專利名稱：一種帶活動擋浪板式防浪墻結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶活動擋浪板式防浪墻結(jié)構(gòu)，能夠廣泛應(yīng)用于波浪作用強的防波堤設(shè)計領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
防波堤作為港口的重要的組成部分，在整個港口的運營中起著重要的作用。而防浪墻是為防止波浪翻越防波堤堤頂而設(shè)置在防波堤堤頂上側(cè)并與防波堤防滲體連接的擋水墻。合理的防波堤頂高程是方便作業(yè)、避免波浪和潮水對港口設(shè)備和貨物造成損失的重要措施。目前防波堤前沿波浪較大時，采用提高防波堤頂高程，從而降低越浪量的措施。設(shè)計防波堤堤頂高程和胸墻頂高程時，一般采用大于20年一遇設(shè)計高潮(水)位和波浪要素。在一般的情況下，波浪較小，確定的高程雖然是合理的，但是偏高，這樣不僅給設(shè)計以及施工帶來許多困難，而且增加了許多不必要的工程量?，F(xiàn)有的防浪墻大多造型式樣簡單，美觀度差，雖起到了防浪、防洪、阻水作用，但也把美麗的風景阻擋在人們的視野之外，不適合當前宜居、和諧、景觀化、親水性的主體要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對防波堤堤頂高程和胸墻頂高程設(shè)計的不足，提供一種新型帶活動擋浪板式防浪墻結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)不僅能適當?shù)亟档头啦ǖ痰添敻叱毯托貕敻叱?，具有較好的消浪效果，而且還能滿足人們對防波堤親水性的要求。為實現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本發(fā)明將采取以下的技術(shù)方案一種帶活動擋浪板式防浪墻結(jié)構(gòu)，包括防浪墻身、活動擋浪板、重物塊體、拉索、門頁連接器、吊環(huán)、支撐桿及張緊器。所述的防浪墻身固定在防波堤堤頂前沿，在波浪較小的情況下單獨抵抗波浪的作用。在設(shè)計防浪墻身的高程時，可采用重現(xiàn)期為20年或者更低的設(shè)計高潮位和相應(yīng)的波浪要素。這樣不僅可以降低胸墻頂高程，滿足人們對防波堤的親水性要求，并且能夠適當?shù)販p少工程量和工程造價。所述的活動擋浪板通過門頁連接器安裝在防浪墻身上與其組成一個整體，活動擋浪板可以上下擺動。在波浪較小的情況下，活動擋浪板在支撐桿的作用下垂在原處，不受波浪的作用。在波浪較大的情況下，活動擋浪板將在波浪力的作用下抬起并與防浪墻身結(jié)構(gòu)共同抵抗波浪的作用，這樣不僅可以減少越浪量，而且還能提高防波堤的消浪效果。波浪作用過后，活動擋浪板在重力的作用下又將垂至原處。所述的拉索一端連接重物塊體，另一端通過吊環(huán)與活動擋浪板連接。在活動擋浪板抬起時，重物塊體通過拉索作用在活動擋浪板上的拉力能避免活動擋浪板被波浪力打翻。當活動擋浪板垂下時，重物塊體沉至原處，將不對活動擋浪板產(chǎn)生任何作用力。所述的支撐桿的一端安裝在活動擋浪板上，另一端安裝在防浪墻身上。若活動擋浪板在重力的作用下垂至胸墻墻頂平面以下，它將不能正常抵抗波浪作用。該支撐桿能將活動擋浪板固定在胸墻墻頂平面以上的某一位置，從而保證活動擋浪板能夠正常工作。所述的支撐桿上安裝兩個張緊器，當活動擋浪板正常工作時，擋浪板抬起將對支撐桿產(chǎn)生較大的拉力。該張緊器能使支撐桿處于拉伸的狀態(tài)，從而防止支撐桿被拉斷，起到保護支撐桿的作用。進一步地，所述的活動擋浪板采用鋼鐵材料制作。進一步地，所述的每塊活動擋浪板通過3個門頁連接器分別與防浪墻身對應(yīng)連接。進一步地，所述的兩個張緊器分別安裝在支撐桿長度的1/4與3/4處。根據(jù)以上的技術(shù)方案，可以實現(xiàn)以下的有益效果I、該帶活動擋浪板式防浪墻結(jié)構(gòu)分防浪墻身和活動擋浪板，可降低防波堤堤頂高程和胸墻頂高程，減少防波堤的工程量，從而降低防波堤的工程造價。2、防浪墻身和活動擋浪板結(jié)構(gòu)在波浪較大時，共同抵抗波浪的作用，這樣可減少波浪的越浪量，提高防波堤的消浪效果，從而保障防波堤內(nèi)側(cè)水域平穩(wěn)性或內(nèi)側(cè)港域的安全。3、該新型防浪墻結(jié)構(gòu)使防波堤與環(huán)境和諧相處，滿足人們對防波堤親水性的要求。4、該新型防浪墻結(jié)構(gòu)不僅能夠運用在現(xiàn)有的防波堤上，而且還可運用于護岸等工程。綜上所述，本發(fā)明不僅結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、能夠有效地減小越浪量、具有更好的消浪效果、滿足人們對防波堤親水性的要求，而且還可廣泛地應(yīng)用于防波堤以及其他護岸工程。


圖I為發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為帶活動擋浪板式防浪墻俯視圖；圖3防波堤胸墻受力示意圖；圖中標號解釋1、防浪墻身；2、活動擋浪板；3、門頁連接器；4、重物塊體；5、拉索；6、吊鉤；7、支撐桿；8、張緊器
具體實施例方式如圖I所示，該新型結(jié)構(gòu)主要由防浪墻身(I)和活動擋浪板(2)兩部分構(gòu)成。活動擋浪板(2)的厚度根據(jù)具體強度要求來確定,一般可取8mm-12mm。活動擋浪板(2)可以分段，段長約lm，段與段之間可預留10 20cm的縫隙?；顒訐趵税?2)采用鋼鐵材料制作，并通過門頁連接器(3)與防浪墻身(I)組成一個整體。重物塊體(4) 一般放置在地上，其一端通過拉索(5)和吊鉤(6)與活動擋浪板(2)的一端相連。支撐桿件(7) —端安裝在活動擋浪板(2)上，另一端安裝在防浪墻身(I)上。支撐桿件(7)需采用強度較大的桿件。兩個張緊器(8)分別安裝在支撐桿件(7)的1/4與3/4處。如圖2所示，門頁連接器(3)安裝在防浪墻身⑴的上端和活動擋浪板⑵的下端。在每段活動擋板(2)上安裝3個門頁連接器(3)，分別安裝在活動擋板(2)長度的1/6、1/2,5/6 處。此外，初擬出該防浪墻結(jié)構(gòu)各部分尺寸，并通過波浪力作用下防波堤胸墻抗滑、抗傾穩(wěn)定性驗算，說明該消浪結(jié)構(gòu)的合理性，可以廣泛使用。
首先初步擬定各部分結(jié)構(gòu)尺寸。胸墻頂高程=設(shè)計水位+波浪爬高R，根據(jù)《防波堤設(shè)計與施工規(guī)范》有關(guān)規(guī)定 I. 09M3 32exp (-1. 25M)，式中R為波浪爬高(m)，從靜水面算起，向上為正；KA為與斜坡護面結(jié)構(gòu)型式有關(guān)的糙滲系數(shù)況為Ka = I、H = Im時波浪爬高(m) ； (R1)m是斜坡m值有關(guān)的函數(shù)；R(M)為爬高函數(shù)表、K2, K3為系數(shù)，由規(guī)范JTJ213-98中表8. 2. 3-1確定。該活動擋浪板的長度可由以下方法確定1、采用重現(xiàn)期50年的波浪資料設(shè)計防波堤，從而得出胸墻頂高程H1 ;2、采用重現(xiàn)期20年的波浪資料設(shè)計防波堤，從而得出胸墻頂高程H2 ;3、活動擋浪板的長度I = H1-Hy活動擋浪板的厚度可根據(jù)具體強度的要求選取(一般取8mm-12mm)，活動擋浪板的段長b —般取lm。在防浪墻上可間隔一段距離安裝一個活動擋浪板。在活動擋浪板兩端以及中點處安放3個門頁連接器，與防浪墻身連成一個整體。重物塊體的重量可由以下方法確定1、計算出活動擋浪板的自重以及作用在活動擋浪板上的波浪力。2、對活動擋浪板進行受力分析，根據(jù)活動擋浪板受力平衡計算出重物塊體的重量。初步擬定完結(jié)構(gòu)尺寸，然后對防波堤胸墻進行抗傾、抗滑穩(wěn)定性的相關(guān)計算。由于活動擋浪板對胸墻產(chǎn)生的作用力和力矩與重物塊體對胸墻產(chǎn)生的作用力和力矩相互抵消，因此不會影響防波堤胸墻的穩(wěn)定性。故只需驗證防波堤胸墻降低高程后是否滿足抗傾、抗滑穩(wěn)定性。胸墻上的平均壓力強度P' =0. 24Xy ^ XH1%XKP，式中，為海水重度，取10. 25kN/m3出1%是指累積頻率為1%的波高；KP為平均壓強系數(shù)。胸墻上水平波浪力為0.6p' Q1+Z)，式中，Cl1為胸墻前水深，單位為m^+z為胸墻上波壓力分布高
度。胸墻底部波浪浮托力乃=0.6/^|，式中，ii為波浪浮托力折減系數(shù)，采用0.7;
b為胸墻底寬(m)。防波堤胸墻沿墻底的抗滑穩(wěn)定性計算式為YjpP彡(YgG-YuPu)f+ Y EEb，式中，G是防波堤胸墻自重的標準值，單位為kN ；p為作用在胸墻海側(cè)面上的水平波浪力標準值，單位為kN ；PU為作用在胸墻底面上的波浪浮托力標準值，單位為kN ；Eb為內(nèi)側(cè)面地基上或填石的被動土壓力，可按規(guī)范乘以折減系數(shù)0. 3作為標準值；Y。為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；Yp為水平波浪力分項系數(shù)；Yu為波浪浮托力分項系數(shù)；Ys自重力分項系數(shù)；Ye為土壓力分項系數(shù)；f 為胸墻底面摩擦力系數(shù)。防波堤胸墻抗傾穩(wěn)定性的驗算公式為 式中，Mp為水平波浪力的標準值對胸墻后趾的傾覆力
Yd矩，單位為kN m ；MU為波浪浮托力的標準值對胸墻后趾的傾覆力矩,單位為kN m ；MG為胸墻自重力標準值對胸墻后趾的穩(wěn)定力矩，單位為kN ;Me為土壓力的標準值對胸墻后趾底面的穩(wěn)定力矩，單位為kN m ; Yd為結(jié)構(gòu)系數(shù)；其他各項系數(shù)同前。通過計算，得到防波堤胸墻抗傾、抗滑穩(wěn)定性滿足要求。本專利選取降低胸墻高程的設(shè)計方案為算例，若需計算降低堤頂高程的設(shè)計方案，其計算方法與上述類似，在此不再贅述。計算詳見具體實施例。實施例如圖I福建省某地修建防波堤，重現(xiàn)期為50年時，設(shè)計高水位為4. 5 ■，極端高水位為5. 48 m。在設(shè)計聞水位下丨3 波聞2. 9爾，波聞為3. 9 m，設(shè)計波長50. 58 m，堤前水深為-3. 6 " 。胸墻頂高程為7. 5 ,胸墻頂寬為0. 8 w ,底寬為2. 8 1。重現(xiàn)期為20年時，設(shè)計聞水位為3. 4 Hf ,極端聞水位為4. 38 Bi。在設(shè)計聞水位下#1 波聞2. I * ,
"1%波聞為3. 0 ，設(shè)計波長46. 51 ^，堤如水深為-3. 6 in。I.重現(xiàn)期為20年時，在設(shè)計水位3. 4m下，正向規(guī)則波的爬高按《防波堤設(shè)計與施工規(guī)范》中的下列公式計算M = \jm (L/Hf2(th IndjLyxj2 =
1lM,^、 K' , 2nd ^ AndlL 、 _—X (46.51/2.1)1/2 X (thlTTX 7/46.51)-1/2 = 3.653m ，shAnd/L^ =
4.98 7 Inxl 4^x7/46.51 .0 oco. .^.
Y從7777(1 + ^~= 2253m ’ R(M) = I- 09M3-32exp(-l. 25M)=
246.51 snAn x 7/46.51
I.09X3. 6533.32exp (-1. 25X3. 653) = 0. 836m, R1 = K1 th(0. 423M) + [ (R1)m-K2]R(M) = I. 24th(0. 423X3. 653) + [2. 253-1. 029] X0. 836 = 2. 16m, R = KaR1H = 0. 38X2. 16X2. I =
I.72m，胸墻頂高程=3. 4m+1. 72m = 5. 12m。同理在極端高水位4. 38m時波浪爬高R= I. 8m，胸墻頂高程=4. 4m+1. 8m = 6. 2m。經(jīng)綜合分析比較得,選取胸墻頂高程6. 5m。因此,活動擋浪板的長度=7. 5m-6. 5m = lm。2.重現(xiàn)期為20年時，單位長度胸墻上自重力標準值計算為6 = 0.8X1.7X23 =31. 28kN/m, G2 = 0. 5 X I. 7 X 23 = 19. 55kN/m, G3 = I. 0 X 2. 8 X 23 = 64. 4kN/m, G = GfGjG3=115. 23kN/m。胸墻上平均壓力強度p' = 0. 24X10. 25X2. 3X4 = 22. 63kPa,單位長度胸墻上的水平波浪力標準值為P = 0. 6p'(屯+z) = 0. 6X22. 63X 1. 125 = 15. 28kN/m。單位
長度胸墻上的波浪浮托力標準值為^ =0.6x//x| = 0.6x0.7x2.8x22.63/2 = 13.3研/m。
防波堤墻后填石爐=45°，Y = 19kN/m3,內(nèi)側(cè)地基土的被動土壓力為Eb =
0.5X 104. 89X1X0. 3 = 15. 73kN/m。3.單位長度胸墻各個作用力對胸墻后趾的力矩MC = G1I^G2IfG3I3 = 31.
28 X (1 + 1+0. 4)+19. 55 X (1+2/3)+64. 4 X 2. 8/2 = 197. 82kN m, Mv =jPx-^±￡ =
p 2
15.277x^^ = 8.59研.w ,Mu = P x-^ = 13.3x-x2.8 = 24.83yyV-m ,Mf = ￡, x- = 15.73 x-=
23333
52AkN-m。其中Mg為自重力標準值對墻后趾的穩(wěn)定力矩，Mp單位長度胸墻上水平波浪力標
準值對胸墻后趾的傾覆力矩，Mu單位長度胸墻上浮托力標準值對胸墻后趾的傾覆力矩，Me
單位長度土壓力標準值對胸墻后趾的穩(wěn)定力矩。4.沿墻底抗滑穩(wěn)定性驗算Y。YPp 彡 U UPU) f+ y EEb，左式=1X2. 3X15. 28=19. 86kN，右式=(1X 115. 23-1. 1X 13) X0. 6+1X 15. 73 = 76. 288kN，左式<右式，抗滑穩(wěn)定性滿足要求。5.沿墻底抗傾穩(wěn)定性驗算yJjpMp+yuMu)S^~{yGMG + yEME)，
Yd
左式=IX (I. 3X8. 59 + 1. 1X24. 83) = 3 8. 4 8 k N m ,右式=Y^x(lxl97.82 + lx5.24) = 162.448研.m，左式 < 右式，抗傾穩(wěn)定性滿足要求。6.同理可驗證出，該防波堤在極端高水位下滿足抗傾、抗滑穩(wěn)定性的要求。
權(quán)利要求
1.一種帶活動擋浪板式防浪墻結(jié)構(gòu)，包括防浪墻身、活動擋浪板、門頁連接器、重物塊體、拉索、吊環(huán)、支撐桿及張緊器，其特征在于所述的防浪墻身固定在防波堤堤頂前沿，在波浪較小的情況下單獨抵抗波浪的作用；所述的活動擋浪板通過門頁連接器安裝在防浪墻身上與其組成一個整體，活動擋浪板可以上下擺動；所述的拉索一端連接重物塊體，另一端通過吊環(huán)與活動擋浪板連接；所述的支撐桿的一端安裝在活動擋浪板上，另一端安裝在防浪墻身上，支撐桿上安裝兩個張緊器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種帶活動擋浪板式防浪墻結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的活動擋浪板采用鋼鐵材料制作。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種帶活動擋浪板式防浪墻結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的每塊活動擋浪板通過3個門頁連接器分別與防浪墻身對應(yīng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種帶活動擋浪板式防浪墻結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的兩個張緊器分別安裝在支撐桿長度的1/4與3/4處。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶活動擋浪板式防浪墻結(jié)構(gòu)，屬于防波堤結(jié)構(gòu)施工領(lǐng)域。該防浪墻結(jié)構(gòu)包括有(1)防浪墻身；(2)活動擋浪板；(3)門頁連接器；(4)重物塊體；(5)拉索；(6)吊環(huán)；(7)支撐桿；(8)張緊器。該防浪墻結(jié)構(gòu)主要由防浪墻身和活動擋浪板兩部分組成，并且通過門頁連接器使兩部分組成一個整體。該防浪墻結(jié)構(gòu)可有效地抵擋波浪對防波堤的作用，降低防波堤堤頂高程、胸墻頂高程、波浪在堤前的爬高及堤頂越浪量，大大提高防波堤的消浪效果，并有效減少防浪堤的工程量。
文檔編號E02B3/06GK102619189SQ201210060369
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者巫飛, 廖迎娣, 歐陽峰, 王娜, 范江山, 陳達, 黃愷 申請人:河海大學