斜向波对反弧面防波堤作用的波浪力试验研究

摘要

本文基于分段式离岸堤后所形成的特殊地貌，通过改变直立式防波堤墙面的几何形状，提出了一种前墙结构形式为弧形面的反弧面防波堤。与直立式防波堤相比反弧面防波堤的优点是其弧形面上承受的是不同相位的水平波压力，因此波浪力的合力较小。目前有关于反弧形面防波堤的研究大多是在波浪水槽中进行的，且都是基于波浪正向入射的情况，而真实海域中的防波堤往往受到的是斜向波浪作用。本文首次采用三维物理模型，分别对不同入射角的波浪作用下反弧面防波堤的波压力特性进行试验研究，探讨不同入射角、波要素、弧形面半径等与作用在反弧面防波堤波浪力的相互关系及计算方式，为该型式防波堤的应用提供技术依据，通过研究主要得出以下结论:
　　1.研究表明斜向规则波作用下波浪力合力随相对水深D/R、相对波高H/D的增加整体上呈现递增的趋势，随波陡H/L、相对半径R/L的增加则是递减的趋势;同时比较相同条件下，不同入射波作用在反弧面防波堤上的波浪力发现，波浪入射角越大，波浪力合力越小。
　　2.当波峰与波谷来临时刻，反弧面防波堤波压强纵向分布规律为类似三角形分布，波峰时刻的波压强最大值为静水面处，波谷时刻波压强的最大值为静水面以下两排测点附近;由于入射角的改变正向波与斜向波作用在反弧面防波堤上的波压强的横向分布规律并不统一，当正向波入射时波压强最大值为3＃测压断面;3＃断面两侧的测压断面压强值基本对称;当斜向波入射时波压强最大值为2＃测压断面，1＃与2＃测压断面的波压强大于4＃与5＃断面，随入射角增大两者差值逐渐增大。
　　3.当波峰来临时刻，三维波浪港池中防波堤受到波浪力小于二维水槽中防波堤受到的波浪力，分析其原因是波浪遇弧形面发生反射，反射波的波向与水槽边壁方向成一夹角，反射波遇水槽边界后再次发生反射，对波压强测量结果产生一定影响。
　　4.将入射角为15°、30°、45°时作用在反弧面防波堤上的波浪总力与平面直立墙防波堤的波浪力进行比较，根据试验提出不同入射角波浪作用在反弧面防波堤上的波浪力计算公式。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 问题的提出

1．2 论文的研究意义

1．3 研究现状

1．3．1 斜向波对建筑物作用的试验研究现状

1．3．2 斜向波对建筑物作用数值模拟研究现状

1．4 本文的研究内容

第二章 试验研究方案

2．1 试验的内容

2．2 试验装置及仪器布置

2．2．1 试验场地及布置

2．2．2 试验设备

2．2．3 试验模型设计

2．2．4 压力传感器布置

2．3 试验方案设计

2．3．1 试验组次

2．3．2 试验步骤

2．3．3 试验注意事项

第三章 斜向波对防波堤的波浪力分析

3．1 斜向规则波作用下波浪力与各影响因素关系

3．1．1 反弧形面防波堤波浪力的无量纲化分析

3．1．2 入射角15度时波浪力与各影响因素的关系

3．1．3 入射角30度时波浪力与各影响因素的关系

3．1．4 入射角45度时波浪力与各影响因素的关系

3．2 波浪力最大时刻同步波压分布规律

3．3 波浪要素对特定点压强影响

3．3．1 相对波高对特定点压强的影响

3．3．2 周期对特定点压强的影响

3．4 测点波压历时曲线

3．5 小结

第四章 波浪力对比分析

4．1 正向波入射下波浪力的对比分析

4．2 斜向波对反弧面防波堤波浪力对比分析

4．2．1 日本港湾基准公式

4．2．2 斜向波入射下波浪力对比

4．3 斜向波浪力公式拟合

4．4 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

附录