防波堤損壞特點與其成因的關(guān)系分析

陳澤偉

【摘要】防波堤是港口的一種保護設(shè)施，可以阻斷波浪的沖擊力維持港池的水面平衡，讓港口不受惡劣天氣的影響，同時在維持港口水域平穩(wěn)中也發(fā)揮著重要的作用，可以保證船只的正常停泊，在砂質(zhì)以及淤泥質(zhì)的海岸中還可以減少港口的淤泥堆積。防波堤在港口中具有非常重要的作用，一旦發(fā)生損害將會為港口的安全造成巨大的影響。本文從防波堤的損壞特點進行分析，探究其損害的成因，旨在為防波堤的設(shè)計提供參考，使設(shè)計人員可以采取相應(yīng)的措施減少防波堤損壞。

【關(guān)鍵詞】防波堤；損壞特點；損壞原因

0.引言

防波堤沒有固定的結(jié)構(gòu)，通常是根據(jù)港口的實際特點來設(shè)計，所以防波堤的結(jié)構(gòu)類型具有多樣性的特點。雖然防波堤的結(jié)構(gòu)特點不一樣，但是防波堤的損壞通常都是由于外部的沖擊力造成的，例如防波堤對外界波浪的抵抗力不足就會導(dǎo)致防波堤的損壞。一般來說，防波堤的設(shè)計都是根據(jù)港口的實際情況來設(shè)計的，也就是說防波堤的對外界的抵抗力是足以承受實際情況中的沖擊力的，但是由于防波堤設(shè)計人員對港口的認識不夠，從而導(dǎo)致防波堤設(shè)計不合理，這種情況下防波堤就很容易發(fā)生損壞。

1.防波堤損壞特點

防波堤的損害類型主要分為3類，剪切破壞、蛇形破壞和凹角處波能集中。剪切破壞就是指在港口海岸的一個地方所受到的剪切力比這個地方可以承受的剪切強度更大，從而導(dǎo)致這個地方發(fā)生剪切破壞。發(fā)生剪切破壞一般受到這個地方的剪應(yīng)力的影響比較大，所以受到波浪沖擊時，剪應(yīng)力的空間分布的范圍比較廣。

蛇形破壞是指防波堤的堤軸的多個部位發(fā)生損壞，并且每一個部位損壞的程度都不一樣，所以在整個堤軸上看，整個損壞就像蛇形一樣彎彎曲曲的，所以將其稱之為蛇形破壞。當防波堤受到海浪的沖擊的時候，會產(chǎn)生反射波和繞射波，在這兩種波的作用力下，防波堤各個部位的波前高度會變得不一樣，并且會呈現(xiàn)出周期性的變化，所以防波堤的不同部位的受力情況就不一樣，經(jīng)過海浪的長時間沖擊，就會在堤軸上呈現(xiàn)蛇形破壞。

凹角處波能集中就是在凹角處產(chǎn)生一個激增的效果。在堤軸的不同部位，本身就有著不一樣的波高，而這個不同部位不一樣的波高很容易導(dǎo)致防波堤的損壞，那就是凹角處波能集中。這是因為在防波堤的兩端交界處，由于存在著凹角，那么在應(yīng)對不同的反射波時就會出現(xiàn)共振現(xiàn)象，讓這個波高呈現(xiàn)周期性的增大，當激增的點波高與兩倍的入射波的波高一樣的時候，就會出現(xiàn)凹角處的波能集中。

2.防波堤損壞的原因

2.1海床沖刷和波群影響

很多防波堤的損害并不是本身結(jié)構(gòu)受到的損害，很大一部分原因都是由于海床遭受到海浪的巨大沖擊而引起的海床效應(yīng)，而海床效應(yīng)會引起防波堤的損壞。這是因為短峰波作用引起的，短峰波就是海浪在堤軸前沖刷的時候產(chǎn)生的一種波，它可以引起某一個地方水質(zhì)點的復(fù)雜運動，產(chǎn)生質(zhì)量搬運的效果，從而引起對海床的沖刷。波群就是在某一特定的地點會出現(xiàn)不同波高的波浪，波群具有較大的破壞力，而這種波群也會對防波堤造成巨大的影響，造成防波堤的損壞。

2.2防波堤設(shè)計不合理

波浪的沖擊是對防波堤產(chǎn)生影響的最主要的原因，如果防波堤設(shè)計者對堤前波浪水動力特性認識不足或者是對港口的實際情況不夠了解，導(dǎo)致防波堤的設(shè)計不夠合理，難以承受波浪的沖擊力，就會造成防波堤的破壞。防波堤的設(shè)計不合理主要是因為設(shè)計者在設(shè)計的時候沒有對該處的波浪的沖擊力進行實地的考察，往往是根據(jù)自身的經(jīng)驗或者相關(guān)部門提供的現(xiàn)有的數(shù)據(jù)而盲目的進行建設(shè)，防波堤的設(shè)計標準就不能達到實際的抗波作用，從而很容易使防波堤受到損壞。

2.3防波堤施工時不到位

防波堤的抗波能力除了與設(shè)計是否合理之外，還和施工過程有著密不可分的聯(lián)系，因為在實際施工過程中以及使用過程中常常會面臨一些未知的因素是在實驗室怎么設(shè)計都不可能達到的，而防波堤的施工過程是一個不容易控制的環(huán)節(jié)。防波堤的選址一般在離海岸比較遠的地方，施工的條件相對而言比較惡劣，常常遭受到不可預(yù)測的因素影響。所以在實際施工中，在防波堤施工之前一定要經(jīng)過科學(xué)的策劃，減少施工過程中遇到的各種風(fēng)險，要通過合理的安排將施工過程中的不可控因素降到最低，從而將施工過程中遭受的經(jīng)濟損失降到最低，防止防波堤在使用過程中過早破壞，延長其使用壽命。

3.防波堤損壞特點與其成因的關(guān)系

3.1綜合因素引發(fā)的破壞

防波堤損壞的類型主要有蛇形破壞、凹角損壞以及防波堤堤頭破壞，從這些損壞的類型中可以看出，防波堤的損壞其實是由多方面的因素共同作用引起的，任何單因素可不會輕易引起防波堤的損壞，綜合因素包括防波堤思維堤前波高設(shè)計超過了相關(guān)的標準、防波堤設(shè)計的堤心石透水性不符合實際的要求、防波堤的扭工字塊的強度達不到要求以及由于設(shè)計人員對港口的實際情況以及港池水域波浪群的特性認識不夠從而導(dǎo)致設(shè)計不合理等引起。由于不同的港口的實際情況和結(jié)構(gòu)不一樣，所以不同港口的防波堤的結(jié)構(gòu)也不一樣，但是從防波堤損壞的類型的分析來看，最常見的損壞防波堤的因素就是由波浪造成的堤頭損壞和蛇形損壞，其他的因素相對而言，可控性更強。所以，防波堤的設(shè)計人員應(yīng)該根據(jù)這一情況，在設(shè)計防波堤的時候要充分考慮實際港口的港池水動力的特性，一定要經(jīng)過實際的實地考察在進行設(shè)計，除此之外，還應(yīng)該充分考慮到實際施工條件以及地基類型對防波堤設(shè)計的影響，綜合各方面的因素進行設(shè)計，避免防波堤遭到損壞。

3.2工作條件以及地基承載力不足引起的損壞

防波堤的工作條件不適合或者連接段的處理不恰當也會引起防波堤的損壞，而這兩者因素不僅可以決定防波堤的損壞形態(tài)，還會對損壞形態(tài)的發(fā)展和延伸造成影響。另外，越浪條件的改變以及墻前水深的改變都會引起防波堤的損壞形態(tài)出現(xiàn)不同。所以設(shè)計人員在進行防波堤設(shè)計的時候一定要考慮到防波堤的實際工作條件，采取一定的保護措施，防止防波堤損壞。和大多數(shù)建筑物一樣，地基的穩(wěn)定性會對防波堤的安全性造成巨大的影響，如果地基穩(wěn)定性失衡或者地基沉陷都會導(dǎo)致防波堤上部結(jié)構(gòu)遭受損壞或者整體下榻，所以設(shè)計人員在設(shè)計過程中一定要采取一定的措施來維持防波堤地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，從而保證地基的承載力不會超過限值。

4.結(jié)語

防波堤的損壞是一個比較復(fù)雜的過程，是多種因素綜合造成的結(jié)果，與設(shè)計人員對波浪水動力特性的認識不足、防波堤的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理以及海床與基床沖刷和地基失穩(wěn)等都具有密不可分的聯(lián)系，為了避免防波堤的損壞，設(shè)計人員在進行防波堤設(shè)計的時候一定要綜合考慮多方面的因素，經(jīng)過實地考察確定最佳的設(shè)計方案，同時還需要對施工過程進行科學(xué)合理的安排，不斷提高工程的質(zhì)量，從而避免防波堤的損壞，保障近海居民的生命和財產(chǎn)安全。

參考文獻

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