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扭王字塊各種安放方式及其效果分析
扭王字塊體是海岸工程中常見的一種人工護面塊體。扭王字塊體主要應用于防波堤和護岸等水工建筑物,它的主要作用是保護堤心和消浪。一方面,它可以避免堤心與海浪直接接觸,防止堤心被海浪侵蝕,維持堤心的穩定;另一方面,它可以使波浪在坡面上破碎,從而減少越浪的水體,提高堤后結構的安全性。在實際工程中,扭王字塊體常見的幾種擺放方式有隨機擺放、“正反式”規則擺放、“隊列式”規則擺放、“交錯式”規則擺放合式擺放。現對這五種擺放方式進行對比分析。
1、擺放原則 1.1隨機擺放 衡量扭王字塊體安放質量的主要指標是單位面積上安放的扭王字塊體的個數,塊體的安放個數應滿足設計或者規范的要求。隨機安放的扭王字塊體是采用定點隨機安放,即先假定安放扭王字塊體的斜(xie)坡是一個網格(ge),通過間(jian)距×排距=設計面(mian)積/設計密度(du),來確定塊體安放(fang)的網格(ge)節點的位置,從(cong)而保證塊體的安放(fang)密度(du)。 根據《防波堤設計與施工規范》規定(ding),隨機安(an)放塊體(ti)時應做到(dao): (1)塊體(ti)單層(ceng)安放(fang); (2)塊體在坡面上可斜向放置,使塊體的一半桿件與墊層接觸,即要求扭王字塊的三個肢桿(gan)端部著地; (3)相鄰的扭王字塊的擺向不宜相同; (4)每(mei)個塊(kuai)(kuai)體必須扣在所在排下方的兩個塊(kuai)(kuai)體之(zhi)間的位置(zhi); (5)每(mei)個塊體必須與(yu)其下方的墊層相(xiang)接觸,不能懸空放置; (6)擺(bai)放(fang)(fang)密度按規定進行,擺(bai)放(fang)(fang)效果見圖1。 1.2正反(fan)式規(gui)則(ze)擺(bai)放 正、反式(shi)規則擺放的擺放姿態應做到: (1)3個(ge)肢(zhi)桿端部著地,另外(wai)(wai)3肢(zhi)桿端部朝外(wai)(wai); (2)相(xiang)鄰塊(kuai)體(ti)的擺放姿(zi)態不能(neng)一樣,即肢桿(gan)端朝海與(yu)兩肢桿(gan)端朝海相(xiang)間(jian)擺放; (3)嚴(yan)格按照勾連塊體擺(bai)放(fang),確保塊體接(jie)觸緊密(mi)形成(cheng)整體; (4)每個塊體必須與其下方(fang)的墊層相接觸,不能懸空放(fang)(fang)置,擺放(fang)(fang)效果(guo)見圖(tu)2。 1.3隊列式規(gui)則擺放 隊列式規則擺放的擺放姿態應做到: (1)塊體要保證3個肢(zhi)桿端(duan)部著地; (2)相鄰塊體的擺(bai)放(fang)姿態相同,即都是一肢桿朝海進行擺(bai)放(fang); (3)水平方向,相鄰塊(kuai)體的翼緣相接觸平行安(an)放(fang); (4)上下相鄰(lin)的(de)塊體要緊密(mi)接觸,形成(cheng)一個整體,擺放效果見圖3。 1.4交(jiao)錯式規則擺(bai)放 交錯式規則擺放的(de)擺放姿(zi)態應(ying)做到: (1)塊體在空間上安放必須是傾斜的,要(yao)保證三個腳著地; (2)相(xiang)鄰塊體的擺放姿態相(xiang)同,即都是(shi)一(yi)肢桿朝海進行(xing)擺放; (3)水(shui)平方向,相鄰的(de)塊體間隔一(yi)個肢(zhi)桿的(de)寬(kuan)度; (4)后一排的扭王字塊體的(de)兩肢(zhi)桿分別(bie)靠在(zai)其(qi)前排的(de)兩個塊體肢(zhi)桿上,擺放效(xiao)果見圖4。 1.5混合式擺放 采用(yong)正反式規則(ze)(ze)(ze)(ze)擺(bai)(bai)放(fang)與隨(sui)(sui)機(ji)(ji)擺(bai)(bai)放(fang)相結合的(de)形式進行護坡。平(ping)臺以(yi)下為隨(sui)(sui)機(ji)(ji)擺(bai)(bai)放(fang),平(ping)臺以(yi)上為正反式規則(ze)(ze)(ze)(ze)擺(bai)(bai)放(fang)。塊體的(de)擺(bai)(bai)放(fang)姿態分別(bie)根據正反式規則(ze)(ze)(ze)(ze)擺(bai)(bai)放(fang)和隨(sui)(sui)機(ji)(ji)擺(bai)(bai)放(fang)來確定(ding),安(an)放(fang)過程中,要保證(zheng)規則(ze)(ze)(ze)(ze)擺(bai)(bai)放(fang)和隨(sui)(sui)機(ji)(ji)擺(bai)(bai)放(fang)銜(xian)接處的(de)安(an)放(fang)質量,擺(bai)(bai)放(fang)效果見圖(tu)5。 2、適用條件 2.1隨機擺放 隨機安放時只需要確定扭王字塊體(ti)的(de)網格點位置,對其安放姿態沒有嚴格的(de)要求,因此(ci)適用于水上(shang)和水下的(de)塊體(ti)的(de)施工,塊體(ti)之間咬合的(de)比較緊密,穩定性較好。 2.2隊列式規則擺(bai)放 正反式規則擺放的扭王字塊體上(shang)下兩排的(de)塊體需要(yao)咬(yao)合的(de)比(bi)較(jiao)好,所(suo)以除了需要(yao)確定其擺放(fang)位(wei)置還(huan)要(yao)保證其安放(fang)姿態(tai),水下施工難(nan)度比(bi)較(jiao)大,一般適用于水上(shang)施工,塊體之(zhi)間咬(yao)合的(de)比(bi)隨機擺放(fang)的(de)緊密,穩定性(xing)也比(bi)隨機擺放(fang)的(de)要(yao)好。 2.3正(zheng)反式規則擺放(fang) 隊列(lie)式(shi)(shi)規(gui)則擺放的(de)施工(gong)難(nan)度(du)(du)比前兩(liang)種都大,因為其(qi)要(yao)求塊體(ti)不僅(jin)要(yao)咬合(he),而且上下兩(liang)排(pai)的(de)塊體(ti)的(de)擺放形(xing)式(shi)(shi)要(yao)完全(quan)一樣,當在進行水(shui)下施工(gong)時,難(nan)度(du)(du)很大。塊體(ti)主要(yao)與其(qi)相鄰的(de)上下兩(liang)排(pai)的(de)塊體(ti)咬合(he),穩(wen)定(ding)性較好。 2.4交錯(cuo)式規則(ze)擺放(fang) 塊體之間的空隙較集中(zhong),相(xiang)互咬合程(cheng)度略(lve)低,安(an)放(fang)過程(cheng)中(zhong)較難(nan)保證塊體姿態的一致(zhi),塊體常會出現向前傾覆(fu),水(shui)下施工難(nan)度很大,穩(wen)定性不好。 2.5混(hun)合(he)式規則擺放 其安放難度(du)介于(yu)隨機擺(bai)(bai)放和正反式規(gui)(gui)則(ze)擺(bai)(bai)放之(zhi)間(jian),主(zhu)要是因為在規(gui)(gui)則(ze)與不(bu)規(gui)(gui)則(ze)擺(bai)(bai)放的銜(xian)接處很難保證塊體(ti)的咬合效果,穩定性比單(dan)獨(du)隨機擺(bai)(bai)放和單(dan)獨(du)正反式規(gui)(gui)則(ze)擺(bai)(bai)放差。 3、不同擺放方式扭王字塊試驗結果 (摘(zhai)自(zi)河(he)海(hai)大學港(gang)口海(hai)岸及(ji)近海(hai)工程學院海(hai)岸災(zai)害與防護教育部重點實驗室) 穩(wen)定(ding)(ding)性的(de)(de)(de)判斷(duan)標(biao)準:根據《波浪(lang)模型(xing)試驗規程(cheng)》斜(xie)坡式建筑物護(hu)面(mian)塊(kuai)(kuai)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)判斷(duan)標(biao)準應符合下(xia)列規定(ding)(ding):(1)在(zai)波浪(lang)作用(yong)下(xia),隨機(ji)拋(pao)放的(de)(de)(de)護(hu)面(mian)塊(kuai)(kuai)體(ti)(ti)累積位移(yi)超(chao)過單個(ge)塊(kuai)(kuai)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)更大(da)(da)幾何時即(ji)(ji)(ji)失穩(wen),強度(du)起(qi)控制作用(yong)的(de)(de)(de)大(da)(da)型(xing)護(hu)面(mian)塊(kuai)(kuai)體(ti)(ti),其(qi)累積位移(yi)超(chao)過塊(kuai)(kuai)體(ti)(ti)更大(da)(da)幾何尺(chi)度(du)一半時即(ji)(ji)(ji)失穩(wen);(2)在(zai)波浪(lang)作用(yong)下(xia),單層鋪(pu)砌的(de)(de)(de)護(hu)面(mian)塊(kuai)(kuai)體(ti)(ti),其(qi)累積位移(yi)超(chao)過單個(ge)塊(kuai)(kuai)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)厚度(du)時即(ji)(ji)(ji)失穩(wen),單層隨機(ji)拋(pao)放的(de)(de)(de)護(hu)面(mian)塊(kuai)(kuai)體(ti)(ti),其(qi)位移(yi)后產生(sheng)的(de)(de)(de)縫(feng)隙(xi)寬度(du)超(chao)過塊(kuai)(kuai)體(ti)(ti)更大(da)(da)幾何尺(chi)度(du)一半時即(ji)(ji)(ji)失穩(wen)。穩(wen)定(ding)(ding)性試驗結果(guo)見表(biao)1,越浪(lang)量(liang)試驗結果(guo)見表(biao)2。 4、結論 4.1施工難易程度:隨機擺放的扭王字塊體對安放的姿態沒有嚴格的要求,施工難度最小,且適用于水下施工,規則擺放的扭王字塊體水下施(shi)工的難度(du)很大,一般(ban)適用于水上(shang)施(shi)工。五種擺放方式(shi)的施(shi)工難度(du)從難到易(yi)分別是(shi):交錯式(shi),隊列式(shi),正反式(shi),混合(he)式(shi),隨機擺放。 4.2空隙率比(bi)較(jiao):隨機(ji)擺放、隊列式(shi)、正反式(shi)和(he)交錯式(shi)這四種擺放方式(shi)所對應的護面層的空隙率分別(bie)為0.5,0.4,0.45,0.5。 4.3咬合程度:正反式扭王字塊體之間的咬合最緊密,其次是隨機擺放,之后是隊列式,交錯式咬合程度最差,而混合式擺放的扭王字塊體在兩種(zhong)擺放(fang)方式的(de)銜(xian)接處,塊體之間的(de)咬合(he)程(cheng)度比單獨隨(sui)機擺放(fang)和單獨正(zheng)反(fan)式規則擺放(fang)的(de)要差。 4.4穩定性比較:各種擺放方式的穩定性從好到差分別為正反式規則擺放、隨機擺放、隊列式規則擺放和混合式擺放、交錯式規則擺放,扭王字塊體不推薦采用交(jiao)錯式(shi)規則擺放(fang)的形式(shi)。 4.5越浪量對比:幾種扭王字塊體的(de)擺(bai)放(fang)方式(shi)(shi)越浪量從大(da)到小(xiao)分(fen)別(bie)是(shi)正反式(shi)(shi)規(gui)則(ze)擺(bai)放(fang)、隊列(lie)式(shi)(shi)規(gui)則(ze)擺(bai)放(fang)、隨(sui)機擺(bai)放(fang)和交(jiao)錯(cuo)式(shi)(shi)規(gui)則(ze)擺(bai)放(fang),其(qi)中正反式(shi)(shi)規(gui)則(ze)擺(bai)放(fang)與隊列(lie)式(shi)(shi)規(gui)則(ze)擺(bai)放(fang)越浪量的(de)差異不大(da)。
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