双层开孔直立式消浪板结构研究

论文摘要

由于港口及其海岸防护技术要求的提高,在工程实际中对直立式防波堤的要求也越来越高。为了能够减少波浪反射和结构受力,并且降低实际工程造价,近年来各国竞相研究各种新型的防波堤结构。在这种背景下,本文提出了一种新型的开孔直立式防波堤结构型式——双层开孔直立式消浪板结构。由于开孔结构能有效地消减波浪的能量,减小堤前反射,但是波浪与防波堤结构的相互作用机理十分复杂,对于波浪与开孔结构的理论研究也较少,可运用于实际工程中的关于透射系数、波浪力的计算方法研究也不多,因此非常有必要对双层开孔直立式消浪板结构进行研究。首先根据波浪特点设计了与波浪水槽同宽的三种开孔率(4.6%圆形开孔、18.3%圆形开孔、32.1%的组合孔)的双层开孔直立式消浪板结构模型。在波浪水槽进行物理模型试验,对波浪与双层开孔直立式消浪板的相互作用进行研究。在工程常用范围内选取试验波要素,运用浪高仪和采集系统分别采集波高变化情况数据,分析计算各个型式双层开孔直立式板结构的透射系数K_t。分析透射系数K_t与无因次量波陡H/L,相对板间距s/d,相对水深d/H,开孔率A/A_o之间的相关性,研究双层开孔直立式板结构的消波性能。并对双层开孔直立式消浪板的结构型式进行比较,得出消浪性能好的结构几何型式。其次运用压力传感器和采集系统采集各结构相同位置的表面压强数据。总结比较波浪对直立式结构作用的理论分析,并对三种开孔率模型结构表面的点压强进行分析,研究双层开孔直立式消浪板的波压力作用分布情况。对开孔直立板与实体直立板的波压力分布情况进行对比,检验双层开孔直立式消浪板结构承受波浪作用的优越性。最后利用ADINA建立实体结构,采用周期性荷载对其作用,分析其应力分布和位移分布情况,为模型改造及工程实际运用提供参考

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 防波堤结构的发展与研究现状
• 1.2 论文的背景和意义
• 1.3 国内外开孔板式防波堤结构研究概况
• 1.3.1 国外部分
• 1.3.2 国内部分
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 物理模型试验
• 2.1 试验目的
• 2.2 模型试验原理
• 2.3 试验器材
• 2.4 试验模型及布置
• 2.5 试验波要素及试验方法
• 2.6 本章小结
• 第3章 模型消浪性能试验结果分析
• 3.1 波能衰减系数
• 3.2 试验现象描述
• 3.3 入射波与透射波的波面变化及波高计算
• 3.3.1 入射波
• 3.3.2 透射波
• 3.4 透射系数影响因素分析
• 3.4.1 波陡H/L 对透射系数Kt 的影响
• 3.4.2 相对板间距s/d 对透射系数Kt 的影响
• 3.4.3 相对水深d/L 对透射系数的影响
• 3.4.4 开孔率A/Ao 对透射系数的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 结构模型表面压强的测量结果分析
• 4.1 波浪与实体直立式结构的相互作用
• 4.1.1 森佛罗公式
• 4.1.2 永井公式
• 4.1.3 合田良实公式
• 4.1.4 苏联公式
• 4.1.5 我国《海港水文规范（JTJ213-98）》
• 4.2 表面压强的变化特征
• 4.3 结构表面压强分析
• 4.4 各结构型式波压力分布
• 4.4.1 开孔模型结构点压强分布
• 4.4.2 开孔与不开孔的直立板的波压力比较
• 4.5 本章小结
• 第5章 结构模型有限元数值模拟分析
• 5.1 有限单元法的基本原理
• 5.2 ADINA 通用有限元软件介绍
• 5.2.1 ADINA 软件概述
• 5.2.2 ADINA 基本计算过程
• 5.3 双层开孔直立式消浪板结构有限元法分析
• 5.3.1 创建有限元模型
• 5.3.2 定义模型数据
• 5.3.3 定义网格划分
• 5.3.4 运行求解
• 5.3.5 ADINA 的结构分析类型及收敛判别
• 5.4 计算结果分析
• 5.4.1 载荷作用下直立式板结构应力分析
• 5.4.2 载荷作用下直立式板结构应变分析
• 5.5 本章小结
• 总结
• （一）研究结论
• （二）展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 大摘要