CN220977863U - 一种采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构，包括多个桩基、多条横梁、多块第一消浪格栅和多块第二消浪格栅，横梁间隔固定于桩基顶部，多块第一消浪格栅铺排固定于连接框架上，多块第二消浪格栅固定于连接框架上；连接框架固定于横梁上，第一消浪格栅拼接成具有倾斜消浪坡面的整体，多块第二消浪格栅并排拼接成具有竖直消浪面的整体，第一消浪格栅和第二消浪格栅均为表面开设多孔结构的面板。本实用新型的有益效果是综合利用斜坡式消浪格栅和直立消浪格栅进行消浪，并利用二者之间的相位差形成二次消浪，提高了结构透空率和消浪效果，消浪栅栏板通过空间框架结构连接，形成装配式消浪防波堤结构，改善结构受力状态，降低工程造价。

Description

一种采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构

技术领域

本实用新型属于海洋工程和水运工程中的生态防护领域，具体涉及一种采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构。

背景技术

在港口工程生产建造活动时需采取有效措施减小对海洋生态的影响，保证海洋水体的流动和交换，选用透空性结构型式，要求构筑物纵截面中透水部分占比70％以上，这对以往固定式防波堤结构提出了挑战。

以往固定式防波堤结构主要依靠实体结构对波浪的反射来实现对堤内区域的掩护，包括斜坡堤、直立堤等传统结构形式和半圆体、大圆筒、箱筒等新型结构。桩基固定式防波堤结构具有一定透空率，但该类结构也多依靠实体挡板对波浪进行反射，在水深相对较小的区域透空率不足。而随着海上光伏等新能源开发的需求，浅水区域透空式防波堤的建造需求日益增加。通过开孔等方式增加结构透空率，对于以波浪反射为消浪原理的防波堤结构而言，将大大消减防波堤的消浪效果。因此如何在保证效率效果的同时，提高结构透空率是目前设计中面临的较大难题。

专利号为CN106320264A，一种兼顾发电功能的桩基透空式防波堤，将防波防浪和波浪能发电集于一身，利用前墙、顶板和后墙形成的气室作为挡浪主体，前墙深入至水下挡浪，波峰通过时利用实体挡墙反射挡浪，波谷通过时通过后墙下设置栅栏板型挡浪板，进一步提高挡浪消波效果，栅栏板开孔率20％-40％。挡浪主体为实体结构，存在相对水深较小情况下透空率不满足要求的问题。其缺陷为实体墙体材料用量较大，工程造价较高。

专利号为CN208701607U，一种桩基透空式防波堤，提出了一种可满足船只通行需求的防波堤，通过波浪传播方向的前后两个防波板组挡浪，防波板组包括4层开孔挡板，开孔位置前后交错布置，纵截面等效于实体挡板。防波板组固定于实体承台上，承台上设置直立实体挡浪墙。防波堤整体利用实体挡墙反射挡浪。其缺陷为防波板组包括4层开孔挡板，开孔位置前后交错布置，纵截面等效于实体挡板，同样存在相对水深较小情况下不满足要求的问题，结构方案较为复杂，材料用量大、施工复杂，工程造价较高。

专利号为CN216379368U，一种桩基透空式防波堤，提出了一种上部半圆体和下挡板结合的防波堤结构，上部半圆体开孔率5％，下部迎浪面挡板为开孔弧形结构，开孔率为10％-30％，下部背浪侧挡板为实体结构。上部开孔半圆体利用弧形挡浪面部分挡浪，并利用开孔和内部空腔形成波浪消能室。下部波浪通过迎浪侧挡板开孔进入前后挡板形成的消能室进行消浪。其缺陷是上部半圆体和下部背浪侧实体挡板的总体透空率非常低，开孔主要是用于波浪水体进入消能室内消能，同样存在相对水深较小情况下不满足要求的问题，结构材料用量大，工程造价较高。如何进一步提高透空率直至满足透水构筑物要求。

专利号为CN105200957A，带圆弧板的Π型桩基透空式防波堤，包括圆弧板、腹板和底板，圆弧板和腹板开孔率分别为5％和15％-35％。防波堤利用以上部件组成的消能室进行消浪。其缺陷是腹板开孔率15％-35％相对以上三种结构开孔率有所增加，但综合考虑圆弧顶板的纵截面投影效应，透空率仍然不足。结构仅在梁上部设置了挡浪结构，为了满足挡浪需求，Π型挡浪结构和横梁需整体浸没在水中，一方面这导致上部预制构件和桩基之间的连接节点位于水下，大大增加了结构的施工难度和施工费用，另一方面也使得结构的整体材料用量增加，增加了工程造价。

除了上述存在问题以外，以上几个专利的结构在形式上都比较复杂，实际实施难度大。此外，挡浪面以直立体为主，波浪力直接作用在直立结构上形成对悬臂结构的弯曲效应，导致下部桩基弯矩内力非常大，需增大桩径和桩数来适应较大的悬臂弯矩，直接导致工程造价的增加。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是提供一种采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构，可满足透水构筑物透空率要求、并保证结构消浪效果，克服了现有技术中的不足。

本实用新型采用的技术方案是：一种采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构，包括多个桩基、多条横梁、多块第一消浪格栅和多块第二消浪格栅，所述桩基的下部能插入固定于水底的原泥面以下，所述横梁间隔固定于所述桩基顶部，所述桩基对所述横梁形成支撑，多块所述第一消浪格栅铺排固定于连接框架上、与所述连接框架形成一预制整体，多块所述第二消浪格栅固定于所述连接框架上；所述连接框架固定于所述横梁上，通过所述横梁固定于所述桩基顶部，所述第一消浪格栅在所述横梁上拼接成具有一个或两个倾斜消浪坡面的整体，多块所述第二消浪格栅固定于所述横梁的下方，多块所述第二消浪格栅并排拼接成具有竖直消浪面的整体，所述第一消浪格栅和所述第二消浪格栅均为表面开设多孔结构的面板。

可选的，所述多孔结构中的孔位于所述面板一面的孔面积大于其位于所述面板另一面的孔面积，其中所述倾斜消浪坡面上的所述孔位于所述倾斜消浪坡面上表面上的孔面积大于所述倾斜消浪坡面下表面的孔面积。

可选的，所述孔为矩形孔，所述矩形孔的截面为梯形。

可选的，所述倾斜消浪坡面上的所述矩形孔的长边与所述倾斜消浪坡面上波浪在该坡面上的流向保持一致。

可选的，多块所述第一消浪格栅拼接成具有两个对称分布的倾斜消浪坡面的整体。

本实用新型具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，综合利用斜坡式消浪格栅和直立消浪格栅进行消浪，并利用二者之间的相位差形成二次消浪，提高了结构透空率和消浪效果，消浪栅栏板通过空间框架结构连接，形成装配式消浪防波堤结构，改善结构受力状态，降低工程造价。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式一的侧面结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式二的侧面结构示意图；

图3是图1、图2的正面结构示意图；

图中：1、第一消浪格栅；2、第二消浪格栅；3、连接框架；4、横梁；5、桩基；6、原泥面。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

具体实施方式一：

如图1、图3所示，本实用新型提供一种采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构，包括多个桩基5、多条现场浇筑的横梁4、多块第一消浪格栅1和多块第二消浪格栅2，桩基5的下部插入固定于水底的原泥面6以下，横梁4间隔固定于桩5基顶部，桩基5对横梁4形成支撑，多块第一消浪格栅1铺排固定于连接框架3上，第一消浪格栅1与连接框架3形成一预制整体，多块第二消浪格栅2固定于连接框架3上，第二消浪格栅2可以单独设置，也可以与连接框架3预制连接，上述预制整体通过现场浇筑的横梁4固定于桩基5的顶部，多块第一消浪格栅1在横梁4上拼接形成具有一个倾斜消浪坡面的消浪单元，多块第二消浪格栅2在横梁4的下方并排拼接成具有竖直消浪面的消浪单元，第一消浪格栅1和第二消浪格栅2均为表面开设多条矩形孔的面板，格栅上的孔截面的形状也可采用圆形、方形或其他不规则形状。格栅上的开孔可设置为孔的内壁尺寸均匀的孔，也可设置成格栅一面的孔面积大于格栅另一面孔面积的孔内壁尺寸大小不同的孔，本实施例中选择的矩形孔为孔内壁尺寸不同的矩形孔，该矩形孔的截面为梯形，该矩形孔位于倾斜消浪坡面的上表面的孔面积较大。将孔的内壁尺寸设置为不同尺寸可以进一步增加波浪通过孔时的阻力，起到增强消浪效果的作用。

上述结构中，倾斜消浪坡面上的矩形孔沿波浪传播方向开孔，矩形孔的尺寸和间距根据透空率、消浪效果和结构强度要求等综合确定，通常采用通过波浪物理模型试验的消浪效果对各参数进行确定。由第一消浪格栅1组成的具有倾斜消浪坡面的消浪单元和由第二消浪格栅2组成的具有竖直消浪面组成的消浪单元固定于连接框架3上，共同构成装配式的采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构的消浪主体，该消浪主体通过横梁4固定于下部桩基5上，桩基5布置根据设计条件和适用需求综合确定。

桩基5可采用钢筋混凝土、钢结构或高强复核材料。其余部分可采用钢筋混凝土和和高强复核材料。其余部分采用钢筋混凝土结构时，消浪主体为整体预制安装，横梁4现浇钢筋混凝土。其余部分为高强复核材料时，消浪主体、横梁4和桩基5之间可采用承插胶结等方式连接。

上述结构的消浪原理为：(1)波浪传播过程中，波峰面到达防波堤结构时，具有倾斜消浪坡面的第一消浪格栅格板1采用斜坡堤消浪原理，引导波浪水体沿倾斜消浪坡面向防波堤堤顶爬升，以阻止波浪向前传播，在爬升过程中部分水体通过第一消浪格栅1上的矩形孔处跌落，跌落水体经第一消浪格栅消能后波能进一步减小，跌落过程中与静水面以下水体之间产生冲击进一步消减能量；(2)波浪传播过程中，波谷面到达防波堤结构时，下部第二消浪格栅格板2利用栅格板上的矩形孔进行消浪；(3)截面为梯形的矩形孔形成由宽变窄的通道，进一步增加消浪格栅的消浪效果。

具体实施方式二：

如图2、图3所示，本实施例与具体实施方式一的区别主要在于消浪主体上具有对称的两个倾斜消浪坡面。

本实用新型中的采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构相对于现有技术具有如下优势：

(1)本实用新型采用格栅式消浪结构实现防波堤消浪功能，结构自身透空率高，在相对水深较小的情况下，仍能满足不透水构筑物的要求；

(2)本实用新型将斜坡堤、消浪格栅和桩基透空防波堤消浪原理集于一体，在高透空率的前提下保障了结构的防波消浪效果，减小了材料用量，降低工程造价；

(3)采用倾斜的消浪格栅形式，将水平波浪力转化为垂直于倾斜消浪面的荷载，将一部分波浪力转化为有利的稳定作用，减小了波浪对下部桩基的弯曲作用，改善了结构受力状态，降低工程造价；

(4)消浪格栅采用全透空式的连接框架进行连接，避免以往结构通过承台板或开孔墙体的连接方式等造成的结构透空率低的问题，减少了材料用量，降低了工程造价；

(5)结构采用整体预制安装施工方式，结构装配率高，施工工艺简单，施工速度快。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构，其特征在于：包括多个桩基、多条横梁、多块第一消浪格栅和多块第二消浪格栅，所述桩基的下部能插入固定于水底的原泥面以下，所述横梁间隔固定于所述桩基顶部，所述桩基对所述横梁形成支撑，多块所述第一消浪格栅铺排固定于连接框架上、与所述连接框架形成一预制整体，多块所述第二消浪格栅固定于所述连接框架上；所述连接框架固定于所述横梁上，通过所述横梁固定于所述桩基顶部，所述第一消浪格栅在所述横梁上拼接成具有一个或两个倾斜消浪坡面的整体，多块所述第二消浪格栅固定于所述横梁的下方，多块所述第二消浪格栅并排拼接成具有竖直消浪面的整体，所述第一消浪格栅和所述第二消浪格栅均为表面开设多孔结构的面板。

2.根据权利要求1所述的采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构，其特征在于：所述多孔结构中的孔位于所述面板一面的孔面积大于其位于所述面板另一面的孔面积，其中所述倾斜消浪坡面上的所述孔位于所述倾斜消浪坡面上表面上的孔面积大于所述倾斜消浪坡面下表面的孔面积。

3.根据权利要求2所述的采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构，其特征在于：所述孔为矩形孔，所述矩形孔的截面为梯形。

4.根据权利要求3所述的采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构，其特征在于：所述倾斜消浪坡面上的所述矩形孔的长边与所述倾斜消浪坡面上波浪在该坡面上的流向保持一致。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构，其特征在于：多块所述第一消浪格栅拼接成具有两个对称分布的倾斜消浪坡面的整体。