一種聯(lián)鎖塊軟體排的制作方法
【專利摘要】一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布和聯(lián)鎖塊，其特征在于：聯(lián)鎖塊形狀單塊長(zhǎng)度與其厚度之比大于等于4.5，單塊寬度與其厚度之比大于等于3。技術(shù)方案二：一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布和聯(lián)鎖塊，其特征在于：聯(lián)鎖塊側(cè)面形狀為上斜下直，接近于楔形，上部為向聯(lián)鎖塊中心方向的傾斜面，坡度不陡于1：1，其高度大于等于聯(lián)鎖塊厚度的50%，下部為垂直于聯(lián)鎖塊底面的平面，其高度小于等于聯(lián)鎖塊厚度的50%。技術(shù)效果是提高聯(lián)鎖塊抵御水流、波浪作用下翻卷的能力。適用于堤壩防沖刷、護(hù)岸防沖刷、橋墩防沖刷、河（海）床防沖刷、沙洲守護(hù)（防沖刷）、保灘（灘面守護(hù)、灘面防沖刷）等防沖刷、守護(hù)、護(hù)底工程。
【專利說明】一種聯(lián)鎖塊軟體排
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于堤壩防沖刷、護(hù)岸防沖刷、橋墩防沖刷、河(海)床防沖刷、沙洲守護(hù)(防沖刷)、保灘(灘面守護(hù)、灘面防沖刷)等防沖刷、守護(hù)、護(hù)底工程領(lǐng)域，涉及一種混凝土聯(lián)鎖塊軟體排。
【背景技術(shù)】
[0002]軟體排由排布和壓載物組成，排布主要起保土作用，壓載物主要起抵御水流、波浪作用、保持軟體排穩(wěn)定的作用，因其具有較好的柔性、保土性能和一定的抗流、抗浪能力近年來被廣泛用于堤壩防沖刷、護(hù)岸防沖刷、沙洲守護(hù)(防沖刷)、灘面守護(hù)(保灘、灘面防沖刷)等防沖刷、守護(hù)、護(hù)底工程。根據(jù)壓載物的不同，現(xiàn)有技術(shù)的護(hù)底軟體排型式分為拋石軟體排、砂肋軟體排(CN 03229837.4)、混凝土聯(lián)鎖塊軟體排(CN 03229836.6)、鉸鏈型軟體排，以及組合得到的復(fù)合軟體排。
[0003]其中，現(xiàn)有技術(shù)的混凝土聯(lián)鎖塊軟體排(CN 03229836.6)排布上的壓載物是帶有預(yù)埋繩索的混凝土聯(lián)鎖塊，混凝土聯(lián)鎖塊用繩索穿過加筋帶上的綁扎環(huán)與排布固定于一體。由于采用混凝土聯(lián)鎖塊作為壓載物，使得軟體排抵御水流、波浪作用的性能和軟體排的耐久性得到明顯提高，同時(shí)具有便于施工沉放，混凝土用量少、經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點(diǎn)。由于混凝土用量基本與聯(lián)鎖塊的厚度成正比，因此其經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在以盡可能小的厚度滿足抵御水流、波浪穩(wěn)定作用。在長(zhǎng)江口深水航道治理一期工程、二期工程實(shí)踐中采用的混凝土聯(lián)鎖塊形狀為正方形板(以下簡(jiǎn)稱正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊，見圖1)，單塊尺度0.4m (長(zhǎng))X0.4m(寬)X0.12、.2m (厚度)，單塊之間間隙0.lm，厚度根據(jù)流速計(jì)算確定。后來在長(zhǎng)江口深水航道南北港分汊口河段新瀏河沙護(hù)灘及南沙頭通道潛堤工程實(shí)踐中，為提高軟體排的抗老化性能，將混凝土聯(lián)鎖塊形狀改進(jìn)為巧克力塊狀(以下簡(jiǎn)稱巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊，見圖3)，聯(lián)鎖塊的側(cè)面上下部為傾斜面、中部為垂直于聯(lián)鎖塊底面的平面，單塊尺度0.48m(長(zhǎng))X 0.48m (寬)X0.12、.2m (厚度)，單塊之間間隙0.02m，厚度根據(jù)流速計(jì)算確定，長(zhǎng)度和寬度不根據(jù)水流流速調(diào)整，長(zhǎng)度與厚度之比不超過4。之后正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊和巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊的上述規(guī)格尺度幾乎成了行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格尺度，被推廣應(yīng)用到各類防沖刷、守護(hù)、護(hù)底工程。
[0004]近期通過水槽物理模型試驗(yàn)和Fluent數(shù)模研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)的正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊和巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊存在以下不足:一、混凝土聯(lián)鎖塊抵御水流作用下的穩(wěn)定性除了與混凝土聯(lián)鎖塊厚度有關(guān)外，還與混凝土聯(lián)鎖塊的側(cè)面形狀有關(guān)，在相同厚度情況下，正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊和巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊的側(cè)面形狀不利于減小混凝土聯(lián)鎖塊所承受的水流拖曳力，不利于保持軟體排抵御水流作用的穩(wěn)定性；二、混凝土聯(lián)鎖塊抵御水流作用下的穩(wěn)定性除了與混凝土聯(lián)鎖塊的厚度、側(cè)面形狀有關(guān)外，還與混凝土聯(lián)鎖塊的平面尺度大小有關(guān)，現(xiàn)有平面尺度規(guī)格的正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊和巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊其抵御水流作用下翻卷的能力較差，不利于保持軟體排抵御水流作用的穩(wěn)定性，物模試驗(yàn)和Fluent數(shù)模表明:1m水深條件下厚度0.2m和0.12m的正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊排邊臨界失穩(wěn)流速分別為1.70m/s和1.65m/s，厚度增加67%，但臨界失穩(wěn)流速僅提高3%，Im水深條件下厚度0.2m和0.12m的巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊排邊臨界失穩(wěn)流速分別為1.86m/s和1.68m/s，厚度增加67%，但臨界失穩(wěn)流速僅提高10%，說明現(xiàn)有技術(shù)正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊和巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊通過加大厚度提高抵御水流作用的穩(wěn)定性的經(jīng)濟(jì)性較差。
[0005]因此，需要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)聯(lián)鎖塊軟體排進(jìn)行改進(jìn)，以減小聯(lián)鎖塊所承受的水流、波浪拖曳力，提高聯(lián)鎖塊抵御水流、波浪作用下翻卷的能力，從而以較小的聯(lián)鎖塊厚度滿足軟體排的穩(wěn)定性，提高聯(lián)鎖塊軟體排的經(jīng)濟(jì)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠減小聯(lián)鎖塊所承受的水流、波浪拖曳力，提高聯(lián)鎖塊抵御水流、波浪作用下翻卷的能力，經(jīng)濟(jì)性更好的聯(lián)鎖塊軟體排，解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案一:一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布和聯(lián)鎖塊，其特征在于:聯(lián)鎖塊形狀為巧克力塊狀或正方形板狀、長(zhǎng)方體板狀，單塊長(zhǎng)度(與水流方向、波浪前進(jìn)方向夾角小于45°，下同)與其厚度之比大于等于4.5，單塊寬度(與水流方向、波浪前進(jìn)方向夾角大于等于45°，下同)與其厚度之比大于等于3。厚度0.2m時(shí)，單塊長(zhǎng)度大于等于0.9m，寬度大于等于0.6m。一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布和聯(lián)鎖塊，其特征在于:聯(lián)鎖塊單塊長(zhǎng)度與其厚度之比大于等于5，單塊寬度與其厚度之比大于等于5。厚度0.12m時(shí)，單塊長(zhǎng)度大于等于0.6m ;厚度0.2m時(shí),單塊長(zhǎng)度大于等于lm。一種聯(lián)鎖塊軟體排,包括排布和聯(lián)鎖塊,其特征在于:聯(lián)鎖塊材質(zhì)是素混凝土或鋼筋混凝土。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案二:一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布和聯(lián)鎖塊，其特征在于:聯(lián)鎖塊側(cè)面形狀為上斜下直，接近于楔形，上部為向聯(lián)鎖塊中心方向的傾斜面，坡度不陡于1:1，其高度大于等于聯(lián)鎖塊厚度的50%，下部為垂直于聯(lián)鎖塊底面的平面，其高度小于等于聯(lián)鎖塊厚度的50% ;聯(lián)鎖塊單塊長(zhǎng)度與其厚度之比大于等于5，單塊寬度與其厚度之比大于等于5。一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布和聯(lián)鎖塊，其特征在于:聯(lián)鎖塊側(cè)面形狀為上斜下直，接近于楔形，上部為向聯(lián)鎖塊中心方向的傾斜面，坡度不陡于1:1，其高度大于等于聯(lián)鎖塊厚度的67%，下部為垂直于聯(lián)鎖塊底面的平面，其高度小于等于聯(lián)鎖塊厚度的33%。一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布和聯(lián)鎖塊，其特征在于:聯(lián)鎖塊材質(zhì)是素混凝土或鋼筋混凝土。
[0009]技術(shù)方案一通過加大聯(lián)鎖塊單塊長(zhǎng)度與厚度之比，提高聯(lián)鎖塊穩(wěn)定性的機(jī)理:物模試驗(yàn)和Fluent數(shù)模研究表明，聯(lián)鎖塊所承受的水流、波浪作用力包括水流、波浪作用在聯(lián)鎖塊迎流方向的側(cè)面的拖曳力和水流、波浪作用在聯(lián)鎖塊底面上的上舉力，聯(lián)鎖塊維持穩(wěn)定的作用力是其自重，聯(lián)鎖塊失穩(wěn)形式為翻卷破壞(或稱之為滾動(dòng)破壞)。由于聯(lián)鎖塊的失穩(wěn)形式為繞后趾的翻卷破壞，本發(fā)明加大聯(lián)鎖塊單塊長(zhǎng)度與厚度之比后，拖曳力力臂和力矩保持不變，上舉力力臂增大但比重不大，自重力臂和穩(wěn)定力矩顯著加大，使得穩(wěn)定力矩增長(zhǎng)大大超過傾覆力矩的增長(zhǎng)，從而使得聯(lián)鎖塊抵御水流、波浪作用的穩(wěn)定性得到顯著提高，這就是本發(fā)明技術(shù)方案一的技術(shù)效果。
[0010]物模試驗(yàn)和Fluent數(shù)模表明，Im水深條件下本發(fā)明技術(shù)方案一聯(lián)鎖塊厚度0.2m、長(zhǎng)度和寬度均為Im的排邊臨界失穩(wěn)流速為2.lm/s,比厚度0.2m、長(zhǎng)度和寬度均為0.4m的正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊的1.7m/s增加23.5%，比厚度0.2m、長(zhǎng)度和寬度均為0.48m的巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊的1.86m/s增加13%。
[0011]技術(shù)方案二聯(lián)鎖塊側(cè)面形狀改為上斜下直，提高聯(lián)鎖塊穩(wěn)定性的機(jī)理=Fluent數(shù)模研究表明，行進(jìn)水流流過聯(lián)鎖塊時(shí)，行進(jìn)水流的底部水體受聯(lián)鎖塊側(cè)面阻擋，從聯(lián)鎖塊前端向上抬升，繞到聯(lián)鎖塊頂部，再繼續(xù)行進(jìn)，從而產(chǎn)生水流、波浪作用在聯(lián)鎖塊迎流方向的側(cè)面的拖曳力。拖曳力除了與混凝土聯(lián)鎖塊厚度有關(guān)外，還與混凝土聯(lián)鎖塊的側(cè)面形狀有關(guān)，在相同厚度情況下，正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊不利于行進(jìn)水流底部水體的順利繞過，見圖2，導(dǎo)致混凝土聯(lián)鎖塊所承受的水流拖曳力較大，巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊的上部?jī)A斜面有利于行進(jìn)水流底部水體的順利繞過，有利于減小拖曳力，但下部反向傾斜面不利于行進(jìn)水流底部水體的順利繞過，見圖4，不利于減小拖曳力，而且下部反向傾斜面上產(chǎn)生了傾斜向上的力，不利于聯(lián)鎖塊的穩(wěn)定，因此巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊抵御水流作用的穩(wěn)定性比正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊改善有限(物模試驗(yàn)表明，Im水深條件下混凝土聯(lián)鎖塊排邊臨界失穩(wěn)流速正方形板狀厚度0.2m和0.12m的分別為1.70m/s和1.65m/s,巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊分別為1.86m/s和1.68m/s，分別增加9.4%和1.8%)。本發(fā)明聯(lián)鎖塊側(cè)面形狀改為上斜下直，總體接近于流線形，有利于行進(jìn)水流底部水體的順利繞過，有利于減小拖曳力，同時(shí)避免了巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊下部反向傾斜面的不利作用，從而比現(xiàn)有技術(shù)顯著提高了聯(lián)鎖塊抵御水流作用的的穩(wěn)定性，這就是本發(fā)明技術(shù)方案二的技術(shù)效果。
[0012]物模試驗(yàn)和Fluent數(shù)模表明，Im水深條件下厚度0.2m、長(zhǎng)度和寬度Im的本發(fā)明技術(shù)方案二聯(lián)鎖塊排邊臨界失穩(wěn)流速為2.06m/s,比厚度0.2m、長(zhǎng)度和寬度均為0.4m的正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊的1.7m/s增加21%，比厚度0.2m、長(zhǎng)度和寬度均為0.48m的巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊的1.86m/s增加10.7%。
[0013]本發(fā)明適用于堤壩防沖刷、護(hù)岸防沖刷、橋墩防沖刷、河(海)床防沖刷、沙洲守護(hù)(防沖刷)、保灘(灘面守護(hù)、灘面防沖刷)等防沖刷、守護(hù)、護(hù)底工程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為現(xiàn)有技術(shù)正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊軟體排實(shí)例側(cè)視圖。
[0015]圖2為現(xiàn)有技術(shù)正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊實(shí)例Fluent流速矢量圖。
[0016]圖3為現(xiàn)有技術(shù)巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊軟體排實(shí)例側(cè)視圖。
[0017]圖4為現(xiàn)有技術(shù)巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊實(shí)例Fluent流速矢量圖。
[0018]圖5為本發(fā)明技術(shù)方案一混凝土聯(lián)鎖塊側(cè)視圖(A向)。
[0019]圖6為本發(fā)明技術(shù)方案一混凝土聯(lián)鎖塊平面圖。
[0020]圖7為本發(fā)明技術(shù)方案二混凝土聯(lián)鎖塊側(cè)視圖(B向)。
[0021]圖8為本發(fā)明技術(shù)方案二混凝土聯(lián)鎖塊平面圖。
[0022]圖9為本發(fā)明技術(shù)方案二混凝土聯(lián)鎖塊實(shí)例Fluent流速矢量圖。
[0023]圖中:1、床面，2、排布，3、正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊，4、巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊，
5、本發(fā)明聯(lián)鎖塊，6、水流。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式: 實(shí)施例一:本發(fā)明技術(shù)方案一實(shí)施例。
[0025]參見圖5、圖6，一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布2和本發(fā)明聯(lián)鎖塊5，特征在于:本發(fā)明聯(lián)鎖塊5形狀為巧克力塊狀，厚度0.2m，單塊長(zhǎng)度和單塊寬度均為Im (與其厚度之比等于5)。本發(fā)明聯(lián)鎖塊5材質(zhì)是素混凝土或鋼筋混凝土。
[0026]物模試驗(yàn)和Fluent數(shù)模表明，Im水深條件下本發(fā)明聯(lián)鎖塊5厚度0.2m、長(zhǎng)度和寬度均為Im的排邊臨界失穩(wěn)流速為2.lm/s,比厚度0.2m、長(zhǎng)度和寬度均為0.4m的正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊3的1.7m/s增加23.5%，比厚度0.2m、長(zhǎng)度和寬度均為0.48m的巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊4的1.86m/s增加13%。
[0027]實(shí)施例二:本發(fā)明技術(shù)方案二實(shí)施例。
[0028]參見圖7、圖8、圖9，一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布2和本發(fā)明聯(lián)鎖塊5，其特征在于:本發(fā)明聯(lián)鎖塊5側(cè)面形狀為上斜下直，接近于楔形；上部為傾斜面，坡度1:1，其高度為
0.12m ;下部為垂直于聯(lián)鎖塊底面的平面，其高度為0.08m，厚度0.2m，單塊長(zhǎng)度和單塊寬度均為Im (單塊長(zhǎng)度、單塊寬度與其厚度之比等于5)。本發(fā)明聯(lián)鎖塊5材質(zhì)是素混凝土或鋼筋混凝土。
[0029]參見圖2、圖4、圖9，F(xiàn)luent數(shù)模研究表明，水流6流過本發(fā)明聯(lián)鎖塊5時(shí)，水流6的底部水體受聯(lián)鎖塊側(cè)面阻擋，從聯(lián)鎖塊前端向上抬升，繞到聯(lián)鎖塊的頂部，再繼續(xù)行進(jìn)，從而產(chǎn)生水流作用在聯(lián)鎖塊迎流方向的側(cè)面的拖曳力。拖曳力除了與聯(lián)鎖塊厚度有關(guān)外，還與聯(lián)鎖塊的側(cè)面形狀有關(guān)，在相同厚度情況下，正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊3不利于行進(jìn)水流6底部水體的順利繞過，導(dǎo)致塊體所承受的水流拖曳力較大，巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊4的上部?jī)A斜面有利于水流6底部水體的順利繞過，有利于減小拖曳力，但下部反向傾斜面不利于水流6底部水體的順利繞過，不利于減小拖曳力，而且下部反向傾斜面上產(chǎn)生了傾斜向上的力，不利于聯(lián)鎖塊的穩(wěn)定，因此巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊4抵御水流作用的穩(wěn)定性比正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊3改善有限。本發(fā)明聯(lián)鎖塊5側(cè)面形狀改為上斜下直，總體接近于流線形，有利于水流6底部水體的順利繞過，有利于減小拖曳力，避免了巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊4下部反向傾斜面的不利作用，從而比現(xiàn)有技術(shù)顯著提高了聯(lián)鎖塊抵御水流作用的的穩(wěn)定性。
[0030]物模試驗(yàn)和Fluent數(shù)模表明，Im水深條件下厚度0.2m、長(zhǎng)度和寬度均為Im的本發(fā)明聯(lián)鎖塊5排邊臨界失穩(wěn)流速為2.06m/s,比厚度0.2m、長(zhǎng)度和寬度均為0.4m的正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊4的1.7m/s增加21%，比厚度0.2m、長(zhǎng)度和寬度均為0.48m的巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊3的1.86m/s增加10.7%。
【權(quán)利要求】
1.一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布和聯(lián)鎖塊，其特征在于:聯(lián)鎖塊形狀為巧克力塊狀或正方形板狀、長(zhǎng)方體板狀，單塊長(zhǎng)度與其厚度之比大于等于4.5，單塊寬度與其厚度之比大于等于3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)鎖塊軟體排，其特征在于:聯(lián)鎖塊單塊長(zhǎng)度與其厚度之比大于等于5，單塊寬度與其厚度之比大于等于5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種聯(lián)鎖塊軟體排，其特征在于:聯(lián)鎖塊材質(zhì)是素混凝土或鋼筋混凝土。
4.一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布和聯(lián)鎖塊，其特征在于:聯(lián)鎖塊側(cè)面形狀為上斜下直，接近于楔形，上部為向聯(lián)鎖塊中心方向的傾斜面，坡度不陡于1:1，其高度大于等于聯(lián)鎖塊厚度的50%，下部為垂直于聯(lián)鎖塊底面的平面，其高度小于等于聯(lián)鎖塊厚度的50% ;聯(lián)鎖塊單塊長(zhǎng)度與其厚度之比大于等于5，單塊寬度與其厚度之比大于等于5。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種聯(lián)鎖塊軟體排，其特征在于:聯(lián)鎖塊側(cè)面形狀為上斜下直，上部為向聯(lián)鎖塊中心方向的傾斜面，坡度不陡于1:1，其高度大于等于聯(lián)鎖塊厚度的67%，下部為垂直于聯(lián)鎖塊底面的平面，其高度小于等于聯(lián)鎖塊厚度的33%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種聯(lián)鎖塊軟體排，其特征在于:聯(lián)鎖塊材質(zhì)是素混凝土或鋼筋混凝土。
【文檔編號(hào)】E02B3/12GK103953000SQ201410121675
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】馬興華, 周海, 田鵬, 王費(fèi)新, 張忱 申請(qǐng)人:中交上海航道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司