[发明专利]一种适用于截流钢筋笼稳定性的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及水利工程截流工程技术领域，具体是一种适用于截流钢筋笼稳定性的计算方法。

背景技术

在水利水电工程建设中，人工块体作为截流抛投材料或护岸材料已得到广泛应用。人工块体大致分为2类：一类是混凝土块体，如四面体、实心六面体、空心六面体、多角体、扭工字体、扭王体等，其中四面体由于其稳定性能较好，且在有无覆盖层及护底条件下适应性较佳，常应用在截流工程中，空心六面体因形状规则、透水性好而广泛应用于护岸工程；多角体、扭Ⅰ字体、扭王字体易于相互咬合，常用于海岸工程和大江大河工程岸坡防护中。另一类是天然石料集合体，如钢筋笼、合金笼网兜等。由于天然中小石料在现场易于获得，将其装在一起构成整体以后，增大了单个块体的质量，并具有良好透水性，其抗冲能力明显高于现场天然石料，且制作加工简单，在截流工程和护岸工程中均得到了广泛应用。然而，到目前为止，未见有关钢筋笼及合金笼网兜稳定性及计算方法的研究成果。

鉴于以往成果未涉及钢筋笼的稳定性及计算方法，本发明对作为截流抛投材料的钢筋笼块体的稳定性提出了一种全新的评估方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有截留钢筋笼稳定性评估方法存在的不足，提出一种适用于截流钢筋笼稳定性的计算方法，对实践中常用到的正六面体钢筋笼的稳定性从质量、形状以及有无垫底材料等方面进行了试验研究及工程实例验证，得出考虑其形状因素、河床糙度因素的正六面体钢筋笼止动流速和起动流速的计算公式，经试验验证具有较高的计算精度和实用性。

一种适用于截流钢筋笼稳定性的计算方法，其使用钢筋笼止动流速和钢筋笼起动流速来表征截流钢筋笼的稳定性，计算公式为：

式中，V_止动为光滑面钢筋笼止动流速，单位为：m/s；

V_起动为光滑面钢筋笼起动流速，单位为：m/s；

Δ为垫底石料化引成球体的化引直径；

λ为钢筋笼的扁度系数，令六面体钢筋笼的长轴、中轴、短轴长度分别为a，b，c，则扁度系数

g为重力加速度，单位为m/s²；

γ_s为钢筋笼的整体容重，单位：KN/m³；

γ为水的整体容重，单位：KN/m³；

D为钢筋笼化引成球体的化引直径。

本发明适用于截流钢筋笼稳定性的计算方法的优点是：

1、涉及因素全面：分析了六面体钢筋笼的稳定特性，拟合了考虑水的整体容重γ、钢筋笼的形状特性λ、床面相对糙度Δ的六面体钢筋笼计算公式，可以针对各种情况进行估算；

2、精度较高：经试验验证具有较好的计算精度，精度在3％以内。

3、方便使用：直接计算获得钢筋笼止动流速和起动流速，可供设计及施工单位参考。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明适用于截流钢筋笼稳定性的计算方法使用钢筋笼止动流速和钢筋笼起动流速来表征截流钢筋笼的稳定性，计算公式为：

式中，V_止动为光滑面钢筋笼止动流速，单位为：m/s；

V_起动为光滑面钢筋笼起动流速，单位为：m/s；

Δ为垫底石料化引成球体的化引直径；

λ为钢筋笼的扁度系数，令六面体钢筋笼的长轴、中轴、短轴长度分别为a，b，c，则扁度系数

g为重力加速度，单位为m/s²；

γ_s为钢筋笼的整体容重，单位：KN/m³；

γ为水的整体容重，单位：KN/m³；

D为钢筋笼化引成球体的化引直径。

下面通过一个具体计算实例进行说明：

在光滑水泥面上(Δ＝0)，某六面体钢筋笼扁度系数λ＝2.03，化引直径D＝2.79m，钢筋笼的重度γ_s＝19.6KN/m³。

代入公式(1)和公式(2)中计算得：

与室内实验测得值相比，误差分别为-1.51％和2.01％。