CN111305145B - 一种带有废旧轮胎的梯形浮式防波堤 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种带有废旧轮胎的梯形浮式防波堤，包括截面为等腰梯形的防波堤堤身、布置在堤身顶部的防浪墙、布置在堤身前后斜面的格栅和桁架、布置在桁架上的若干个废旧轮胎、布置在堤身底部的垂荡板和含有圆角矩形开孔的竖直板及用于固定防波堤的锚泊系统。通过采用梯形堤身和格栅，使波浪在堤身斜面爬升时更易破碎；通过布置桁架及废旧轮胎，可增大水流阻力，扰乱波浪传播轨迹；通过布置防浪墙，防止波浪越过防波堤；通过布置含开孔的竖直板，在反射大部分波浪的同时，允许少部分波浪通过，以减少锚链力荷载，提高防波堤整体安全性；通过设置垂荡板，可以减少防波堤垂荡运动以达到最佳的消波效果。
Description
技术领域
本发明属于海洋工程技术领域，具体涉及一种带有废旧轮胎的梯形浮式防波堤。
背景技术
近年来，随着人类社会的快速发展，陆地自然资源被大量地开采和消耗，土地资源也因现代化城市的兴起而稀缺，两者都已无法满足人类社会的进一步发展。因此，人类开始将眼光投向了蕴含着巨大能量的海洋。
在开发和探索海洋的浪潮中，大量的海上浮桥、浮栈、浮游码头、深海养殖网箱以及海上作业平台等被广泛布置于海洋中以满足开发海洋资源和发展海洋经济的需求。然而，这些大型海上浮式结构物往往需要有效的掩护措施以保证其安全和正常作业。防波堤正是基于这样的需求应运而生的。
按照布置形式，防波堤可分为固定式防波堤和浮式防波堤两种。与固定式防波堤相比，浮式防波堤具有以下优点：1、浮式防波堤对海底地基要求较低，具有更广泛的适用性，可布置于海底变化复杂的海域。2、浮式防波堤的工程造价低于固定式防波堤，而且浮式防波堤的造价受水深影响较小，可布置于深海区域。3、浮式防波堤允许水流流动和鱼类等海洋生物的迁徙，而且不会破坏布置区域的珊瑚礁，对布置区域的海洋环境和自然渔业资源影响较小。4、浮式防波堤建造简单，后期维修便捷，维护费用较低。
正是这些优点使得浮式防波堤近年来成为国内外学者和研究人员所关注的热点。但现有浮式防波堤仍然存在以下两点主要缺点：
一、现有大多数浮式防波堤主要依靠反射入射波的方式达到消减波浪的目的，然而此方式会使防波堤结构受到较大的波浪载荷，对锚泊系统易造成破坏。此外，该方式对短周期波浪效果较好，而对长周期波浪效果较差。
二、根据波浪理论的研究和试验表明，水体表层至水面以下三倍波高的水深范围内集中了全部波能的98％。但现有大多数浮式防波堤因工程造价及建造等原因，吃水较浅，无法阻挡吃水深度以下的波浪和流。
目前，我国正在进行南海大开发，对浮式防波堤的市场需求较大。因此，设计一种经济、安全、高效的新型浮式防波堤十分必要。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种带有废旧轮胎的梯形浮式防波堤，既能通过反射入射波、扰乱波浪传播轨迹、增大水流阻力等多种方式有效消减波浪，同时又能提高锚泊系统安全性并减少材料使用和工程造价。
为解决上述技术问题，本发明提供一种带有废旧轮胎的梯形浮式防波堤。
本发明所提供的带有废旧轮胎的梯形浮式防波堤，包括防波堤堤身、格栅、防浪墙、桁架、若干个废旧轮胎、竖直板和垂荡板；
所述防波堤堤身的截面为等腰梯形；
所述格栅布置于防波堤堤身斜面上，分别沿斜面的长宽方向均匀分布且垂直于斜面；
所述防浪墙布置于堤身顶部中垂面处，所述防浪墙的截面为矩形；
所述桁架共有两个，分别布置于堤身前后斜面的格栅上，并与格栅刚性固定；
所述桁架的形状为等腰直角三角体，斜边长度与堤身斜面宽度相同，高度与堤身斜面长度相同；
所述桁架由截面为矩形的钢管焊接而成；
所述废旧轮胎有若干个，布置于桁架上；
所述废旧轮胎均填充有轻型浮性材料；所述轻型浮性材料可为泡沫；
所述废旧轮胎的布置方式分为水平和竖直布置两种；
所述竖直板共有两个，布置于堤身底部，并关于堤身底部中垂面对称；
所述竖直板上均匀分布有若干个开孔；
所述开孔可为圆角矩形的开孔；
所述垂荡板与所述竖直板垂直布置；
所述垂荡板共有两个，两个所述垂荡板关于竖直板中垂面对称；
所述带有废旧轮胎的梯形浮式防波堤还包括锚泊系统。
所述锚泊系统包括系泊链和配重块，系泊链的顶端与竖直板底部连接，配重块配置在系泊链底端，铺放在海床上；
所述系泊链可为锚链、聚酯缆和钢丝绳中的一种；
所述配重块可为水泥块或石块；
所述配重块的数量大于1，所述大于1个配重块采用串联方式配置在系泊链底端；
所述防波堤堤身的材质为钢筋混凝土等刚性材料；
所述格栅的材质为钢筋混凝土等刚性材料；
所述防浪墙材质为钢筋混凝土等刚性材料；
所述桁架材质为钢等刚性材料；
所述竖直板材质为钢等刚性材料；
所述垂荡板材质为钢等刚性材料。
有益效果：本发明的带有废旧轮胎的梯形浮式防波堤，与现有技术相比，具有以下优点：
1、防波堤堤身采用等腰梯形的形式，既能保证防波堤优异的消波性能，还能减少防波堤所受横向波浪载荷和锚链力，提高防波堤整体安全性；
2、在堤身斜面均匀布置格栅，可以增加堤身斜面的不平整度，使得波浪在斜面爬升时受到更大的阻力和摩擦从而破碎，提高了防波堤的消波性能。
3、防浪墙的使用有利于减少越浪量；
4、在防波堤堤身前后斜面布置桁架和废旧轮胎，不仅可以减少工程造价，还能通过增大水流阻力和扰乱波浪传播轨迹的方式达到消减波浪的目的；
5、通过在堤身底部布置含有圆角矩形开孔的竖直板，可以在反射大部分波浪的同时，允许少部分波浪通过，以减少锚链力荷载，提高防波堤整体安全性；
6、垂荡板的设置可极大提高防波堤的垂荡附加质量，减少防波堤的垂荡运动，从而提高防波堤的消波性能。
附图说明
图1是本发明的带有废旧轮胎的梯形浮式防波堤三维图；
图2是本发明的系泊系统布置图；
图3是本发明的梯形堤身三维图；
图4是本发明的桁架三维图；
图5是本发明的竖直板正视图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
如图1至图5所示，本发明的一种带有废旧轮胎的梯形浮式防波堤，包括防波堤堤身1、防浪墙2、桁架3、若干个废旧轮胎4、竖直板5、垂荡板6、格栅8和锚泊系统，锚泊系统包括系泊链9和配重块10。
本实施例中，防波堤堤身1材质为钢筋混凝土等刚性材料，截面为等腰梯形，这样的形状设置不仅能够反射一定的入射波，还能使一部分波浪沿斜面爬升从而破碎。因此，等腰梯形堤身1的使用既能保证防波堤优异的消波性能，还能减少防波堤所受横向波浪载荷和锚链力，提高整体安全性。
本实施例中，防波堤堤身1斜面布置有格栅8，格栅8分别沿斜面的长宽方向均匀分布且垂直于斜面，材质为钢筋混凝土等刚性材料，格栅8的使用增加了堤身1斜面的不平整度，使得波浪在斜面爬升时受到更大的阻力和摩擦，从而更易破碎。
本实施例中，防浪墙2材质为钢筋混凝土等刚性材料，截面为矩形，布置于堤身 1顶部中垂面处，可极大地减少越浪量。
本实施例中，桁架3材质为钢等刚性材料，形状为等腰直角三角体，斜边长度与堤身1斜面宽度相同，高度与堤身1斜面长度相同，由截面为矩形的钢管焊接而成，共有两个，分别布置于堤身1前后斜面的格栅上，并与格栅8刚性固定。
本实施例中，废旧轮胎4有若干个，胎内均填充有泡沫等轻型浮性材料，布置于桁架3上，布置方式分为水平和竖直布置两种，废旧轮胎4的使用不仅可以减少工程造价，还能通过增大水流阻力和扰乱波浪传播轨迹的方式达到消减波浪的目的。
本实施例中，竖直板5材质为钢等刚性材料，共有两个，布置于堤身1底部，并关于堤身1底部中垂面对称，板上均匀分布着若干个圆角矩形的开孔7，这样的设计可以在反射大部分波浪的同时，允许少部分波浪通过，以减少锚链力荷载，提高防波堤整体安全性。
本实施例中，垂荡板6材质为钢等刚性材料，共有两个，均与竖直板5垂直布置，且关于竖直板5中垂面对称，垂荡板6的设置可极大提高防波堤的垂荡附加质量，减少防波堤的垂荡运动，从而提高防波堤的消波性能。
本实施例中，锚泊系统包括系泊链9和配重块10，系泊链9的材质为锚链、聚酯缆或钢丝绳中的一种，配重块10的材质为水泥块或石块，数量大于1，采用串联方式配置在系泊链9底端，铺放在海床上，系泊链9顶端则与竖直板5底部连接，从而达到固定防波堤的目的。
本发明的带有废旧轮胎的梯形浮式防波堤消波机理如下：防波堤在抵抗恶劣海况过程中，当波浪传播至防波堤附近时，首先接触的是桁架3和布置在桁架上的若干个内部填充泡沫的废旧轮胎4，因受到桁架3和废旧轮胎4的干扰，一部分波浪的运动轨迹发生变化，波浪开始紊乱，波浪能量出现衰减。随后，波浪到达防波堤梯形堤身 1，一部分波浪直接被堤身1反射回来，另一部分则沿着堤身1斜面爬升，堤身1斜面上的格栅8增加了堤身1斜面的不平整度，使得波浪在斜面爬升时受到更大的阻力和摩擦从而破碎，部分飞溅的波浪则被防浪墙2挡住。水面以下波浪在接触到竖直板5 时，一部分波浪直接被竖直板5反射回来，另一部分波浪则穿过圆角矩形开孔7，以保证防波堤锚链力不至于过大而断裂。当防波堤在波浪中运动时，垂荡板6增大了防波堤的附加质量，抑制了防波堤与波浪的相对运动，极大地提高了防波堤的消波效果。
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 (11)
1.一种带有废旧轮胎的梯形浮式防波堤，其特征在于：所述梯形浮式防波堤包括防波堤堤身、格栅、防浪墙、桁架、若干个废旧轮胎、竖直板和垂荡板；
所述防波堤堤身的截面为等腰梯形；
所述格栅布置于防波堤堤身前后斜面上；
所述防浪墙布置于堤身顶部；
所述桁架共有两个，分别布置于堤身前后斜面的格栅上，并与格栅固定；
所述废旧轮胎有若干个，布置于桁架上；
所述竖直板布置于堤身底部；
所述垂荡板与所述竖直板垂直布置。
2.根据权利要求1所述的梯形浮式防波堤，其特征在于：
所述格栅分别沿防波堤堤身斜面的长宽方向均匀分布且垂直于斜面；
所述防浪墙截面为矩形，布置于堤身顶部中垂面处；
所述桁架的形状为等腰直角三角体，斜边长度与堤身斜面宽度相同，高度与堤身斜面长度相同；
所述桁架由截面为矩形的钢管焊接而成。
3.根据权利要求2所述的梯形浮式防波堤，其特征在于：所述废旧轮胎均填充有轻型浮性材料；所述轻型浮性材料为泡沫；
所述废旧轮胎的布置方式分为水平和竖直布置两种。
4.根据权利要求3所述的梯形浮式防波堤，其特征在于：
所述竖直板共有两个，布置于堤身底部，并关于堤身底部中垂面对称；
所述竖直板上均匀分布有若干个开孔。
5.根据权利要求4所述的梯形浮式防波堤，其特征在于：所述开孔为圆角矩形的开孔。
6.根据权利要求5所述的梯形浮式防波堤，其特征在于：所述垂荡板共有两个，两个所述垂荡板关于竖直板中垂面对称。
7.根据权利要求6所述的梯形浮式防波堤，其特征在于：所述带有废旧轮胎的梯形浮式防波堤还包括用于固定防波堤的锚泊系统。
8.根据权利要求7所述的梯形浮式防波堤，其特征在于：所述锚泊系统包括系泊链和配重块，系泊链的顶端与竖直板底部连接，配重块配置在系泊链底端，铺放在海床上。
9.根据权利要求8所述的梯形浮式防波堤，其特征在于：所述系泊链为锚链、聚酯缆和钢丝绳中的一种；
所述配重块为水泥块或石块；
所述配重块的数量大于1，所述配重块采用串联方式配置在系泊链底端。
10.根据权利要求1所述的梯形浮式防波堤，其特征在于：所述防波堤堤身的材质为刚性材料；
所述格栅的材质为刚性材料；
所述防浪墙材质为刚性材料；
所述桁架材质为刚性材料；
所述竖直板材质为刚性材料；
所述垂荡板材质为刚性材料。
11.根据权利要求10所述的梯形浮式防波堤，其特征在于：所述防波堤堤身的材质为钢筋混凝土；
所述格栅的材质为钢筋混凝土；
所述防浪墙材质为钢筋混凝土；
所述桁架材质为钢；
所述竖直板材质为钢；
所述垂荡板材质为钢。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |