惠州LNG码头工程西护岸波浪断面物理模型试验研究.pdf
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1、第 卷第 期 年 月水 道 港 口 .收稿日期:修回日期:基金项目:天津市自然科学基金重点项目()作者简介:陈泽礽()男江苏苏州人博士研究生主要从事港口海岸及近海工程方面研究:().惠州 码头工程西护岸波浪断面物理模型试验研究陈泽礽文 涛张金凤张庆河(.天津大学 水利仿真与安全国家重点实验室天津.中交第四航务工程勘察设计院有限公司广州)摘 要:港口海岸工程中当护岸后方的防浪要求提高时合理利用原有护岸进行加固与改造更为经济 针对惠州某 码头工程西护岸的斜坡式结构进行物理模型断面试验通过在已有断面结构后方增设新防浪墙使其在满足稳定性与越浪要求的同时兼顾使用场地的集约性为护岸设计提供了科学依据 结果
2、表明:在 一遇高水位与 一遇波浪要素组合条件下将贴近前防浪墙的 排 扭王字块换为 扭王字块后护岸可以同时满足稳定性与越浪要求 同时通过缩短前后防浪墙的间距直至 时断面依然满足越浪与排水要求该方案节省了后方陆域使用面积关键词:断面模型试验 护岸 斜坡式结构改造 防浪墙中图分类号:.文献标识码:文章编号:()护岸是海岸工程中常用于阻挡波浪、保护陆域的水工建筑物 当护岸的防护能力不能满足工程需求时需要对断面进行修复与改造 为了保证修复或改造后的护岸满足要求工程设计时一般采用数值模拟或物理模型试验的方法对设计断面、护岸的稳定性与越浪进行研究 例如蔡小红通过波浪断面物理模型试验为护岸设计、实施及安全使用
3、提供依据耿聪和代英男进行了断面试验通过提高原断面的堤顶高程、加设弧形挑檐的设计使得优化后的断面能够同时满足越浪量与稳定性的要求邢晓峰综合使用了数值模拟与物理模型试验方法研究了改变防波堤构型的改进方法刘宪博开展了人工岛护岸典型断面物理模型试验并同时采用 软件对不同工况下斜坡式护岸堤顶越浪量及护面护底块石稳定性情况进行了分析邓夕贵等针对几内亚湾波浪周期长、波高大且波浪方向集中的特点对贝宁岛式防波堤进行物理模型试验得到了满足越浪与稳定性要求的方案 对以上的断面结构改进往往通过改变原断面的构型或加固原断面的方案来实现 王珍等认为为减小工程投资在保证工程安全的基础上应当减小堤顶高程、选择坡度较陡且护面块
4、体小的方案 对于惠州某 码头工程西护岸的改造而言由于陆域面积较为珍贵改进断面的方式也应尽可能减少占用陆域面积 本文拟采用断面物理模型试验方法对提出的断面改进方案进行试验与优化进而确定适用于惠州某 码头工程西护岸斜坡式护岸的设计断面 工程概况.工程背景惠州某码头工程建设规模包含 座 万 级液化天然气泊位接收站陆域范围内已建护岸长约 为满足接收站防护要求掩护 储罐需在原始断面基础上对其进行加固及加高改造.试验水位与波浪条件)试验水位水 道 港 口第 卷第 期试验水位以当地理论最低潮面起算其中设计高水位、设计低水位和 一遇高水位分别为.、.和.表 试验水位与对应的波浪要素.波浪重现期水位/一遇.设计
5、高水位.设计低水位.)波浪要素根据惠州 接收站项目配套码头工程断面物理模型试验技术要求试验中考虑波高重现期为 一遇的 方向波浪各试验水位下对应的波浪要素见表.原始断面结构原西护岸的断面结构见图 其中原泥面标高为.原有防浪墙顶部标高为.护岸外侧为常规式斜坡护面坡度为:.采用 扭王字块和 垫层块石设计厚度分别为.和.坡肩摆放一排扭王字块坡角摆放两排 采用 护底块石设计厚度为 坡脚处坡度为:堤心石料重量为 顶标高为.图 原始西护岸断面.试验设计与方法.主要设备与仪器本次断面物理模型试验在天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室的港口海岸工程实验室大型波流水槽中进行模型试验采用水槽的长、宽和高分别为
6、、和 水槽中装备有交流伺服电机控制的推板造波机造波波浪周期为.最大波高为.最大工作水深为.为了避免波浪二次反射从造波机推波板前 处开始水槽沿纵向分隔成两条宽.的水槽试验模型布设在其中一个水槽内水槽尾部设有抛石消波斜坡其消浪效果良好如图 所示 采用波高传感器与压力传感器分别对波高与挡浪墙的压力进行测量并通过数据采集仪进行有关数据的采集 平面图 立面图图 试验水槽示意图.模型设计和制作模型按重力相似准则及/水运工程模拟试验技术规范等相关规定进行设计模型试验几何比尺为:相应其他物理量的模型比尺见表 试验中各护岸断面的尺寸和高程均按设计 年 月陈泽礽等 惠州 码头工程西护岸波浪断面物理模型试验研究图纸
7、进行模拟制作 试验所采用的棱体块石、护底块石均经过人工挑选并遵循上述规范 试验中块体的摆放方法亦与现场相似以保证达到正确的安放密度表 模型比尺.参数比尺长度比尺时间比尺.重量比尺 单宽越浪比尺.压强比尺.波浪模拟波浪模型试验采用不规则波进行试验波浪谱为 谱谱峰升高因子 .波谱模拟时总能量偏差控制在 之内/波高和平均周期的偏差均控制在 之内 不规则波以/波高和平均周期 控制条件进行波浪模拟 试验中连续作用 个波以上持续时间超过原型波浪作用 图 给出了 一遇高水位与 一遇 方向波浪条件下率波后实际谱曲线与理论谱的比较 两者有效波高误差为.平均周期误差为.且谱型差别较小 因此可以认为采用率波的波浪要
8、素结果能够准确代表实际所需的波浪要素图 实际波浪谱与标准 谱对比.试验方法)护面块体稳定性判断采用目测和录像分析的方法连续观测 次波浪过程后护面块体、棱体块石及护底块石的稳定性 根据防波堤与护岸设计规范的规定扭王字块体的稳定性判别标准为:护面块体的失稳率为 即不允许有失稳情况发生 失稳率超过规定的容许失稳率即认为护面已破坏块体失稳率按下式计算()()式中:为失稳率为静水位上、下各 倍设计波高范围内护面块体的失稳数 为静水位上、下各 倍设计波高范围内护面块体的总数)块石稳定性判断连续观测 次波浪过程中护底块石的稳定性在波浪持续作用下观察块石护面形状的改变依据其表面是否发生明显变形、是否失去防护功
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