[发明专利]具有剪力加强的钢围堰封底混凝土厚度选取方法

权利要求书

1.一种具有剪力加强的钢围堰封底混凝土厚度选取方法，其特征在于按以下步骤进行：

步骤一、计算最高水位下的封底混凝土厚度L_high；

在最高水位下，为保证抽水时封底混凝土板不浮起，钢围堰要满足式(1)：

K₁(G₁+G₂+N)≥F (1)

式中：

K₁为钢围堰的抗浮验算安全系数，取1.15；

G₁为钢围堰及隔舱混凝土自重；

G₂＝γ_cA₂为封底混凝土自重；

γ_c为封底混凝土的容重；

A₂为钢围堰内壁净截面面积；

N为所有钢护筒与封底混凝土之间粘结力和剪力栓钉承载力之和；

F为钢围堰所受浮力；

钢围堰所受浮力F按式(2)计算：

F＝(x-a)γ_wA₁ (2)

式中：

x为计算水位标高；

a为钢吊箱围堰底标高；

A₁为钢吊箱外壁净截面面积(扣除钢护筒面积后)；

γ_w为水的容重；

所有钢护筒与封底混凝土之间粘结力和剪力栓钉承载力之和N按式(3)计算：

D为钢护筒的外径；

L为封底混凝土与钢护筒之间的粘结长度，即封底混凝土的厚度；

τ_u为钢护筒与封底混凝土之间的粘结强度，取150kPa；

A_s为所有剪力栓钉的截面面积之和；

E_c为封底混凝土弹性模型；

E_s为剪力栓钉弹性模型；

f_cd为封底混凝土抗压极限强度；

f_u为剪力栓钉抗拉极限强度；

由式(1)、式(2)和式(3)可得：

最高水位下封底混凝土厚度L_high的公式为式(4)：

式中，n为钢护筒数量；

步骤二、计算最低水位下的封底混凝土厚度L_low；

在最低水位下浇筑承台，此时，钢护筒与封底混凝土之间粘结力方向为竖直向上，为保证封底混凝土能够承受浇注承台的荷载，需要满足式(5)：

(G₁+G₂+G₃)≤K₂(F+N) (5)

式中：

G₃为承台自重；

K₂为钢围堰抗沉安全系数，取1.10；

由式(5)、式(2)和式(3)可得：

最低水位下封底混凝土厚度L_low的公式为式(6)：

步骤三、选取最高水位下封底混凝土厚度L_high和最低水位下封底混凝土厚度L_low中的最大值作为封底混凝土的最终厚度。

2.根据权利要求1所述的具有剪力加强的钢围堰封底混凝土厚度选取方法，其特征在于：在每个所述钢护筒的外壁分别布置有若干所述剪力栓钉，在同一个所述钢护筒的上部轴向设有至少两个环形剪力区，在所述环形剪力区内环向水平固定有若干所述剪力栓钉，所述剪力栓钉在轴向对齐。

3.根据权利要求2所述的具有剪力加强的钢围堰封底混凝土厚度选取方法，其特征在于：同一所述环形剪力区内环向相邻的两个所述剪力栓钉之间的间距不小于3-4倍所述剪力栓钉的直径；

轴向相邻的两个所述剪力栓钉之间的间距不小于4.4倍所述剪力栓钉的直径。