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浅谈橡胶坝的防塌肩设计
添加日期:[2016/8/4 11:47:50]
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 1. 概述

       从19世纪60年代我国第一座橡胶坝建成至今已有40多年历史。橡胶坝与其它坝型相比,具有工期短、造价低、施工简单、水位调节方便以及不影响河道泄洪能力等优点。近年来,随着它的优点被越来越多的人们所认识和接受,橡胶坝已广泛应用于水利水电、市政供水以及水景观工程中。橡胶坝的种类和形式也从充水坝发展到充气坝,从斜墙坝发展到枕式坝,从单一的黑色坝发展到多种彩色坝。橡胶坝在我国的现代化建设中起到了越来越大的作用。

2. 橡胶坝防塌肩设计

   1) 塌肩的原因

      塌肩是指枕式橡胶坝正常挡水时坝袋两端出现圆弧形下垂的现象,就象人的两肩下垂一样,故名塌肩。塌肩现象使橡胶坝的实际挡水位低于设计的正常蓄水位,对工程效益造成影响。塌肩问题一直是困扰橡胶坝正常运行的一个老大难问题。造成塌肩的原因主要有以下几种:

      a) 橡胶坝两端的锚固设计采用墩外锚固形式时,坝袋堵头在安装过程中形成折皱,充水时坝袋堵头受压变形,形成圆弧状,从而形成塌肩。这种塌肩,我们称之为锚固塌肩。

      b)枕式橡胶坝是依靠坝袋充胀后堵头与边墩压紧进行止水的。在充坝过程中,坝高是逐步上升的。橡胶坝在上升时,堵头与边墩之间会产生一定的摩擦力,而且随着坝袋内压力的升高而增大。当摩擦力过大时,橡胶坝就不能上升到设计高度,从而形成塌肩。这种塌肩,我们称之为阻力塌肩。

     c) 橡胶坝设计时采用的内压比过大。我们知道,内压比越大,坝袋内的压力就越大,坝袋堵头对边墩的压力也就越大,坝袋堵头在上升过程中受到的摩擦力就越大,从而使橡胶坝堵头位置难以上升到设计高度而形成塌肩,这种塌肩也属于阻力塌肩的一种。  

     d)枕式橡胶坝在工厂制造时,需将堵头坝布与坝袋两端粘贴起来。由于坝袋有一定的厚度和刚度,故会在搭接位置形成圆弧过渡。从而坝袋充胀时在堵头与坝袋结合位置会形成圆弧形塌肩。这种塌肩,我们称之为工艺塌肩。

   2) 防塌肩设计

      针对上述塌肩原因,橡胶坝防塌肩设计可采取如下工程措施:

     a)为了防止锚固塌肩,橡胶坝两端的锚固设计废弃了传统的墩外锚固形式,而采用墩内锚固形式。这一措施可基本避免橡胶坝袋端头附近因让出锚固槽宽度而形成的安置折皱,使整个橡胶坝袋受力比较均匀,充坝时坝袋堵头可垂直上升,不致于产生受压变形,从而有效防止锚固塌肩。

      b) 为了减小坝袋堵头与边墩的摩擦力,在坝袋上升范围的边墩表面采用水磨石,可降低堵头与边墩之间的摩擦系数,从而有效防止阻力塌肩。

      c) 正确选择橡胶坝的设计内压比,也是防止阻力塌肩的措施之一。一般情况下,坝高不高于2m的橡胶坝合理设计内压比应在1.3~1.5之间,2.5~4.0m坝高时,合理设计内压比应在1.2~1.3之间,坝高不低于4.5m时,合理设计内压比应在1.2~1.25之间。合理选择设计内压比可减少阻力塌肩现象的发生。

      d) 对于工艺塌肩,除了在橡胶坝的生产过程中加强工艺流程控制或采用新工艺尽量减小坝袋与堵头的接合圆弧之外,还可以再设计上采取一些工程措施予以补偿。

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