[發明專利]一種柔性攔擋網及其設計方法

有效

• 申請號: 201711317935.2
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN107938527B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 宋東日;周公旦;栗帥;胡洪森
• 申請（專利權）人: 中國科學院;水利部成都山地災害與環境研究所
• 主分類號: E01F7/04
• 分類號: E01F7/04
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所 11308
• 代理人: 秦力軍

1.一種柔性攔擋網的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

①作為一種摩擦材料，巖土體具有應力狀態相關的抗剪強度，即

τ＝c+μσ (1)

上式(1)中，τ為巖土體的抗剪強度，c為巖土體的粘聚力，μ為巖土體的摩擦系數，σ為巖土體所受正應力；

②維持柔性攔擋網與坡面間的小角度夾角，通過柔性攔擋網施加于巖土體上的壓力P，來成比例地提高柔性攔擋網單位寬度內的抗剪切力，即當

f＜c+μN＝c+μ(Pcosψ+Gcosθ) (2)

時，運動的巖土體將趨于靜止，而靜止的巖土體無法發生滑動；上式(2)中，f為坡面與巖土體間的摩擦阻力，N為坡面給予巖土體的支持力，P為柔性攔擋網施加于巖土體的壓力，G為巖土體自身的重力，ψ為坡面與巖土體表面夾角，θ為坡面與水平面夾角；

③維持柔性攔擋網與坡面間的小角度夾角，以利于改善柔性攔擋網的縱向支撐繩的內部拉力T，所述縱向支撐繩的內部拉力T與運動巖土體的沖擊力之間的關系為

T＝F/cos(ψ+θ) (3)

上式(3)中，T為所述縱向支撐繩的內部拉力，F為運動巖土體施加于柔性攔擋網的沖擊力；柔性攔擋網與坡面的角度ψ+θ接近于垂直時，所述縱向支撐繩的內部拉力T趨向于無窮大；

根據以上分析，柔性攔擋網與坡面間的夾角ψ越小，所述縱向支撐繩的內部拉力T越小；

所述柔性攔擋網包括支撐柱、支撐繩和金屬柔性網；所述支撐柱由支撐柱主體和鉸接于所述支撐柱主體底端的支撐柱基座構成；所述支撐繩連接于所述支撐柱之間，其包括連接于所述支撐柱的頂端與底端之間的所述縱向支撐繩、橫向展開連接于所述支撐柱頂端之間的頂部支撐繩、橫向穿過整個所述金屬柔性網的中間支撐繩以及斜向橫穿所述金屬柔性網的斜支撐繩；所述金屬柔性網的下部傾斜向斜坡下游布置；所述金屬柔性網在未受沖擊時處于松弛狀態且底部采用短錨桿來固定位置，所述金屬柔性網的底部存在冗余并向上游方向折疊；所述金屬柔性網的上部連接所述頂部支撐繩，中段連接所述中間支撐繩；

所述中間支撐繩橫向穿過所述金屬柔性網并與兩側坡面錨固；所述縱向支撐繩一端連接所述支撐柱的頂端，另一端穿過傾斜向下游的所述金屬柔性網到達網底部，然后沿坡面上行與同一根所述支撐柱的支撐柱基座連接；所述斜支撐繩的上端連接于所述支撐柱的頂端，下端斜向穿過傾斜向下游的所述金屬柔性網的網底部，沿坡面上行與相鄰的所述支撐柱的支撐柱基座連接；所述支撐柱包括至少兩根端部支撐柱和位于所述端部支撐柱之間的中部支撐柱；為保證所述支撐柱在空間的平衡狀態，所述端部支撐柱和中部支撐柱的頂端連接有傾斜向坡面上方的拉錨繩；

所述縱向支撐繩、斜支撐繩和拉錨繩的頂端以及所述頂部支撐繩和中間支撐繩的兩端均連接有耗能裝置，以緩沖沖擊時的瞬間荷載和提供更大的柔性變形；所述頂部支撐繩通過所述端部支撐柱和中部支撐柱張緊。

2.如權利要求1所述的柔性攔擋網的設計方法，其特征在于：對于不存在所述縱向支撐繩的案例，其相應的所述金屬柔性網的內力也趨向于無窮大。

3.如權利要求1所述的柔性攔擋網的設計方法，其特征在于：所述金屬柔性網的下部傾斜向斜坡下游布置且與水平面的角度介于0-60度之間。