截流钢筋笼的稳定性及其计算方法.pdf

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1、第30卷第8期长江科学院院报Vo1．30No．82013年8月JournalofYangtzeRiverSdentificResearchInstituteAug．2013DOIl10．3969／j．issn．1001—5485．2013．08．0082013，30(08)：31—36截流钢筋笼的稳定性及其计算方法李学海，程子兵，汪世鹏，石教豪(长江科学院a．水力学研究所；b．武汉长科工程建设监理有限责任公司，武汉430010)摘要：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

2、证。首次拟合提出了考虑其形状因素、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。此外，对四面体钢筋笼的稳定性也进行了试验研究，研究表明：四面体钢筋笼用于截流抛投这类止动问题的工程时，其止动稳定性明显优于相同质量的正六面体钢筋笼；而对于护底等起动问题的工程，两者起动稳定性差别不大。关键词i截流；六面体钢筋笼；四面体钢筋笼；稳定特性；影响因素；计算公式中图分类号：TV55l文献标志码：A文章编号：1001—5485(2013)08—0031一o6体，如稳定，微调下游水位，直至抛投块体部

3、分流失、部分滑动一段又能稳定下来为止。起动试验按以下1研究背景程序进行：各级流量下，保持流量不变，预先将试验块体放置在试验段底板上，通过尾门调节下游水位，在水利水电工程建设中，人工块体作为截流抛投直至试验块体开始滑动，且滑动速度较慢，直至部分材料或护岸材料已得到广泛应用。人工块体大致分块体滑动一段又能稳定下来为止。在止动和起动试为2类：一类是混凝土块体，如四面体、实心六面体、验过程中，均测量试验段水深及垂线流速分布。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2．1不同质量的六面体

4、钢筋笼稳定性比较下适应性较佳，常应用在截流工程中，空心六面体因选取了7种不同尺寸的正方体钢筋笼，其整体重形状规则、透水眭好而广泛应用于护岸工程；多角体、度均采用19．6kN／m。，对应于原型质量为2．00—扭I字体、扭王字体易于相互咬合，常用于海岸工程和31．25t。大江大河工程岸坡防护中。另一类是天然石料集合2．1．1光滑水泥面上体，如钢筋笼、合金笼网兜等。由于天然中小石料在采用伊兹巴斯公式⋯计算得光滑水泥面上不同现场易于获得，将其装在一起构成整体以后，增大了质量的正方体钢筋笼稳定系数，计算结果参见表1。单个块体的质量，并具有良

5、好透水性，其抗冲能力明试验结果表明：质量为2．00～31．25t正方体钢筋笼的显高于现场天然石料，且制作加工简单，在截流工程临界起动流速均值约为临界止动流速均值的1．37倍，和护岸工程中均得到了广泛应用。然而，到目前为其止动稳定系数K悯值范围为0．52～0．74，均值为止，未见有关钢筋笼及合金笼网兜稳定性及计算方法0．59；其起动稳定系数起动值范围为0．71—1．12，均的研究成果。基于此，本文对作为截流抛投材料的钢值为0．81；临界止动流速和临界起动流速均随块体质筋笼块体的稳定性及计算方法进行了研究。量增加而增大，而止动稳定系数

6、和起动稳定系数均随块体质量的增大而减小。2．1．2△=0．3m石料垫底2六面体钢筋笼的稳定性试验研究△=0．3m(原型，△为垫底石料化引成球体的化试验在1：60比尺水槽中进行。试验分Q=50，引直径)石料垫底情况下，不同质量的正方体钢筋笼75，100L／s3级模型流量进行了止动和起动试验。稳定系数计算结果见表2。试验结果表明：质量为止动试验按以下程序进行：各级流量下，保持流量不2．00～31．25t正方体钢筋笼的临界起动流速均值约变，通过尾门调节下游水位，在试验段抛投试验块为临界止动流速均值的1．33倍，其止动稳定系数收稿日期：2

7、o13—05—24基金项目：国家“十一五”科技支撑项目(2008BAB29B02)作者简介：李学海(1966一)，男，湖南宁乡人，教授级高级工程师，博士，研究方向为水力学及流态力学，(电话)027—82823060(电子信箱)65689@sina．corn。32长江科学院院报表1光滑水泥面上正方体钢筋笼稳定系数计算结果Table1Computationresultofthestabilitycoeficientofcubicsteelreinforcementcagesonsmoothcementsurface注：D为钢筋笼化引成

8、球体的化引直径，简称化引直径。表2△=O．3m石料垫底时正方体钢筋笼稳定系数计算结果Table2Computationresultofthestabilitycoeficientofcubicsteelreinforcementcagesonsto