单方箱—锚链式浮防波堤水动力特性试验研究

论文摘要

由于浮式防波堤特别是方箱式浮防波堤结构具有构造简单、造价低廉、建造时不需要进行地基处理、拆迁容易等优点,近年来越来越受到工程界和研究人员的关注。但是目前对于方箱式-锚链式浮防波堤的水动力特性特别是锚链受力特性的研究还处于初始阶段,同时浮式防波堤结构对较长周期波（W/L＜0.17）的透过率仍然很高成为制约其做为永久性防浪设施的主要原因,因此还急需对模型进行优化。本论文通过实验室物理模型试验研究了2D规则波作用下11种工况的单方箱模型水动力特性随着影响因素（锚链相对拖地长度Lt/Ls、锚链刚度k、导链孔处锚链与水平线的夹角α、模型相对吃水S/d等）的变化规律:（?）模型的消浪性能——各种影响因素下,模型的透射系数随着相对宽度的增加先减小后增加,存在一个最佳的相对宽度可以使透射系数达到最小值。波高与不同的影响因素组合对消浪性能的影响规律不同。（?）模型的运动特性——各种影响因素下,横荡和垂荡值基本上均随着相对宽度的增加而减小,横摇则随着相对宽度的增加先减小后增加再减小。波高与不同的影响因素组合对运动特性的影响规律不同。（?）锚链受力特性——迎浪面锚链力、背浪面锚链力以及模型所受锚链总力特性随着影响因素的不同而不同;背浪面锚链受力特征与迎浪面相似,只是在数值上要小于迎浪面,模型所受锚链总力的特征与迎浪面锚链力相似,且在数值上相差不大。浮式防波堤作为一种海工建筑物的防护设施（或者说海工建筑物）,工程界最关心的是它的消浪性能和锚链受力特性。这就要求结构即具有良好的消浪性能有兼顾优良的锚链受力特性。基于此,作者对单方箱-锚链式浮防波堤在不同影响因素下的消浪性能和锚链受力特性进行了相关分析,为将来设计出一种对较长周期波消浪性能好且锚链受力特性优良的浮防波堤结构形式提供了一定的依据。结果表明,减小导链孔处锚链与水平线的夹角,增大模型相对吃水可以得到消浪效果好同时锚链受力又小的模型;对于锚链相对拖地长度以及导链孔位置的优化视相对宽度而定;对锚链刚度的优化则是一个矛盾的统一体。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究的目的与意义
• 1.2 浮式防波堤及其锚链概述
• 1.2.1 浮式防波堤概述
• 1.2.2 浮式防波堤的结构形式
• 1.2.3 浮式防波堤的锚固方式及其布链方式
• 1.2.4 浮式防波堤常用锚链概述
• 1.3 方箱-锚链式浮式防波堤水动力特性研究进展与工程应用
• 1.3.1 国内研究概况
• 1.3.2 国外研究概况
• 1.3.3 工程应用
• 1.4 本文主要工作
• 2 物理模型试验
• 2.1 试验设备与模型设计
• 2.1.1 试验设备与仪器
• 2.1.2 模型设计及其说明
• 2.1.3 试验布置及其说明
• 2.1.4 试验波要素
• 2.1.5 试验参数符号说明
• 2.2 试验组次及试验方法
• 2.2.1 试验组次
• 2.2.2 试验方法
• 2.3 试验数据处理方法
• 2.3.1 透射系数的处理方法
• 2.3.2 模型二维运动量的处理方法
• 2.3.3 锚链受力的处理方法
• 2.4 试验数据的无因次化
• 3 单方箱-锚链式浮防波堤的消浪性能和运动特性试验研究
• 3.1 模型的消浪性能试验结果
• 3.1.1 相对宽度与锚链相对拖地长度对模型消浪性能的影响
• 3.1.2 相对宽度与锚链刚度对模型消浪性能的影响
• 3.1.3 相对宽度与导链孔处锚链与水平线夹角对模型消浪性能的影响
• 3.1.4 相对宽度与模型相对吃水对模型消浪性能的影响
• 3.2 模型的运动特性试验结果
• 3.2.1 相对宽度与锚链相对拖地长度对模型运动特性的影响
• 3.2.2 相对宽度与锚链刚度对模型运动特性的影响
• 3.2.3 相对宽度与导链孔处锚链与水平线夹角对模型运动特性的影响
• 3.2.4 相对宽度与模型相对吃水对模型运动特性的影响
• 3.3 本章小结
• 4 单方箱-锚链式浮防波堤锚链受力特性试验研究
• 4.1 相对宽度对模型锚链受力的影响分析
• 4.2 锚链相对拖地长度对锚链受力的影响分析
• 4.3 锚链刚度对锚链受力的影响分析
• 4.4 导链孔处锚链与水平线夹角对锚链受力的影响分析
• 4.5 模型相对吃水对锚链受力的影响分析
• 4.6 本章小结
• 5 单方箱-锚链式浮防波堤消浪性能与锚链受力特性的相关分析
• 5.1 消浪性能与迎浪面锚链力的相关分析
• 5.2 消浪性能与背浪面锚链力的相关分析
• 5.3 消浪性能与模型所受总的锚链力的相关分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 试验原始数据
• 附录B 锚链的悬链线理论简介
• 附录C Goda两点法简介
• 附录D 浮式结构物物理模型试验要求
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢