导航：安全管理网>> 安全论文>> 电力安全论文>>正文

SNS柔性主动防护网承载能力及防护设计研究

文档作者：刘娟向柏宇文档来源： 1．中国电力建设股份有限公司，北京100048； 2．中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司		点击数：	更新时间： 2022年12月13日
下载地址：点击这里	文件大小： 631.78 KB 共5页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共5页]

本文件共5页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：631.78 KB 共5页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

下一篇：综合管沟及电力隧道基坑开挖过程中常见问…

上一篇：低压电气装置同时出现两个故障及其防护措施

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

52 刘娟，向柏宇．SNS柔性主动防护网承载能力及防护设计研究
文章编号：1006-2610(2015)0l—0052—05
SNS柔性主动防护网承载能力及防护设计研究
刘 娟 ，向柏宇
(1．中国电力建设股份有限公司，北京100048；
2．中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，成都610072)
摘要：SNS柔性主动防护网以其卓越的防护性能广泛应用于边坡工程。由于其材料均为柔性材料，且主动防护
网覆盖的边坡地形、地貌相对复杂，工程设计中一般采取保守的钢丝绳抗拉强度进行设计，对主动防护网的受力分
析比较困难，从理论角度目前仍然没有较为成熟的计算方法；文章以实际工程为依托，运用概化分析方法计算SNS
柔性主动防护网(菱形网)钢丝绳的承载能力及防护能力，为SNS柔性主动防护网在工程运用提供理论依据。
关键词：边坡工程；SNS；柔性防护网；承载能力；设计
中图分类号：TV52；U417．1 文献标识码：A DOI：10．3969／j．issn．1006—2610．2015．01．014
Study on Bearing Capacity and Protection Design of SNS Flexible Active Protection Network
LIU Juan‘
， XIANG Bo—yu
(1．Power Construction Corporation of China，Ltd．，Beijing 100048，China；
2．POWERCHINA Chengdu Engineering Corporation Limited，Chengdu 610072，China)
Abstract：The SNS flexible active protection network is widely applied in slope works because of its superior protection property．As its mate—
rials all areflexible aswell asthetopos~ hy andlandform of slopes covered bythe active protection networkare complicated relativelv，itis
normally designed according to the tensile strength of the steel cable．So，it is difficult to analyze the action fomes of the active network．In
theory，there is not practical method for calculation．Based on the engineering practice，in the paper，the generalization analyzing method is
applied to calculate the bearing capacity and protection ability of the steel cables of the SNS flexible active protection network(in rhombus
)，providing application of the SNS flexible active protection network in projects with theoretic basis．
Key words：slope works；SNS；flexible protection network；bearing capacity；design
1 工程概况
安全防护系统(safety netting system)，简称
SNS，这项技术出现于1950年。柔性安全防护系统
是以高强度的金属网(钢丝绳网、环形网、高强度钢
丝格栅以及高强度钢丝网)作为主要拦截及防护构
件的防护系统。主要分为钢丝绳网、普通钢丝格栅
(常称铁丝格栅)和高强度钢丝格栅3类，前两者通
过钢丝绳锚杆或支撑绳固定方式，后者通过钢筋
(可施加预应力)或钢丝绳锚杆(有边沿支撑绳时采
收稿Et期：2014—12—05
作者简介：刘娟(1978一)，女，湖北省汉川县人，高级工程师，主
要从事水电工程高坝、边坡、地下工程等技术研究及相关科技项目管
理工作．
用)、专用锚垫板以及必要时的边沿支撑绳等固定
方式，将作为系统主要构成的柔性网覆盖在有潜在
地质灾害的坡面上，从而实现其防护目的。
与传统的施工方法相比，该系统克服了刚性防
护施工中诸多弊端，采用模块化安装方式、缩短了工
期和施工费用，整个系统由高强度钢丝绳柔性、锚杆
及其它安装附件组合安装而成。其突出的特点包
括：
(1)以镀锌高强度钢丝绳为主要材料的主动防
护系统具有高韧性、高防护强度、易铺展性等优点。
主动防护系统通过多次边坡防护工程的现场试验和
对比，具有适应任何坡面地形、安装程序标准化、系
统化等优点。
(2)开放的系统特征能够避免因地下水压力的
升高而引起的边坡失稳，抑制边坡遭受进一步的风
西北水电·2015年·第1期 53
化剥蚀，保护原有植被及生长条件，实现人工绿化，
实现最佳的边坡防护和环境保护目的。
(3)系统主要材料的特殊制造工艺和高防腐防
锈技术，具备优良的防腐能力，寿命一般能达到30
～ 50 a。
2 SNS柔性主动防护网方案设计
(1)钢丝绳网：其中钢丝绳网作为主要的特征
构件之一，是用钢丝绳编制并在交叉结点处用“十”
字卡扣固定的成品网。
(2)锚杆：SNS主动防护网的另一重要的配件
为钢丝绳锚杆，这种锚杆是将单根钢丝绳从中点处
弯折，在弯折处嵌入鸡心环并用绳卡或铝合金紧固
套管固定的防护网专用柔性锚杆。钢丝绳锚杆是柔
性网专用的锚杆系统，也可以采用砂浆锚杆替代，但
砂浆锚杆与钢丝绳网的柔性连接方式需要特殊考
虑。
(3)支撑绳：用以实现金属柔性网按照设计形
式铺挂，对金属柔性网起支撑作用的钢丝绳。
(4)缝合绳：将金属柔性网间或其它支撑绳缝
合联结的钢丝绳。
(5)卡扣：是一种实现两根钢丝绳交叉节点紧
固的特殊扣件。其对钢丝绳施加一定的荷载，避免
节点处钢丝绳发生错动和分离。
采用柔性网进行坡面防护的特点在于利用局部
受力、整体承载的柔性优势对浅、表层危岩体(危
石)进行围护，限制落石运动范围，部分抑制崩塌的
发生。
目前，在工程运用中由于材料的柔性及坡面覆
盖受地形地貌的影响，无法从受力角度对这种主动
柔性防护网进行参数化设计。本文依托摩洛哥伊阿
高速公路边坡，探索一种概化的计算方法来分析计
算SNS柔性主动防护网(菱形网)钢丝绳的受力条
件及防护能力，以期为其他类似工程采用柔性防护
网技术提供参考。
3 依托工程概况
摩洛哥伊阿高速公路PK33+140 m—PK33+680
m；地质构造以砂岩为主，局部受岩体层面节理的切
割及风化节理的影响较大，岩体比较破碎，尤其是接
近地表的10～20 m范围内存在强烈的风化带，岩体
极其破碎，经常出现落石，对边坡及公路的安全影响
巨大。采用SNS防护范围内的出露岩层均为沉积
岩，岩层产状NE57。／22。，岩类为砂岩，整个区域处
于一个规模较大的断层核心侧翼，开挖揭露的岩层
为强、弱风化岩层，总体看来顶部20 m 以强风化为
主，以下区域以弱风化层为主，岩层风化及构造节理
发育，局部存有陡倾角构造裂隙发育，完整性较差，
边坡的稳定受构造节理控制，但风化节理可能会恶
化表面岩石稳定条件。
开挖区段边坡采用了边坡与马道相结合的开挖
体形，最大开挖边坡高度约为110 m，每级边坡高度
为10 m，两级边坡之间设置宽约5 m的马道。边坡
开挖坡比为1：0．5。
由于边坡高陡，岩石表面风化破碎，为防止危石
坠落威胁行车安全，决定对开挖边坡的浅层坡面进
行SNS主动防护网防护。根据工程的特殊性及工
程建设的要求，拟定工程分析的主要范围及内容为
摩洛哥伊阿高速公路工程开挖区，PK33+140 m～
PK33+680 m段SNS主动防护网提供70 kN／m 加
固力。
4 防护网承载能力计算
4．1 边坡崩塌规模估算
4．1．1 岩体参数的选取
考虑到现场勘测分析的局限性，为最大限度发
挥防护网的作用，选取最不利的崩塌模型进行计算。
岩类为砂岩，中等硬度。同时存在浅表层风化、
卸荷岩体、破碎程度比较高。为对边坡可能崩塌规
模进行估算，对于岩体参数的取值选取见表1。
表1 岩石力学性质指标计算采用值(平均值)表
4．1．2 模型建立及计算
可能崩塌的模型图如图1所示。最大开挖高度
约110 m，开挖边坡每10 m设置一级5 m宽的边坡
平台，开挖坡度1：0．5。模型高h为10 m，顺公路
走向b长为1 m，作为一级阶梯计算单元。其中0=
56．75。(砂岩)， 63。(削坡后的坡角)。当
c c c c (作为滑坡面)，单元滑坡体体积为：

西北水电·2015年·第1期 55
向力； 为张力与法向力夹角。
进一步计算钢丝绳的强度利用率，即实际张力
与钢丝绳断裂拉力的比值。
选取钢丝绳抗拉强度1 770 MPa；钢丝绳型号采
用 8 mm，对应的最小断裂拉力值取40 kN，钢丝绳
的间距分别采用300、250、200 mm等进行计算(见
表2)。
表2 钢丝绳受力分析计算成果表
结果表明：强度为1 770 MPa的钢丝绳网，钢丝
绳型号为08 mm，钢丝绳的最大间距为300 mmX
300 mm，加固力为70 kN／m 时，钢丝绳最大张力仅
为6．29 kN，其钢丝绳“强度利用率”也仅为
15．73％ ，完全能够满足稳定及功能的要求。
4．3 锚杆承载能力计算
4．3．1 锚杆型号与最大抗拉力计算
锚杆采用高强度精轧螺纹钢筋，水泥结石体与
岩石孔壁间的粘结强度设计值，取0．8倍标准值
(见表3)，水泥结石体与钢绞线或钢筋间的粘结强
度设计值，取0．8倍标准值(见表4)。
表3 岩石与水泥结石体之间的粘结强度标准值表
新种类 单 臃 绷度
注：粘结长度小于6．0 m，灌浆体选用水泥浆或者水泥砂浆，其
抗压强度不宜低于30 MPa。
表4 钢筋、钢绞线与水泥浆之间的粘结强度标准值表
类型 粘结强度标准值／MPa
水泥结石与螺纹钢筋之间 2．0～3．0
水泥结石体与钢绞线之间 3．0～4．0
注： 粘结长度小于6．0 m。(2)水泥结石体抗J土强度标准值小
小于30 MPa。
按照下式计算锚杆抗拔承载力：
== (5)
(6)
式中： 为锚固段长度，mm；ⅣJ为锚杆轴向拉力设
计值，kN；K为安全系数，应按照表5取值；D为锚
固体直径，mm；d为单根钢筋或钢绞线直径，mm；n
为钢绞线或钢筋根数；q 为水泥结石体与岩石孔壁
间的粘结强度设计值；q 为水泥结石体与钢绞线或
钢筋间的粘结强度设计值； 为采用2根或2根以
上的钢绞线或钢筋时，界面粘结强度降低系数，取
0．60～0．85。
考虑到SNS对边坡危石进行整体防护以及群
锚作用，选取安全系数为1．8。
开挖区砂岩按照中硬岩考虑，砂浆与岩石间的
粘结强度特征值取1．35 MPa。水泥结石与钢筋间
的粘结强度特征值取2．7 MPa。
表5 (水泥结石与岩壁)锚杆抗拔承载力计算表
备注：钻孔直径为76 mm。
表6 (水泥结石与钢筋)锚杆抗拔承载力计算表
表7 (钢筋抗拉强度)锚杆抗拔承载力计算表
计算结果表明，水泥结石与钢筋或钢绞线之间
的粘结强度标准值在2．0～4．0 MPa之间，远远大于
砂浆与岩石间的粘结强度，且钢筋的自身抗拉强度
也大于水泥结石与岩壁的粘结强度。由此，锚杆的
破坏或拔出主要是砂浆或是水泥浆与岩石之间的强
度破坏产生的拔出。
4．3．2 锚杆轴向拉力设计值计算
单根锚杆的轴向拉力设计值为 ，坡面的主动
网承担的加固力为F(kN／m )，单个锚杆的作用面
积为S(m )，可以按照式(7)计算求得单根锚杆的
轴向设计值：
T=F ×S (7)
56 刘娟，向柏宇．SNS柔性主动防护网承载能力及防护设计研究
表8 锚杆轴向拉力设计值计算表
根据计算分析，对于砂岩边坡SNS网的加固荷
载满足70 kN／m 的情况下，锚杆按照3．2 mx2．8 nl
布置，单根锚杆的轴向拉力设计值需要满足627．2
kN的要求。采用~40 mm的锚杆需要锚杆入岩深
度不小于4．5 ITI。
施工简单易行、技术先进、安全可靠、环保效果好、经
济合理的防治新技术，具有广泛的应用前景。
由于SNS柔性主动防护网覆盖的边坡地形地
貌相对复杂，防护网的受力分析比较困难。本文在
实际工程中运用的概化计算方法是一种能够满足工
程需要的计算手段，工程安全和质量均符合相关要
求，可为SNS柔性主动防护网在其他危岩边坡防护
中的设计提供借鉴。
参考文献：
[1] 阳友奎，周迎庆．坡面地质灾害柔性防护的理论与实践[M]．
北京：科学出版社．2005
士 五 [2] TB／T 3089—2004，铁路沿线斜坡柔性安全防护网[S]．北京：中
J ；口 p口 国铁道出版社
，2004．
目前，现有坡面地质灾害防治技术本身的不足， 00友
0
奎·坡面地质灾害钢丝绳网柔性防护系统 ·路基工程，
, (4)：35-39．
各类与岩土工程有关的基础建设步伐的加快、规模 [4]李念．SNS边坡柔性安全防护系统工程应用[M]．成都：西南
和等级要求不断提高，SNS柔性防护系统作为一种 交通大学出版社， 0o ‘
(上接第51页)
结构的刚度均满足要求。
3．2．3 计算结果分析
通过理论分析与有限元分析相结合的方法，对
栈桥梁、纵向梁进行了分析，具体如下：
(1)栈桥梁有限元分析最大应力为102．69
N／mm ， 5联系筋有限元分析最大应力为1．55
N／ram ，均小于钢材的抗弯强度210 N／ram ，且有近
50％ 的强度没有利用，结构具有较高的安全储备。
因此结构的强度和稳定性满足规范要求。
(2)栈桥梁有限元分析所得的位移为0．89
mm，小于规范要求的3．75 mm，结构的刚度满足要
求。
(3)纵向梁的最大应力为106．69 N／ram。，小于
钢材的抗弯强度210 N／mm ，结构的强度及稳定性
满足要求。纵梁的最大位移为0．27 mm，小于规范
要求的2．75 mm，满足结构刚度要求。
(4)通过有限元分析结果表明，2号钢栈桥结
构体系在强度、刚度及稳定系方面均满足要求，且具
有一定的安全储备。
4 结语
(1)利用有限元分析软件对结构进行整体建
模，综合分析结构在各种荷载工况下应力应变情况，
研究结构的应力与变形分布情况，确定结构受力或
变形较大的位置，分析结构中比较危险的杆件，为设
计与施工提供参考依据。
(2)目前，第1层和第2层脚手架已拆，第1层
和第2层钢栈桥留在原处；第3层脚手架已施工完
成，脚手架及钢栈桥未监测到异常变形，同时也没有
发生垮塌现象，说明计算结果是正确的。
参考文献：
[1] 陈祖煜．土质边坡稳定性分析[M]．北京：中国水利水电出版
社．2003．
蔡美峰，何满潮，刘东燕．岩石力学与工程[M]．北京：科学出
版社，2002．
黄国超．钢栈桥设计浅析[J]．城市建设理论研究，2013，(7)．
陈曦，丁梅，李书明，吴静雯．浅议栈桥内力计算方法[J]．四川
建筑，2012，32(1)：124—126．
王进波．三溪口水电站钢栈桥设计[J]．小水电，2012，(1)：45—
47．
吉杰宇．那邦水电站大坝右岸高边坡加固中的预应力锚索设
计[J]．西北水电，2012，(4)：54-57．
王怡婷，蔡占顺，张峰．浅议钢栈桥、钢爬梯在拉西瓦水电站高
边坡施工中的应用[J]．水电施_丁技术，2012，(1)：40-43．
石小刚，苏海．锦屏二级水电站主厂房人行钢栈桥设计与施 [
[J]．葛洲坝集团科技，2012，(2)：72—74．
曹龙，杨仲洪，穆国锋．石门坎水电站大坝下游钢栈桥施T
[J]．中州水电，2013，(7)．

网友评论 more

电力安全论文最新内容

03-05