(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210801057.6 (22)申请日 2022.07.08 (71)申请人 中铁十一局第五工程有限公司 地址 400037 重庆市沙坪坝区新 桥新村71 号 申请人 重庆大学 (72)发明人 熊军　王元清　张成平　蒲昆　 刘纲　雷振博　方兵　 (74)专利代理 机构 重庆航图知识产权代理事务 所(普通合伙) 50247 专利代理师 胡小龙 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) E02D 5/66(2006.01)E02D 19/04(2006.01) (54)发明名称 围堰封底混凝土中钢护筒及其厚度设计方 法 (57)摘要 本发明公开了一种 围堰封底混凝土中钢护 筒的厚度设计方法， 包括如下步骤： 步骤1)： 将实 际围堰封底混凝土中钢护筒等效为轴对称受压 薄壁钢护筒； 步骤2)： 对轴对称薄壁钢护筒进行 应力场分析， 得到轴对称薄壁钢护筒的竖向应 力； 步骤3)： 对轴对称薄壁钢护筒进行应变场分 析， 得到轴对称薄壁钢护筒的径向应变和环向应 变； 步骤4)： 利用轴对称薄壁钢护筒的竖向应变、 环向应变与钢材的屈服应变 之间的关系， 得到轴 对称薄壁钢护筒的厚度最小值。 本发 明还公开了 一种围堰封底混凝土中钢护筒。 本发 明通过确定 钢护筒厚度的最小值不仅可以节省材料用量， 而 且增加界面的粘结力有着十分重要的理论价值 及工程意义。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115081082 A 2022.09.20 CN 115081082 A 1.一种围堰封底混凝 土中钢护筒， 其特 征在于： 其厚度最小值 为： 其中， tmin表示钢护筒的最小厚度； Wf表示封底混凝土自重； Wc表示承台自重； Ww表示围 堰自重； R表示钢 护筒的内半径； ES表示钢材的弹性模量； n表示钢 护筒的数量； εy表示钢材的 屈服应变； fw表示围堰受到的浮力； fn表示封底混凝 土与钢护筒之间粘结力； 且： 0≤fn≤ τn×An 其中， An为钢护筒与封底混凝 土的有效接触面积， τn为界面粘结强度。 2.一种围堰封底混凝 土中钢护筒的厚度设计方法， 其特 征在于： 包括如下步骤： 步骤1)： 将实际围堰封底混凝 土中钢护筒等效为轴对称受压薄壁钢护筒； 步骤2)： 对轴对称薄壁钢护筒 进行应力场分析， 得到轴对称薄壁钢护筒的竖向应力； 步骤3)： 对轴对称薄壁钢护筒进行应变场分析， 得到轴对称薄壁钢护筒的径向应变和 环向应变； 步骤4)： 利用轴对称薄壁钢护筒的竖向应变、 环向应变与钢材的屈服应变之间的关系， 得到轴对称薄壁钢护筒的厚度最小值。 3.根据权利要求2所述围堰封底混凝土 中钢护筒的厚度设计方法， 其特征在于： 所述步 骤2)中， 得到的轴对称薄壁钢护筒的竖向应力为： 其中， σz表示轴对称薄壁钢护 筒的竖向应力； Wf表示封底混凝土自重； Wc表示承台自重； Ww表示围堰自重； fw表示围堰受到的浮力； fn表示封底混凝土与钢护筒之间粘 结力； R表 示钢 护筒的内半径； t 表示钢护筒的厚度。 4.根据权利要求3所述围堰封底混凝土 中钢护筒的厚度设计方法， 其特征在于： 所述步 骤3)中， 得到的轴对称薄壁钢护筒的径向变形分量 为： 其中， εr表示轴对称薄壁钢护筒的径向变形分量； ES表示钢材的弹性模量； n表示钢护筒 的数量； vS表示钢材的泊松比。 5.根据权利要求4所述围堰封底混凝土 中钢护筒的厚度设计方法， 其特征在于： 所述步 骤3)中， 得到的轴对称薄壁钢护筒的环向应 变分量为： 其中， εθ表示轴对称薄壁钢护筒的环向应变分量； R表示钢护筒的内半径； u表示钢护筒 环向变形后的半径增 加值。 6.根据权利要求5所述围堰封底混凝土 中钢护筒的厚度设计方法， 其特征在于： 所述步 骤4)中， 得到轴对称薄壁钢护筒的厚度最小值 为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115081082 A 2其中， tmin表示钢护筒的最小厚度； Wf表示封底混凝土自重； Wc表示承台自重； Ww表示围 堰自重； R表示钢 护筒的内半径； ES表示钢材的弹性模量； n表示钢 护筒的数量； εy表示钢材的 屈服应变； fw表示围堰受到的浮力； fn表示封底混凝 土与钢护筒之间粘结力； 且： 0≤fn≤ τn×An 其中， An为钢护筒与封底混凝 土的有效接触面积， τn为界面粘结强度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115081082 A 3