一种半浮式锚泊顺应性防波堤的制作方法

本发明涉及防波堤，特别是涉及一种半浮式锚泊顺应性防波堤。

背景技术：

1、防波堤是港口、航道、人工岛、海上城市以及近岸防护工程中的重要基础设施，其主要功能是削弱外海波浪向被保护水域的传播，降低港池或保护区内的波浪高度，改善水域作业和结构服役条件。传统固定式防波堤在较深水域中，结构尺度、材料用量和基础处理成本随水深显著增加，施工难度和环境扰动也随之增大，尤其在软弱海床、深水港池外缘或海上城市外围边界中，其经济性和适应性受到限制；而传统浮式防波堤的消波效果通常受限于吃水深度、浮体尺度和锚泊刚度，对中长周期波浪的削减能力有限，在较大浪高或长周期波作用下易出现较大运动响应，导致透射波偏大和锚泊系统受力不稳定。因此，亟需一种兼具固定式防波堤防波效率和浮式结构深水适应性的半浮式锚泊顺应性防波结构，以解决在深水环境下传统防波堤结构工程量大、适应性差以及浮式结构运动响应过大导致消波性能不稳定的技术问题。针对上述问题，现有技术亟需改进。

技术实现思路

1、针对以上现有技术存在的缺陷，本发明提供一种半浮式锚泊顺应性防波堤，以解决传统固定式防波堤在较深水域中建设成本高、对水深和海床条件敏感，以及传统浮式防波堤对中长周期波浪消波能力有限的问题。

2、本发明采用以下技术方案实现：

3、一种半浮式锚泊顺应性防波堤，包括：

4、半浮式墙体，其设置于开放海域与保护水域之间，用于承受入射波浪的作用，所述半浮式墙体自重的一部分由水体浮力承担，所述半浮式墙体的剩余有效重量经所述半浮式墙体的墙体底部传递至基础结构；

5、基础结构，其设置于所述半浮式墙体的下方，所述基础结构的上部设有用于收容所述墙体底部的导向配合槽，所述墙体底部以受限可动的方式嵌设于所述导向配合槽内；

6、锚泊系统，包括柔性锚泊件和锚固基础，所述柔性锚泊件的一端与所述半浮式墙体连接，另一端与所述锚固基础连接；

7、其中，所述导向配合槽与所述墙体底部之间设有半约束连接体系，所述半约束连接体系包括被配置为在竖向上承受所述半浮式墙体的剩余有效重量，并在水平方向上允许所述半浮式墙体沿波浪作用方向产生受限滑移的可滑动支承组件、用于限制所述半浮式墙体的侧向偏移和倾覆转角的导向限位组件以及用于阻止所述半浮式墙体向上脱离所述基础结构的竖向抗拔限位组件。

8、进一步地，所述可滑动支承组件包括设置于所述墙体底部下方的第一滑动件和设置于所述导向配合槽的槽底的第二滑动件，所述第一滑动件与所述第二滑动件滑动配合，以使所述墙体底部能够相对于所述基础结构发生受限水平滑移。

9、进一步地，所述导向限位组件包括设置于所述导向配合槽的内侧壁的固定座和设于所述墙体底部两侧的导向压板，所述导向压板经弹性件连接于所述固定座，并可相对于所述固定座在侧向发生弹性位移；当所述半浮式墙体发生侧向偏移时，所述墙体底部与所述导向压板接触，所述弹性件产生弹性变形，以向所述半浮式墙体提供侧向恢复力并缓冲侧向冲击力。

10、进一步地，所述竖向抗拔限位组件包括固定设置于所述基础结构上部的防上浮限位座和设于所述墙体底部的竖向限位块，所述防上浮限位座和竖向限位块之间预留有竖向间隙，以在所述半浮式墙体产生上浮趋势时相互接触配合，从而限制所述半浮式墙体向上脱离所述基础结构。

11、进一步地，所述柔性锚泊件为锚索，所述半浮式墙体上设有锚眼，所述锚索通过所述锚眼与所述半浮式墙体连接，所述锚索在所述半浮式墙体的迎海侧和背海侧成对布置，并通过张紧作用为所述半浮式墙体提供水平恢复力。

12、进一步地，所述半浮式墙体的迎海侧设有内凹消波面，所述内凹消波面用于改变入射波浪和水流对所述半浮式墙体的作用方向、削弱波浪对所述半浮式墙体的直接冲击，并与所述柔性锚泊件、所述墙体底部的受限运动共同形成消波耗能结构。

13、进一步地，所述半浮式墙体上设有多个贯通孔，各所述贯通孔沿开放海域至保护水域的方向贯穿所述半浮式墙体，以形成连通所述开放海域与保护水域的水体交换通道。

14、进一步地，所述半浮式墙体的内部设置有浮力构造，所述浮力构造为浮力腔、闭孔泡沫浮力层或轻质芯材中的至少一种，用于使所述半浮式墙体在服役状态下产生向上浮力，所述向上浮力小于所述半浮式墙体的自身重力；

15、所述半浮式墙体的外部包覆有混凝土壳体、超高性能混凝土壳体、钢板壳体或复合材料壳体中的一种或多种；

16、所述墙体底部与所述基础结构之间保持所述剩余有效重量，并由所述可滑动支承组件承受。

17、进一步地，所述半约束连接体系配置为：在正常波浪作用下，所述半浮式墙体通过所述可滑动支承组件产生小幅滑移，所述柔性锚泊件提供恢复力，且所述导向限位组件和所述竖向抗拔限位组件处于非受压限位状态或轻微导向接触状态；

18、当极端波浪作用、墙体两侧水位差变化或上浮趋势产生时，所述导向限位组件和/或所述竖向抗拔限位组件与所述墙体底部接触配合，以防止所述半浮式墙体倾覆、脱槽或跳动失稳。

19、进一步地，多个所述半浮式锚泊顺应性防波堤沿海岸线、港池外缘或海上城市边界连续或间隔布置，形成模块化防护边界，相邻的所述半浮式锚泊顺应性防波堤之间通过刚性连接、柔性连接或间隙连接相互连接。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

21、本发明通过半浮式墙体部分自重由水体浮力承担以降低基础负荷、半约束连接体系在竖向上承受剩余有效重量，使墙体一部分重量由浮力承担，另一部分重量由基础结构承担，可降低深水条件下对大体积固定式基础的依赖，从而降低了基础结构的规模和施工难度，有效控制了工程成本。传统的浮式防波堤在面对中长周期波浪或较大浪高时，往往因其运动响应过大而导致透射波偏高，且锚泊系统受力不稳定。本发明则通过将半浮式墙体底部以受限可动的方式嵌设于基础结构的导向配合槽内，并引入半约束连接体系，该半约束连接体系中的可滑动支承组件允许墙体在水平方向上顺应波浪作用而滑移，避免了传统固定式结构承受巨大波浪冲击力。同时，导向限位组件和竖向抗拔限位组件在极端条件下提供额外的约束，有效防止了墙体的侧向偏移、倾覆转角过大或上浮脱离基础结构，解决了纯浮式结构在极端波浪下稳定性不足的问题，实现了墙体的受控运动。同时，这种受控滑移运动与柔性锚泊件提供的恢复力协同作用，能够更有效地耗散波浪能量，从而获得更佳的消波效果，有效解决了在深水环境下传统防波堤结构工程量大、适应性差以及浮式结构运动响应过大导致消波性能不稳定的问题，具有结构工程量小、适应性强和消波性能稳定的优点。

1.一种半浮式锚泊顺应性防波堤，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半浮式锚泊顺应性防波堤，其特征在于，所述可滑动支承组件包括设置于所述墙体底部下方的第一滑动件和设置于所述导向配合槽的槽底的第二滑动件，所述第一滑动件与所述第二滑动件滑动配合，以使所述墙体底部能够相对于所述基础结构发生受限水平滑移。

3.根据权利要求 1 所述的半浮式锚泊顺应性防波堤，其特征在于，所述导向限位组件包括设置于所述导向配合槽的内侧壁的固定座和设于所述墙体底部两侧的导向压板，所述导向压板经弹性件连接于所述固定座，并可相对于所述固定座在侧向发生弹性位移；当所述半浮式墙体发生侧向偏移时，所述墙体底部与所述导向压板接触，所述弹性件产生弹性变形，以向所述半浮式墙体提供侧向恢复力并缓冲侧向冲击力。

4.根据权利要求 1 所述的半浮式锚泊顺应性防波堤，其特征在于，所述竖向抗拔限位组件包括固定设置于所述基础结构上部的防上浮限位座和设于所述墙体底部的竖向限位块，所述防上浮限位座和竖向限位块之间预留有竖向间隙，以在所述半浮式墙体产生上浮趋势时相互接触配合，从而限制所述半浮式墙体向上脱离所述基础结构。

5.根据权利要求 1 所述的半浮式锚泊顺应性防波堤，其特征在于，所述柔性锚泊件为锚索，所述半浮式墙体上设有锚眼，所述锚索通过所述锚眼与所述半浮式墙体连接，所述锚索在所述半浮式墙体的迎海侧和背海侧成对布置，并通过张紧作用为所述半浮式墙体提供水平恢复力。

6.根据权利要求1所述的半浮式锚泊顺应性防波堤，其特征在于，所述半浮式墙体的迎海侧设有内凹消波面，所述内凹消波面用于改变入射波浪和水流对所述半浮式墙体的作用方向、削弱波浪对所述半浮式墙体的直接冲击，并与所述柔性锚泊件、所述墙体底部的受限运动共同形成消波耗能结构。

7.根据权利要求6所述的半浮式锚泊顺应性防波堤，其特征在于，所述半浮式墙体的内凹消波面上设有多个贯通孔，各所述贯通孔沿开放海域至保护水域的方向贯穿所述半浮式墙体，以形成连通所述开放海域与保护水域的水体交换通道。

8.根据权利要求 1 所述的半浮式锚泊顺应性防波堤，其特征在于，所述半浮式墙体的内部设置有浮力构造，所述浮力构造为浮力腔、闭孔泡沫浮力层或轻质芯材中的至少一种，用于使所述半浮式墙体在服役状态下产生向上浮力，所述向上浮力小于所述半浮式墙体的自身重力；

9.根据权利要求 1 所述的半浮式锚泊顺应性防波堤，其特征在于，所述半约束连接体系配置为：在正常波浪作用下，所述半浮式墙体通过所述可滑动支承组件产生小幅滑移，所述柔性锚泊件提供恢复力，且所述导向限位组件和所述竖向抗拔限位组件处于非受压限位状态或轻微导向接触状态；

10.根据权利要求 1-9任一项所述的半浮式锚泊顺应性防波堤，其特征在于，多个所述半浮式锚泊顺应性防波堤沿海岸线、港池外缘或海上城市边界连续或间隔布置，形成模块化防护边界，相邻的所述半浮式锚泊顺应性防波堤之间通过刚性连接、柔性连接或间隙连接相互连接。