一种新型挡墙生态凹槽壁厚确定方法技术

本发明专利技术公开了一种新型挡墙生态凹槽壁厚确定方法，包括以下步骤：S1.根据水流冲击力计算生态凹槽壁所受的水流冲击压力p；S2.计算得出生态凹槽壁基座最危险点处的拉应力σAmax；S3.对生态凹槽壁抗弯强度进行复核；S4.根据生态凹槽壁所受的水流冲击压力p、生态凹槽壁基座最危险点处的拉应力σAmax计算得出生态凹槽壁厚d；该新型挡墙生态凹槽壁厚确定方法使生态凹槽既能体现功能要求，又方便施工，且节省材料。

【技术实现步骤摘要】
一种新型挡墙生态凹槽壁厚确定方法
本专利技术涉及水利挡墙
，具体涉及一种新型挡墙生态凹槽壁厚确定方法。
技术介绍
外侧陡立的重力式混凝土(浆砌石)挡墙、钢筋混凝土悬臂式挡墙、扶臂式挡墙、锚杆锚索式挡墙等具有占地少、技术成熟、安全可靠等优点，在水利、市政、道路等工程项目中随处可见。公开号为CN105544602B的一篇中国专利技术专利公开了一种能增加落水者自救性的挡土墙，包括墙体，所述墙体包括内侧面以及与水接触的外侧面，外侧面上凸出有多个凸台，平台沿墙体高度方向排布，凸台外侧边缘凸出有凸缘，凸缘、凸台与墙体之间形成一钩状部；该专利技术披露了具有生态凹槽的挡墙，国内外在水流冲击方面主要是针对类似于消力池尾槛建筑物的研究,而对类似于生态凹槽所受的水流冲击力没有见到公开报导。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中的缺陷，提供一种新型挡墙生态凹槽壁厚确定方法，使生态凹槽既能体现功能要求，又方便施工，且节省材料。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种新型挡墙生态凹槽壁厚确定方法，包括以下步骤：S1.根据水流冲击力计算生态凹槽壁所受的水流冲击压力p；S2.计算得出生态凹槽壁基座最危险点处的拉应力σAmax；S3.对生态凹槽壁抗弯强度进行复核；S4.根据生态凹槽壁所受的水流冲击压力p、生态凹槽壁基座最危险点处的拉应力σAmax计算得出生态凹槽壁厚d。为了进一步实现本专利技术，S1包括以下步骤：S11.设水流方向与挡墙夹角为θ，则生态凹槽壁单位长度受的冲击力P为：式中，P为生态凹槽壁单位长度受的水流冲击力；k为绕流系数，0.7～1.0；γw为水的容重；h为挡墙临水侧阻流水深；g为重力加速度；θ为水流冲击方向与挡墙生态凹槽的夹角；v为靠近挡墙生态凹槽壁处的水流断面平均流速；S12.将式(1)变形，可得生态凹槽壁所受的水流冲击压力p：为了进一步实现本专利技术，S2包括以下步骤：S21.沿挡墙纵向取单位宽度，使生态凹槽壁相当于悬臂梁，两侧静水压力相互抵消，则生态凹槽壁基座处截面的弯矩M为：式中，H0为生态凹槽壁高度，Ka为生态凹槽内填土的主动土压力系数，γt′为土体的浮容重。S22.由于混凝土抗拉强度较低，最危险点处的拉应力位于生态凹槽壁基座处外缘，其拉应力σAmax为：式中，Wz为抗弯截面模量，B为单位长度，取1，γC为生态凹槽壁的容重，pr为人员活荷载，d为生态凹槽壁厚，[σ]为混凝土材料允许拉应力。为了进一步实现本专利技术，S3包括以下步骤：S31.按照下式进行复核：KM≤γmWZ[σ](6)式中，K为承载力安全系数，γm为截面抵抗矩塑性系数。为了进一步实现本专利技术，S4包括以下步骤：S41.将式(2)、(3)、(5)代入式(4)，得：不考虑态凹槽壁自重、槽内土压力、人员活荷载时，则式(7)简化为：为了进一步实现本专利技术，S4包括以下步骤：S41.将式(2)、(3)、(5)代入式(6)，得：不考虑态凹槽壁自重、槽内土压力、人员活荷载时，则式(8)简化为：有益效果本专利技术挡墙生态凹槽壁厚确定方法使生态凹槽既能体现功能要求，又方便施工，且节省材料。附图说明图1为本专利技术中生态凹槽的结构示意图；图2为本专利技术中生态凹槽壁受力图。具体实施方式以下实施例是对本专利技术的进一步说明，而不是对本专利技术的限制。实施例一如图1所示，本专利技术新型挡墙生态凹槽壁厚确定方法，步骤一，临水侧的生态凹槽受河流的冲击力、静水压力、槽内土压力、槽壁自重力、落水人员活动荷载等；其中，水流的冲击力对槽壁影响最大。根据水流冲击力计算生态凹槽壁所受的水流冲击压力p；具体地，设水流方向与挡墙夹角为θ，则生态凹槽壁单位长度受的冲击力P为：式中，P为生态凹槽壁单位长度受的水流冲击力；k为绕流系数，0.7～1.0，一般取1.0；γw为水的容重；h为挡墙临水侧阻流水深；g为重力加速度；θ为水流冲击方向与挡墙生态凹槽的夹角；v为靠近挡墙生态凹槽壁处的水流断面平均流速，可按压缩断面的平均流速考虑，也可近似取生态凹槽河道水流的平均流速。将式(1)变形，可得生态凹槽壁所受的水流冲击压力p：步骤2，计算得出生态凹槽壁基座最危险点处的拉应力σAmax。如图2(左侧为临水侧)，沿挡墙纵向取单位宽度，使生态凹槽壁相当于悬臂梁，两侧静水压力相互抵消，则生态凹槽壁基座处AB截面的弯矩M为：式中，H0为生态凹槽壁高度，Ka为生态凹槽内填土的主动土压力系数，γt′为土体的浮容重。由于混凝土抗拉强度较低，图2中最危险点处的拉应力位于生态凹槽壁基座处外缘A点，A点拉应力σAmax为：式中，Wz为抗弯截面模量，B为单位长度，取1，γC为生态凹槽壁的容重，pr为人员活荷载，d为生态凹槽壁厚，[σ]为混凝土材料允许拉应力。步骤三，对生态凹槽壁抗弯强度进行复核；按照下式进行复核：KM≤γmWZ[σ](6)式中，K为承载力安全系数，对于4～5级建筑物荷载效应偶然组合取1.6，γm为截面抵抗矩塑性系数，矩形截面取1.55。步骤四，根据生态凹槽壁所受的水流冲击压力p、生态凹槽壁基座最危险点处的拉应力σAmax计算得出生态凹槽壁厚d。具体地，将式(2)、(3)、(5)代入式(4)，得：将式(2)、(3)、(5)代入式(6)，得：不考虑态凹槽壁自重、槽内土压力、人员活荷载时(此时计算结果偏于安全)，则式(7)、式(8)分别可简化为：分析式(9)与式(10)，与式(9)相比，生态凹槽壁厚主要与材料抗拉强度[σ]、水流速度v、水流与挡墙的夹角θ、槽深H0有关。式(10)仅多了两个系数K与γm，数值大小相差不大，且分别位于分子分母上，因此，计算结果相差也不大，采用较为简单的式(9)。本专利技术挡墙生态凹槽壁厚确定方法使生态凹槽既能体现功能要求，又方便施工，且节省材料。以上仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本专利技术的限制，本专利技术的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型挡墙生态凹槽壁厚确定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.根据水流冲击力计算生态凹槽壁所受的水流冲击压力p；S2.计算得出生态凹槽壁基座最危险点处的拉应力σAmax；S3.对生态凹槽壁抗弯强度进行复核；S4.根据生态凹槽壁所受的水流冲击压力p、生态凹槽壁基座最危险点处的拉应力σAmax计算得出生态凹槽壁厚d。

【技术特征摘要】
1.一种新型挡墙生态凹槽壁厚确定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.根据水流冲击力计算生态凹槽壁所受的水流冲击压力p；S2.计算得出生态凹槽壁基座最危险点处的拉应力σAmax；S3.对生态凹槽壁抗弯强度进行复核；S4.根据生态凹槽壁所受的水流冲击压力p、生态凹槽壁基座最危险点处的拉应力σAmax计算得出生态凹槽壁厚d。2.根据权利要求1所述的新型挡墙生态凹槽壁厚确定方法，其特征在于，S1包括以下步骤：S11.设水流方向与挡墙夹角为θ，则生态凹槽壁单位长度受的冲击力P为：式中，P为生态凹槽壁单位长度受的水流冲击力；k为绕流系数，0.7～1.0；γw为水的容重；h为挡墙临水侧阻流水深；g为重力加速度；θ为水流冲击方向与挡墙生态凹槽的夹角；v为靠近挡墙生态凹槽壁处的水流断面平均流速；S12.将式(1)变形，可得生态凹槽壁所受的水流冲击压力p：3.根据权利要求2所述的新型挡墙生态凹槽壁厚确定方法，其特征在于，S2包括以下步骤：S21.沿挡墙纵向取单位宽度，使生态凹槽壁相当于悬臂梁，两侧静水压力相互抵消，则生态凹槽壁基座...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁以美，叶合欣，
申请(专利权)人：广东水利电力职业技术学院广东省水利电力技工学校，
类型：发明
国别省市：广东,44