一种土工织物充填砂袋的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种土工织物充填砂袋的设计方法，包括：给定围堰高度、底宽、顶宽和水位高程，及水上、水下充填砂袋堆积高度，建立第i层充填砂袋的堆积宽度与袋体横截面周长之间的关系曲线，确定第i层充填砂袋的袋体横截面周长；确定堆积形成堰体的各层充填砂袋可承受的切向拉应力；修正各层充填砂袋的切向拉应力，确定各层充填砂袋接缝处可承受的拉应力；得到充填砂袋可承受的最大切向拉应力及接缝处可承受的最大拉应力，估算出充填砂袋的袋片抗拉强度及袋片间接缝处的缝制强度；确定缝制充填砂袋的袋片强度及缝制要求。本发明专利技术能够设计出满足堰体堆积要求的充填砂袋，对土工织物材料的袋片选型与缝制具有重要的实践价值和现实意义。

【技术实现步骤摘要】
一种土工织物充填砂袋的设计方法
本专利技术涉及一种土工织物充填砂袋的设计方法，属于围堰土工织物充填砂袋设计

技术介绍
土工织物充填袋技术是一种相对较新的技术，优点众多且具有广泛的应用前景。土工织物充填袋属于土工包裹系统，其是将土工织物袋片互相缝合成袋子，用高压泵把砂浆灌入袋中，多余水分从织物空隙中渗出，最后形成垫状结构。由于这种土工包裹系统施工简单，具备技术要求不高、适应性强、体积大、柔性好及造价低等特点，并且便于就地取材，因此特别受到了工程界的青睐，发展很快。目前，国内有关土工织物充填袋应用有很多成功范例，但对土工织物充填袋单个个体的研究和设计理论较少，国内设计单位往往只注意充填袋整体结构的稳定性计算和研究，而缺乏对个体的分析和设计，至于根据土工织物的极限切向拉应力而选择适当规格的材料计算方面就更甚少了，在土工织物选型方面更多的是依靠工程类比。国外虽然根据薄膜理论已提出了土工织物充填袋切向拉应力的计算方法，并以此开发出相应的设计软件，但该方法仅考虑了单个土工织物充填袋的受力特性，而未考虑多个土工织物充填袋堆积时的受力特性。在实际工程应用中，土工织物充填袋多采用堆积形式来形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土工织物充填砂袋的设计方法，其特征在于，它包括步骤：1)假定围堰截面形式为梯形，充填砂袋采用1‑1堆积型式形成堰体，给定围堰高度H围、围堰底宽B底、围堰顶宽B顶和水位高程H水，以及水上、水下充填砂袋的堆积高度H水上和H水下，建立第i层充填砂袋的堆积宽度Bi与袋体横截面周长Li之间的关系曲线，确定第i层充填砂袋的袋体横截面周长Li，其中，堰体层数i由高到低从1开始计数；2)基于单个充填砂袋袋体横截面模型和上下层充填砂袋堆积计算模型，确定堆积形成堰体的各层充填砂袋可承受的切向拉应力Ti；3)对各层充填砂袋的切向拉应力Ti通过摩擦理论进行修正，确定各层充填砂袋接缝处可承受的拉应力

【技术特征摘要】
1.一种土工织物充填砂袋的设计方法，其特征在于，它包括步骤：1)假定围堰截面形式为梯形，充填砂袋采用1-1堆积型式形成堰体，给定围堰高度H围、围堰底宽B底、围堰顶宽B顶和水位高程H水，以及水上、水下充填砂袋的堆积高度H水上和H水下，建立第i层充填砂袋的堆积宽度Bi与袋体横截面周长Li之间的关系曲线，确定第i层充填砂袋的袋体横截面周长Li，其中，堰体层数i由高到低从1开始计数；2)基于单个充填砂袋袋体横截面模型和上下层充填砂袋堆积计算模型，确定堆积形成堰体的各层充填砂袋可承受的切向拉应力Ti；3)对各层充填砂袋的切向拉应力Ti通过摩擦理论进行修正，确定各层充填砂袋接缝处可承受的拉应力4)从步骤2)求得的各层充填砂袋承受的切向拉应力Ti中选出最大值作为充填砂袋可承受的最大切向拉应力Tmax，以及从步骤3)求得的各层充填砂袋接缝处承受的拉应力中选出最大值作为充填砂袋接缝处可承受的最大拉应力从而基于给定的安全系数，估算出充填砂袋的袋片抗拉强度Tult以及袋片间接缝处的缝制强度5)根据充填砂袋的袋片抗拉强度Tult确定缝制充填砂袋的袋片强度以及根据充填砂袋的缝制强度制定缝制要求来满足缝制强度。2.如权利要求1所述的土工织物充填砂袋的设计方法，其特征在于：所述步骤1)包括：根据围堰高度H围、围堰底宽B底、围堰顶宽B顶和水位高程H水，以及水上、水下充填砂袋的堆积高度H水上和H水下，由下式1)示出的堆积高度约束关系式确定堰体堆积层数N，然后根据下式2)示出的充填砂袋堆积宽度约束关系式，确定第i层充填砂袋堆积宽度Bi，最后根据下式3)示出的第i层充填砂袋堆积高度Hi与堆积宽度Bi之间的比例关系式以及下式4)示出的高宽比参数ki与袋体横截面周长Li之间的关系式，确定第i层充填砂袋的袋体横截面周长Li：ki＝Hi/Bi3)上式中：当第i层充填砂袋位于水上时，Hi＝H水上，当第i层充填砂袋位于水下时，Hi＝H水下，堰体层数i、j由高到低从1开始计数，当第i层充填砂袋位于堰体最顶层时时，Bi＝B顶，当第i层充填砂袋位于堰体最底层时时，Bi＝B底，ki为第i层充填砂袋的高宽比参数。3.如权利要求1所述的土工织物充填砂袋的设计方法，其特征在于：所述步骤2)包括：基于单个充填砂袋袋体横截面模型和上下层充填砂袋堆积计算模型，根据下式5)示出的各层充填砂袋堆积时切向拉应力平衡方程、下式6)示出的各层充填砂袋袋体顶点边界条件、下式7)示出的各层充填砂袋的袋体横截面周长约束条件，以及下式8)示出的上下层充填砂袋界面平衡方程，利用递归方法由高到低层求出堆积形成堰体的各层充填砂袋可承受的切向拉应力Ti：Ti·|y″i|-(pi+γi·xi...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海枫，张国新，康立芸，杨波，徐秀鸣，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11