新型复合式透空防波堤结构型式及水动力特性研究

透空式防波堤是海岸工程中的一种具有优良水体交换性能的的防浪设施，其符合绿色港口的发展要求，且可降低工程造价。在相对波浪能量较低而没有必要修建坐底防波堤，和在所掩护的水域要求有良好的水质交换条件等情况下是一种较优的防浪结构型式。目前的透空式防波堤大多采用挡板结构，防波堤上部结构受到较大的波浪力作用，不利于结构的安全。本课题拟提出一种由水面附近的水平圆柱与底部的沉箱相连而成的新型复合式透空防波堤结构。通过波浪水槽中的波浪试验，探求防波堤的消波机理，深入分析防波堤消波性能的主要影响因素，并结合理论分析和数学模型的验证，改善防波堤的消波性能，以期提出一种消波效果优良、受波浪力较小、具有工程应用前景的新型复合式透空防波堤结构。

透空式防波堤是由上部挡浪结构和下部透空的支撑结构组成的防波堤。在深水情况下，水质点的波动振幅沿水深方向按对数规律迅速递减，波能主要集中在表层，因而，当相对水深(d/H)很大时，无需将堤身修达水底即可达到良好的挡浪效果。试验研究表明，透空式防波堤适用于水深大、波高较小而被陡(H/L)较大的情况，如在湖泊和水库中 。

透空式防波堤的，上部挡浪结构可采用箱式或挡板式，下部支撑结构可采用柱式、墩式或框架式(见图1)。一般采用箱式上邮结构与桩式或墩式下部结构相结合，挡板式上部结构则配以框架式下部结构为宜。挡浪结构的底部应深达设计低水位以下2~3倍波高，其顶部应高出设计高水位1倍波高(直立式面板)或波浪爬高值(斜坡式面板)。箱式结构底宽一般约为6倍波高。挡板式则最好设置两排挡板，以增加消波效果。

研究近破波作用下沉箱式防波堤的运动形态及其数值模拟方法，与土动力相互作用数值模型参数；附加水质量、附加土质量、地基刚度和阻尼等的合理确定方法及其对防波堤动力特性的影响，允许防波堤出现滑移和摇摆运动的动力设计理论和实用设计方法。本项目研究成果将在防波堤设计理论和方法方面取得突破，对实现防波堤的安全与经济设计具有重要意义。 2100433B