[发明专利]一种土工织物充填砂袋的设计方法

摘要

本发明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。

主权项

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其中，步骤3)具体包括：根据下式9)示出的上下层充填砂袋间摩擦力公式、下式10)示出的各层充填砂袋袋体横截面面积公式、下式11)示出的各层充填砂袋顶部所承受的重力公式，以及下式12)示出的各层充填砂袋接缝处拉应力公式，对各层充填砂袋的切向拉应力Ti进行修正而求得各层充填砂袋接缝处可承受的拉应力Fi＝f·Wi   9)Ai=Hi2(1ki-(2-ln(2+1)))---10)]]>Wi=Σj=1i-1γj·Aj---11)]]>T~i=Ti-k0·Fi---12)]]>上式中：Fi为第i层充填砂袋袋体与其上一层充填砂袋袋体间的摩擦力，f为层间摩擦系数，Wi为第i层充填砂袋的袋体顶部所承受的重力，Ai为第i层充填砂袋的袋体横截面面积，ki为第i层充填砂袋的高宽比参数，堰体层数i、j由高到低从1开始计数，γi为第i层袋体内充填料固结后的重度，Hi为第i层充填砂袋的堆积高度，Ti为第i层充填砂袋的袋体所受切向拉应力，为第i层充填砂袋的袋体接缝处的拉应力，k0为摩擦力影响因子；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于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规格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，从而根据袋片规格和缝制要求得到满足设计要求的土工织物充填砂袋。