废旧轮胎式浮防波堤模型试验设计与性能研究

摘要

由于近年来浮式防波堤越来越受到工程界和研究人员的关注，其中最关心的是浮式防波堤的消浪性能和锚链力特性，这就要求结构即具有良好的消浪性能又兼顾优良的锚链力特性。同时鉴于目前在国内对于本文研究的废旧轮胎式浮防波堤模型试验设计、试验技术、结构消浪性能及锚链特性试验研究还处于空白阶段，本文从废旧轮胎式浮防波堤内摩擦、干扰水质点轨迹的消浪机理及增加刚度减少柔性结构尾部造波等方面综合考虑，采用Wave-Guard废旧轮胎式浮防波堤结构型式进行模型试验设计及性能研究。
　　 根据弹性相似、重力相似理论设计小比尺wave-guard废旧轮胎式浮防波堤模型；与U.S. ARMY，CORPS Of Engineers Coastal Engineering Research Center做盼全相似Wave-Guard型废旧轮胎式浮防波堤试验做比较，验证了由相似理论推得的小比尺Wave-Guard型废旧轮胎式浮防波堤模型在实验室研究中的合理性、可行性；进一步在实验室水槽中通过物理模型试验研究了2D规则波作用时各工况下Wave-Guard型废旧轮胎式浮防波堤随不同相对堤宽B/L、锚链拖地长度Lt、锚链刚度k等影响因素下模型消浪性能及锚链力特性，试验结果表明：
　　 (1)模型的消浪性能--分别考虑了相对堤宽B/L、锚链拖地长度Lt、锚链刚度k对模型透射系数的影响。在各种影响因素下，模型透射系数的主要影响因素是相对堤宽B/L，透射系数随着相对堤宽B/L的增加而减小，在本文试验范围内，当堤宽B大于0.6倍波长L，透射系数小于0.5，可以起到很好的消浪效果；锚泊系统的刚度和拖地长度对透射系数的影响不明显。
　　 (2)模型的锚链力特性--因迎浪侧锚链力大于背浪侧锚链力所以本文只分析了迎浪侧最大锚链力，分别考虑了相对堤宽B/L、锚链拖地长度Lt、锚链刚度k的影响，不同影响因素组合对锚链力的影响规律不同。相对堤宽、锚链拖地长度和锚链刚度等对轮胎式浮防波堤的锚链力均有明显的影响。锚链力随着锚链刚度的增加而增大，随着锚链拖地长度的增加锚链力减小。柔性体的自振周期对锚链力有较大的影响，表现在锚链力在某- B/L时出现一个峰值。
　　 本文进行了小比尺Wave-Guard型废旧轮胎式浮防波堤模型设计并验证其可行性，对其在不同影响因素下的消浪性能和锚链力特性进行了分析，为将来的设计优化及工程应用提供一定的依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪 论

1.1 研究的背景与意义

1.2 废旧轮胎式浮防波堤结构形式及其锚泊系统

1.2.1 废旧轮胎式浮防波堤结构形式

1.2.2 废旧轮胎式浮防波堤锚泊系统

1.3 废旧轮胎式浮防波堤研究及工程应用概况

1.4 本文主要工作

2 物理模型试验方法

2.1 模型相似理论

2.2 试验仪器设备及其布置

2.3 试验数据处理方法

3 Wave-guard型废旧轮胎式浮防波堤模型性能验证试验研究

3.1 验证试验模型设计及其说明

3.1.1 Wave-guard FTB模型结构的设计

3.1.2 Wave-guard FTB模型浮力的设计

3.2 试验工况设计

3.3 试验基本现象描述

3.4 Wave-guard FTB模型与原型性能的对比试验结果

3.4.1 Wave-guard FTB模型与原型消浪性能对比

3.4.2 Wave-guard FTB模型与原型锚链力特性对比

3.5 本章小结

4 Wave-guard型废旧轮胎式浮防波堤性能的影响因素研究

4.1 试验模型设计及其说明

4.2 试验工况设计

4.3 模型消浪性能影响因素分析

4.3.1 相对堤宽对消浪性能的影响

4.3.2 锚链拖地长度对消浪性能的影响

4.3.3 锚链刚度对消浪性能的影响

4.4 模型锚链力特性影响因素分析

4.4.1 锚链力分析

4.4.2 相对堤宽对锚链力F特性的影响

4.4.3 锚链拖地长度对锚链力F特性的影响

4.4.4 锚链刚度对锚链力F特性的影响

4.4.5 相对堤宽、锚链拖地长度及锚链刚度对Fmax/F特性影响分析

4.5 本章小结

5 结论与展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢