论文摘要
有挡浪设施的桩基透空码头是一种新型码头结构型式，是在特定条件下解决特殊要求的一种水工结构型式。它根据波能主要集中在水体表面的特点来设计结构型式以实现码头和消波挡浪的双重功能。与传统实体码头相比，挡板透空高桩码头有明显的优点，结构简单，适于软基，施工方便，造价较低；底部透空，对潮流影响较小；该结构对海岸或河床冲淤变化的适应性较强，还可兼作防波堤使用。本文以山东省东营港扩建工程档板透空高桩码头断面结构为背景，采用推导理论公式、物理模型试验和数值计算三种方法，对挡板透空高桩码头结构的水动力特性进行了研究：分析总结前人对挡板透空高桩码头的研究成果，讨论了挡板透空高桩码头透浪系数的影响因素。从理论上推导了挡板透空高桩码头透浪系数的计算公式，并考虑了基桩及挡浪板间距对透浪系数的影响。为研究推导公式的合理性，进行了物模试验，试验中依据设计提供的条件和要求，研究了挡浪板的相对入水深度t／d对透浪系数的影响。本文通过采用VOF方法建立的数值波浪水槽，对东营港档板透空高桩码头工程项目进行了透浪系数计算的研究，通过数值计算，与本文推导的理论公式，物理模型试验结果及Wiegel、Kriebel公式计算结果进行了综合比较与分析。分析结果表明，数值波浪水槽可较好的模拟实际工程的水动力因素，计算结果与试验结果及本文所推导公式有较好的拟合；在0.00≤t／d≤0.65时，数值计算与试验，本文推导的理论公式2.38与试验结果相对误差位于0.01～0.24之间；在0.65＜t／d≤1.00时，数值计算与试验，本文推导的理论公式2.37与试验结果相对误差位于0.02～0.13之间，验证了推导公式的合理性和数值计算方法的可靠性。本文提出的较为实用的挡板透空高桩码头透浪系数的计算公式，在实际应用中可供参考。本文采用两点法求解了反射系数，由反射波高按推进波公式计算了挡板透空高桩码头挡浪板的波浪力，并将计算值、试验值及按规范计算所得直立码头的波浪力进行了比较，探讨了合理的波浪荷载分析方法及优化设计的思路和方法。