一种采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构的制作方法

本发明属于海洋工程和水运工程中的生态防护领域，具体涉及一种采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构。

背景技术：

1、随着2018年《关于加强滨海湿地保护严格管控围填海的通知》的发布，各类政策相继推出，要求要严格控制用海，不仅严格限制填海造陆，同时也对新建的近海结构物提出了更高的生态环保要求。要求在港口工程生产建造活动时采取有效措施减小对海洋生态的影响，保证海洋水体的流动和交换，选用透空性结构型式，要求构筑物纵截面中透水部分占比70％以上，这对以往固定式防波堤结构提出了挑战。

2、以往固定式防波堤结构主要依靠实体结构对波浪的反射来实现对堤内区域的掩护，包括斜坡堤、直立堤等传统结构形式和半圆体、大圆筒、箱筒等新型结构。桩基固定式防波堤结构具有一定透空率，但该类结构也多依靠实体挡板对波浪进行反射，在水深相对较小的区域透空率不足。而随着海上光伏等新能源开发的需求，浅水区域透空式防波堤的建造需求日益增加。通过开孔等方式增加结构透空率，对于以波浪反射为消浪原理的防波堤结构而言，将大大消减防波堤的消浪效果。因此如何在保证效率效果的同时，提高结构透空率是目前设计中面临的较大难题。

3、专利号为cn106320264a，一种兼顾发电功能的桩基透空式防波堤，将防波防浪和波浪能发电集于一身，利用前墙、顶板和后墙形成的气室作为挡浪主体，前墙深入至水下挡浪，波峰通过时利用实体挡墙反射挡浪，波谷通过时通过后墙下设置栅栏板型挡浪板，进一步提高挡浪消波效果，栅栏板开孔率20％-40％。挡浪主体为实体结构，存在相对水深较小情况下透空率不满足要求的问题。其缺陷为实体墙体材料用量较大，工程造价较高。

4、专利号为cn208701607u，一种桩基透空式防波堤，提出了一种可满足船只通行需求的防波堤，通过波浪传播方向的前后两个防波板组挡浪，防波板组包括4层开孔挡板，开孔位置前后交错布置，纵截面等效于实体挡板。防波板组固定于实体承台上，承台上设置直立实体挡浪墙。防波堤整体利用实体挡墙反射挡浪。其缺陷为防波板组包括4层开孔挡板，开孔位置前后交错布置，纵截面等效于实体挡板，同样存在相对水深较小情况下不满足要求的问题，结构方案较为复杂，材料用量大、施工复杂，工程造价较高。

5、专利号为cn216379368u，一种桩基透空式防波堤，提出了一种上部半圆体和下挡板结合的防波堤结构，上部半圆体开孔率5％，下部迎浪面挡板为开孔弧形结构，开孔率为10％-30％，下部背浪侧挡板为实体结构。上部开孔半圆体利用弧形挡浪面部分挡浪，并利用开孔和内部空腔形成波浪消能室。下部波浪通过迎浪侧挡板开孔进入前后挡板形成的消能室进行消浪。其缺陷是上部半圆体和下部背浪侧实体挡板的总体透空率非常低，开孔主要是用于波浪水体进入消能室内消能，同样存在相对水深较小情况下不满足要求的问题，结构材料用量大，工程造价较高。如何进一步提高透空率直至满足透水构筑物要求。

6、专利号为cn105200957a，带圆弧板的π型桩基透空式防波堤，包括圆弧板、腹板和底板，圆弧板和腹板开孔率分别为5％和15％-35％。防波堤利用以上部件组成的消能室进行消浪。其缺陷是腹板开孔率15％-35％相对以上三种结构开孔率有所增加，但综合考虑圆弧顶板的纵截面投影效应，透空率仍然不足。结构仅在梁上部设置了挡浪结构，为了满足挡浪需求，π型挡浪结构和横梁需整体浸没在水中，一方面这导致上部预制构件和桩基之间的连接节点位于水下，大大增加了结构的施工难度和施工费用，另一方面也使得结构的整体材料用量增加，增加了工程造价。

7、除了上述存在问题以外，以上几个专利的结构在形式上都比较复杂，实际实施难度大。此外，挡浪面以直立体为主，波浪力直接作用在直立结构上形成对悬臂结构的弯曲效应，导致下部桩基弯矩内力非常大，需增大桩径和桩数来适应较大的悬臂弯矩，直接导致工程造价的增加。

技术实现思路

1、本发明要解决的问题是提供一种采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构，可满足透水构筑物透空率要求、并保证结构消浪效果，克服了现有技术中的不足。

2、本发明采用的技术方案是：一种采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构，包括多个桩基、多条横梁、多块第一消浪格栅和多块第二消浪格栅，所述桩基的下部能插入固定于水底的原泥面以下，所述横梁间隔固定于所述桩基顶部，所述桩基对所述横梁形成支撑，多块所述第一消浪格栅铺排固定于连接框架上、与所述连接框架形成一预制整体，多块所述第二消浪格栅固定于所述连接框架上；所述连接框架固定于所述横梁上，通过所述横梁固定于所述桩基顶部，所述第一消浪格栅在所述横梁上拼接成具有一个或两个倾斜消浪坡面的整体，多块所述第二消浪格栅固定于所述横梁的下方，多块所述第二消浪格栅并排拼接成具有竖直消浪面的整体，所述第一消浪格栅和所述第二消浪格栅均为表面开设多孔结构的面板。

3、可选的，所述孔位于所述面板一面的孔面积大于其位于所述面板另一面的孔面积，其中所述倾斜消浪坡面上的所述矩形孔位于所述倾斜消浪坡面上表面上的孔面积大于所述倾斜消浪坡面下表面的孔面积。

4、可选的，所述孔为矩形孔，所述矩形孔的截面为梯形。

5、可选的，所述倾斜消浪坡面上的所述矩形孔的长边与所述倾斜消浪坡面上波浪在该坡面上的流向保持一致。

6、可选的，多块所述第一消浪格栅拼接成具有两个对称分布的倾斜消浪坡面的整体。

7、本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，综合利用斜坡式消浪格栅和直立消浪格栅进行消浪，并利用二者之间的相位差形成二次消浪，提高了结构透空率和消浪效果，消浪栅栏板通过空间框架结构连接，形成装配式消浪防波堤结构，改善结构受力状态，降低工程造价。

技术特征：

1.一种采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构，其特征在于：包括多个桩基、多条横梁、多块第一消浪格栅和多块第二消浪格栅，所述桩基的下部能插入固定于水底的原泥面以下，所述横梁间隔固定于所述桩基顶部，所述桩基对所述横梁形成支撑，多块所述第一消浪格栅铺排固定于连接框架上、与所述连接框架形成一预制整体，多块所述第二消浪格栅固定于所述连接框架上；所述连接框架固定于所述横梁上，通过所述横梁固定于所述桩基顶部，所述第一消浪格栅在所述横梁上拼接成具有一个或两个倾斜消浪坡面的整体，多块所述第二消浪格栅固定于所述横梁的下方，多块所述第二消浪格栅并排拼接成具有竖直消浪面的整体，所述第一消浪格栅和所述第二消浪格栅均为表面开设多孔结构的面板。

2.根据权利要求1所述的采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构，其特征在于：所述孔位于所述面板一面的孔面积大于其位于所述面板另一面的孔面积，其中所述倾斜消浪坡面上的所述矩形孔位于所述倾斜消浪坡面上表面上的孔面积大于所述倾斜消浪坡面下表面的孔面积。

3.根据权利要求2所述的采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构，其特征在于：所述孔为矩形孔，所述矩形孔的截面为梯形。

4.根据权利要求3所述的采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构，其特征在于：所述倾斜消浪坡面上的所述矩形孔的长边与所述倾斜消浪坡面上波浪在该坡面上的流向保持一致。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构，其特征在于：多块所述第一消浪格栅拼接成具有两个对称分布的倾斜消浪坡面的整体。

技术总结
本发明提供一种采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构，包括多个桩基、多条横梁、多块第一消浪格栅和多块第二消浪格栅，横梁间隔固定于桩基顶部，多块第一消浪格栅铺排固定于连接框架上，多块第二消浪格栅固定于连接框架上；连接框架固定于横梁上，第一消浪格栅拼接成具有倾斜消浪坡面的整体，多块第二消浪格栅并排拼接成具有竖直消浪面的整体，第一消浪格栅和第二消浪格栅均为表面开设多孔结构的面板。本发明的有益效果是综合利用斜坡式消浪格栅和直立消浪格栅进行消浪，并利用二者之间的相位差形成二次消浪，提高了结构透空率和消浪效果，消浪栅栏板通过空间框架结构连接，形成装配式消浪防波堤结构，改善结构受力状态，降低工程造价。

技术研发人员：王玉红,李颖,赵娟,李健,王志瑜
受保护的技术使用者：中交第一航务工程勘察设计院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16