开孔沉箱

摘要： 由于在前壁上设置了尺寸较小的孔,开孔沉箱受流体黏性力作用显著,依照弗劳德数相似准则设计模型存在比尺效应。为揭示比尺效应,建立了模拟波浪与开孔沉箱相互作用的光滑粒子流体动力学(SPH)模型。其中流体运动由连续性方程和Navier-Stokes方程控制,固壁边界由改进的动力边界粒子施加。模型收敛性通过分析不同粒子分辨率下的波浪反射系数得到,模型精度通过比较计算与理论波浪反射系数证明。使用经过验证的SPH模型,计算并比较了不同几何比尺和开孔率下开孔沉箱附近的涡量场、箱体外侧的波面时程曲线和波浪反射系数。结果表明,随着模型几何比尺的减小,开孔沉箱受到偏大的流体黏性力,致使更多波能在湍流运动中耗散,进而减小了波浪反射系数并降低了箱体外侧的波面高度。

摘要： 本文基于雷诺平均的Navier-Stokes方程和k-ε模型求解湍流流动,采用流体体积法(Volume of Fluid,VOF)追踪自由表面运动,建立无反射波浪数值水槽,对多消浪室开孔沉箱的消浪特性进行数值模拟研究.将单消浪室和多消浪室开孔沉箱反射系数和结构前波面分布的数值分析结果与物理模型试验结果进行对比验证,两者符合良好.利用数值算例,研究多消浪室开孔沉箱的反射特性以及开孔结构附近的速度场和湍流强度分布.分析结果表明:波浪与开孔沉箱相互作用时,涡旋和湍动主要分布在开孔墙和消浪室内部自由表面附近;与单消浪室开孔沉箱相比,多消浪室开孔沉箱可以更有效的耗散波浪能量,降低结构的反射系数.本文分析结果可为开孔沉箱结构的工程设计提供参考依据.

摘要： 以往对波浪与开孔沉箱相互作用进行试验研究,通常利用传统多元线性回归方法分析试验数据,拟合回归函数关系式,缺乏保证关系式同时具有良好拟合精度和泛化性能(预测精度)的"策略".为解决这一问题,综合考虑消浪室相对宽度、相对基床高度、波陡、相对水深、开孔率等影响因素,开展不规则波作用下的明基床上开孔沉箱物模试验,同时建立带有外部存档的差分进化算法(JADE)优化的支持向量回归机(SVR)模型(JADE-SVR),计算开孔沉箱不规则波浪反射系数、所受总水平力极值时刻对应的总垂直力折减系数.经与传统多元回归分析方法作对比,发现JADE-SVR模型计算精度更高且泛化性能良好,可以为港口工程领域的科研工作与工程所应用.

摘要： 开孔沉箱是将传统沉箱的前壁开孔,使沉箱前的入射波浪与反射波浪非同相位叠加,达到消能目的。消浪室是开孔沉箱的重要特征结构,其宽度对开孔沉箱的消浪性能具有重要影响。针对可渗明基床开孔沉箱,赋予消浪室宽度以较大的变化范围,开展专项物模试验,研究探讨了在规则波与不规则波作用下,相对消浪室宽度对可渗明基床开孔沉箱前波高反射系数的影响规律,发现反射系数随相对消浪室宽度的增加呈减小—增大—减小的振荡特性,这一发现有别于前人的研究成果,对工程中开孔沉箱消浪室结构的优化设计具有借鉴意义。同时,对试验工况进行数值模拟和解析计算,以物模试验值为标准,评价两种方法在研究相对消浪室宽度对开孔沉箱波高反射系数影响时的规律把握能力及计算精度,对工程中应用这两种方法给出相关建议。

摘要： 基于深度神经网络,对开孔沉箱防波堤反射系数的两个隐藏层神经网络计算模型进行研究.以文献中开孔沉箱反射系数试验结果为训练样本,考虑暗基床、明基床上两种不同结构型式的开孔沉箱,建立两种不同开孔沉箱反射系数的神经网络计算模型.文章中神经网络模型的预测结果分别与训练样本和检验样本的试验结果对比,均符合良好,证实文章方法的可靠性.基于检验样本的试验结果,对比文章中方法与文献中已有方法的开孔沉箱反射系数计算结果,明确文章中方法的适用范围.研究结果可为工程设计提供有效的开孔沉箱反射系数预测方法.

摘要： 针对某工程开孔沉箱码头在施工过程中开裂现象,开展了模型试验研究,并根据沉箱盖板受力结果对结构提出了优化措施建议,满足了后续工程顺利实施要求;研究结果也可为类似结构设计受力计算取值和优化选型提供基础数据.

摘要： 通过参考烟台某港区码头开孔沉箱形式,利用1:35的波浪断面物理模型研究双柱块体上部结构和侧开孔上部结构开孔沉箱的消浪效果和波浪冲击荷载.结果表明:在相同波浪条件下,开孔沉箱开孔率增加的消浪效果好于双柱消浪块体;波浪与双柱块体上部结构开孔沉箱的波压力最大处区域在开孔下方,而侧开孔上部结构开孔沉箱的波压力最大区域在开孔处附近;双柱块体上部结构开孔沉箱所受波浪力主要受静水位影响,而侧开孔上部结构开孔沉箱所受波浪力主要受波面对开孔的淹没程度影响.

摘要： 开孔沉箱孔洞周围存在以三轴循环应力为特征的复杂承载区,其中混凝土损伤速度远大于单轴应力条件,局部疲劳损伤快速累积使结构整体承载能力迅速下降。考虑迎浪面入射波浪与消浪室内反射波浪的循环作用,针对开孔区域复杂应力状态下的疲劳损伤问题,基于不可逆损伤力学发展的数值计算方法模拟开孔板疲劳过程,得到循环荷载作用下不同类型开孔板的损伤演化历程,并计算损伤后整体结构极限承载力大小,通过综合对比孔洞损伤发展规律和结构极限承载能力,建立了疲劳作用下开孔沉箱极限承载能力判断依据。现有规范依据设计使用年限、波浪条件、作用效应组合等确定材料与结构强度,但并未充分体现开孔结构的优势与承载特点,在此基础上文中补充了开孔结构的优化设计以及实际寿命判断。

摘要： 借助数值方法建立波浪水槽,扩大开孔率的取值范围(μ=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5,其中0.2和0.4为物理模型试验工况),开展了规则波与可渗明基床上开孔沉箱相互作用的数学模型试验,研究开孔率μ与开孔沉箱前波浪反射系数Kr之间的关系.结果表明:当开孔率μ小于0.2时,随着μ的逐渐增大,Kr逐渐减小,不满足物模试验拟合的经验关系式的趋势;当开孔率μ在0.2与0.4之间时,数模值Kr与物模值Kr吻合良好,满足物模试验拟合的经验关系式的趋势;当开孔率μ大于0.4时,随着μ的逐渐增大,Kr逐渐增大,满足物模试验拟合的经验关系式的趋势.

摘要： 建筑物的波浪反射特性是影响海岸工程设计的重要因素,越浪的产生对其反射特性有一定的影响.通过物理模型试验,研究了越浪对开孔沉箱反射系数的影响.同时,通过分析不规则波作用下开孔沉箱反射系数与相对消浪室宽度、相对水深以及开孔率等影响因素的相互关系,给出开孔沉箱反射系数的经验计算公式,计算结果与试验结果符合较好.本文公式能够有效估算开孔沉箱在允许平均越浪量范围内的反射系数,可为工程设计提供参考.

摘要： 开孔沉箱具有波浪作用力小、低反射、波浪爬高小等优点,近年来在港口与海岸工程领域中得到大量应用.越浪是海岸防护结构存在的一个普遍问题,在结构功能设计中必须重点考虑.本文针对开孔沉箱平均越浪量计算方法进行研究,在国内外现有直立堤平均越浪量计算方法基础上,明确了开孔沉箱的"堤项高程-波高-平均越浪量"关系.以现有开孔沉箱平均越浪量试验结果为基础,提出了开孔沉箱平均越浪量计算公式.能够有效估算开孔沉箱的平均越浪量,可为工程设计提供参考.

摘要： 通过二维数值波浪水槽，建立了时域内不规则波与开孔沉箱消浪结构相互作用的数学模型和计算方法。利用流体的连续方程和雷诺时均方程结合k-ε模型建立数学模型，采用VOF方法追踪自由表面，入射边界采用内源造波法。将数值计算结果与物理模型实验结果符合较好，说明所建立的数学模型和计算方法能够揭示不规则波与开孔沉箱消浪结构相互作用的规律。根据数值计算结果分析了开孔沉箱所受的总水平力与消浪室相对宽度、相对水深、波陡以及开孔率之间的影响关系。根据物理模型试验结果给出总水平力、总垂直力以及相位差的经验关系，为开孔沉箱合理设计提供依据。

摘要： 近七年来,大连理工大学开孔沉箱课题组对波浪与开孔沉箱结构的相互作用开展了系统的研究工作。本文对课题组的研究成果进行了简单地回顾和总结。研究中,结构物型式包括了局部开孔方沉箱和外壁开孔双圆筒柱,入射波包括正向规则波、不规则波和斜向波。采用了理论解析、数值计算和试验研究相互结合、相互验证,最终成果便于工程应用的技术路线,使得研究成果具有全面性、针对性和实用性。对于正向规则波与方沉箱作用问题主要是VOF方法数值计算与试验研究相结合,斜向波与方沉箱的作用以及圆沉箱问题主要是理论解析和试验研究相结合。对于不规则波问题,等分波浪频谱,然后采用规则波方法进行计算。对于开孔方沉箱垂直力问题,采用理论解析和数值计算相结合的方法,联合求解波浪场与渗流场。通过大量的物理模型试验,系统地给出计算开孔沉箱反射系数、水平力、垂直力、力矩等的简化关系式,便于工程应用。

摘要： 采用特征函数展开与匹配方法,推导了波浪作用下线弹性海床上开孔沉箱水平力和垂直力的理论解.将上部波浪场沿沉箱前开孔板分为两个子域,在每个子域内将速度势做特征函数展开,并利用开孔板处的边界条件匹配求解特征展开系数.在下部弹性海床内,利用达西定律来描述波浪引起的多孔介质内的渗流,同样利用特征函数展开法将渗流压力以对称解和反对称解的形式给出.通过数值计算,研究了沉箱前板开孔率、消浪室宽度与沉箱底宽之比、海床渗透参数等因素对水平力、垂直力及其相位差的影响.经数值研究发现:合理选择消浪室宽度与沉箱底宽之比可使垂直力达到最小;水平力和垂直力的相位差随海床渗透参数的增加而增大,相位差在频率范围内存在一个峰值点.

摘要： 对有一块开孔板和一个沉箱组成的开孔沉箱防波堤，进行系统的研究基础上，列出一个计算波浪反射系数的严格封闭的解析公式，该式物理概念明确、结构简单，而且包含的少量参数都可用水文和工程的结构参数计算，不含需要通过物理模型和现场观测的数据。具体计算波浪反射系数随面板开孔率e、沉箱相对宽度B/L、波周期T、波陡H/L、相对波高H、d和相对水深d/L等的变化，所有结果，显示有良好的规律性。与多位学者的试验成果对比，得到令人满意的一致性。

摘要： 进行了规则波与开孔沉箱作用的物理模型实验，测量了局部开孔沉箱内部填石场和底部抛石基床在波浪响应下的动水压力。通过实验数据的分析，讨论了内、外场动水压力的相位差别，分析了浮托力和内场动水压力沿开孔沉箱底板的分布规律。考虑开孔沉箱内、外场渗流均为大孔隙内的高速非线性达西渗流，渗流阻力满足Forcheimer公式，并用Lorentz假定将渗流阻力线性化。据此，文巾用有限元方法对两个渗流场进行了数值模拟，求出开孔沉箱的总垂直力和总垂直力矩，并将数值计算结果与实验结果进行了比较。

摘要： 通过数值模拟的方法分析和讨论了不规则波与开孔沉箱的相互作用,采用等分能量法将不规则波的频率区间五等份,每等份能量对应一种代表频率的规则波,通过规则波与开孔沉箱相互作用的数值计算,得出每一种组成波与开孔沉箱相互作用的反射率及水平力,利用组成波与合成波之间的反射率关系式,得到不规则波在开孔沉箱前的反射率,与实测结果对照,二者基本符合,说明能量等分法可以用来数值模拟不规则波与开孔沉箱相互作用的反射率.根据组成波与开孔沉箱作用的水平力的线性叠加,得到不规则波与开孔沉箱相互作用的总水平力,并与试验结果相对照,多数情况下,数值计算结果略小于实测结果.

摘要： 研究了斜向波与无限多开孔沉箱的相互作用.依照结构物的几何形状,整个流域被分成无限多个子域,在每个子域内应用特征展开法对速度势进行展开.对于沉箱内的波浪运动,引入相位差概念;同时,在构造反射波模型时,考虑了结构的几何形状影响.分析可知,当入射波的周期较短时,其反射波将包括多个不同方向的推进波.数值验证表明:当孔隙系数无限大时,开孔墙前后的速度非常接近;反射系数符合能量守恒定律.数值结果表明,反射系数及垂直于沉箱的水平力(X方向)随着角度的变大而减小;平行于沉箱排列方向的力(Y方向)则变大.

摘要： 通过水槽的不规则波实验,分析研究了波浪通过开孔率ε分别为20﹪和40﹪的沉箱时的反射率与消浪墙的开孔率,消浪室相对宽度等影响因素之间关系,以及开孔沉箱所受总水平力与实体沉箱所受总水平力的比值与消浪墙的开孔率,消浪室相对宽度,相对水深等影响因素的关系,同时将不规则波作用下波浪的反射率和沉箱所受总水平力与规则波作用下波浪反射率和觉箱所受总水平力进行比较,从而得出有价值的结果,上述由实验得出的不规则波作用下波浪反射率与沉箱所受总水平力的经验关系式以及规则波和不规则波分别与开孔沉箱相互作用的比较结果可供工程实际参考与应用.

摘要： 本发明属于海洋技术领域，提供了一种沉箱底部开孔的透空式防波堤，包括沉箱及挡浪墙，沉箱内设置隔墙，外墙和隔墙将沉箱分为若干分隔；沉箱下部设有若干过水孔。本发明利用堤身反射波浪，阻止波浪进入港内，保证港内泊稳条件；较传统形式的防波堤，下部开孔透水，允许港内外水体交换，对生态环境友好；较下部结构为柱式、墩式或框架式的透空式防波堤，降低了结构重心，提高了防波堤的稳定性；与海洋渔业结合，堤身下部过水孔可以作为生物通道，开展海产养殖。

摘要： 本实用新型公开了带后翼板开孔方沉箱，所述开孔方沉箱的后壁向外侧伸出翼缘形成后翼板。进一步的，本实用新型公开了由带后翼板开孔方沉箱制备的开孔梳式结构物。本实用新型所述的带后翼板开孔方沉箱以及其形成的结构物利用后翼板形成了区别于自身消浪室特征的消浪空间，相对于传统的方沉箱、开孔方沉箱达到了更好的改善结构前波浪反射的效果。

摘要： 本发明是一种开孔沉箱直立式防波堤。包括沉箱及胸墙，其中沉箱内设置隔墙或隔板，形成若干分格，沉箱上部的迎浪面外墙设置沉箱开孔，沉箱开孔后的分格作为消浪室，沉箱除了消浪室外的其他分格填砂；消浪室设置顶板，顶板上开有若干进水口，胸墙设置在顶板的顶部，胸墙的迎浪侧设置有斜面，斜面设置若干出水口，出水口与顶板上开有的进水口通过管道连通。本发明利用波浪自身动能消能，降低开孔沉箱直立堤的波浪力、降低堤后波高和减少越浪量。进而减小沉箱尺寸，降低工程量，节约投资；且施工方便，能够充分利用水自身动能，节能环保。

摘要： 本发明属于海洋技术领域，提供了一种消能室内设计开孔斜挡板的开孔沉箱透空式防波堤，包括沉箱及挡浪墙，其中沉箱内设置开孔隔墙，形成若干分格，沉箱上部的外墙设置沉箱开孔，沉箱开孔后的分格作为消能室，沉箱除了消能室外的其他分格填砂；消能室内设置开孔斜挡板；挡浪墙设置在消能室的顶部。本发明利用波浪自身动能消能，降低结构所受的波浪荷载，降低港内波浪二次反射，降低堤后波高；上部开孔透水，允许港内外水体交换，对生态环境友好；下部不透水，能阻止泥沙入港；结构重心低，提高了防波堤稳定性。

摘要： 本发明提供一种消浪沉箱开孔墙跨尺度优化设计方法及装置，包括：材料细观代表性体元模型建立模块。用于构建超高性能混凝土的材料细观代表性体元模型；材料宏观弹塑性本构关系数值模型建立模块，用于构建超高性能混凝土的材料宏观弹塑性本构关系数值模型，并实现超高性能混凝土材料单元的应力应变更新；开孔墙构件设计模块，用于设计开孔墙构件，并利用静力弹塑性分析法确定加入超高性能混凝土材料的开孔墙构件极限承载能力；消浪沉箱设计模块，用于设计消浪沉箱，将加入超高性能混凝土材料的开孔墙构件作为消浪沉箱的开孔前墙。本发明能有效实现对开孔沉箱结构的安全性综合优化。

摘要： 本发明属于海洋技术领域，提供了一种开孔沉箱和射流挡浪墙组合的透空式防波堤，包括沉箱及挡浪墙，挡浪墙迎浪侧设置有斜面和圆弧段，分别设置弧形射流管和喇叭状射流管；沉箱内设有隔墙，沉箱上部的外墙和隔墙设有沉箱开孔；沉箱上部设有开孔斜挡板，开孔斜挡板将沉箱上部分割成多个消能室；开孔斜挡板两端分别固定在沉箱的外墙内壁和沉箱内的隔墙上。本发明利用波浪自身动能消能，降低结构所受的波浪荷载，降低港内波浪二次反射，降低堤后波高；射流与来浪对冲可消减波能，减弱波浪荷载，并减少越浪，提高稳定性；上部开孔透水，允许港内外水体交换，对生态环境友好；下部不透水，能阻止泥沙入港；结构重心低，提高了防波堤稳定性。

摘要： 本发明属于海洋技术领域，提供了一种新型开孔沉箱透空式防波堤，包括护底、前趾、后趾及堤身四个部分，所述的堤身又分为上部消浪室、下部透水涵洞、用于连通上部消浪室和下部透水涵洞的泄压通道以及其他不透水的堤身部分。本发明的有益效果：1)利用波浪自身动能消能，可降低结构所受的波浪荷载、降低堤后波高，保证港内水面平稳；2)防波堤内外可进行水体交换，对海洋生态环境的影响较小；3)结构预制施工方便，安装方便安全省时；4)可阻止泥沙入港，有效防止港内淤积问题，保证港内具有足够的水深。

摘要： 本实用新型属于海洋技术领域，提供了一种消能室内设计开孔斜挡板的开孔沉箱透空式防波堤，包括沉箱及挡浪墙，其中沉箱内设置开孔隔墙，形成若干分格，沉箱上部的外墙设置沉箱开孔，沉箱开孔后的分格作为消能室，沉箱除了消能室外的其他分格填砂；消能室内设置开孔斜挡板；挡浪墙设置在消能室的顶部。本实用新型利用波浪自身动能消能，降低结构所受的波浪荷载，降低港内波浪二次反射，降低堤后波高；上部开孔透水，允许港内外水体交换，对生态环境友好；下部不透水，能阻止泥沙入港；结构重心低，提高了防波堤稳定性。

摘要： 本实用新型提供了一种环境友好型开孔沉箱结构，属于港口、海岸工程技术领域。本实用新型的开孔沉箱结构包括箱体和胸墙，胸墙顶部设有多排消浪墩，箱体上部中空、下部整体不透水，且箱体中间设置隔墙，将箱体分成前消浪室和后消浪室，前后消浪室的顶面和底面均设置为圆弧凹陷型，且顶面和底面的圆弧凹陷相对设置；前消浪室外侧、后消浪室外侧以及隔墙均设有条形孔。本实用新型的开孔沉箱结构具有良好的消能防浪效果，能够有效降低噪声，减少对周围环境的影响，且对环境十分友好。

摘要： 本实用新型属于海洋技术领域，提供了一种新型开孔沉箱透空式防波堤，包括护底、前趾、后趾及堤身四个部分，所述的堤身又分为上部消浪室、下部透水涵洞、用于连通上部消浪室和下部透水涵洞的泄压通道以及其他不透水的堤身部分。本实用新型的有益效果：1)利用波浪自身动能消能，可降低结构所受的波浪荷载、降低堤后波高，保证港内水面平稳；2)防波堤内外可进行水体交换，对海洋生态环境的影响较小；3)结构预制施工方便，安装方便安全省时；4)可阻止泥沙入港，有效防止港内淤积问题，保证港内具有足够的水深。