新型梳式防波堤.pdf

第3 6 卷第1 0 期土木工程学报V。l _ 3 6H。-1 0新型梳式防波堤牛恩宗马德堂孙绍晨(中交水运规划设计院)(大连理工大学)摘要梳式防波堤是一种新型直立肪渡堤，国内外属首创。它具有消浪、轻型、便于透流等特点。示范工程国家重点大连港大窑湾一期岛堤工程采用了这种结构，水平向波浪力消减了2 7，节省工程投资2 4-5(6 4 3 5 万元)。本文介绍了消浪结构防波堤国外发展概况、梳式防渡堤开发和示范工程实施情况，给出了水平波浪力折减茅数和波浪反射系数经验公式，为结构断面的初步确定提供了依据。关键词防波堤梳式波浪力反射系数示范工程中圈分类号：T V 6 5 3文献标识码：A文章编号：1 0 0 0，1 3 1 X(2 0 0 3)1 0 0 0 5 1 0 5T H EN o V E LC o M B。T Y P EB R E A K W A T E RN i uE n z o n gM aD e t a n gS u nS h a o c h e n(C h i n aC o m m u n i c a t i o n sP l a n n i n ga n dD e s i g nI n s t i t u t ef o rW a t e rT r a n s p o r t a t i o n)(D a l i a nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y)A b s t r a e tT h ec o m b t y p eb r e a k w a t e r，w h i e hi si n i t i a t e da th o m ea n da b r o a d，i san o v e lv e r t i e a ls t a n d i n gb r e a k w a t e r I th a st h ef e a t u r e so fw a v ed i s s i p a t i o n，l i g h t w e i g h t e da n de a s yf o rc u r r e n tp e n e t r a t i o ne t c S oi t i sa d o p t e db yt h ef i r s tp h a s ei s l a n ds t y l eb r e a k w a t e rp r o j e c tf o rt h eD a y a ob a yi nt h eD a l a i np o r t，w h i c hw a st h en a t i o n a lk e yp 叫e c t ad e m o n s t r a t i o nP 咖e c t A st h em s u i t，t h eh o r i Z O n t a lw a y ef o I C ea c t i n go nt h ec o m b t y p eb r e a k w a t e ri s2 7 l e s st h a nt h et r a d i t i o n a lb r e a k w a t e r，a n d2 45 o ft h ec o n s t r u c t i o ni n v e s t m e n ti sc u td o w n I nt h ep a p e r b r i e f l yi n t r o d u c e st h ed e v e l o p m e n to ft h ew a v ed i s s i p a t i o nb r e a k w a t e ri na b r o a d，t h er e s e a r c ho nt h ec o m b-t y p eb r e a k w a t e ra n dt h ep r a c t i c a li m p l e m e n to ft h ed e m o n s t r a t i o np m j e e t T h ee m p i r i c a lf o r m u l a sf o rt h eI d u c t i o nc f f i e i e n to fh o r i z o n t a lw a v ef o r c ea n dt h ew a v er e f l e c t e dc o e f f i c i e n t，w h i e ha r et h eb a s e sf o rp r e l i m i n a r yt od e t e r m i n et h es e c t i o n so fc o m b t y p eb r e a k w a t e rs t r u c t u r e，a l eg i v e ni nt h ep a p e r K e y w o r d s：B r e a k w a t e r，c o m b t y p e，w a v ef o r c e，r e f l e c t e dc o e f f i c i e n t，d e m o n s t r a t i o np 叫e e t1 前言随着我国国民经济的发展，港口建设突飞猛进。“七五”计划开始，国家在大连市大窑湾开辟了新港区。根据远期规划，大窑湾湾口将建设三座防波堤一南防波堤(简称南堤)、岛式防波堤(简称岛堤)、北防波堤(简称北堤)。届时三堤可掩护全湾近百个泊位。近期的一期工程(列入“七五”、“八五”国家重点工程)建设南堤和岛堤，见图l。大窑湾防波堤的建设引起了口门处流速的变化。工程前大窑湾湾口最大流速0 5 7 m s。按传统直墙实体型式，全部防波堤工程完成后南北口门流速将分别为1 3 m s，1 5 2 m s(横流流速分别为0 5 7 m s 和0 6 7 m s 左右)。国际航运界普遍认为口门允许横流流收稿日期：2 0 0 1 4)8 1 6 收到惨改稿日期：2 0 0 1 1 0-1 5速小于0 4 r i d s，顺流流速小于13 m s。大连港引水要求在大窑湾具体情况下的口门流速不超过0 7 7 n t i s(老港区口门流速仅0 2 5 m s)。可见按传统结构建设防波堤已不能保证航行安全。大窑湾港区大型船舶深水航道的建设引起了防波堤周围波态的变化，设计波高将增加5 0”1。大窑湾湾口岛堤持力层下卧软弱红色次生亚粘土层，采用传统结构要大挖太填。这些因素导致工程投资大幅度增加。为了在保证防波堤使用功能的前提下大幅度降低造价，进行了梳式防波堤结构的开发研究，该开发研究和大窑湾港区岛堤作为“深水防渡堤建设技术研究”课题的专题和示范工程列入“九五”国家重点科技项目(攻关)计划。现已经交通部鉴定和国家验收。交通部鉴定意见为：梳式防波堤结构消减波浪力2 7 3 8，节省工程投资2 4 5(6 4 3 5 万元)，“总体上达到了国际领先水平”。万方数据5 2 一圭查三兰竺堡竺生一一2 国外发展概况图1 防波堤布局图F i g1L a y o u to fb r e a k w a t e r直立式防波堤在亚洲和欧洲比较多，特别是意大利和日本。美国多采用斜波堤”o。其原因有：可利用的天然资源、历史背景、工程习惯和施工设备不同等。例如在日本，海岸可做防波堤的石料很缺乏，因此就向预制人工块体和直立式防波堤或混合堤方向发展。在直立式防渡堤中，半个世纪以来向着消浪、透流、轻型方向发展的趋势非常明显。1 9 6 1 年加拿大人加兰(J a r l m l)根据吸音板的原理开发了多孔式沉箱直立堤，并于1 9 6 4 年在加拿大克毛港(C o m e a u)建成。在此之后开孔沉箱直立堤和与其原理相同的消浪结构发展很快。这方面的研究日本在国际上是领先的，颇具代表性”j。7 0 年代以来日本的港湾工程发展迅速，国家和地方研究部门、高等学校等纷纷开发各种各样的消浪防波堤结构“。日本原运输省港湾局专门成立了研究协议会和新型防波堤开发工作组，从事研究开发并编写新型防波堤开发报告书和设计指南。到目前为止，研究开发的直立式防波堤有：半圆型堤，多孔凹型曲面堤，波浪自稳防波堤，曲面纵向开孔堤，防冲击型堤，驹型纵向开f L 堤，直立开孔沉箱堤，钢管桩透空堤，遮帘式透空堤，软基着底式轻型堤等。日本在破碎波消浪研究方面是有显著成果的，在非破碎波研究方面则不显著。日本消浪结构的研究表明，作用于开孔消浪结构防波堤的最大波浪总力，在波浪发生破碎时可比一般直立堤减少6 0，在发生立波的情况下，最大波浪总力与一般直立堤相同或略微减小”1。另外，在日本研究开发多，实际用于工程的则很少。其原因是工程费用没有明显降低。3 梳式防波堤的试验研究梳式防波堤是传统的方沉箱防波堤中的方沉箱按着适当比例取出代之以沉箱翼板，在平面上形成梳齿状的直立防波堤。梳式防波堤平面图见图2，沉箱主体断面图见图3，翼板断面图见图4 万方数据第，s 鼋第，o 期!呈量竺：翌型垫苎竺兰兰二三三一二一二一一一图2 梳式结构平面图F i g 2P l a no fc o m b t y p es t r u c t u r e图3 沉箱主体断面图F i g3S e c t i o no fc a i s s o n内圈4 翼板断面图F i g4S e c t i o no fw i n gp l a t e这种新型防波堤是针对大连港太窑湾岛堤的特殊工程条件提出来的(针对性研究)。此岛堤必须集国外发展趋势的消浪、透流、轻型为一体方能达到工程目的，这在国内外均无可借鉴的先例。交通部组织了设计、科研、院校进行了大量调查研究，理论分析，模拟计算，模型试验，经过了多方案对比筛选，反复多次修改，最后决定采用梳式结构。在针对性研究的基础上，根据攻关计划要求进行了系统性研究。系统性研究证明梳筑防波堤是一种性能良好，造价低廉的防渡堤。水力学试验是在大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室的波浪水槽中进行的。水槽长6 9 m，宽2 m，高1 8 m，水槽的一端配有美国M T S 公司生产的不规则波造波系统，另一段设有消浪装置。渡高测量采用该重点实验室研制的波高、应变、滤波台一测试仪。示范工程翼板力学特性分析是大连理工大学土木建筑学院结构实验室在赵国藩院士指导下进行的。3 1 水平波浪力在防波堤设计中水平波浪力是控制荷载。因此，水平波浪力的确定至关重要。梳式防波堤单宽水平波浪力是规范计算的直墙式建筑物(传统直立堤)所受的单宽水平波浪力乘以单宽水平波浪力折减系数。单宽水平波浪力折减系数是梳式防波堤所受的单宽水平波浪力与直墙式建筑物所受的水平波浪力之比。为了求得折减系数K，分别测定了梳式结构和传统实体直墙结构(具有与梳式结构相同的胸墙)所受的水平波浪力。根据大量试验资料分析，可以发现波峰和波谷作用时折减系数K 与波浪周期、波长。波高、水深、梳齿宽度(沉箱主体长度)、梳齿间距、翼板位置、翼板底距海底高度，具有良好的线性相关性。可归纳出如下公式：足：“。+“：逻A+a，詈+a。i b+a，詈+a。警(1)式中：F 一重力加速度，98 1 m a；卜波浪周期，s；一波长，m；日一波高，i l l；d 一堤前水深，i n；A 一梳齿宽度，m；口一梳齿间距，m；6 一翼板位置，m；c 翼板底距海底高度，m。利用测得的3 3 0 个试验数据进行最小二乘法拟合可得出以下经验公式：置=o 8 9 8+o0 1 1 芷a o 0 9 8 A o 0 6 1 i b o 2 6 1 一o 0 3 1 T H(2)该线性拟合公式的相关系数K=0 6 1 1。根据回归方程的相关性要求，当数据点数大于3 0 0 时，相关系数大于0 1 1 3。显然式(2)远远满足要求。试验数据表明，当c=0(翼板伸至海底不透浪)时，芷值可达到0 8 或更小，即梳式结构所受的水平波浪力比传统实体直墙结构减小2 0 以上。万方数据5 4土木工程学报2 0 0 3 往i示范工程中：T=9 4 s，=9 9 7 m，日=7 8 7 m，(t=1 4 m，A=1 2 m，口=6 m，6=76 m，c=7 m。计算K 值为07 9，即胸墙采用系统研究的型式，水平波浪力可减少2 1。针对性研究得出：胸墙采用阶梯型结构，实测水平波浪力可减少2 7，(示范工程采用此胸墙)；采用透空式结构，水平波浪力可减少3 8 L”。以上为规则波作用时的折减系数。实验证明：不规则波作用时单宽折减系数为规则波作用时的o 7 2倍。3 2 波浪反射系数波浪反射率是消浪结构另一项重要指标，它不仅对波浪力有影响，同时对堤前行驶的船舶也有很大影响。对于规则波，根据波浪理论，入射波水面波动方程为：玑=d c o s(k x c o s 0+妨s i n 0 一c o t+口。)(3)反射波水面波动方程可为：珥=n，C O S(一k x c o s O+k y s i n O c o t+1 蚱)(4)式中：毗、口，分别为人射波和反射波的波幅；缈。、口，分别为人射波和反射波的相位角；为波数；0为入射波与x 轴(防波堤轴线)之问的夹角；m 为波浪圆频率。测试时，在结构物之前布置两个波高仪，其坐标为(z，Y。)和(x：，Y：)根据文献 6 的方法，人射波和反射波的波幅为：吒=吉雨瓢F 鼍厩硼【一一一A js H，c o s D tA js i n D 一，一吒2 丁雨孑瓦-二i 而丽。一一B 2 c o s D 2+A 2 s i n D 2)2+(A lc o s D l+B【s i n D l A 2 c o s D 2 一B 2s i n D 2)2】”(5)丢j一A,sinC一BtcosCsin(x,-)kcos0IB t c o s C t 一坼2i【1 一一A2 s i n C，+B 2 c o s C 2)2+(A l c o s C l+B】s i n C】一A 2 c o s C 2 一B 2s i n C 2)2 ”(6)式中：A l=n c 0 8 尹j】+a，c o s P，1B 1=d；s i n 9“+6 t r s i n 驴，lA 2=口。c o s P n+口，c o s 妒dB 2=n s i n 妒。2+。，s i n 妒，2P。l=k x l c o s O+毋】s i n O+1 蚍P，l=一k x l c o s 6+k y】s i n 0+奶妒。2=h 2 c o s 0+奸2s i n 0+T iP，2=一妇2 c o s 0+k y 2s i n 0+g r rC l=缸lc o s 0+k y ls i n 0D I=一hLc o s O+k y ls i n 0C 2=k x 2 c o s O+k y 2s i n OD 2=一k x 2 c o s 0+k y 2 s i n 0则反射系数为：墨=!(7)a i对于不规则波，其波谱由不同频率的组成渡线性叠加而得，对于每一个组成波可以采用上式方法求得其反射系数，而后由不同组成波的能量分配比例关系求得整个频谱的反射系数。分析表明，反射系数主要与翼板位置b 与波长之比b L 有关，而与梳齿间距a 及波高H 的关系不大。通过回归分析，可得反射系数与6 f 的相关方程。丘=3 2 4 2(b L)2 1 1 3 2(b L)+1 3 7(8)3 3 翼板的力学特性对于一般防波堤沉箱构件只按静力学进行强度、裂缝计算并配筋，不再进行其他验算。由于翼板是梳式结构的重要构件，因此进行了一系列的计算分析。计有：线弹性有限元分析；非线性有限元分析；疲劳分析；自由振动分析等。通过分析得出以下结论，为翼板设计提供了根据。(1)按经典薄板理论计算的应力值比按考虑了横向剪切变形厚板理论应力值相比，前者偏大。(2)线弹性分析比非线性分析在应力和配筋等方面偏于安全。非线性分析考虑了混凝土开裂、压碎、钢筋屈服，考虑了当混凝土的应力超过极限强度时不平衡力要释放给相邻单元，从而削弱了应力的集中。并且开裂区的裂缝在分布上趋向平衡。(3)按规范计算的波压力荷载与按模型试验实测的波压力相比，前者偏大。(4)当按规范计算的波压力进行疲劳验算时，波峰作用下钢筋的疲劳应力为较大的正值，波谷作用下钢筋应力为负值，因而存在疲劳问题。当以模型试验实测值对翼板进行疲劳验算时，波峰作用下钢筋的疲劳应力为较小的正值，波谷作用下钢筋疲劳应力为负值，不存在疲劳问题。(5)疲劳问题出现时，为简化计算，翼板配筋可用现行交通部港口工程混凝土结构设计规范，r J 2 6 7 9 8计算的钢筋量乘以1 2 的扩大系数，可不再进行疲劳验算。(6)翼板的自振周期较小，一般为00 1 0 0 2 s，与波浪周期相差甚远，动力反应很小，不会发生共振。4 示范工程为了将科学技术迅速转化为生产力，国家重点科技项目(攻关)要求有示范工程。该示范工程选定为大连港大窑湾岛堤工程。万方数据第3 6 卷第1 0 期牛恩宗等新型梳式防波堤4 1自然条件大窑湾位于辽东半岛南端，濒临北黄海，与大连湾以大孤山半岛相隔，湾口朝向东南，岛堤位于湾口中部，见图1。大窑湾岛堤设计高水位4 0 0 m，设计低水位04 4 m，校核高水位5 1 m。设计高水位时岛堤前波浪要素为：周期T=9，4 s，波长L=9 9 7 n l，波高H 1=7 8 7 m。岛堤区海底土质可大致分为三层：表层为全新世海相沉积，中层为更新世陆相洪坡积层，主要为砂卵石、砾石、砾砂，层位连续平均厚度3 m 左右，是梳式防波堤的持力层(对实体直墙式防波堤此层不能做持力层，需挖掉)；下层为基岩，相当一部分强风化残积物形成次生红色亚粘土层，允许承载力只有1 5 0 2 0 0 k P a。4 2 工程撅况大窑湾梳式岛堤长6 4 3 7 5 m，堤顶高程9 0 m，堤底高程一1 1 0 m。堤身主体采用矩形钢筋混凝土沉箱。沉箱主尺度：长(堤轴线方向)x 宽X 高=1 2 0 x1 6 0 x1 4 0 m。两侧各设宽30 m 翼板，板顶与箱顶齐平，板底标高一30 m。箱体自重1 6 0 0 t。翼板底至海底7 m，即形成6 m X 7 m 的空洞。由于波浪能量的9 8 集中在水面下3 倍波高范围内”3，空洞的存在对防止波能进入港内影响不大(为了消除此影响，保证防波堤的使用功能，堤顶加高l m，但水平力却大为降低)，但可以透流，降低口门流速和进行水体交换保护海洋环境。沉箱顶标高+3 0 m，其上设现浇混凝土胸墙，胸墒采用阶梯形。沉箱底下设抛石基床至砂卵石持力层顶面，持力层下卧次生红色亚粘土原状保留。大连港大窑湾岛堤断面图见图54 3 结构设计比较梳式岛堤结构沉箱主尺度为1 2 0 mX1 6 0 m 1 4 o m。箱身间隔(不计翼板)6 m。与其受力、稳定情况相同的传统沉箱结构主尺度为1 8 4 m 1 6 4 m 1 4 0 m，自重1 9 3 0 t。两者仅钢筋混凝土即相差3 3 0 t。基床顶最大应力几乎相同，但梳式结构地基应力扩散属空间问题，地基不需处理，传统沉箱方案地基应力扩散属平面问题，地基必须处理。计算结果见下表：表中：缸为基床顶抗滑安全系数；K s 为基床底抗滑安全系数，凰为抗倾安全系数，a，为基床顶最大应力，口：为基床顶最小应力，缸，缸7，凰按交通部港口工程技术规范(1 9 8 7)规定最小值分别为1 3，1 3，1 6。衰1 计算结果裹T a b l e1R e s u l t so fc a l c u l a t i o n s4 4 施工梳式防波堤与传统沉箱防波堤施工方法基本相同。难点在于沉箱翼板相对沉箱主体而言比较单薄。为避免施工时意外碰撞损坏翼板，拟于沉箱两侧设钢保护架，使沉箱在安装时翼板之间不接触。但实际安装时，钢保护架一次也没用，沉箱安装非常顺利。图5 大连港犬窑湾岛堤断面图F i g 5S e c t i o nf o ri s l a n ds t y l eb r e a k w a t e ro ft h eD a y a ob a yi nt h eD a l i a np o r t(下转8 8 页)万方数据8 8 土木工程学报2 0 0 3 年性分析，不能作为定量结果，还要结合工程实测理论5 展望对比分析加以量化。今后，还应进行以下几方面的模型试验工作是一项费时费力但很有价值的工(1)应进行孔隙水压力的量测，目前在这方面还作。要求试验者故计出合理的试验方案，熟练掌握测是一个空缺。试仪器的性能、指标，同时还要对试验巾出现的异常(2)应进行支撑杆件内力的量测及支护体弯矩的现象、试验数据进行去伪存真，得出较合理的结果。量测，以便综合分析土压力的分布情况。我们在试验中遇到了许多诸如土料制备、指标测参考文献题。可咀说每前进一步都经试验小组深思熟虑，反复【1 刘建航，侯学渊基坑工程手册 M 北京：中国建研究。最后，克服了各种困难，终于完成了试验任筑工业出版社，1 9 9 7务。但应该指出，模型试验毕竟与基坑工程中土的实 2 3龚晓南主编深基坑工程设计施工手册 M 北京：际受力状态不同，试验中许多复杂因素如土的应力历中国建筑工业出版社，1 9 9 8圭、璺兰：矍夸：苎流、要兰登璧及：兰苎三影竺呈b 1 主霎冀了；。9 悬9,壁2 式1 支(2 护)桩内力的试验研究L 岩土工素，都不能加以考虑，试验本身由于尺寸效应，测量 4 茹晶；：深基坑支护结构计算中土压力的研究f D ：精度也会存在误差。因此，模型试验结果只能作为定天津大学，1 9 9 6陆培毅严驰顾晓鲁博士，副教授。从事基础工程与岩土工程方面的研究工作。主持并参加科研项目5 项，一项获省部级科技进步二等奖。发表论文7 篇。通讯地址：3 0 0 0 7 2 天津市天津大学建筑工程学院硕士，副教授。主要从事基础工程与岩土工程方面的研究工作。教授，主要从事基础工程与岩土工程方面的研究工作。鲨丝j 幽窄罐审8 叠噬3 瀣隘塑紫肇罐望j 生鲨旦立噬肇笔宴噬j 艘3 瀣刍噬竖 F 笔j 鱼氅3 s 鲎3 P 窜q 篁3 望(上接5 5 页)5 结束语梳式防波堤是防波堤结构型式的创新。它是针对大连港大窑湾的特定条件提出来的。列人“九五”国家重点科技项目(攻关)计划后又深人地进行了针对性和系统性研究。研究和工程实施证明：这种新型结构可以有效地削减波浪力(达2 7 3 8)和降低反射波系数(0 4以下)，可以有效地降低地基应力，可以大幅度地减少工程投资，满足了大窑湾安全通航要求，“总体达到了国际领先水平”，是一种有良好推广前景的新型防波堤。参考文献1 1 中交水运规划设计院国家重点科技项目(攻关)计划“深水防波堤新型结构型式研究”专题(合同编号9 6 4 1 5 0 2 0 3)总报告 R 2 0 0 0交通部深水防波堤结构考察组美国深水防渡堤结构考察报告 R 1 9 9 9交通部深水防波堤结构考察组1 2 本深水防渡堤结构考察报告 R 1 9 9 7近藤淑郎，竹田英章消波构造物 M 日本：森北出版株式会社，1 9 8 3水井庄七郎，角野升八等、叉”y 酊波堤(：动 渡压；二关寸舀研究 A 日本：第2 5 回海岸工学讲演会论文集 C ，1 9 7 8孙昭晨，王利生斜向人射渡和反射波的分离 J 海洋学报1 9 9 9r t l 斯称诺夫等港1：2 与港口建筑物(中译本)【M 北京：人民出版社，1 9 8 4牛恩宗中国工程设计大师，院副总工程师主要从事港厂i 工程设计工作，多次获国家、部级优秀设计和科技进步奖，“九五”国家重点科技项目(攻关)汁划“深水防波堤新型结构型式研究”专题负责人。通讯地址：1 0 0 0 0 7 北京国子监街2 8 号，中交水运规划设计院马德堂硕士，工程师，主要从事港几工程设计工作，“九五”国家莺点科技项目(攻关)计划“深水防渡堤新型结构型式研究”专胚鱼责人。孙绍晨博士，教授主要从事海洋波浪及波浪与建筑物相互作用教学研究1 二作，“九五”国家蘑点科技项目(攻关)计划“深水防渡堤新型结构型式研究”专题实验研究负责人。怛bHb哺n 万方数据新型梳式防波堤新型梳式防波堤作者：牛恩宗，马德堂，孙绍晨作者单位：牛恩宗,马德堂(中交水运规划设计院)，孙绍晨(大连理工大学)刊名：土木工程学报英文刊名：CHINA CIVIL ENGINEERING JOURNAL年，卷(期)：2003，36(10)引用次数：4次 参考文献(7条)参考文献(7条)1.中交水运规划设计院国家重点科技项目(攻关)计划 20002.交通部深水防波堤结构考察组 19993.交通部深水防波堤结构考察组 19974.近藤淑郎.竹田英章 消波构造物 19835.永井庄七郎.角野升 防波堤动波压关研究 19786.孙昭晨.王利生 斜向入射波和反射波的分离 19997.斯称诺夫 港口与港口建筑物 1984 相似文献(10条)相似文献(10条)1.会议论文 牛恩宗.马德堂.孙绍晨 新型梳式防波堤 2003 梳式防波堤是一种新型直立防波堤,国内外属首创.它具有消浪、轻型、便于透流等特点.示范工程国家重点工程大连港大窑湾一期岛堤工程采用了这种结构,水平向波浪力消减了27,节省工程投资24.56435万元.本文介绍了消浪结构防波堤国外发展概况,梳式防波堤开发和示范工程实施情况,给出了水平波浪力折减系数和反射系数经验公式,为结构断面的初步确定提供了依据.2.期刊论文 牛恩宗.邓磊.马德堂 梳式防波堤的试验研究与实施-中国港湾建设2001(6)梳式防波堤是一种新型防波堤,大连港大窑湾岛式防波堤采用了这种形式,具有透流、消浪、轻型的特点.试验研究表明,该型防波堤可消减波浪水平力27%38%.大窑湾岛式防波堤比传统沉箱直立堤节省工程投资24.5%.3.学位论文 朱洋立 随机波浪作用下梳式防波堤的动力响应分析 2008 传统的防波堤设计中用于稳定性验算的波浪力荷载均是按照静力荷载进行考虑，多数未能考虑波浪的随机性和防波堤运动的动力特性。而为数不多的动力分析模型均是针对矩形沉箱结构，几乎全部是把波浪荷载当作一种随时间变化的函数，且只对在冲击波作用下结构的动力响应进行分析。本文立意于波浪与防波堤相互作用的大课题，实际操作侧重于防波堤对随机波浪作用的动力响应分析。新型的结构形式梳式防波堤处于恶劣的深水环境，堤前易形成不完全立波，因此用改进的JONSWAP谱描述堤前随机波浪，再根据波浪理论进行了必要的数学推导，得到了堤上的波浪力谱。并对海床直接建立实体模型以考虑海床对上部结构的影响，通过有限元方法计算得到比较合理的梳式防波堤的动力响应值。本文先试算了一个模型，确定计算结果合理良好后，建立了梳式防波堤的三维计算模型，以便于今后更准确地分析和把握梳式防波堤在随机波浪作用下的动力响应特性。通过本次探索性研究，分析了梳式防波堤的动力受力特点，在一定程度上对波浪-防波堤相互作用的动力机理有启示作用，为今后梳式防波堤结构更为合理、经济的动力设计方法提供理论参考和科学依据。4.会议论文 李玉成.孙昭晨.董国海.徐双全.牛恩宗.毛恺 新型梳式沉箱防波堤的研究 2001 本文通过实验研究,对于梳式沉箱这种新型防波堤结构的水力学特性进行了论证,它能够减小波浪反射与减少结构受力.本文给出了梳式结构受力与常用实体沉箱受力之比(波浪力折减系数)与各主要影响参数间相关的计算公式.该结构已在大连港大窑湾港区岛堤工程中得到实际应用,实验证明梳式方案的水平波浪力仅为常用沉箱受力值的62-73,可节省投资24.5.5.期刊论文 朱浩.朱恩宗.郑天立 梳式透空防波堤机理特点及掩护效果-水运工程2001(10)大连港大窑湾一期岛堤工程成功地采用梳式透空防波堤结构.该结构集消浪、透流、轻型为一体,具有良好的防波堤掩护和环保功能.6.会议论文 朱浩.牛恩宗.郑天立 梳式透空防波堤机理特点及掩护效果 2003 大连港大窑湾一期岛堤工程成功地采用梳式透空防波堤结构.该结构集消浪、透流、轻型为一体,具有良好的防波堤掩护和环保功能.7.期刊论文 李玉成.孙昭晨.徐双全.董国海.林异珠.牛恩宗.毛恺 梳式沉箱防波堤的水力学特性-水动力学研究与进展A辑2002,17(4)本文通过实验研究,对于梳式沉箱这种新型防波堤结构的水力学特性进行了系统研究,论证了它能够减小波浪反射与减小结构受力的水力学机制;通过系列实验,本文给出了梳式结构受力与常用实体沉箱受力之比(波浪力折减系数)与各主要影响参数间相关的计算公式,可用以进行梳式结构的尺度选择与优化和进行梳式结构设计的初步计算.该结构已在大连港大窑湾港区岛堤工程中得到实际应用,实验证明梳式方案的水平波浪力仅为常用沉箱受力值的62%73%,可节省投资24.5%.8.学位论文 曹燕枝 非透水梳式沉箱防波堤水动力特性研究 2009 针对大窑湾北岸防波堤，考虑到防波堤背浪侧靠泊工程作业船舶的实际需求，需将梳式沉箱防波堤改进为非透水的型式。本文通过物理模型试验，首先研究了不采取任何工程措施的非透水梳式防波堤翼缘板和胸墙下底板上的点压力分布，发现点压力显著增大，尤其是翼缘板的上部和胸墙下底板的后部的点压力的增大导致局部强度的不够。因此为降低此局部点压力，必须采取一定的工程措施。针对上文提出的问题，本文先后提出了三种工程措施：胸墙下底板开长条孔、空腔内置斜坡堤、胸墙下底板加设“工字体”挡板。针对这四种工况，本文通过物理模型试验，对以上四种工况下的非透水梳式防波堤的各部位压力分布进行了系列试验，分析了相对波高H/d对非透水梳式防波堤的波浪荷载的影响，给出了压力包络随H/d的变化规律，并对三种工程措施的试验结果进行了对比。综合物理模型试验结果，得出如下主要结论：(1)在本试验范围内，不采取任何工程措施的非透水梳式防波堤，翼板上最大波动压力可达290KPa，超过原设计控制值150KPa；胸墙下底板上最大波动点压力可以达390KPa；超过原设计控制值200KPa，故需要采取一定的工程措施。(2)在本试验范围内，三种工程措施下的翼缘板和胸墙下底板上点压力的分布规律和不采取任何工程措施时基本一致，即翼缘板的中上部、胸墙下底板的中后部点压力较大，并且正点压力比负点压力大很多。因此在分析相对波高H/d对点压力分布的影响以及这四种工况的对比中可以只考虑正点压力。(3)在本试验范围内，胸墙下底板开长条孔、空腔内置斜坡堤、胸墙下底板加设“工字体”挡板(工字体挡板和翼缘板之间的缝没堵死)这三种工程措施，对于比较小的波高是有效的，但是对于比较大的波高效果不明显。(4)在本试验范围内，对于胸墙下底板加设“工字体”挡板的非透水梳式沉箱防波堤，当工字体挡板和翼缘板之间的缝堵死时，能够有效地降低翼缘板上部和胸墙下底板后部的点压力。9.会议论文 朱大同 梳式堤波浪反射系数近似计算 2007 防波堤是离岸深水筑港技术的重要内容之一,九五期间开发的梳式防波堤,在大窑湾工程中得到成功应用就是一例。梳式堤可以较大的减小波浪反射和降低水平波浪力,工程中已取得明显的经济效益。梳式堤的开发与应用是一项原始创新,具有重大的经济价值和理论意义。但尚有需要完善之处,例如缺少理论的解析公式。这里介绍一个近似的计算波浪反射系数的解析公式.填补这一方面的空缺。近似的解析公式计算与已有的经验公式完全一致,与试验结果也吻合得较好。10.期刊论文 牛恩宗.王玥葳.马德堂.NIU En-zong.WANG Yue-wei.MA De-tang 防波堤结构的创新-水运工程2006(10)梳式防波堤和带减压倒L型胸墙的斜坡堤都是防波堤结构的创新.梳式防波堤集消浪、轻型、便于透流等特点为-体,属国内外首创;带减压倒L型胸墙的斜坡堤有效地利用了波浪相位差减少了波浪水平力,利用排水通道减少了浮托力,延长了防波堤寿命,取得了显著的经济效果.引证文献(4条)引证文献(4条)1.CHEN Yu-min.LIU Han-long.CHEN Ze.GAO Yu-feng An Assembly Coastal Building Technique in PortEngineering期刊论文-中国海洋工程（英文版）2009(2)2.牛恩宗.王玥葳.马德堂 防波堤结构的创新期刊论文-水运工程 2009(1)3.牛恩宗.王玥葳.马德堂 防波堤结构的创新期刊论文-水运工程 2006(10)4.吉红香.黄本胜.邱秀云 植物消波消浪研究综述期刊论文-水利水运工程学报 2005(01)本文链接：http:/