CN103806408A - 一种适应于长波的多孔浮式防波堤 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及设置在港湾、海岸、河流等适于长波的预制组合多孔浮式防波堤，该发明采用阻挡反射、能峰耗散、紊动耗能、多孔渗流耗能等多种消能机理，该浮式防波堤由浮式构件、锚泊系统、相邻浮式构件间的连接装置三部分构成，解决了现有防波堤施工方法复杂，建设周期长，工程成本费用高的问题。该防波堤另外一个技术方案是为了达到更好消浪效果，浮式构件迎水面设置为垂直静水面，且在迎浪面与背浪面设置若干贯穿性消浪孔，在浮式构件上表面设置凹槽，能够有效地消耗波能，降低堤后波高。本发明为薄壁钢筋混凝土结构，自身强度高；固缝联结成整体，坚固性好；施工操作方便、周期短、效率高；可在渠、塘、江、河、湖、海等堤岸的迎水面或水域中垂直施工，基础土方量小，铺装面积少，工程成本低。
Description
技术领域
本发明涉及港口和海岸水工建筑物领域。
背景技术
防波堤是港口和海岸重要的水工建筑物。用于防御波浪对港域和近海岸的侵蚀，保证港口和近海岸有平稳的水域，还可能具有防沙、防流、防冰、导流或内侧兼做码头的功能。随着世界经济的发展与贸易增长，为降低水运成本使船舶大型化，优良港湾几乎被开发殆尽，新建港口不得不向水深浪大、地质复杂等环境恶劣的海域发展。但现有防波堤尤其是对深水长波消波效果不佳且成本高、投资大和软地基海域建造困难等问题，难于适应经济发展与建设的需要。
发明内容
本发明目的在于是，提供一种适应于长波的多孔浮式防波堤，具有消长波效果好、结构简单、建造容易且成本低、经济效益好、稳定性好，符合多、快、好、省的技术要求。
为了实现上述目标，本发明采取如下的技术解决方案：
该防波堤主体构筑物包括(1)浮式构件；(2)锚泊系统；(3)相邻浮式构件间连接装置。
(1)浮式构件为预制成型的薄壁钢筋混凝土浮体，浮体空腔内填聚乙烯泡沫，浮式构件迎浪面至背浪面设置多个贯穿性消浪孔。
(2)锚泊系统由锚杆及拉簧组成，在浮式构件四个角均设置了用于构件串接的中心孔，锚杆通过中心孔固定在浮式构件上，通过拉簧与海底(湖底)混凝土锚块相连。
(3)相邻式构件间的连接装置由锚杆及锚链组成，可根据实际水域大小及波况条件，在垂直波浪方向及沿波浪方向增加浮式构件的数量，同锚泊系统相似，前后或者左右浮式构件上的锚杆通过锚链相连，其中在垂直波浪方向的浮式构件之间设置缓冲橡胶以承受极限状态下防波堤之间的撞击作用，该发明增加了使用水域范围及波长适应范围，并提高了安全性能。
本发明具有优点：
1、设置了贯穿迎浪面至背浪面的消波孔，有效地起到波浪紊动消能作用，减少了波浪对浮式构件的冲击力，有利于防波堤的稳定。
2、浮式构件上表面设置凹槽，波浪与构件上表面撞击形成具有能量的水股，水股与水股间产生冲击、紊动、扩散，并伴以剪切和涡旋，消耗波能。
3、该防波堤可根据实际水域范围及波况条件，在沿波浪方向和垂直波浪方向增加浮式构件的数量以及调节相邻浮式构件间的锚链距离，从而灵活地增加使用水域范围及波长的适应范围，解决了现有浮式防波堤对长波消浪效果不明显的弊端。
4、该防波堤的几何形状及其布置方式均为综合考虑结构的消波效果、结构的稳定性与受力特性而研发，消波过程综合了阻挡反射、能峰耗散、紊动耗能、多孔渗流耗能等多种消能机理，其消波效果好、受波浪力小、安全性高、安装便捷、易于维修。
6、该防波堤适用于江河、湖泊、海洋等水域，适用范围广。可根据要求衰减波浪，保护堤岸，稳定水体环境，提高消波效率，缩短建设工期。
附图说明
图1为单一浮式构件结构图；
图2为浮式防波堤(含单一浮式构件)的拉簧锚固断面图；
图3为浮式防波堤(含两个平行浮式构件：增加使用水域)的拉簧锚固平面布置图；
图4为浮式防波堤(含沿波浪方向串接两个浮式构件：适用于长波)的拉簧锚固断面图。
具体实施方式
以下将结合附图对该浮式防波堤的具体实施方式进行说明：
根据实际应用区域的水域面积大小、水深、波况条件确定浮式构件的尺寸和相互连接方式，从而使防波堤的几何尺寸及其布置方式均充分满足实际消波防护要求。
方式一：含单一浮式构件的防波堤
如附图1所示浮式防波堤由浮式构件、锚泊系统、相邻浮式构件间的连接装置三部分构成。浮式构件为预制成型的薄壁钢筋混凝土浮体，浮体空腔内填聚乙烯泡沫；锚泊系统由锚杆及拉簧组成(如图2所示)，在浮式构件四个角均设置了用于构件串接的中心孔，锚杆通过中心孔固定在浮式构件上，通过拉簧与海底(湖底)混凝土锚块相连。
该防波堤的几何形状及其布置方式均为综合考虑结构的消波与受力性能而设计，依据阻挡反射、能峰耗散、紊动耗能、多孔渗流耗能等多种消能机理，为了达到更好地消浪效果，浮式构件迎水面设置为垂直静水面，且在迎浪面和背浪面设置若干贯穿性消浪孔，在浮式构件上表面设置凹槽(如图1所示)。波浪撞击垂直迎浪面，在消浪孔的作用下，波浪产生紊动消能，同时减小了对浮式防波堤的冲击力，有利于防波堤的稳定。由于设置了凹槽，波浪与构件上表面撞击后形成产生具有能量的水股，水股与水股间发生冲击、紊动、扩散，并伴以剪切和涡旋，消耗其波能，有效降低了堤后波高。
为了提高该发明在使用过程中安全性，浮式构件与海底地基中间的连接采用弹性的拉簧。在波浪的冲击作用下，锚泊系统的拉簧能够承受波浪起伏冲击的张力和往复荷载作用下疲劳破坏的损伤。为了进一步确保浮式防波堤的安全性，在锚泊系统中增加一套安全锚链系统，即在拉簧的基础上，浮式构件与海底地基间增加一条锚链连接，锚链的长度略长于拉簧的极限伸长长度。
方式二：含多个浮式构件的防波堤
在方式一的基础上，为拓展该浮式防波堤的使用水域范围及增加适应波长，如图3、4所示，在垂直波浪方向和沿波浪方向，通过相邻浮式构件间的连接装置，调节相邻浮式构件间的距离，设计不同的布置方式。
总体来说，该防波堤的几何形状及其布置方式均为综合考虑结构的消波与受力性能而设计，综合考虑了多种消波机理，有效减小波浪的冲击力，大幅度降低了堤后波高；采用高效弹性材料及安全锚链系统，进一步确保防波堤的安全性；通过相邻浮式构件间的连接装置，可以根据实际水域及波况条件的大小，设计相应的布置形式，有效地提高了浮式防波堤的使用水域范围及消波范围。
Claims (6)
1.一种适应于长波的多孔浮式防波堤，其特征在于：采用阻挡反射、能峰耗散、紊动耗能以及多孔渗流耗能等多种消能机理。在传统浮式防波提的迎浪面上设置了消波孔，在多孔浮式构件表面设置凹槽，在沿波浪方向和垂直波浪方向增加浮式构件的数量以及调节相邻浮式构件间的锚链距离，以优良消短波优势基础上，达到有效消减长波目的。
2.根据权利要求1所述适于长波的多孔浮式防波堤，其特征在于：该防波堤主体包括(1)浮式构件、(2)锚泊系统和(3)相邻浮式构件间连接装置。
3.根据权利要求1所述适于长波的多孔浮式防波堤，其特征在于：(1)浮式构件为预制成型的钢筋混凝土浮体，浮体空腔内填聚乙烯泡沫，浮式构件迎浪面至背浪面设置多个贯穿性消浪孔。
4.根据权利要求1所述适于长波的多孔浮式防波堤，其特征在于：(2)锚泊系统由锚杆及拉簧组成，在浮式构件四个角均设置了用于构件串接的中心孔，锚杆通过中心孔固定在浮式构件上，通过拉簧与海底(湖底)混凝土锚块相连。
5.根据权利要求1所述适于长波的多孔浮式防波堤，其特征在于：(3)相邻式构件间的连接装置由锚杆及锚链组成，可根据实际水域大小及波况条件，在垂直波浪方向及沿波浪方向增加浮式构件的数量，同锚泊系统相似，前后或者左右浮式构件上的锚杆通过锚链相连，其中在垂直波浪方向的浮式构件之间设置缓冲橡胶。
6.根据权利要求1所述适于长波的多孔浮式防波堤，其特征在于：锚链系统与防波堤间斜拉坡度在1∶1～1∶2之间，锚链系统张拉方式为呈八字形状锚拉方式。
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