水利工程論文-適應(yīng)河床局部形態(tài)條件的柔性擋土墻.doc

水利工程論文-適應(yīng)河床局部形態(tài)條件的柔性擋土墻摘要：防止河岸沖刷和土地被水侵蝕的有效方法是采用柔性護岸工程?，F(xiàn)在采用最廣的是柔性擋土墻石籠箱，石籠箱裝滿塊石，并一個挨一個地碼放。石籠的大重量保證了這類擋土墻的可靠性。應(yīng)用最廣的石籠箱有兩種，一種是由鋼筋骨架和編制網(wǎng)組成，一種是無骨架的編制網(wǎng)，編制網(wǎng)為六角形孔眼，石籠內(nèi)裝河卵石或塊石關(guān)鍵詞：河床局部形態(tài)柔性擋土墻防止河岸沖刷和土地被水侵蝕的有效方法是采用柔性護岸工程?，F(xiàn)在采用最廣的是柔性擋土墻石籠箱，石籠箱裝滿塊石，并一個挨一個地碼放。石籠的大重量保證了這類擋土墻的可靠性。應(yīng)用最廣的石籠箱有兩種，一種是由鋼筋骨架和編制網(wǎng)組成（圖1略），一種是無骨架的編制網(wǎng)，編制網(wǎng)為六角形孔眼，石籠內(nèi)裝河卵石或塊石（圖2略）。編制網(wǎng)孔眼將兩條鍍鋅金屬絳擰在一起，金屬絲直徑2-3毫米。這樣就可以保證一些孔眼損壞后編制網(wǎng)的正體性?？籽鄢叽缫话銥?15厘米，這與塊石尺寸有關(guān)。石籠箱最常見的形狀是立方體，每面高1米，但也可以作成其他尺寸。俄羅斯卡巴勒季諾巴勒卡勒共和國護岸工程、索契的護岸工程以及黑海岸邊的防護工程都有采用石籠箱的經(jīng)驗。這些工程中采用的雙絲編制網(wǎng)都是從意大利進口或者是切列波維茲克金屬聯(lián)合工廠制造。制造石籠采用的金屬絲，強度極限為38-50公斤/毫米2。鍍鋅層密度240-275克/平米。為了防止石籠銹蝕，例如用于海洋護岸工程的石籠，可以在鍍逛商店金屬絲上涂以聚乙烯氯保護層，厚0.4-0.6毫米。鍍鋅層密度為260克/平米，運用時間可達35年，鍍鋅層密度為130克/平米，運用時間達20年。裝入石籠中的石料，當其抗凍性能凍融循環(huán)次數(shù)大于50，密度又大于1700公斤/立米的任何石料都可以采用。石籠中石料間的空隙，逐漸被淤泥沖滿，石籠形成了砌體，增加了石籠強度。這種擋土墻的主要缺點，是不能承受彎曲荷載，所以這種擋土墻修建的都不高。薩勒馬科汰的石籠擋土墻，在大的彎曲荷載動水壓力作用在擋土墻北面時，擋土墻被破壞了（圖3略）。分析護岸工程的調(diào)查表明，水流和河床的形態(tài)因素是選擇護岸工程方案的客觀指標。必須考慮的水流主要形成因素有流速、水深、含沙量和洪水期的持續(xù)時間。選擇護岸工程方案時，應(yīng)當考慮的河床主要形態(tài)因素是泥沙顆粒組成和河床縱坡。在河床水工中重要的指標是弗勞德數(shù)，其確定公式為式中，V平均流速；H最大流量時的水深；g重力加速度；流速不均勻分布系數(shù)，=1.1。這個指標包含了兩個形態(tài)因素：流速和水深。河床穩(wěn)定性的其他重要指標，是羅赫基推薦的河床穩(wěn)定性系數(shù)。這個指標與泥沙顆粒阻力和水流拖泄力的比值有關(guān)。泥沙顆粒阻力可挖地取正比于泥沙顆粒重量，即d3（d顆粒平均粒徑，毫米）。而拖泄力是作用在顆粒上的動水壓力，即V2d2的乘積。因為在其他相同條件下，V2正比于縱坡I，那么，作用在顆粒上的壓力正比于d2I，因此，比值將有下面形式能隨彎曲荷載又經(jīng)濟的一些石籠箱擋土墻方案已取得專利權(quán)，這類石籠呈拋物面圓柱形，并有砼護面，以及有砼護面和編制網(wǎng)錨固。拋物面圓柱體石籠擋土墻的修建要一步步完成（圖5）。首先在地基上放置好下層網(wǎng)，并要形成搭接（圖4略）。在網(wǎng)的搭接處將金屬絲擰在一起。將網(wǎng)全部放置好后在放置骨架，骨架也呈拋物面圓柱形。地基上的拋物線可按下式描述式中X、Y地基上拋物線橫坐標和豎坐標；B石和h石石籠的寬和高，B石=（24）h石。裝滿石料石，將骨架取下。在已放置好了的拋物面圓柱形石料的上面，可鋪置上一層網(wǎng)，這一層鋪設(shè)就容易些了，可用金屬絲擰在下層網(wǎng)上。每一個拋物面圓柱體每延米長要有6-10個金屬絲擰結(jié)，金屬絲粗4-5毫米，極限抗拉強度可達800-1300公斤。接下來放置第二層石籠，這層石籠也要用金屬絲同下層擰牢。第二層石籠鋪置后，接著鋪置第三層，這樣就一步步地完成了石籠擋土墻的修建。這種石籠擋土墻可以較高，而又薄，可以承受彎曲荷載。圖5拋物面圓柱體石籠擋土墻1-擋土墻；2-雙擰結(jié)六角形孔眼網(wǎng)；3-擋土墻背水面；4-編制網(wǎng)；5-擰牢金屬絲；6-柔性護底石籠的合理高度在0.2-0.5米。在這個高度下石籠寬應(yīng)在0.7-1.0米范圍，而裝在網(wǎng)內(nèi)石料的牢固要最大限度地靠石料與網(wǎng)子側(cè)表面的摩擦力。為了加強擋土墻在彎曲荷載作用下的承載能力和防止墻體傾倒的穩(wěn)定性，將擋土墻的橫斷面常常修建成臺階形，從上層向下層寬度減小。擋土墻背水面是支撐的土體，這樣使擋土墻的重心不會移動，并增大了防止墻體傾倒的彎矩。石籠擋土墻最大缺點是，洪水時在泥沙和其他雜物磨損下，編制網(wǎng)的穩(wěn)定性不高。這種擋土墻最好在水流動能參數(shù)在0.5-1.0，河床穩(wěn)定系數(shù)在1-5，水流中含沙量小和洪水期短的條件下使用?；旌闲蛽跬翂Γ抛o面在墻的前部。有砼護面的石籠擋土墻為拋物面圓柱體，砼護面在墻的迎水面。擋土墻受壓的一側(cè)有澆注砼護面。我們知道，砼受壓強度大于其受拉強度數(shù)十倍，這樣就增大了墻的抗彎曲承載能力。砼層的厚度與計算彎曲力矩有關(guān)。砼護面可有效地防止泥沙磨損墻體?；旌闲徒油翂Φ牧硪幻媸芾梢杂娩摻罟羌芗訌?。我們知道，鋼筋在受拉時強度極限大。工作筋的直徑與計算彎曲力矩值有關(guān)。這種擋土墻可以有效地應(yīng)用在任何水流動能參數(shù)、穩(wěn)定系數(shù)在1-5以及在高含沙量水流和洪水期常應(yīng)用。有砼護面的石籠擋土墻，當采用錨固網(wǎng)時，墻體還可以薄一些。有砼護面和有錨固網(wǎng)的石籠擋土墻，其錨固網(wǎng)是錨固在墻體背后的土體中（圖7）。有了錨固網(wǎng)就可以減小墻體橫斷面，這樣也會使接土墻更經(jīng)濟，因為墻不能像懸臂梁式的工作，所以計算彎曲力矩減小了。柔性擋土墻的計算。包括擋土墻沖刷計算、擋土墻強度計算；確定擋土墻任一斷面上的應(yīng)力和墻基礎(chǔ)底面應(yīng)力、擋土墻傾覆計算和擋土抗滑計算。防止柔性擋土墻地基被沖刷的主要方法，是設(shè)置柔性護底。護底的放置深度應(yīng)低于河床底（圖8、9）。按照護底的埋深，決定其所需寬度。護底應(yīng)是柔性的我們的看法是，最有前景的護底應(yīng)量石籠箱、加筋毛石砼和混合型?，F(xiàn)在在切列克河上已建成并正在運用著這類護底（圖10）。擋土墻作用范圍的水流水力學是個復(fù)雜問題。還沒有一個概括水