重力墩式结构抛石基础的稳定块重

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1、f李寝式司，抛其破，彼堙圣海岸工程第窜卷第2期C0ASTALENGINEERING1990~-8月重力墩式结构抛石基础的稳定块重型一(大连理工大学)摘要将作者关于直墙建筑抛石基础稳定块重均计算方法推广应用于重力墩结构的抛石基础。经验证符合较好。一、甘算方法根蜡了解，目前还未见有可适用于重力墩式结构越石基础上确定稳定块重的计算方法，通常只能通过模型试验确定．这对于工程规划可行性分析或是工程设j}的初步阶段往往难以做到作者在文献(1]及zJ中提出r一个适用于直墙建筑条件下确定基床块石重量的计算方法，经过模型试验与工程实例验算(3，4]证明这个方法比习前国

2、内外的其它多种方法的适用．生更好；作者认为该方法可以推广应用于重力墩式结构的基床设计。一在波浪作用下块石在基床上失稳的条件主要是滚动失稳从分析规则堆砌的圆球体出发。设球体直径为D，容重为水容重为r，。水平方向(沿基础面)的流速为(f)．加速度为—j．垂直方向(垂直于基础面)由于绕流而弓I坦升力产生升力1．g等效速度正比于f)，令其等于(f)．州升力加速度为[。笔(，设阻力系数为c．惯性力系数为，则稳定力距Mj=(hr,)aD。一6D1)式中a为体积系数，b为力臂系数．以圆球芋H应值代入得MLnr．D(2)倾复力矩包括水平速度力，J距，水F雌‘力力距，

3、垂直速度力力距及垂直惯性力力距四项．即Mz=：眦c加”。Dc。∥6“a口29。c6(。kv~6-D16海岸工程P、．l0987‘6543篮10．90．8平底时(口=O)070．6图20504030．20l23456789面10图l§勰事玉虞绅跻枉。重力墩式绪持抛石基础的定块重17r，半cn等-+n半导警。式中=～l+-。：一l一a当处于极限稳定时埘M由此可以解得稳定时重球经D和稳定块重，其表达式为r＼、／I

4、。[一(等)]。㈤，r-●_—＼Lr一～，式中为渡周期，口及为二个无因次常数．对于圆球它们是确定值．而对于任意形状的块石．这=个常数1一是一一需

5、由实验确定的经验值。、，／一考虑到基床t边坡h及基床上水深-与建筑物前水深的比值对流速分布的一些影响．式(4)以无因次值表示时可转换为()一，(⋯争)㈤式中=(、一兰T』一1，)／rI(6)作者通过模型试验确定了m=2时式(5)的图表表述形式如图1所示。根据作者的分析l，2]，坡度m与稳定抉重之间的关系尚与块吞重心到接触点之间阿连线与坡面问的夹角口有关(见图2)．而口角系取决于块体形状。在通常所采用的边坡值m=2—3的范围内，块重大体与lira成正比因此当mz对，只需将由图1所求得的块重乘以2／珊这一坡度修正系数即可。既然稳定块重主要取决于波动流态则

6、作者认为上述的公式及图表应当可以推广应用予重力墩式结构的基床设计，区别位在于确定流速值～的方法不同对于墩式结构，当波浪不破时．基床面上的波动流速值可由下式求算‰=簪cm孕(一争)siahZ~-d一式(7)所得值即为推进波流速乘以系数．值表示墩的存在对流场的影响系数，它主要取决予墩尺度D与波长L比和墩的形状；当)肛≤0．15时．可假定墩结内尺度对流场无大影响，此时如为圆形结构时可取=1．0对于方形墩，在基床面上的一般部位处也可取=1．o．但对方墩的四个棱角处．由于该处将产生强烈的水平涡旋．该涡旋将对该处床面块石产生强烈的上吸力。对于这种部位的基床直进行

7、专门设计．目前匝难以提出具体计算方法．宜通过模型试验确定。对于破泼区的流速计算方法尚需通过进一步的工作予以确定。海岸工程口毫二、工程实例验算鉴于目前国内外重力墩式结构的实例所见尚不多，故仅就作者目前所能收集到的三项工程六个墩位的模型试验结果与本文方法进行比较，其结果如表1所示。由表i可见，当波浪不破碎时，计算值与试验值(或工程实用值)吻合甚好。在破波区计算得出偏大较多的结果，其一个重要原因是目前还没有一个可靠的计算破波区流速分布的有关公式。由上述初步比较可见本文推荐方法在一般情况下可获满意结果，在破波区则尚待进一步验证。表1『墩型式亚尺度ddIL块重

8、W‘k)No枯‘实际采用值备注Ⅲ)(Ii)(Ⅲ)(m)(Ⅲ)车文计算或实验值——，1．石日所谐回墩，D=18．D17．816．66．11751DO～20O230^8．大连石油七厂方避lO～i0035方墩四宿处有严重，口=20．5141D．74．89D(一般区域)5万t油码头棱角处甩5t栅栏扳(一般区域)冲捌(不保护对)——，-——3．站鱼湾再头堪回避。D=9．017．916．97．010915～1DO454．站鱼挎栈桥1匿墩号慧．D=9．025．414．45．912Ol5～100{55．站鱼湾栈桥7匿敬号墩．D=9．98．55．56．905200～3

9、0054D90破故6．站鱼挎栈桥8————破故，方墩四十棱号墩方墩，d；12．97．O4．5．o88500～