系碟形砼塊護(hù)底軟體排的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種系碟形砼塊護(hù)底軟體排，包括排墊和壓載體，所述壓載體為碟形砼塊，所述碟形砼塊采用空心圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，所述空心圓臺(tái)結(jié)構(gòu)的側(cè)壁傾斜角小于等于45°，在所述空心圓臺(tái)結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上設(shè)有系條穿孔，所述碟形砼塊采用系條系接在所述排墊上。本發(fā)明通過采用具有中空結(jié)構(gòu)的碟形砼塊作為壓載體，在使用期間，在系碟形砼塊護(hù)底軟體排附近，由于紊流作用加上碟形砼塊的中空結(jié)構(gòu)，懸移運(yùn)動(dòng)的泥沙容易進(jìn)入壓載體內(nèi)累積，并在其內(nèi)部營造良好的流速梯度和泥沙環(huán)境，為水生生物提供了天然的庇護(hù)場(chǎng)所，可有效改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，有利于生物多樣性和河流健康；同時(shí)本發(fā)明能夠節(jié)省工程材料，具有更高的抗掀穩(wěn)定性和抗滑穩(wěn)定性。
【專利說明】
系碟形檢塊護(hù)底軟體排
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及航道整治技術(shù)領(lǐng)域的護(hù)底結(jié)構(gòu)，具體設(shè)及一種系碟形搶塊護(hù)底軟體 排。
【背景技術(shù)】
[0002] 河流為人類社會(huì)的發(fā)展提供了重要的航運(yùn)資源，因其具有能耗低，運(yùn)量大的特點(diǎn) 備受各國重視。自然條件下，不恒定的水流泥沙條件W及復(fù)雜可動(dòng)的河道邊界，使河流的沖 渺變化具有不確定性，航道條件并不總是朝著有利于人類生產(chǎn)活動(dòng)的方向發(fā)展，許多情況 下，可能對(duì)航運(yùn)產(chǎn)生巨大的破壞作用，如楊通的航道渺積出淺礙航，或者平順的水流因河床 形態(tài)的調(diào)整變得洶險(xiǎn)、散亂。因此對(duì)于現(xiàn)狀航道條件較好的情況，通常采取工程措施穩(wěn)定航 道格局;對(duì)于河床沖渺變化明顯的情況，則采取工程措施加 W控制使之朝有利于航道的方 向發(fā)展。
[0003] 穩(wěn)定航道格局的措施離不開護(hù)底工程;在修建航道整治建筑物控制河床沖渺變化 時(shí)，因建筑物周邊水流流場(chǎng)分布將重新調(diào)整，=維素動(dòng)較強(qiáng)，須對(duì)建筑物周邊一定范圍內(nèi)進(jìn) 行護(hù)底防沖，W保證整治建筑物的穩(wěn)定。護(hù)底工程在航道整治中的重要地位可見一斑。目前 國內(nèi)護(hù)底主要有拋石和排體結(jié)構(gòu)。拋石護(hù)底材料取自天然，成本較低，操作簡(jiǎn)單，能起到一 定的防護(hù)作用，但因塊石受水流長期擾動(dòng)、淘刷，多發(fā)生移位或陷入河床渺泥中，會(huì)削弱其 護(hù)底效果。排體護(hù)底中，傳統(tǒng)的柴排耐久性較差，抗拉、抗剪強(qiáng)度較低。近年來隨著材料科學(xué) 的飛速發(fā)展，W化學(xué)聚合物為原料的±工布作為排墊，被廣泛用于航道整治工程，相應(yīng)地排 體結(jié)構(gòu)型式由壓載物的不同形成了系長方體搶塊軟體排、沙肋軟體排、較鏈塊軟體排和混 凝±聯(lián)鎖塊軟體排等。
[0004] 請(qǐng)參見圖1，現(xiàn)有的系長方體搶塊軟體排，多采用長方體搶塊2作壓載體，±工布作 排墊1。因其整體性好、適應(yīng)河床變形能力強(qiáng)，保沙性好，廣泛用于施工水位W下部位的河床 防護(hù)。系搶塊軟體排鋪設(shè)前需要對(duì)其進(jìn)行抗掀動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算(式1)與抗滑穩(wěn)定計(jì)算(式4)。
[0005] ①軟體排抗掀動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算：
[0006] V《Vcr (1)
[0007]
(2)
[000引 rR，= (rm-rJAv (3)
[0009] 式中：V--軟體排邊緣流速(m/s);
[0010] Vcr--軟體排邊緣臨界流速(m/s);
[0011] 0--系數(shù)，系軟體排取2;
[001^ 如一-軟體排相對(duì)浮重度；
[OOU] g--重力加速度，取9.8l(m/s2);
[0014] tm-一軟體排等效厚度，取0.1m;
[0015] r"--軟體排重度，取24(kN/m3);
[0016] rw--水的重度，取 l(KkN/m3)。
[0017]②軟體排抗滑穩(wěn)定計(jì)算：
[001 引
（4)
[0019]式中Km-一軟體排抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，取1.1~1.3;
[0020] 丫 a--軟體排的浮重度(kN/m3);
[0021] tm-一軟體排等效厚度(m)，取0.1m;
[0022] a--坡角(°);
[0023] Ah一一軟體排上下水頭差(m)，根據(jù)模型成果最大值0.03m;
[0024] y w--水的重度化N/V);
[002引fsg--軟體排與坡面的摩擦系數(shù)，取0.35。
[0026] 抗掀穩(wěn)定性和抗滑穩(wěn)定性是系搶塊軟體排的重要性能指標(biāo)。
[0027] 現(xiàn)有系長方體搶塊軟體排采用長方體實(shí)屯、搶塊，平面形狀呈矩形，尺寸通常為 40cm X 30cm左右，為與排體系接方便，在長邊兩側(cè)各設(shè)有兩個(gè)凹槽。制作上述長方體搶塊需 要的混凝±材料較多。還有使用期間長方體實(shí)屯、搶塊不能改善使用地的生態(tài)環(huán)境和河流健 康。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0028] 本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種系碟形搶塊護(hù)底軟體排，該 護(hù)底軟體排具有更高的抗掀穩(wěn)定性和抗滑穩(wěn)定性，并且能夠節(jié)省工程材料，能夠改善使用 地的生態(tài)環(huán)境和河流健康。
[0029] 本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種系碟形搶塊 護(hù)底軟體排，包括排墊和壓載體，所述壓載體為碟形搶塊，所述碟形搶塊采用空屯、圓臺(tái)結(jié) 構(gòu)，所述空屯、圓臺(tái)結(jié)構(gòu)的側(cè)壁傾斜角小于等于45%在所述空屯、圓臺(tái)結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上設(shè)有系條 穿孔，所述碟形搶塊采用系條系接在所述排墊上。
[0030] 所述空屯、圓臺(tái)結(jié)構(gòu)的頂面外徑為10~20畑1，底面外徑為40~60畑1，頂面與底面之 間的距離為12~15畑1。
[0031] 所述排墊是采用250g/V的聚丙締編織布縫制加筋而成的，所述排墊沿排寬方向 每隔50cm設(shè)有一根寬5cm的縱向聚丙稀加筋條，所述縱向聚丙稀加筋條的長度與所述排墊 的長度相同;所述排墊每隔200cm設(shè)一根寬5cm長300cm的橫向聚丙稀加筋條;在所述縱向聚 丙稀加筋條與排布之間縫制有每?jī)筛唤M的80cm的所述系條，所述系條組與組之間的間距 為30cm，每組內(nèi)兩根所述系條的間隔20cm，每組內(nèi)的兩根所述系條將一個(gè)所述碟形搶塊捆 綁在所述排墊上。
[0032] 所述排墊是由多塊排片拼接而成的，每塊所述排片沿排長方向兩端各預(yù)留25cm作 為縱向搭接部。
[0033] 本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
[0034] -)本發(fā)明通過采用碟形搶塊作為壓載體，提高了整個(gè)系碟形搶塊軟體排的抗掀 穩(wěn)定性；
[0035] 二)本發(fā)明通過采用碟形搶塊作為壓載體，提高了整個(gè)系碟形搶塊軟體排的抗滑 穩(wěn)定性；
[0036] =)本發(fā)明所采用碟形搶塊作為壓載體，與傳統(tǒng)長方體搶塊作為壓載體的軟體排 相比，可節(jié)省材料，經(jīng)濟(jì)合理。W某個(gè)護(hù)底軟體排為例，若采用長度為40cm的長方體搶塊作 為壓載體，若采用尺寸為40cmX30cmX 15cm的傳統(tǒng)長方體搶塊，該護(hù)底軟體排需要混凝± 方量約為18000cm3;若采用40cmX10cmX 15cm(底面外徑X頂面外徑X高）且壁厚為2cm的 碟形搶塊，則需要的混凝±方量約為4522cm3，僅為傳統(tǒng)長方體搶塊體的1/4。
[0037] 四）本發(fā)明通過采用具有中空結(jié)構(gòu)的碟形搶塊作為壓載體，在使用期間，在系碟形 搶塊護(hù)底軟體排附近，由于素流作用加上碟形搶塊的中空結(jié)構(gòu)，懸移運(yùn)動(dòng)的泥沙容易進(jìn)入 壓載體內(nèi)累積，并在其內(nèi)部營造良好的流速梯度和泥沙環(huán)境，壓載體內(nèi)流速緩慢，為水生生 物提供了天然的庇護(hù)場(chǎng)所，為水生生物提供了較好的蔭蔽作用，水體生物富集于軟體排底 部，可有效改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，有利于生物多樣性和河流健康；同時(shí)由于懸移運(yùn)動(dòng)泥沙的進(jìn) 入能夠進(jìn)一步提高護(hù)底軟體排的穩(wěn)定性。
[0038] 綜上所述，本發(fā)明在滿足整治航道護(hù)底需要的同時(shí)，較現(xiàn)有系長方體搶塊的軟體 排具有更好的抗掀穩(wěn)定性和抗滑穩(wěn)定性，并且還具有節(jié)能環(huán)保的效果。
【附圖說明】
[0039] 圖1是現(xiàn)有系長方體搶塊軟體排的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖2是本發(fā)明的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041 ]圖3是本發(fā)明的碟形搶塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042] 圖4是圖3的俯視圖；
[0043] 圖5是圖3的側(cè)視圖；
[0044] 圖6是現(xiàn)有傳統(tǒng)長方體搶塊受力分析側(cè)視圖；
[0045] 圖7是本發(fā)明的碟形搶塊受力分析側(cè)視圖。
[0046] 圖中：1、排墊，2、長方體搶塊，3、碟形搶塊，4、頂面，5、底面，6、側(cè)壁，7、系條穿孔， 8、系條。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲例舉W下實(shí)施例，并配合附圖 詳細(xì)說明如下：
[0048] 請(qǐng)參見圖1~圖7,一種系碟形搶塊護(hù)底軟體排，包括排墊1和壓載體，所述壓載體 為碟形搶塊3,所述碟形搶塊3采用空屯、圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，所述空屯、圓臺(tái)結(jié)構(gòu)的側(cè)壁6的傾角小于等 于45%在所述空屯、圓臺(tái)結(jié)構(gòu)的側(cè)壁6上設(shè)有系條穿孔7,所述碟形搶塊3采用系條8系接在所 述排墊1上。
[0049] 上述空屯、圓臺(tái)結(jié)構(gòu)的推薦尺寸:頂面4外徑為10~20畑1，底面5外徑為40~60畑1，頂 面4與底面5之間的距離為12~15cm，采用上述尺寸的碟形搶塊3便于工程應(yīng)用，且抗掀穩(wěn)定 性和抗滑穩(wěn)定性較好。
[0050] 在本實(shí)施例中，所述排墊1是采用250g/m2的聚丙締編織布縫制加筋而成的，所述 排墊沿排寬方向每隔50cm設(shè)有一根寬5cm的縱向聚丙稀加筋條，所述縱向聚丙稀加筋條的 長度與所述排墊的長度相同；所述排墊1每隔200cm設(shè)一根寬5cm長300cm的橫向聚丙稀加筋 條;在所述縱向聚丙稀加筋條與排布之間縫制有每?jī)筛唤M的80cm的所述系條8,所述系條 8組與組之間的間距為30cm，每組內(nèi)兩根所述系條8的間隔20cm，每組內(nèi)的兩根所述系條則尋 一個(gè)所述碟形搶塊3捆綁在所述排墊1上。所述排墊1沿排長方向兩端各預(yù)留25cm作為縱向 搭接部。
[0051]上述系碟形搶塊護(hù)底軟體排與現(xiàn)有系長方體搶塊軟體排相比，抗掀穩(wěn)定性較好， 計(jì)算分析過程如下：
[0化2] V《Vcr (1)
[0053]
(2)
[0054] 水流作用在碟形搶塊側(cè)壁的外側(cè)形成作用力F，與作用在碟形搶塊側(cè)壁外側(cè)的流 速U是正相關(guān)關(guān)系，即FKU，由于碟形搶塊側(cè)壁傾斜角0的存在，水平向的F可分解為垂直于 側(cè)壁的法向分量化= Fsin0和平行于側(cè)壁的切向分量Ft = Fcos0。在計(jì)算排體浮重度丫 g' 時(shí)，需要將化產(chǎn)生的等效重度記為丫 f，即
[005引 丫 g' = ( 丫 m- 丫 W)/丫 W+丫 f (5)
[0056] 現(xiàn)有系長方體搶塊軟體排的排體浮重度丫 g為：
[0057] 丫 g' = ( 丫 m- 丫 W)/丫 W (3)
[005引將Vcri記為現(xiàn)有系長方體搶塊軟體排邊緣臨界流速，Vcr2記為本發(fā)明提出的系碟 形搶塊護(hù)底軟體排邊緣臨界流速，計(jì)算可知：
[0化9] (6)
[0060] (7)
[0061 ] (8)
[0062] 兩者相比可知，本發(fā)明的抗掀穩(wěn)定性提高了
倍。
[0063] 上述系碟形搶塊護(hù)底軟體排與現(xiàn)有系長方體搶塊軟體排相比，抗滑穩(wěn)定性較好， 計(jì)算分析過程如下：
[0064] 壓載體采用碟形搶塊時(shí)，水流在碟形搶塊側(cè)壁上形成作用力F，由于側(cè)壁傾斜角0 的存在，水平向的F可分解為垂直于側(cè)壁的法向分量化= sinP和平行于側(cè)壁的切向分量Ft = cos0，其中法向分量化方向向下。計(jì)算排體浮重度丫 g'時(shí)，需要將化產(chǎn)生的等效重度記為 丫 f，即
[00化]丫 g' = ( 丫 m- 丫 W)/丫 W+丫 f (9)
[0066] 將Kmi記為現(xiàn)有系長方體搶塊軟體排抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，Kim記為本發(fā)明提出的系 碟形搶塊護(hù)底軟體排抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，計(jì)算可知：
[0067] 對(duì)于現(xiàn)有系長方體搶塊軟體排：
[0070] 對(duì)于系碟形搶塊護(hù)底軟體排：
[006引 （10)
[0069] (11》
[0071] (12)：
[0072]
[0073] 兩者相比可知，Km2大于Kml，系碟形搶塊護(hù)底軟體排抗滑穩(wěn)定性更好。
[0074] 上述系碟形搶塊護(hù)底軟體排的壓載體為混凝±預(yù)制結(jié)構(gòu)，護(hù)底防沖的具體施工方 法為:先將預(yù)制的碟形搶塊3通過系條8固定在排墊1上，然后由施工船運(yùn)輸至工程區(qū)進(jìn)行鋪 排作業(yè)。在鋪設(shè)過程中，應(yīng)按照有利于排體搭接處抗掀穩(wěn)定的方向鋪設(shè)。
[0075] 本發(fā)明的工作原理：
[0076] (a)流速較大的水體從上游流下來，經(jīng)過上游河道到達(dá)系碟形搶塊護(hù)底軟體排所 在的守護(hù)區(qū)，水流直接作用于系碟形搶塊護(hù)底軟體排，守護(hù)作用的發(fā)揮使護(hù)底范圍內(nèi)河床 免遭水流沖刷。
[0077] (b)系碟形搶塊護(hù)底軟體排受到流速較大的水體沖刷作用，水體經(jīng)過碟形搶塊后 在其側(cè)壁上形成一個(gè)法向作用力，作用方向指向其底部排墊，與傳統(tǒng)長方體搶塊相比提高 了壓載體及排墊的抗掀穩(wěn)定性和抗滑穩(wěn)定性。因此采用本發(fā)明的護(hù)底區(qū)域能夠承受更大的 流速。
[0078] (C)在水流流過有系碟形搶塊護(hù)底軟體排護(hù)底區(qū)域的過程中，河道阻力較天然未 采取護(hù)底工程的情況大幅增大，水流素動(dòng)增強(qiáng)，能量消耗增大，從而使流速有所降低，有利 于護(hù)底工程的穩(wěn)定性。
[0079] (d)在系碟形搶塊護(hù)底軟體排附近，由于素流作用加上碟形搶塊的中空結(jié)構(gòu)，懸移 運(yùn)動(dòng)的泥沙易進(jìn)入壓載體內(nèi)累積，壓載體內(nèi)流速緩慢，為水生生物提供了天然的庇護(hù)場(chǎng)所， 水體生物將會(huì)富集于軟體排底部，可有效改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。
[0080] 盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上 述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還 可W作出很多形式，運(yùn)些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種系碟形砼塊護(hù)底軟體排，包括排墊和壓載體，其特征在于，所述壓載體為碟形砼 塊，所述碟形砼塊采用空心圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，所述空心圓臺(tái)結(jié)構(gòu)的側(cè)壁傾斜角小于等于45°，在所 述空心圓臺(tái)結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上設(shè)有系條穿孔，所述碟形砼塊采用系條系接在所述排墊上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述系碟形砼塊護(hù)底軟體排，其特征在于，所述空心圓臺(tái)結(jié)構(gòu)的頂面 外徑為10~20cm，底面外徑為40~60cm，頂面與底面之間的距離為12~15cm 〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述系碟形砼塊護(hù)底軟體排，其特征在于，所述排墊是采用250g/m2的 聚丙烯編織布縫制加筋而成的，所述排墊沿排寬方向每隔50cm設(shè)有一根寬5cm的縱向聚丙 稀加筋條，所述縱向聚丙稀加筋條的長度與所述排墊的長度相同；所述排墊每隔200cm設(shè)一 根寬5cm長300cm的橫向聚丙稀加筋條;在所述縱向聚丙稀加筋條與排布之間縫制有每?jī)筛?一組的80cm的所述系條，所述系條組與組之間的間距為30cm，每組內(nèi)兩根所述系條的間隔 20cm，每組內(nèi)的兩根所述系條將一個(gè)所述碟形砼塊捆綁在所述排墊上。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述系碟形砼塊護(hù)底軟體排，其特征在于，所述排墊沿排長方向兩端 各預(yù)留25cm作為縱向搭接部。
【文檔編號(hào)】E02B3/12GK106049359SQ201610553987
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月14日
【發(fā)明人】閆濤, 馮小香, 程小兵, 普曉剛, 李君濤, 王艷華
【申請(qǐng)人】交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所