固定锚链（9）和连接锚链（10）的材质均为钢板这些刚性材料。

10.根据权利要求3所述的含柔性结构的浮式防波堤，其特征在于：所述系泊链（12）的材质为锚链、聚酯缆或钢丝绳中的一种；所述配重块（13）形状为立方体、球体或柱体，配重块（13）的材质为金属、水泥块或石块，若干个配重块（13）串联布置在系泊链（12）底端。