CN105756012A - 一种浮式防波堤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于海洋工程技术领域，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种浮式防波堤，包括浮动单元和用于约束所述浮动单元的锚泊系统；所述的浮动单元包括箱体、肋板和设置在箱体底部的腹板，所述腹板沿箱体长度方向设置，所述肋板沿箱体宽度方向设置，并连接所述箱体和腹板。本发明充分利用了浮式防波堤的多种消浪原理，大幅提高了其整体消浪性能，尤其是对于长周期波的防御。在结构的选材上，有别于传统的钢材或钢筋混凝土材料，采用新型复合材料进行实体的制作，具有强耐腐蚀、耐久性、耐撞性、耐疲劳性等优异性能，且具有绿色环保、免维护、易成型、更换方便等优点，实现了结构实用性和经济效益的兼顾。
Description
技术领域
本发明属于海洋工程技术领域，尤其是一种浮式防波堤装置。
背景技术
浮式防波堤是根据波浪能量主要集中在水体表层的原理，建于浮在水面上的一类防浪结构物，它由浮体和锚泊系统组成。与传统的固定式防波堤相比，它具有工程造价低、取材容易、施工快捷、无须进行地基处理、拆装方便、保护环境等诸多等优点，可广泛应用于深水港、海上围护、人工海水浴场、游艇码头、水产养殖基地、军港等，在国民经济、民生、国防安全领域具有广泛的应用前景和巨大的市场空间。它作为临时性防护物，可在许多实际工程中发挥作用，比如：保障海上工程施工作业安全；保护港口进出港船舶航行；作为在河口船舶之间转载货物时的防护性设施。作为军事上的临时防护设施和机动码头，能实现快装、快拆、保障军需武器物资的快速临时登陆和转移等。
因此，人们试图设计建造出不同结构形式的浮式防波堤，其目的是防御外海传来的波浪，将目标波高消减至期望值。但是现有浮式防波堤主要存在以下两个主要缺陷：
一、结构形式相对简单，所利用消浪原理较为单一。现有浮式防波堤一般采用方箱式或类方箱式，只利用了波浪反射的原理，即企图将波浪往其反方向反射回去。但这类结构入水深度一般很有限，当遇到长周期波时，由于长周期波的波浪能量不仅集中于水体上部，在整个水深范围内的分布都较为均匀，因此，对于水体下部的波浪能量的反射该类结构无能为力，很难以阻挡长周期波浪的行进。
二、所采用的材料大大制约了消浪性能的发挥，降低了使用寿命。现有浮式防波堤材料采用的不是材料钢材就是钢筋混凝土。对于钢材，显然其在海水的长期的浸泡中很容易锈蚀，耐久性差，后期的维护保养费用也很高，寿命有限。对于钢筋混凝土，一方面其结构笨重，制作工艺成本也非常高，如需要较厚的混凝土保护层以保障箱体内钢筋龙骨的防水，因为一旦钢筋龙骨触水，整个结构将被破坏，使用寿命大幅。为满足防水和结构稳定性要求，钢筋混凝土结构需做成一定的体量，无形中增加了成本。另一方面，混凝土的优势是抗静压，而不是抗拉和抗撞。由于浮式防波堤工作状态时永远处于波浪、海流、风等动荷载作用下，在这种复杂的结构外力环境中很容易形成疲劳损伤，混凝土表层很容易脱落，保护层厚度减少，当达到一定量后，海水对结构内部的钢筋龙骨会造成很大的威胁，耐久性降低。两相邻的浮式防波堤单元在非同步荷载作用下会发生相对的位移，即有可能发生撞击，为避免这种撞击，现有浮式防波堤将两相邻浮式防波堤单元拉开一定的距离，但这样一来，波浪可畅通无阻的直接进入所掩护区域，整体的消浪性能大大降低。由上可见，无论是采用钢材还是钢筋混凝土结构，浮式防波堤的使用寿命和消浪性能都难以保证，实用性和经济效益无法兼得。
我国大部分海域潮差较大、非常适合浮式防波的建设，市场需求巨大。而现有的浮式防波堤技术的适应性和耐久性等对此显然不适应。因此，研究既能满足消浪要求又能适应复杂海域长期动荷载环境作用的新型浮式防波堤意义重大。
发明内容
本发明的目的是克服现的现有的浮式防波堤对波浪，尤其是较长周期波浪的小件无能为力的不足，提供一种新型浮式防波堤装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种浮式防波堤装置，包括浮动单元和用于约束所述浮动单元的锚泊系统；所述的浮动单元包括箱体、肋板和设置在箱体底部的腹板，所述腹板沿箱体长度方向设置，所述肋板沿箱体宽度方向设置，并连接所述箱体和腹板。
进一步地，为有效约束浮动单元，所述的锚泊系统包括锚链和设置在锚链底部的锚墩，所述锚链上部与所述箱体固定连接。
进一步地，为浮动单元和锚泊系统有效连接，所述的箱体上设置有系缆桩，所述锚链通过所述系缆桩固定连接在箱体上。
作为优选，所述的箱体上设置有缆孔，所述缆孔贯通所述箱体的侧面和上表面，所述的系缆桩设置在所述箱体的上表面，所述的锚链穿过所述缆孔与所述系缆桩连接，锚链穿过箱体的交叉连接方式，一方面有利于箱体稳定，有效提高消浪效果，另一方面可优化锚链与箱体的结构内力分布。
作为优选，所述的箱体为空心结构，所述的箱体内填充有液体，所述液体可以为水，箱体采用空心注水结构，加水后形成箱内水体晃荡，对浮体整体的运动形成延滞作用，有效削减浮体的“再造浪”作用。
作为优选，所述的箱体以钢骨架为支撑结构，以玻璃钢材料为钢骨架的面板；所述的支撑结构和所述的面板之间填充泡沫材料层，所述箱体内部形成密封的腔体。钢骨架保证了箱体的结构强度，面板保证了箱体的抗腐蚀性能，提高了使用寿命，泡沫材料可调节防波堤的自重，保证了箱体的浮动性能。
作为优选，为提高减浪效果，所述的腹板与所述箱体底面呈直角。
进一步地，所述箱体两端还设置有连接耳，本申请防波堤装置可以在单独使用，或在减浪面较宽的区域将单个箱体通过连接耳串联成整体呈一字排列、多行交错排列或者圆弧排列，作为加长防波堤，或与其他结构功能件连接使用。
作为优选，为防止相邻两个防波堤装置之间产生摩擦或碰撞对箱体造成擦伤或损坏，所述的箱体两侧设置有缓冲耐磨层。
有益效果：波浪作用于箱体上时，由于锚链对箱体结构运动的限制，迎浪面的浮箱侧板和腹板可对波浪形成有效反射。箱体底板、腹板以及肋板之间所形成的半封闭空间有利于水体涡旋从而消减波浪的能量。波浪越过箱体上表面发生破碎形成一股强流，并与箱体背浪面的波浪发生相互作用，波流互制，进一步消减背浪面的波浪能量。浮箱中注水后，箱内水体会随着箱体的运动发生晃荡，对箱体本身的运动形成有效的延滞作用，从而削减浮体的“再造浪”作用。本发明充分利用了浮式防波堤的多种消浪原理，大幅提高了其整体消浪性能，尤其是对于长周期波的防御。在结构的选材上，有别于传统的钢材或钢筋混凝土材料，采用新型复合材料进行实体的制作，具有强耐腐蚀、耐久性、耐撞性、耐疲劳性等优异性能，且具有绿色环保、免维护、易成型、更换方便等优点，实现了结构实用性和经济效益的兼顾。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为防波堤装置立体结构示意图；
图2为本发明防波堤装置消浪机理示意图。
其中:1.箱体，2.腹板，3.肋板，4.系缆桩，5.缆孔，6.连接耳。
具体实施方式
实施例
如图1所示，一种浮式防波堤装置，包括浮动单元和用于约束所述浮动单元的锚泊系统；所述的浮动单元包括箱体1、肋板3和设置在箱体1底部的腹板2，所述腹板2沿箱体1长度方向设置，并与所述箱体1底面垂直，所述肋板3沿箱体1宽度方向设置，并连接所述箱体1和腹板2。
所述的锚泊系统包括锚链和设置在锚链底部的锚墩，所述箱体1上表面两侧设置有系缆桩4，所述的箱体1上设置有缆孔5，所述缆孔5贯通所述箱体1的侧面和上表面，并与所述系缆桩4位置相对应，所述锚链穿过所述缆孔5与所述系缆桩4连接。
所述的箱体1以钢骨架为支撑结构，以玻璃钢材料为钢骨架的面板；所述的支撑结构和所述的面板之间填充泡沫材料层，所述箱体1内部形成密封的腔体。所述的箱体1的内部部分腔体内填充水，所述的锚链和系缆桩4均采用防腐处理。
所述箱体1两端还设置有连接耳6，本申请防波堤装置可以在单独使用，或在减浪面较宽的区域将单个箱体1通过连接耳6串联成整体呈一字排列、多行交错排列或者圆弧排列，作为加长防波堤，或与其他结构功能件连接使用。防波堤串联使用后，为防止相邻两个防波堤装置之间产生摩擦或碰撞对箱体1造成擦伤或损坏所述的箱体1两侧设置有缓冲耐磨层。
本发明防波堤消浪原理如下：如图2所示，波浪作用于整个系统时，由于锚链对箱体1结构运动的限制，迎浪面箱体1的侧板和腹板2可对波浪形成有效反射；箱体1底面、腹板2以及肋板3之间所形成的半封闭空间可促使水体涡旋的形成并脱落，加剧波浪能量的消耗；箱体1有一定的入水深度，且上表面光滑，以保证大波浪来时能顺利越过堤顶，波浪越过箱体1上表面发生破碎形成一股强流，并与背浪面波浪发生相互作用，波流互制，进一步消减背浪面的波浪能量；根据消浪要求和当地水深条件等在浮箱内部的腔体填充水，箱内水体会随着箱体1的运动发生晃荡，对箱体1本身的运动形成有效的延滞作用，从而削减浮堤的“再造浪”作用；同时锚链穿过箱体1的交叉连接方式，一方面有利于箱体1稳定，有效提高消浪效果，另一方面可优化锚链与箱体1的结构内力分布。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种浮式防波堤装置，其特征在：包括浮动单元和用于约束所述浮动单元的锚泊系统；所述的浮动单元包括箱体(1)、肋板(3)和设置在箱体(1)底部的腹板(2)，所述腹板(2)沿箱体(1)长度方向设置，所述肋板(3)沿箱体(1)宽度方向设置，并连接所述箱体(1)和腹板(2)。
2.根据权利要求1所述的浮式防波堤装置，其特征在于：所述的锚泊系统包括锚链和设置在锚链底部的锚墩，所述锚链上部与所述箱体(1)固定连接。
3.根据权利要求2所述的浮式防波堤装置，其特征在于：所述的箱体(1)上设置有系缆桩(4)，所述锚链通过所述系缆桩(4)固定连接在箱体(1)上。
4.根据权利要求3所述的浮式防波堤装置，其特征在于：所述的箱体(1)上设置有缆孔(5)，所述缆孔(5)贯通所述箱体(1)的侧面和上表面，所述的系缆桩(4)设置在所述箱体(1)的上表面，所述的锚链穿过所述缆孔(5)与所述系缆桩(4)连接。
5.根据权利要求1所述的浮式防波堤装置，其特征在于：所述的箱体(1)为空心结构，所述的箱体(1)内填充有液体。
6.根据权利要求1所述的浮式防波堤装置，其特征在于：所述的箱体(1)以钢骨架为支撑结构，以玻璃钢材料为钢骨架的面板；所述的支撑结构和所述的面板之间填充泡沫材料层，所述箱体(1)内部形成密封的腔体。
7.根据权利要求1所述的浮式防波堤装置，其特征在于：所述的腹板(2)与所述箱体(1)底面呈直角。
8.根据权利要求1所述的浮式防波堤装置，其特征在于：所述箱体(1)两端还设置有连接耳(6)。
9.根据权利要求1所述的浮式防波堤装置，其特征在于：所述的箱体(1)两侧设置有缓冲耐磨层。
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| CN105756012B (zh) | 2017-12-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171201 |