CN109371902A - 带有消能室的桩基结构防波堤 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种带有消能室的桩基结构防波堤，包括桩基、桩基承台、横梁、纵梁和消能室，若干根所述桩基设置在桩基承台下方，桩基承台上部搭接支撑消能室的纵横交错的横梁、纵梁，消能室上部海侧布设挡浪墙，海侧、港池侧分别安设挡浪板。消能室四周及底板均为透空式设计。本发明的有益效果是：通过挡浪板的透空设计、桩基承台之间的空隙、横纵梁之间相互搭接形成的空隙、消能室四周及底板的透空室设计等既减少了横向波浪的作用又减小了纵向波浪向下的打击力及向上的浮托力，且具有良好的波浪破碎即消能作用；施工难度低、装配化程度高；防波堤环境友好，节省工程造价。
Description
技术领域
本发明属于港口建筑领域，具体涉及一种带有消能室的桩基结构防波堤。
背景技术
防波堤是港口和海岸工程中重要的水工建筑物，其主要功能是防御海浪侵袭港口水域影响港口作业，以至破坏港内的各种设施。国内外的防波堤的结构型式有斜坡式、直立式、混合式。各种结构型式都有其优缺点和适用条件。①斜坡式防波堤，一般由石块或各种形式的混凝土块体抛筑而成；也有的是堤心抛石，面层护以重量较大的混凝土块体。斜坡式防波堤一般适用于水深较小、地基较差和石料来源丰富的地方。如果用混凝土块体护面，也适用于水深较大、波浪较大的地方。然而这种抛石斜坡堤结构在水深增大和波浪条件恶化后，不仅其异形护面块体的稳定重量将变得很大，而且其断面尺度的增加也很大，约与水深的平方成正比，因而耗材巨大，工程造价急剧增高，很不经济合理。②直立式防波堤，用钢筋混凝土沉箱或混凝土方块砌筑而成。一般适用于地基较好、水深较大的地方。③混合式防波堤，下部为抛石结构，上部为直墙结构，是斜坡式和直立式相结合的形式，适用于水深较大的情况，比较经济合理。
近几年还出现了各种浮式、透空式新结构。透空式和浮式防波堤利用波能分布集中于水体表层这一特点，在水体表层设置消浪设施。透空式防波堤是由支墩与其中间伸入水中一定深度的挡波结构所组成。支墩可做成重力式、桩式或管桩结构；挡波结构可采用箱式、挡板和消能孔洞或栅栏等。透空式防波堤较斜坡式防波堤和直立式防波堤经济轻便、能快速施工和对海洋环境的影响更小。专利号为CN201510593866.2的专利主张的一种带圆弧板的Π型桩基透空式防波堤，它的特征是利用圆弧型结构受力特性较好的特点，降低恶劣海况下上部结构因受力较大而发生破坏的可能性。其缺点是结构没有挡浪设施，仅靠现有设施消浪很难保证港池侧泊稳条件。专利号为CN103215918A的专利主张的是一种斜坡式桩基挡浪板透空堤结构，它的特征是桩基上端安装有斜坡式挡浪板，挡浪板上布置有用于消浪的人工块体。其缺点是斜坡式结构占用海域面积较直立式大。专利号为CN201010580554的专利主张的是一种含有内外侧挡浪板和上部挡浪墙的一种透空式防波堤，其缺点是挡浪板不是透空结构，该结构大部分的波浪靠挡，结构受力很大。专利号为CN201120565865和专利号为CN96105834的专利分别主张一种透空式防波堤，前者基本没有消浪能力全部靠挡浪实现防波功能，后者上部缺乏挡浪设施，对波高较高的波浪靠结构本身挡浪势必造成结构顶标高增加、投资增加。为了充分发挥防波堤的挡浪和消浪效果，同时又经济合理，对港口自然条件影响小，便于施工，有必要对防波堤结构进行进一步研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种环境友好、占用海域面积小、结构简单、兼具挡浪和消浪效果的带有消能室的桩基结构防波堤。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种带有消能室的桩基结构防波堤，包括桩基1、桩基承台2、横梁3、纵梁4和消能室7，若干根所述桩基1设置在桩基承台2下方，所述桩基承台2上部搭接纵横交错的横梁3、纵梁4支撑消能室7。结构整体靠桩基支撑，若干根桩基共用一个桩基承台，承台上部搭接纵横交错的横梁、纵梁，之后上部安设消能室，消能室上部海侧布设挡浪墙，海侧、港池侧分别安设挡浪板。除挡浪墙用于挡浪，桩基用于支撑整个结构自重及承担外部荷载外，其他所有的部位都兼具消能效果，这些部位包括：消能室上部开敞、侧面及底板开孔、内部肋板开孔；挡浪板上开孔；横、纵梁交叉之间形成的空隙；桩基承台之间的空隙等。该结构利用这些空隙达到波浪破碎进而削减能量提高港池侧泊稳条件的目的。
本发明的有益效果是：桩基断面小、防波堤海侧和港池侧水体可以自由交换、占用海域面积小；兼具挡浪和消浪效果，且消能室是由若干个纵横交错的上部有开孔设计的横纵肋墙构成的复合型的消能结构，波浪在消能室内可以完成多次往复逐步衰减式的消能；同时由于上部消能室和挡浪板均为开孔设计，又很好的克服了直立式防波堤波浪反射强的弱点。通过挡浪板的透空设计、桩基承台之间的空隙、横纵梁之间相互搭接形成的空隙、消能室四周及底板的透空室设计等既减少了横向波浪的作用，又减小了纵向波浪向下的打击力及向上的浮托力。且这些纵横交错的透空设计具有良好的波浪破碎即消能作用。本结构除消能室外，其他均为常规部件，施工难度低、装配化程度高。利用该结构建造的防波堤环境友好，且在同等条件下可节省工程造价。
附图说明
图1为本发明带有消能室的桩基结构防波堤的俯视示意图；
图2为图1的横剖面示意图；
图3为本发明带有消能室的桩基结构防波堤的使用状态示意图。
图中：
1.桩基 2.桩基承台 3.横梁 4.纵梁
5.挡浪墙 6.挡浪板 7.消能室
具体实施方式
下面结合附图对本发明的带有消能室的桩基结构防波堤加以说明。
如图1-图3所示，一种带有消能室的桩基结构防波堤包括桩基1、桩基承台2、横梁3、纵梁4、挡浪墙5、挡浪板6、消能室7，结构整体靠桩基1支撑，若干根桩基1共用一个桩基承台2，承台上部搭接纵横交错的横梁3、纵梁4，之后上部安设消能室7，消能室上部海侧布设挡浪墙5，海侧、港池侧分别安设挡浪板6。
桩基1由若干直桩或叉桩或直桩与叉桩的组合构成，其断面形状为圆形或方形，材料可以是钢材、钢筋混凝土或钢材、钢筋混凝土组合。挡浪板6可以外海侧、港池侧均有，也可以只有外海侧有，也可以在结构断面中间任意位置增设挡浪板。挡浪板上可开孔、可不开孔。消能室7由前墙、后墙、底板及若干纵横交错的肋墙构成复合型的消能结构，所有部位均为开孔设计。消能室7材料为钢筋混凝土。
实施例：
如图1和图2所示的带有消能室的桩基结构防波堤，由桩基1、桩基承台2、横梁3、纵梁4、挡浪墙5、挡浪板6、消能室7组成。桩体1为钢管桩，直径1.5m，壁厚16mm，桩长35m，桩顶标高-2.5m，桩体倾斜度4：1；承台厚度1.5m，预制，与桩连接部位现浇；预制横纵梁高度2m，纵横搭接在承台上，而后现浇，通过承台上的预留钢筋将横纵梁、承台和桩连接成一个整体；挡浪板预制，与纵梁安设方法类似；横纵梁上部预设钢筋，上部现浇或预制装配形成消能室，消能室高度4m，整个结构断面宽度25m；待消能室钢筋混凝土养护稳定好之后，其上部外海侧设置挡浪墙，高度2m。
利用本发明建造的防波堤海侧和港池侧水体可以自由交换，透空式防波堤占用海域面积小、环境友好；其设计理念从刚性的“挡”浪转化成相对柔性的“挡+消”相结合，能够最大程度优化桩基设计，对工程地质的适应性强、施工快捷、工程造价较低。
Claims (10)
1.一种带有消能室的桩基结构防波堤，其特征是：包括桩基(1)、桩基承台(2)、横梁(3)、纵梁(4)和消能室(7)，若干根所述桩基(1)设置在桩基承台(2)下方，所述桩基承台(2)上部搭接支撑消能室(7)的纵横交错的横梁(3)、纵梁(4)。
2.根据权利要求1所述的一种带有消能室的桩基结构防波堤，其特征是：若干根桩基(1)数个或全部共用一个桩基承台(2)；所述横梁(3)设置在相邻纵梁(4)之间且与纵梁(4)位于同一个平面上。
3.根据权利要求1所述的一种带有消能室的桩基结构防波堤，其特征是：所述消能室(7)由前墙、后墙、底板围成上方开口的方形体，内部为若干平行纵横交错的肋墙形成的小方形体，所述小方形体的肋墙均设有开孔。
4.根据权利要求1所述的一种带有消能室的桩基结构防波堤，其特征是：所述消能室(7)上部海侧布设挡浪墙(5)，海侧、港池侧分别安设挡浪板(6)。
5.根据权利要求1所述的一种带有消能室的桩基结构防波堤，其特征是：所述桩基(1)由若干直桩或叉桩或直桩与叉桩的组合构成。
6.根据权利要求1所述的一种带有消能室的桩基结构防波堤，其特征是：挡浪板(6)设置在港池侧和/或外海侧、或增设在结构断面中间任意位置。
7.根据权利要求1所述的带有消能室的桩基结构防波堤，其特征是：挡浪板(6)上开设或不开若干个通孔。
8.根据权利要求1所述的带有消能室的桩基结构防波堤，其特征是：所述桩基(1)材料为钢材、钢筋混凝土或钢材与钢筋混凝土组合。
9.根据权利要求1所述的带有消能室的桩基结构防波堤，其特征是：所述桩基(1)的断面形状为圆形或方形。
10.根据权利要求1所述的带有消能室的桩基结构防波堤，其特征是：所述消能室(7)材料为钢筋混凝土。
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