专利名称：一种低水阻力锚固件的制作方法
技术领域：
本实用新型一种低水阻力锚固件，涉及一种混凝土锚固件，尤其是一种用于水利工程临时构筑物的具有较低水阻力的锚固设备，属于水利工程建筑领域。
背景技术：
在水利工程中锚固技术常常用于水工建筑地下洞室、各种水工建筑物的地基、各种类型的边坡的加固，以及对各种水工建筑物的补强加固、承受高水推力的预应力间墩和水工隧洞环锚预应力衬砌锚固设计、施工和预应力锚固工程。锚固技术其实质是改变围岩或土体受力状态，增加围压，从而提高岩石的力学参数，改变被锚固岩体、土体的力学性能。 现有的锚固件多是从土力学、岩石力学角度出发进行设计。对于本实用新型涉及的应急溢洪道防冲材料锚固件，由于锚固件将受到高流速水流直接顶冲作用，必须从水力学角度考虑其结构体型的合理性，迄今考虑水力学体型合理性的应急溢洪道防冲材料锚固件尚未见有报道。本实用新型涉及的防冲材料锚固件与一般锚固件最大的区别在于防冲材料锚固件的锚头一般设置在水流环境中，且受到高流速水流的直接顶冲，锚杆一般设置在土层或粘结力较弱的介质中，施工过程不需要钻孔，多采用夯入的方式，因此要求此类锚固件尽量减小水流的冲击力，避免夯入的锚杆因水流冲击力脱出；而一般锚固件的锚头一般设置在空气中，锚杆一般设置在岩层或土体中，贯穿强风化层和弱风化层，在施工时要通过钻孔实现锚的固定，因此要求此类锚固件具有较强锚固力，锚头避免风化。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种低水阻力锚固件，将水流对锚头的冲顶减到最小， 这种锚固件主要用于防冲材料的固定，设置在水中。一种低水阻力锚固件，包括锚杆和锚头，其特征在于包括所述的锚头纵剖线的上半部分为椭圆曲线；上述的椭圆曲线短长轴比为0.5 0.6。经过数值模拟得出，上述的纵剖面椭圆曲线在水中的阻力小于矩形，小于圆弧曲线。上述的锚头中心设置有三个孔，锚杆为三叉，穿过锚头的三个孔并在锚头呈埋头状态。设置的三孔是为了与锚杆配套，由于锚固目的一般为将质轻的活动对象与土体等粘结力较松的固定物连接，因此其单锚的锚固力较低，用多锚杆的设计可以提高锚固力。上述的锚头设有前后勾连的环套，此类锚固件经常用于连续锚固，因此设置前后勾连的环套有助于连续锚体的整体固定。上述的锚头设有前后搭接的榫头，榫头的作用与环套类似。本实用新型的有益效果在于1、提供了一种全新的低水阻力锚固件；2、此类锚固件可用于临时溢洪道施工，尤其用于应急抢险时固定土工织物。
[0011]图1具有环套的低水阻力锚固件侧视示意图；图2具有环套的低水阻力锚固件侧视连排示意图；图3具有环套的低水阻力锚固件俯视连排示意图；图4具有榫头的低水阻力锚固件侧视示意图；图5具有榫头的低水阻力锚固件侧视连排示意图；图6具有榫头的低水阻力锚固件俯视连排示意图；图7用于构筑临时溢洪道的低水阻力锚固件示意图。
具体实施方式
实施例一一种低水阻力锚固件见图1、图4，包括锚杆1和锚头2，其特征在于包括所述的锚头2纵剖线的上半部分为椭圆曲线；上述的椭圆曲线短长轴比为0. 5 0. 6。经过数值模拟得出，上述的纵剖面椭圆曲线在水中的阻力小于矩形，计算结果见表1。数值模拟采用三维紊流数学模型，控制方程包括时均的连续性方程和动量方程、 紊动能方程(K方程)和紊动能耗散率方程(ε方程)，具体形式如下
连续性方程| + ￥ + ￥ = 0
Ot OXOZ 动量方程
明里刀T土
Ot OXOZOX OX OZ OZOX
Ot OXOZOX OX OZ OZOX
Λ 刀饪.dtDxldx} Sk dx} k bM k
ε 方程.触+^1 =丄[("+丛)色]权+C3iA)-
力枉.dtdx. dxSk dx 1ε k k 3ε h' 2ε k ε
1JkJ
在标准k ε紊流模型中，根据有关学者的实验验证，建议模型常数C1e、C2e、 C3e>Ce,C^ 5k> δ ε 的取值为C1e = 1. 44，C2e = 1. 92，C3e = 0, Cij = 0. 99, δ k = 1. 0, δ ε = 1. 3相同条件下，对不同形状锚固块体受力条件进行数值模拟，模型计算三维非稳定两相流，流体自由水面采用VOF法进行处理，采用k ε紊流模型来封闭方程组，近壁面流动采用标准的壁面函数法，压力速度耦合求解采用PISO算法，采用的时间步长0. 001s，需求时间步设定为50000，每个时间步内的最大迭代计算次数为20，考虑残差小于lOe-6并且稳定，可认为计算收敛。流动阻力是流动与边界相互作用而产生的与来流方向平行的作用力，对边界而言，阻力方向与流向相同，对水流而言，阻力方向与来流方向相反。处在流动中的一个固定物体，这个物体表面形成流动的内边界。取一个边界面上的微小面积dA,流体作用于dA面上由切应力τ。及法向应力pQ，因此作用于dA上的切力为T(1dA，压力为P(1dA，如果规定流动方向为χ方向，Utl为来流在Χ方向的分量，则切力和压力在流动方向的投影为dFx = τ 0dAcos ( τ 0，u0) +p0dAcos (p0, u0)2-1对全部边界面积分，得阻力的表达式为
4[0032]
权利要求1.一种低水阻力锚固件，包括锚杆和锚头，其特征在于包括所述的锚头纵剖线的上半部分为椭圆曲线；所述的椭圆曲线短长轴比为0. 5 0. 6。
2.根据权利要求1所述的一种低水阻力锚固件，其特征在于，所述的锚头中心设置有三个孔。
3.根据权利要求1所述的一种低水阻力锚固件，其特征在于，所述的锚杆为三叉，穿过锚头的三个孔并在锚头呈埋头状态。
4.根据权利要求1 3任一所述的一种低水阻力锚固件，其特征在于，所述的锚头设有前后勾连的环套。
5.根据权利要求1-3任一所述的一种低水阻力锚固件，其特征在于，所述的锚头设有前后搭接的榫头。
专利摘要本实用新型提供了一种低水阻力锚固件，包括锚杆和锚头，涉及一种混凝土锚固件，尤其是一种用于水利工程临时构筑物的具有较低水阻力的锚固设备，属于水利工程施工领域，所述的锚头纵剖线的上半部分为椭圆曲线；所述的椭圆曲线短长轴比为0.5～0.6。此类锚固件具有较小的水阻力，可用于临时溢洪道施工，尤其用于应急抢险时固定土工织物。
文档编号E02D5/74GK202208906SQ20112032737
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月2日 优先权日2011年9月2日
发明者刘宁, 刘火箭, 吴泽斌, 宣国祥, 张志彤, 曾晨军, 李云, 李君 , 王晓刚, 祝龙, 黄岳, 黄金池 申请人:水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院