CN108221851B - 两侧带翼板的卧式圆筒防波堤结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种两侧带翼板的卧式圆筒防波堤结构，该防波堤结构包括有横卧于泥面上首尾相连的多个圆筒，每个圆筒的轴线与防波堤轴线平行或重合，每个圆筒的圆筒体两侧沿轴线方向对称设有刚性连接的翼板，圆筒体的两端分别设有封堵墙，顶部沿轴线方向设有挡浪墙，在挡浪墙的一侧沿轴线方向设有等间距通孔。有益效果是该防波堤为空腔薄壁结构，自重仅为相应抛石结构的1/5～1/3，尤适用于软基，且不需要对地基土进行加固处理，工程造价较低；它的抗波性最好，能减少对地基的反力，且两侧翼板可扩散底部应力，增加其稳定性；现场安装速度快，不需大型起重设备，在中等水深防波挡沙构筑物建设中具有优势。

Description

两侧带翼板的卧式圆筒防波堤结构
技术领域
本发明涉及一种两侧带翼板的卧式圆筒防波堤结构，属于海岸工程和港口工程领域中的建筑结构。
背景技术
目前，在海岸工程和港口工程中，修筑防波堤常用两大类结构，一类是抛填类结构，如抛石防波堤、袋装砂堤等；另一种是安装预制结构件类，如沉箱防波堤、半圆体防波堤、箱筒型基础防波堤等。在一个具体工程中需要根据使用要求、地质情况、周边环境情况、建筑材料供应情况、工程造价因素等确定具体的结构形式。
当海底地基土为软土时，上述两类防波堤结构均可采用。当采用抛填类结构时，因软土地基的抗剪能力和承载力较低，结构稳定时的横截面较大，随水深的增加材料用量和工程费用将大幅度提高，且抛填类在缺乏砂石料的地区应用受到限制，在砂石料丰富的地区也会破坏当地的自然环境。当采用安装预制结构建造防波堤时，传统的沉箱防波堤和半圆体防波堤为维持结构稳定，需要进行地基处理并建立抛石基床，从而导致工程费用增加，同时建立抛石基床需要大量的开山采石也存在着与抛填类结构相同的问题；箱筒型基础防波堤结构因建造时需要大型构件预制场地和大型配套施工设施，也使得其建造成本较高，且箱筒型基础防波堤结构在浅水水域的浮运问题也未能得到很好的解决，限制了其在非深水水域的应用。
可以看出在软土地基且非深水水域情况下，目前还缺乏经济有效且环境友好的防波堤结构型式。结合软土地基特性，充分利用软土的粘聚力，同时考虑圆筒结构抗压能力强的特点，研发出一种新的两侧带翼板的卧式圆筒防波堤结构。由于本结构的圆筒体具有重量轻、抗压能力强的特点，因此可以沉入海床地基土中一定深度，这样便可以充分利用下卧地基土体的强度来维持结构稳定，从而避免了传统的沉箱防波堤和半圆体防波堤地基处理和基床铺设带来的工程费用增加和自然环境破坏的问题；同时由于本结构主体结构是圆筒体，附属结构也仅有翼板和挡浪墙，结构简单方便预制，避免了箱筒型基础防波堤结构存在的建造大型构件预制场地和大型配套施工设施的问题，同时由于圆筒体内部空腔体积较大，在浅水地区也能进行浮运，扩展了其适用水深的范围。
专利号200510013243x为已有专利文献结构，即横卧圆筒体的海上路基结构，是利用卧式圆筒体沿道路轴线横向堆积形成海上道路的路基，其主要是利用圆筒体在软土海床地基上承受竖向荷载，抗浪能力较差，不适用于外海环境，不具备防波浪、为港口和航道提供掩护条件的能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种两侧带翼板的卧式圆筒防波堤结构，适用于中等水深情况下软土海底地基上的防波堤，其具有施工简便，工程造价较低的特点。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种两侧带翼板的卧式圆筒防波堤结构，其中：该防波堤结构包括有横卧于泥面上首尾相连的多个圆筒，每个圆筒的轴线与防波堤轴线平行或重合，每个圆筒包括圆筒体、翼板、封堵墙、挡浪墙及通孔，所述圆筒体两侧沿轴线方向对称设有刚性连接的翼板，圆筒体的两端分别设有封堵墙，顶部沿轴线方向设有挡浪墙，在挡浪墙的一侧沿轴线方向设有等间距通孔。
本发明的效果是该防波堤为空腔薄壁结构，它从外型到受力都与以往各种防波堤有着本质的不同，自重仅为抛石结构的1/5～1/3，尤适用于软基，且不需要对地基土进行加固处理；结构主体为圆形，由于其抵御波浪的墙面为圆曲面，所以它和直墙面、斜墙面相比，处于最佳受力状态，在相同的波浪作用下它的抗波性最好，由于作用其上的波浪力通过圆的中心，故不会转化为回转力，能减少对地基的反力，且两侧翼板可扩散底部应力，增加其稳定性；本发明主体结构为预制件，现场安装速度快，不需大型起重设备，在中等水深防波挡沙构筑物建设中具有优势。
附图说明
图1为本发明的垂直于防波堤轴线的横剖面示意图；
图2为本发明的单组本发明结构的俯视图；
图3为本发明的多单组本发明结构组成的防波堤俯视图。
图中：
1、海底地基土 2、翼板 3、圆筒体 4、封堵墙 5、通孔
6、挡浪墙 7、护底块石
具体实施方式
结合附图对本发明的两侧带翼板的卧式圆筒防波堤结构加以说明。
本发明是两侧带翼板的卧式圆筒防波堤结构，该防波堤结构包括有横卧于泥面上首尾相连的多个圆筒，每个圆筒的轴线与防波堤轴线平行或重合，每个圆筒包括圆筒体3、翼板2、封堵墙4、挡浪墙6及通孔5，所述圆筒体3两侧沿轴线方向对称设有刚性连接的翼板2，圆筒体3的两端分别设有封堵墙4，顶部沿轴线方向设有挡浪墙6，在挡浪墙6的一侧沿轴线方向设有等间距通孔5。
所述圆筒体3在翼板2以上的部分及翼板2在海底地基土之上，圆筒体3在翼板2以下的部分沉入海底地基土中，翼板2下侧与海底地基土接触，圆筒体3的直径为5m～15m，壁厚为0.2m～1.5m，每个圆筒体3长度为4m～30m。所述翼板2外侧向下倾斜，与水平面的夹角为0度～30度，两侧翼板2厚度的中心线与圆筒体3的连接点位于圆筒体3的圆心所在的水平面之下，翼板2沿轴线的长度与圆筒体3沿轴线的长度相同，翼板宽度为2m～15m，厚度为0.2m～1.5m。
所述挡浪墙6沿轴线的长度与圆筒体3沿轴线的长度相同，挡浪墙6高度为0.5m～5m。所述封堵墙4位于圆筒体3的两端，圆筒体3顶部设通孔5，通孔5位于挡浪墙6的背浪侧，通孔5直径为50～500mm。
本发明的两侧带翼板的卧式圆筒防波堤结构是这样实现的：
如图1、图2所示的一种两侧带翼板的卧式圆筒防波堤结构，由轴线与防波堤轴线平行或重合的钢筋混凝土圆筒体3和圆筒体3两侧的混凝土翼板组成，圆筒体3与两侧翼板2刚性连接成整体，圆筒体3两端设封堵墙。圆筒体3外直径12m，壁厚0.6m，单个圆筒体3长度为15m，圆筒体3顶部设有3个直径0.15m的圆形通孔5，两端的封堵墙4厚度为0.4m。圆筒体3两侧的翼板2与水平面的夹角为5度，翼板2的长度与圆筒体3相同，单侧的翼板2宽度为7.5m，翼板2与圆筒体3连接处的厚度为0.8m，端头厚度为0.4m。翼板2厚度的中心线与圆筒体3的连接点位于圆筒体3的圆心所在的水平面之下2m处。单组结构的重量约为1350吨。结构安装后，结构顶面距海底泥面约8.5m，即采用本发明结构建造的防波堤在海底泥面上的高度为8.5m。依次将这样的结构沿防波堤轴线连续安装，构成防波堤，如图3所示。
该防波堤结构的建造施工过程如下：
(1)在陆地上的预制场，将圆筒体和两侧的翼板预制成整体；
(2)采用船吊或滑道使预制的整体结构下水，漂浮于水面上，在两侧翼板的外端捆绑钢浮箱，用于维持结构的浮稳性；
(3)用拖轮将结构浮拖至安装地点；
(4)结构在安装地点定位后，通过圆筒体3顶部的通孔5向圆筒体3内注水，圆筒体3下沉，直至圆筒体3内注满水，圆筒体3底部沉入海底泥土中；
(5)将压载块吊装于圆筒体3顶部，使圆筒体3继续下沉，至圆筒体3两侧的翼板2下侧面与海底泥面接触，圆筒体3顶面达到设计安装高程；
(6)移去圆筒体3顶部的压载块；
(7)继续进行下一组结构安装；
(8)在安装好的结构两侧抛填护底块石。
本发明的防波堤结构为空腔结构，结构自重较小，结构的整体性强、刚度大，在波浪荷载作用下，利用结构与海底泥面的宽大接触面，可将波浪作用力传递到大范围的海底地基土中，这样可使地基和结构均能维持稳定。
该防波堤结构现场施工量较少、施工简便，工程造价较低，并且工程造价随水深增加而增大的幅度较小。本发明的防波堤结构适用于在5～10m水深的软土海底地基上建造防波堤、或在更大的水深情况下建造潜堤。

Claims (3)

1.一种两侧带翼板的卧式圆筒防波堤结构，其特征是：该防波堤结构包括有横卧于泥面上首尾相连的多个圆筒，每个圆筒的轴线与防波堤轴线平行或重合，每个圆筒包括圆筒体(3)、翼板(2)、封堵墙(4)、挡浪墙(6)及通孔(5)，所述圆筒体(3)两侧沿轴线方向对称设有刚性连接的翼板(2)，圆筒体(3)的两端分别设有封堵墙(4)，顶部沿轴线方向设有挡浪墙(6)，在挡浪墙(6)的一侧沿轴线方向设有等间距通孔(5)；所述圆筒体(3)在翼板(2)以上的部分及翼板(2)在海底地基土之上，圆筒体(3)在翼板(2)以下的部分沉入海底地基土中，翼板(2)下侧与海底地基土接触，圆筒体(3)的直径为5m～15m，壁厚为0.2m～1.5m，每个圆筒体(3)长度为4m～30m；所述翼板(2)外侧向下倾斜，与水平面的夹角为0度～30度，两侧翼板(2)厚度的中心线与圆筒体(3)的连接点位于圆筒体(3)的圆心所在的水平面之下，翼板(2)沿轴线的长度与圆筒体(3)沿轴线的长度相同，翼板宽度为2m～15m，厚度为0.2m～1.5m。
2.根据权利要求1所述的两侧带翼板的卧式圆筒防波堤结构，其特征是：所述挡浪墙(6)沿轴线的长度与圆筒体(3)沿轴线的长度相同，挡浪墙(6)高度为0.5m～5m。
3.根据权利要求1所述的两侧带翼板的卧式圆筒防波堤结构，其特征是：所述封堵墙(4)位于圆筒体(3)的两端，圆筒体(3)顶部设通孔(5)，通孔(5)位于挡浪墙(6)的背浪侧，通孔(5)直径为50～500mm。
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