適應(yīng)河床局部形態(tài)條件的柔性擋土墻

適應(yīng)河床局部形態(tài)條件的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(hù)岸工程。現(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(gè)挨一個(gè)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(wú)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(jiàn)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(guó)護(hù)岸工程、索契的護(hù)岸工程以及黑海岸邊的防護(hù)工程都有采用石籠箱的經(jīng)驗(yàn)。這些工程中采用的雙絲編制網(wǎng)都是從意大利進(jìn)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(qiáng)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(hù)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(hù)層，厚0.4-0.6毫米。鍍鋅層密度為260克/平米，運(yùn)用時(shí)間可達(dá)35年，鍍鋅層密度為130克/平米，運(yùn)用時(shí)間達(dá)20年。裝入石籠中的石料，當(dāng)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(qiáng)度。這種擋土墻的主要缺點(diǎn)，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—?jiǎng)铀畨毫ψ饔迷趽跬翂Ρ泵鏁r(shí)，擋土墻被破壞了（圖3略）。分析護(hù)岸工程的調(diào)查表明，水流和河床的形態(tài)因素是選擇護(hù)岸工程方案的客觀指標(biāo)。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(shí)間。選擇護(hù)岸工程方案時(shí)，應(yīng)當(dāng)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(biāo)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(shí)的水深；g—重力加速度；α—流速不均勻分布系數(shù)，α=1.1。這個(gè)指標(biāo)包含了兩個(gè)形態(tài)因素：流速和水深。河床穩(wěn)定性的其他重要指標(biāo)，是羅赫基推薦的河床穩(wěn)定性系數(shù)。這個(gè)指標(biāo)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(dòng)水壓力，即V2d2的乘積。因?yàn)樵谄渌嗤瑮l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(jì)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(hù)面，以及有砼護(hù)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(biāo)和豎坐標(biāo)；B石和h石—石籠的寬和高，B石=（2～4）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(gè)拋物面圓柱體每延米長(zhǎng)要有6-10個(gè)金屬絲擰結(jié)，金屬絲粗4-5毫米，極限抗拉強(qiáng)度可達(dá)800-1300公斤。接下來(lái)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夸1鄙-挑擋土墻賴；仇2菠-打雙擰結(jié)六百角形孔眼弄網(wǎng)壯；臥3峽-許擋土墻背孩水面柄；們4邁-市編制網(wǎng)客；掉5占-獲擰牢金屬口絲娃；宰6作-識(shí)柔性護(hù)底辯米范圍，唱而裝在網(wǎng)綁內(nèi)石料的妨牢固要最涼大限度地奪靠石料與獎(jiǎng)網(wǎng)子側(cè)表勵(lì)面的摩擦授力。飾為了加強(qiáng)墊擋土墻在百?gòu)澢奢d議作用下的景承載能力扮和防止墻哭體傾倒的炊穩(wěn)定性，役將擋土墻具的橫斷面慮常常修建遣成臺(tái)階形種，從上層米向下層寬希度減小。宣擋土墻背統(tǒng)水面是支當(dāng)撐的土體今，這樣使改擋土墻的刑重心不會(huì)烘移動(dòng)，并貓?jiān)龃罅朔婪e止墻體傾助倒的彎矩宋。冊(cè)，河床穩(wěn)尋定系數(shù)壇在裕1-煤5棉，水流中促含沙量小膝和洪水期犬短的條件挑下使用。指混合型擋送土墻，砼括護(hù)面在墻基的前部。蘭有砼護(hù)面軋的石籠擋暮土墻為拋母物面圓柱猶體，砼護(hù)勞面在墻的許迎水面。史擋土墻受篇壓的一側(cè)雪有澆注砼甚護(hù)面。我鹿們知道，清砼受壓強(qiáng)渠度大于其壞受拉強(qiáng)度降數(shù)十倍，周這樣就增盛大了墻的解抗彎曲承恐載能力。喂砼層的厚花度與計(jì)算占彎曲力矩抖有關(guān)。砼壇護(hù)面可有棟效地防止辜泥沙磨損遣墻體?；烊蘸闲徒油脸瘔Φ牧硪粚用媸芾?，餐可以用鋼承筋骨架加部強(qiáng)。我們葡知道，鋼瓶筋在受拉甲時(shí)強(qiáng)度極卵限大。工陪作筋的直亂徑與計(jì)燦算彎曲力螞矩值有關(guān)頁(yè)。這種擋香土墻可以繩有效地應(yīng)寫用在任何遷水流動(dòng)能什參數(shù)、穩(wěn)汽定系數(shù)恢在疾1-5漸以及在高儉含沙量水碌流和洪水英期常應(yīng)用鑼。有砼護(hù)售面的石籠壤擋土墻，狗當(dāng)采用錨趟固網(wǎng)時(shí)，罰墻體還可趴以薄一些絞。費(fèi)有砼護(hù)面培和有錨固槽網(wǎng)的石籠堡擋土墻，黨其錨固網(wǎng)養(yǎng)是錨固在著墻體背后滔的土體中日（駐圖涂7稠）。有了餐錨固網(wǎng)就帖可以減小躍墻體橫斷驗(yàn)面，這樣嫁也會(huì)使接宗土墻更經(jīng)舉濟(jì)，因?yàn)榧Z墻不能像戚懸臂梁式伸的工作，泡所以計(jì)算律彎曲力矩勤減小了。纏柔性擋土割墻的計(jì)算斤。包括擋炭土墻沖刷幅計(jì)算、擋嗽土墻強(qiáng)度洪計(jì)算；確亂定擋土墻知任一斷面存上的應(yīng)力奶和墻基礎(chǔ)掃底面應(yīng)力士、擋土墻努傾覆計(jì)算瓜和擋土抗關(guān)滑計(jì)算。觀防止柔性襖擋土墻地騎基被沖刷玩的主要方笑法，是設(shè)緩置柔性護(hù)塘底。護(hù)底既的放置深膠度應(yīng)低于湊河床底（賢圖悠8爆、都9班）。按照森護(hù)底的埋憐深，決定極其所需寬喉度。護(hù)底蝕應(yīng)是柔性蛇的我們的銜看法是，院最有前景片的護(hù)底應(yīng)粥量石籠箱虧、加筋毛密石砼和混確合型?，F(xiàn)扔在在切列站克河上已伶建成并正杏在運(yùn)用著君這類護(hù)底碰（咳圖淺1訂0灶）。莫擋土墻作睛用范圍的碧水流水力慨學(xué)是個(gè)復(fù)猶雜問(wèn)題。督還沒(méi)有一通個(gè)概括水牛流同護(hù)岸炮建筑物相欺互作用的葉公式，還乖沒(méi)有揭開(kāi)矩相互作用注現(xiàn)象的實(shí)購(gòu)質(zhì)。推薦彼的護(hù)岸工拘程計(jì)算方戶法是基于咐經(jīng)驗(yàn)公式父。這些公蓬式完全可簡(jiǎn)以用于設(shè)推計(jì)。津分析水流輪作用區(qū)擋獎(jiǎng)土墻的工辯作表明，妖擋土墻的稀損壞，到災(zāi)逐漸完全啦被破壞，缸多數(shù)是因挺為沒(méi)有正慢確的選定稀建筑物基坡礎(chǔ)的埋置攪深度。在晝實(shí)際中有羅這種情況楚，擋土墻紗地上部分胳建造的很那好，但由時(shí)于其地下腳部分埋置為深度不夠忙，在地基譜附近形成翁沖坑，使木建筑物完疤全損壞。山因此，確庫(kù)定擋土墻澆作用區(qū)沖肺刷坑尺寸謹(jǐn)及減小沖裹坑的方法庭，就是我及們計(jì)算的炸主要任務(wù)罪之一。腸護(hù)岸工程盯的設(shè)計(jì)和移運(yùn)用實(shí)踐桌表明，確祖定擋土墻傅護(hù)底寬度鋼的方法，印可以采用溜阿勒塔摩惕諾夫建議結(jié)的方法，詠該方法是壞基于天然路觀測(cè)數(shù)據(jù)凝，可適用星于山前河備流。記根據(jù)阿勒熊塔摩諾夫拿的試驗(yàn)，荒在形成環(huán)笛流的堤防陜區(qū)，假定元流入的流燥量，在流士向開(kāi)始偏濤向的開(kāi)始駛斷面處流遞量?jī)敒榫嶲守（眼圖劇8箱），則這拆部分流批量花Q局0裂?？煞殖筛秲刹糠郑簰晗虏苛鞒饬堪漸下要，對(duì)河底后有沖刷作也用，爸Q硬下敞=傻β非Q篇0岡（趕4挨）暢上部流民量傲Q百上恭，對(duì)擋土濃墻基礎(chǔ)沒(méi)直有沖刷作辦用（隸圖硬9洗）。翻Q依上劉=Q偏0覽(1自-制β愧)礎(chǔ)（爆5深）堡系者數(shù)蠢β沃與擋土墻旁導(dǎo)致的水燒流偏向長(zhǎng)論有關(guān)，可粥按下式確研定臺(tái)β板=0.2雙5l廟0.25挽與攔α舉角有關(guān)的小連續(xù)擋土氧墻對(duì)環(huán)流可條件有不衫同影響汗。致α孫對(duì)沖刷坑磨尺寸的影真響可以用巖系樣數(shù)將K準(zhǔn)α桂計(jì)入疏，賤K涌α譜可以用試芳驗(yàn)方法確畜定：頁(yè)堤防地基牢的沖刷坑廉深度，可推按下式確碌定抖H=(h夾0那+AR)映K悅α掏黎（證7科）荒式抱中盲R奪—炒沖坑的水們力學(xué)半徑朗，可按扒與羨C但值和河床趟土料的允暢許流掌速苗V束有關(guān)的圖稅確定因A貼和照C滿—擇與比村值席ψ韻=典d館∶媽D勞有關(guān)的系債數(shù)毛，規(guī)d往和羊D擾—畝水流泥沙游平均直徑賊和最大直躺徑，或者柏是建筑物工斷面處的待河床土料蜻平均直徑桑和最大直航徑坊；師h挪0姻和破V嘴0龍—酒日常條件擔(dān)下水流平換均水深和若流速。禾防止擋土延墻地基沖早刷的護(hù)底網(wǎng)寬餓f鴿，可按下走面關(guān)系式態(tài)確定（散圖旅9惰）拾式糟中招—椒沖坑面積符；賢h巖p易=AR貝-杯沖坑深漏；飾h幼1名—鉤護(hù)底埋置敞在平均河雜床底以下慧深。奴在確定作古用在擋土盼墻上的土簡(jiǎn)壓力時(shí)，掉認(rèn)為回填浴土料是理潛想的松散碎體。為了皇挖的計(jì)算農(nóng)，作用在超傾角不大箏的擋墻面薪上的主動(dòng)共土壓力，圓可以取水顧平向?；I為了計(jì)算帆擋土墻斷涉面，可以弟有兩種方弦案：擋土嗚墻工作如陶懸臂梁，識(shí)并以此計(jì)藝算墻的斷昌面面積；融另一種是箱擋土墻如姨鉸接，對(duì)晝這種情況躍，可以取旅作雙支梁郊計(jì)算。如組有的情況脆，錨固網(wǎng)屆的數(shù)目多辛于兩個(gè)，品這種情況奶就屬于靜回不動(dòng)系統(tǒng)精。為了得敘到計(jì)算簡(jiǎn)撫圖，應(yīng)建引立彎矩圖吊和橫向力立圖，并計(jì)污算最大荷逼載。舊如果由外撇部荷載計(jì)溝算的橫向常力，沒(méi)有艇超過(guò)砼的講內(nèi)力，那務(wù)么，在橫受向力作用肢下的傾斜裕斷面強(qiáng)度報(bào)就有保證桌。用下式膊檢驗(yàn)形成堅(jiān)傾斜裂縫窮的條件，普Q(0.篩6*R豈bt餅*b*h顆0亦)升（秀1濃0否）商式浩中則R揪bt胡—舟砼軸向受者拉時(shí)的計(jì)喂算強(qiáng)度，危當(dāng)砼等級(jí)溫為聾B15問(wèn)時(shí)辮，較R篇bt修=0.7遞5叮兆巴鎮(zhèn)，念b=1.瑞0占米。薪如果滿足秧這個(gè)條件尤，那么，舅在橫向力廣的作用下斃就不會(huì)產(chǎn)肺生裂縫。恰縱向筋的韻選取和計(jì)顆算應(yīng)按最菊不利的方粗案抵—舉鋼筋網(wǎng)從刃土體中被刷拉出的情士況進(jìn)行。鞭在這種情因況下錨固趁網(wǎng)的最大圣拉應(yīng)力等仗于鋼筋網(wǎng)葬摩擦力的躺兩倍。彼F=2F允摩擦禍搞（勵(lì)1只1常）童式蘇中幫添F押—鵝鋼筋網(wǎng)從云土體中被撲拉出時(shí)的桐最大拉應(yīng)斥力技；貍F臂摩擦愁—倦當(dāng)鋼筋網(wǎng)那從土體中撐被拉出時(shí)雁，鋼筋網(wǎng)耐骨架同土喪體一個(gè)接沖觸面的靜窄摩擦力類F銳摩擦夏=P*t蕩g唱φ符=進(jìn)γ孕*h*l佩*t慧g并φ啞雪（砌1反2誓）預(yù)式凡中哄P失—虧網(wǎng)上面土補(bǔ)體重身；溫γ—嶼回填土料艦容重丸；渾h姐—隊(duì)鋼筋網(wǎng)上準(zhǔn)面土層高暴；喘l患—予鋼筋網(wǎng)長(zhǎng)慚；封釀φ脾—胃回填土料找內(nèi)摩擦角壩當(dāng)計(jì)算擋畏土墻溫度臣變形時(shí)，采必須確定復(fù)可能的溫屆度變形，跨其確定公胖式為庭Δ漠l=l窯*壁α仿*昏Δ紋