[發明專利]一種適用于截流鋼筋籠穩定性的計算方法

在審

• 申請號: 201710022225.0
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106777787A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 李學海;楊文俊;楊偉;程子兵;胡晗
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江科學院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所42113
• 代理人: 孔敏

技術領域

本發明涉及水利工程截流工程技術領域，具體是一種適用于截流鋼筋籠穩定性的計算方法。

背景技術

在水利水電工程建設中，人工塊體作為截流拋投材料或護岸材料已得到廣泛應用。人工塊體大致分為2類：一類是混凝土塊體，如四面體、實心六面體、空心六面體、多角體、扭工字體、扭王體等，其中四面體由于其穩定性能較好，且在有無覆蓋層及護底條件下適應性較佳，常應用在截流工程中，空心六面體因形狀規則、透水性好而廣泛應用于護岸工程；多角體、扭Ⅰ字體、扭王字體易于相互咬合，常用于海岸工程和大江大河工程岸坡防護中。另一類是天然石料集合體，如鋼筋籠、合金籠網兜等。由于天然中小石料在現場易于獲得，將其裝在一起構成整體以后，增大了單個塊體的質量，并具有良好透水性，其抗沖能力明顯高于現場天然石料，且制作加工簡單，在截流工程和護岸工程中均得到了廣泛應用。然而，到目前為止，未見有關鋼筋籠及合金籠網兜穩定性及計算方法的研究成果。

鑒于以往成果未涉及鋼筋籠的穩定性及計算方法，本發明對作為截流拋投材料的鋼筋籠塊體的穩定性提出了一種全新的評估方法。

發明內容

本發明的目的是針對現有截留鋼筋籠穩定性評估方法存在的不足，提出一種適用于截流鋼筋籠穩定性的計算方法，對實踐中常用到的正六面體鋼筋籠的穩定性從質量、形狀以及有無墊底材料等方面進行了試驗研究及工程實例驗證，得出考慮其形狀因素、河床糙度因素的正六面體鋼筋籠止動流速和起動流速的計算公式，經試驗驗證具有較高的計算精度和實用性。

一種適用于截流鋼筋籠穩定性的計算方法，其使用鋼筋籠止動流速和鋼筋籠起動流速來表征截流鋼筋籠的穩定性，計算公式為：

式中，V_止動為光滑面鋼筋籠止動流速，單位為：m/s；

V_起動為光滑面鋼筋籠起動流速，單位為：m/s；

Δ為墊底石料化引成球體的化引直徑；

λ為鋼筋籠的扁度系數，令六面體鋼筋籠的長軸、中軸、短軸長度分別為a，b，c，則扁度系數

g為重力加速度，單位為m/s²；

γ_s為鋼筋籠的整體容重，單位：KN/m³；

γ為水的整體容重，單位：KN/m³；

D為鋼筋籠化引成球體的化引直徑。

本發明適用于截流鋼筋籠穩定性的計算方法的優點是：

1、涉及因素全面：分析了六面體鋼筋籠的穩定特性，擬合了考慮水的整體容重γ、鋼筋籠的形狀特性λ、床面相對糙度Δ的六面體鋼筋籠計算公式，可以針對各種情況進行估算；

2、精度較高：經試驗驗證具有較好的計算精度，精度在3％以內。

3、方便使用：直接計算獲得鋼筋籠止動流速和起動流速，可供設計及施工單位參考。

具體實施方式

下面將結合本發明中的附圖，對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述。

本發明適用于截流鋼筋籠穩定性的計算方法使用鋼筋籠止動流速和鋼筋籠起動流速來表征截流鋼筋籠的穩定性，計算公式為：

式中，V_止動為光滑面鋼筋籠止動流速，單位為：m/s；

V_起動為光滑面鋼筋籠起動流速，單位為：m/s；

Δ為墊底石料化引成球體的化引直徑；

λ為鋼筋籠的扁度系數，令六面體鋼筋籠的長軸、中軸、短軸長度分別為a，b，c，則扁度系數

g為重力加速度，單位為m/s²；

γ_s為鋼筋籠的整體容重，單位：KN/m³；

γ為水的整體容重，單位：KN/m³；

D為鋼筋籠化引成球體的化引直徑。

下面通過一個具體計算實例進行說明：

在光滑水泥面上(Δ＝0)，某六面體鋼筋籠扁度系數λ＝2.03，化引直徑D＝2.79m，鋼筋籠的重度γ_s＝19.6KN/m³。

代入公式(1)和公式(2)中計算得：

與室內實驗測得值相比，誤差分別為-1.51％和2.01％。