图4-10中以沉箱B为例给出了沉箱受力分析的坐标系定义。沉箱受力由两个主要部分组成。除了通过绳索传递给沉箱的网衣受力外,还直接承受波浪、水流的作用。
设计低水位时,拦污网所在位置基本不受波浪影响,波浪的作用力很小。而当水位较高时,波浪可对网体的受力产生贡献,如图4-11所示。波峰线与拦污网的轴线是存在角度的,因此各跨间网受到的波浪力存在相位差。即在同一时刻,某跨网受力是水流力加上波峰波浪力,而相邻网受力是水流力减去波谷波浪力。以沉箱B举例,该沉箱两侧的网面宽度相同,在一般情况下,沿网体轴线上的力可以相互抵消,即y向的力应该很小。然而,因为波浪作用的相位差,左右两侧网的受力不同步,由此造成沉箱B的y向受力仍十分明显。对于沉箱C和沉箱D,因过船段网体受力不直接附加到沉箱体上,沉箱在y向的受力是单侧的,因此y向受力也较大。
图4-12至图4-14和表4-9给出了各工况下沉箱受总力的试验结果,总力结果分为沿明渠方向(x向)和垂直于明渠方向(y向)两种,每一个力均为此方向上正负结果的最大值,图中的总力箭头仅为示意,不代表真实的作用力方向。
经分析试验数据,沉箱受力有以下主要特征。
(1)在同一水位条件下,随堵塞率增加,沉箱受x向和y向的水平总力均显著增大。
(2)同一堵塞率条件下,随水位增加,沉箱受水平总力也显著增大。
(3)在4个沉箱中,沉箱B受到的x向总力最大,其他依次为沉箱A、沉箱C、沉箱D。
(4)在4个沉箱中,沉箱C受到的y向总力最大,其他依次为沉箱A、沉箱D、沉箱C。
图4-10 沉箱受力坐标系定义(www.xing528.com)
图4-11 波浪对网体作用的效应
图4-12 设计低水位时沉箱受水平总力(对应100年一遇波浪)
图4-13 设计高水位时沉箱受水平总力(对应100年一遇波浪)
图4-14 极端高水位时沉箱受水平总力(最大台风浪)
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