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    四腳空心消浪塊模具加固和優化分析

    一、既有塊體提標加固

      20世紀90年代末,浙江省范圍內的海堤(海塘)設計為50a一遇防洪標準,消浪護面結構多采用四腳空心消浪塊模具為主,隨著社會經濟的快速發展,原有的海堤堤防工程已不能滿足防護需求,需要進行提標加固。在提標加固時,充分利用原有四腳空心塊、降低投資成本,2017年,陳憶蓉等人結合工程實際情況,提出相應的提標加固改進方法(見圖6),主要對已有塊體采用“凸腳削角”,同時在相鄰塊體縫隙間鉆孔并在孔內填塞混凝土柱或灌混凝土,使塊體之間相互“嵌卡”“鏈接”在一起,在保證其具有原孔隙率高、消浪效果好、節省建材等特點的同時,提高其護面結構的整體穩性,達到提標加固的目的。

    既有四腳空心塊護面提標示意圖

      針對新筑四腳空心塊的提標加固,可在不增加塊體重量的前提下,通過優化澆筑工藝,對塊體的側面結構尺寸作局部改進,使得相鄰塊體間的中間部分存在一凹一凸的
    面,利用“嵌卡”作用增加塊體間嵌固力(見圖 7)。

    新筑四腳空心塊護面提標示意圖

    二、塊體優化原理分析

      針對四腳空心塊在實際工程應用中出現的“腳”部擠壓破碎現象,通過分析上述優化改進方法可知,無論采用“凸腳收分”還是“凸腳削角”,其主要目的都是增加相鄰塊體間“腳”部的空隙,防止相鄰塊體間“腳”部因直接接觸而發生擠壓破碎的問題。這種塊體優化改進方法還能夠增加護面結構的表面粗糙度,使其消浪能力得以提升,降低工程施工、運行維護成本,提升護面結構的美觀效果。在四腳空心塊護面結構提標加固的優化中,當采用“凸腳收分”“凸腳削角”并結合“嵌卡加固”工藝時,塊體極限平衡下的受力簡圖見圖8。

    四腳空心塊受力簡圖


    由圖8 可知,四腳空心塊臨界穩定力學平衡方程為:
      W′cosα+Fμ+Ft=Fn(1)
      式中:W′為塊體浮重(kN);Fμ為塊體間的摩擦力(kN);Ft為塊體間的嵌卡力(kN);Fn為法向波浪力(kN)。由式(1)可知,在四腳空心塊重量、摩擦系數一定時,其所能承受的波浪力與塊體間的嵌卡力成正比(斜率為1),如當卡槽孔徑為20cm,嵌套部分抗剪強度為 3.2N/mm2時,利用嵌卡作用產生的力為100.48kN,能夠很大程度
    上提高塊體間的作用力。因此,利用“嵌卡加固”工藝,選擇抗剪強度高的材料以提高相鄰四腳空心塊之間的相互作用力,在保證護面塊體具有良好的孔隙率、消浪效果等特點的前提下,提高其抗風浪能力和整體穩定性是可行的。

    三、總結

      四腳空心塊作為一種常見的混凝土消浪塊體,由于其具有孔隙率高、節省建材等特點,被廣泛應用于沿海堤防工程中。文章結合工程實際,介紹傳統四腳空心塊的特點,并針對其在工程應用中出現的“碎腳”問題,總結分析“凸腳收分”的四腳空心塊改進方法,并針對已有四腳空心塊工程提出“凸腳削角”優化改進的方法。同時針對有關四腳空心塊護面結構提標加固的問題,利用“凸腳收分”“凸腳削角”“嵌卡加固”等措施對新建、已建四腳空心塊護面結構進行優化,并結合塊體受力分析護面結構提標加固的效果



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