[發(fā)明專利]一種土工織物充填砂袋的設計方法

有效

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• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107100174B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設計）人: 李海楓;張國新;康立蕓;楊波;徐秀鳴
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: E02D17/18
• 分類號: E02D17/18;E02D19/04
• 代理公司: 北京北新智誠知識產(chǎn)權代理有限公司11100
• 代理人: 滿靖

技術領域

本發(fā)明涉及一種土工織物充填砂袋的設計方法，屬于圍堰土工織物充填砂袋設計技術領域。

背景技術

土工織物充填袋技術是一種相對較新的技術，優(yōu)點眾多且具有廣泛的應用前景。土工織物充填袋屬于土工包裹系統(tǒng)，其是將土工織物袋片互相縫合成袋子，用高壓泵把砂漿灌入袋中，多余水分從織物空隙中滲出，最后形成墊狀結構。由于這種土工包裹系統(tǒng)施工簡單，具備技術要求不高、適應性強、體積大、柔性好及造價低等特點，并且便于就地取材，因此特別受到了工程界的青睞，發(fā)展很快。

目前，國內(nèi)有關土工織物充填袋應用有很多成功范例，但對土工織物充填袋單個個體的研究和設計理論較少，國內(nèi)設計單位往往只注意充填袋整體結構的穩(wěn)定性計算和研究，而缺乏對個體的分析和設計，至于根據(jù)土工織物的極限切向拉應力而選擇適當規(guī)格的材料計算方面就更甚少了，在土工織物選型方面更多的是依靠工程類比。

國外雖然根據(jù)薄膜理論已提出了土工織物充填袋切向拉應力的計算方法，并以此開發(fā)出相應的設計軟件，但該方法僅考慮了單個土工織物充填袋的受力特性，而未考慮多個土工織物充填袋堆積時的受力特性。在實際工程應用中，土工織物充填袋多采用堆積形式來形成堰體，以提供自身穩(wěn)定性，進而更好地發(fā)揮其工作效能。對于堆積后的土工織物充填袋而言，袋體切向拉應力基本隨由上到下排列的堆積次序的增大而增大，位于最底層充填袋的切向拉應力最大，直接決定了土工織物的選型。另外，土工織物袋片間的接縫處屬于其薄弱位置，但此位置受到層間摩擦力影響，此位置的切向拉應力與自由邊相比要小很多，因此如何根據(jù)層間摩擦力來修正接縫處的拉應力，進而提出相應的縫制強度也是土工織物充填袋設計時必須考慮的一個問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種土工織物充填砂袋的設計方法，其從薄膜理論、摩擦理論出發(fā)，能夠設計出滿足堰體堆積要求的充填砂袋，這對土工織物材料的袋片選型與縫制具有重要的實踐價值，對充填砂袋設計具有重要的實用性和現(xiàn)實意義。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案：

一種土工織物充填砂袋的設計方法，其特征在于，它包括步驟：

1)假定圍堰截面形式為梯形，充填砂袋采用1-1堆積型式形成堰體，給定圍堰高度H_圍、圍堰底寬B_底、圍堰頂寬B_頂和水位高程H_水，以及水上、水下充填砂袋的堆積高度H_水上和H_水下，建立第i層充填砂袋的堆積寬度B_i與袋體橫截面周長L_i之間的關系曲線，確定第i層充填砂袋的袋體橫截面周長L_i，其中，堰體層數(shù)i由高到低從1開始計數(shù)；

2)基于單個充填砂袋袋體橫截面模型和上下層充填砂袋堆積計算模型，確定堆積形成堰體的各層充填砂袋可承受的切向拉應力T_i；

3)對各層充填砂袋的切向拉應力T_i通過摩擦理論進行修正，確定各層充填砂袋接縫處可承受的拉應力

4)從步驟2)求得的各層充填砂袋承受的切向拉應力T_i中選出最大值作為充填砂袋可承受的最大切向拉應力T_max，以及從步驟3)求得的各層充填砂袋接縫處承受的拉應力中選出最大值作為充填砂袋接縫處可承受的最大拉應力從而基于給定的安全系數(shù)，估算出充填砂袋的袋片抗拉強度T_ult以及袋片間接縫處的縫制強度

5)根據(jù)充填砂袋的袋片抗拉強度T_ult確定縫制充填砂袋的袋片強度以及根據(jù)充填砂袋的縫制強度制定縫制要求來滿足縫制強度。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

本發(fā)明基于堅實的力學理論基礎，通過對堆積形成堰體后各層充填砂袋承受的切向拉應力T_i和接縫處承受的拉應力指標進行計算，來估算出袋片抗拉強度T_ult以及袋片間接縫處的縫制強度進而來對縫制充填砂袋的袋片規(guī)格、縫制要求做出合理規(guī)定，從而使充填砂袋在圍堰建造中可以起到穩(wěn)定堰體的重要作用，這對土工包裹系統(tǒng)的發(fā)展具有重要的參考價值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實施流程圖。

圖2是單個充填砂袋的袋體橫截面模型圖。

圖3是上下層充填砂袋堆積計算模型圖。

圖4是水上充填砂袋的堆積寬度B_i與袋體橫截面周長L_i的關系曲線圖。