滨海拦污设施研究成果及稳定性

对于串接拦污网底部的锚链，在各工况试验过程中，只出现了因为拦污网形成网兜后导致的锚链后退现象，但均未出现被抬升的现象。对于底部锚碇块体，其设计重量为15 t，块体的一半埋在海床面以下，只有上半截露出泥面。试验中因无法模拟这种半埋状态，故直接将块体摆设在模型底面上。试验模拟中发现，对于每一跨网靠中间的两个块体发生了明显的滑移现象，滑移距离3～5 m，在拦污网网兜形态固定后则不再继续滑移，如图3-55所示。对于高桩墩前的块体，其位置固定，无失稳现象。将块体的重量进行了优化，增加到30 t，在其他条件不变的情况下进行了试验。结果表明，大部分块体保持了稳定，再无失稳现象。但在1号墩台与2号墩台之间靠南侧一个块体，如图3-56，发生了轻微晃动，处在动和不动的临界状态。需要特别强调的是，由于试验中无法模拟现场的底质条件，因此无法保证模型块体受到底床面的阻力与原型相似。模型面为光滑的水泥面，其摩擦阻力系数势必比原型小。因此，由该试验结果去核算锚碇块体的重量对于工程而言显然过于保守。实际上，在试验中已经得到了锚碇块体发生滑移时的临界重量，因此可根据力的平衡原理反算出该状态下锚块被拉动时受到的总的作用力F0，现将锚块发生临界滑移的受力状态绘制如图3-57。图中，f表示滑动摩擦力，F1x表示锚块受到的水流和波浪的直接作用力的水平分量，F1y表示锚块受到水体对其的浮托力，F2表示锚链的拉力。锚块发生滑动需克服底部摩擦力f，因此被拉动时的临界总作用力F0可由下式确定：

图3-55　设计方案下水下锚块出现滑移状态图

图3-56　优化加重方案下水下锚块出现临界滑移状态图

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图3-57　锚块临界滑动受力状态图

出于安全设计的原则，可将浮托力F1y忽略不计。试验中，锚碇块体与模型底面的材料均为混凝土，根据《重力式码头设计规范》（JTS167-2-2009）结合国外相关规范可知，混凝土之间的动摩擦系数为0.4～0.6，因此则可推算出临界状态下锚块发生滑移的总作用力为F0=117.6～176.4 KN。此外，与锚链直接相连的锚链的结构强度亦可通过此方法进行核算。由图3-57可知，锚链拉力F2可由下式确定：

本试验中锚块布置于水底，其迎流面积相较水深为小量，因此受到的波浪和水流直接作用力水平分量F1x相对于锚链的拉力亦为小量。同样，出于结构安全的考虑，可将其忽略。于是得到　F2≈F0=f，即可计算得到垂直于底部锚链的锚链受力理论值同样为F2=117.6～176.4 KN。