橡膠壩工程畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　橡膠壩是用高強(qiáng)合成纖維織物做受力骨架，內(nèi)外涂敷合成橡膠作粘結(jié)保護(hù)層，加工成膠布，按要求的尺寸，錨固在基礎(chǔ)底板上，用水或氣的壓力充脹起來(lái)，形成擋水壩。不需要擋水時(shí)，泄空壩內(nèi)的水或氣，恢復(fù)原有河渠的過(guò)流斷面。</p><p>　　橡膠壩主要適用于低水頭、大跨度的閘壩工程，如用于水庫(kù)溢洪道上作為閘門(mén)或活

2、動(dòng)溢流堰，以增加水庫(kù)庫(kù)容及發(fā)電水頭；用于河道上作為低水頭、大跨度的滾水壩或溢流堰，可以不用常規(guī)閘的啟閉機(jī)、工作橋等；用于渠系上作為進(jìn)水閘、分水閘、節(jié)制閘，能夠方便地 蓄水和調(diào)節(jié)水位和流量；用于沿海岸作防浪堤或擋潮閘，由于不受海水浸蝕和海生生物的影 響，比金屬閘門(mén)效果好；用于跨度較大的孔口船閘的上、下游閘門(mén)；用于施工圍堰或活動(dòng)圍 堰，橡膠活動(dòng)圍堰高度可升可降，并且可從堰頂溢流，不需取土筑堰可保持河道清潔，節(jié)省 勞力并縮短工期；用于城區(qū)園林

3、工程，采用彩色壩袋，造型優(yōu)美，線條流暢，可為城市建設(shè) 增添一道優(yōu)美的風(fēng)景。</p><p><b>　　第二章 工程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1工程規(guī)劃</b></p><p>　　柴關(guān)橡膠壩工程是擬建于北沙河上的一處集農(nóng)田灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖于一體的綜合利用水利工程，工程建成以后，不僅能有利的促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)

4、濟(jì)發(fā)展，而且對(duì)自然、生態(tài)、社會(huì)環(huán)境的改善產(chǎn)生了積極的影響。柴關(guān)橡膠壩工程建成后可使柴關(guān)灌區(qū)農(nóng)田的灌溉保證率由60%提高到95%。</p><p><b>　　2.1.1基本資料</b></p><p><b>　?。?）流域概況</b></p><p>　　北沙河發(fā)源于山西省靈丘縣境內(nèi)，從行唐縣入境，匯支流曲河、郜河后橫穿

5、新樂(lè)縣全境，向東入保定市定州。是大清河南支主要來(lái)水支流之一。干流在曲陽(yáng)縣建有大型水庫(kù)王快水庫(kù)，支流郜河、曲河分別建有大型水庫(kù)口頭水庫(kù)和中型水庫(kù)紅領(lǐng)巾水庫(kù)，隸屬于大清河水系。大清河水系位于海河流域中部，發(fā)源于西部太行山區(qū)，經(jīng)獨(dú)流減河及海河干流入海，跨山西、河北、北京、天津4省市。河北省面積34683 km2，人口1607萬(wàn)人，耕地143.4萬(wàn)hm2。</p><p><b>　?。?）水文氣象</b

6、></p><p>　　本區(qū)的地下水主要為第四系覆蓋層中的孔隙水和基巖裂隙水兩種，皆直接或間接補(bǔ)給自大氣降水。由于本區(qū)降水量多集中在6~7月，且蒸發(fā)量大于降水量。同時(shí)匯流面積較小，因此地下水含量不大。根據(jù)水化學(xué)特性分析，地下水屬于重碳酸鈣鎂型水，不含侵蝕性。PH植為7.3~9.0，具堿性，總硬度為8.4~7.8，屬軟水，判別河水對(duì)混凝土無(wú)侵蝕性。</p><p>　　根據(jù)當(dāng)?shù)厮Y源調(diào)

7、查與水利區(qū)劃綜合報(bào)告，該區(qū)屬溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，四季分明：冬季受西伯利亞大陸性氣團(tuán)控制，寒冷少雨雪；春季北風(fēng)盛行，較冷蒸發(fā)大；夏季受海洋性氣團(tuán)和太行山地形影響，降魚(yú)集中；秋季一般秋高氣爽，降雨稀少。多年平均氣溫為平原13.2℃丘陵12.2℃、山區(qū)42.7℃、極端最低氣溫-21.4℃。無(wú)霜期為平原206天、丘陵197天、山區(qū)176天。平均降水量為：平原538.2mm、丘陵525.7mm、山區(qū)756.7mm；一般年份77%的降水集中在

8、夏季，多雨年一般相差1~2倍，最大為4倍；降水強(qiáng)度較大，一般情況下在西部山區(qū)一次暴雨量即超過(guò)300mm。年均蒸發(fā)量為水面1000mm，陸面350mm，最大風(fēng)速為18m/s，最大凍土深度54cm。</p><p><b>　?。?）工程地質(zhì)</b></p><p>　　本區(qū)主要是地層巖性為三疊系上統(tǒng)和侏羅系下統(tǒng)砂頁(yè)巖，上伏第四系地層。壩址車為堅(jiān)硬粉質(zhì)黏土，各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)為

9、：凝聚力=60.0 kpa；內(nèi)摩擦角=19；天然孔隙比=0.69；天然容重=20.3。河床4.0~6.0m以下均為基巖，基巖僅在局部地段出露。本區(qū)地層平緩，構(gòu)造簡(jiǎn)單，是華北陸臺(tái)上較穩(wěn)定的部位，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)差異性小，以大面積緩慢抬升為主，地震基本烈度為6度。</p><p>　　區(qū)內(nèi)地層中粗砂巖產(chǎn)狀為：走向0～25 º。傾向W 或NW，傾角2～8º。斷裂構(gòu)造不發(fā)育，僅有小規(guī)模的斷層分布，

10、節(jié)理裂隙呈“棋盤(pán)格式”狀發(fā)育，走向NW64 º 及NE40 º，陡傾角。節(jié)理張開(kāi)寬度大小不均，一般約為0.2～0.6cm，最大可達(dá)2～3m。 </p><p><b>　?。?）地形地貌</b></p><p>　　柴關(guān)橡膠壩工程處于太行山東麓，河道左岸多為山體，右岸以河灘地為主，前期河道治理已在部分河段修建了堤防，主河槽為U型斷面，壩址處上下游經(jīng)

11、前期治理，河道斷面近似為梯形，底寬為92m，邊坡為1：2.5，兩岸堤防高程為80.3m。</p><p>　?。?）工程等級(jí)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　根據(jù)中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL252-2000《水利水電工程等別劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》、SL265-2001《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》，本橡膠壩工程定為四等工程，橡膠壩、控制室分別為4級(jí)建筑物。</p><p>　　根據(jù)國(guó)家《防

12、洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94），本河段設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。橡膠壩采用同標(biāo)準(zhǔn)，即設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水，校核標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，壩址處設(shè)計(jì)洪峰流量為QP=5%=442m3/s，校核洪峰流量為QP=2%=1190m3/s。</p><p><b>　?。?）施工條件</b></p><p>　　壩址緊鄰省道，對(duì)外交通方便 。工程所用的水泥

13、、砂、石子等材料以當(dāng)?shù)夭牧瞎?yīng)為主，所用的塊石，可在附近的山谷中采集。兩岸的山體多為震旦系石英砂巖，致密堅(jiān)硬，力學(xué)強(qiáng)度高，儲(chǔ)量豐富，完全可滿足本工程所需。施工用水用電可就近從柴槽或陽(yáng)關(guān)接10KV高壓線至施工現(xiàn)場(chǎng)。</p><p><b>　　2.1.2壩址選擇</b></p><p>　　橡膠壩壩址的選擇應(yīng)根據(jù)橡膠壩的特點(diǎn)及運(yùn)用方式要求綜合考慮地形.地質(zhì).水文.氣象.

14、泥沙.管理和其它因素，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。</p><p>　?。?） 壩址應(yīng)選擇在堅(jiān)硬緊密的天然土基上，雖然橡膠壩重量比其它閘壩輕，且地基受力均勻，但壩址仍然盡量選在堅(jiān)硬緊密的天然土基上。如果必須做人工處理地基時(shí)，其堅(jiān)硬密實(shí)程度也應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，否則將影響壩體安全。</p><p>　?。?）壩址應(yīng)選擇在水流平順及河岸岸坡穩(wěn)定的河段，不應(yīng)選在河流水流條件發(fā)生突然變化的河段。這不僅避免

15、發(fā)生波狀水躍和折沖水流，防止有害的沖刷和淤積，而且使過(guò)壩水流平穩(wěn)，減輕壩袋振動(dòng)及磨損延長(zhǎng)壩袋使用壽命。據(jù)調(diào)查和實(shí)際工程觀測(cè)在河道彎道附近的橡膠壩，過(guò)壩水流很不平穩(wěn)，壩袋易發(fā)生振動(dòng)，加劇壩袋磨損，影響壩袋使用壽命。</p><p>　　如果在河床岸坡不穩(wěn)定的河段建壩，將增加維護(hù)費(fèi)用。由于壩址選點(diǎn)不當(dāng)而被拆除的壩袋已有不少。運(yùn)用實(shí)踐表明，水流條件是影響壩袋振動(dòng)的主要誘因，振動(dòng)又是使壩袋磨損破壞的主要原因。因此，橡膠壩

16、應(yīng)建于平直河段處，即在壩址選擇時(shí)，必須在壩址上下游均有一定長(zhǎng)度的平直段，以保證過(guò)壩水流平穩(wěn)，防止壩袋產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)。同時(shí)，要充分考慮到河床或河岸的變化特點(diǎn)，要估計(jì)建壩后對(duì)于原有河道可能產(chǎn)生的影響。</p><p>　?。?）對(duì)于多泥沙河流，壩址不應(yīng)選在縱坡突然變緩的河段，以減少淤積。如一定要在這樣的河道上建壩時(shí)，應(yīng)將基礎(chǔ)地板適當(dāng)抬高，并在底板高程以下修排沙泄流閘孔。</p><p>　?。?

17、）壩址選擇還應(yīng)考慮施工導(dǎo)流.交通運(yùn)輸.基坑排水.施工供水及電源條件.。</p><p>　?。?）壩址選擇應(yīng)考慮便于壩袋檢修維護(hù)及工程管理運(yùn)用。壩址選擇時(shí)要考慮建壩后是否具備檢修條件，因橡膠壩的特點(diǎn)之一是跨度大，一般不設(shè)檢修閘門(mén)，應(yīng)盡量選在不筑堰的情況下，能夠進(jìn)行維修的地點(diǎn)。</p><p>　　基礎(chǔ)底板不宜低于河床，防止在坍壩泄洪時(shí)，壩袋被泥沙覆蓋，造成管理維修困難。在滿足泄洪斷面的情況

18、下，將基礎(chǔ)底板適當(dāng)抬高，使橡膠壩高于枯水季節(jié)下游河流水位，便于檢測(cè)和維修。同時(shí)，底板抬高后水流過(guò)壩后有一陡坡段，還有利于上游和下游水流的銜接，易于泥沙排泄，減輕壩袋溢流振動(dòng)，避免回流和漩渦將卵石和泥沙等雜物帶到下游側(cè)錨固線外的底板上，引起壩袋磨損。</p><p>　?。?）壩址選擇應(yīng)考慮樞紐建筑物的合理布置。重要工程應(yīng)有水工模型實(shí)驗(yàn)論證。</p><p>　　由設(shè)計(jì)資料可知本區(qū)在主要地層

19、巖性為三疊系上統(tǒng)和侏羅系下統(tǒng)砂頁(yè)巖，第四地層。壩址處為堅(jiān)硬粉質(zhì)粘土，符合建壩基礎(chǔ)條件。</p><p>　　前期提出兩處建壩地址，一處在上游柴槽處，一處在下游陽(yáng)關(guān)處。由壩址選擇示意圖可知柴槽處在河流轉(zhuǎn)彎段，水流不平穩(wěn)，對(duì)河床沖刷作用明顯，不宜修建橡膠壩。所以橡膠壩選在陽(yáng)關(guān)附近的河道上，此處水流平順，壩址上下游均有一定長(zhǎng)度的平直，河床4—6米以下均為基巖。河道左岸多為山體，右岸以河灘為主，部分河段修建了堤防，河床及

20、岸坡穩(wěn)定。陽(yáng)關(guān)緊鄰省道，對(duì)外交通方便。工程所用水泥、沙、石子等材料以當(dāng)?shù)夭牧瞎?yīng)為主。所用塊石可在附近山谷中采集。兩岸山體多為震旦系石英砂巖致密堅(jiān)硬，力學(xué)強(qiáng)度高，可滿足本工程所需。施工用水用電可就近從附近陽(yáng)關(guān)接10KV高壓線到施工現(xiàn)場(chǎng).。</p><p>　　2.1.3 壩型選擇</p><p>　　橡膠壩與常規(guī)水閘比較，橡膠壩的優(yōu)點(diǎn)是:①壩袋制造工廠化、安裝簡(jiǎn)單、工期短；②造價(jià)低廉、節(jié)

21、省鋼材、木材、水泥；③不阻水、能保持河道泄流斷面；④操作靈活、管理方便；⑤有較好的抗沖擊性能。缺點(diǎn)是：壩袋易老化、耐久性較差。</p><p>　　橡膠壩主要適用于低水頭大跨度的閘壩工程。壩高一般不超過(guò)5米。由設(shè)計(jì)資料知河流的設(shè)計(jì)水深為2.9米，河道底寬為92米，屬于大跨度低水頭大壩工程，所以適宜采用橡膠壩。</p><p>　　橡膠壩在實(shí)際運(yùn)用中基本上以充水式和充氣式為主，采用水氣混合的

22、很少。世界上橡膠把發(fā)展和建設(shè)主要以日本和我國(guó)為代表。我國(guó)和日本幾乎同時(shí)研究和建設(shè)橡膠壩，但日后兩國(guó)采用的橡膠壩型式卻不同。日本的橡膠把多為充氣式，至目前已建3000余座；而我國(guó)的橡膠壩多為沖水式，至今已建成約千余座。</p><p>　　充氣式橡膠壩對(duì)于壩袋強(qiáng)度制造工藝要求高，安裝要求比充水式高，運(yùn)行管理水平要求高。充水式橡膠壩對(duì)于壩袋制造、安裝、強(qiáng)度及運(yùn)行管理要求較低，為節(jié)省鋼材，我國(guó)還發(fā)明了混凝土楔塊錨固法。

23、在充水橡膠壩方面，我國(guó)已形成了具有自己特色的橡膠壩設(shè)計(jì)制造運(yùn)行管理技術(shù)，滿足我國(guó)發(fā)展橡膠壩的需求。</p><p>　　但相比之沖水式橡膠壩，充氣式橡膠壩的主要優(yōu)點(diǎn)有：</p><p>　　一．運(yùn)行管理相對(duì)方便，不受季節(jié)變化的影響。這一點(diǎn)主要體現(xiàn)在冬季，由于氣體不存在結(jié)冰問(wèn)題，運(yùn)行管理模式四季相當(dāng)，沒(méi)有明顯的季節(jié)變化。而水在零度就會(huì)結(jié)冰，要使充水橡膠壩在冰寒期仍然有效運(yùn)行，解決好冰凍問(wèn)題是

24、不可回避的。 二．充氣式壩袋塌壩相對(duì)充分，不會(huì)造成阻水。而充水橡膠壩塌壩后不僅需要占?jí)阂欢娣e的土地，且在塌壩后還會(huì)造成一定的阻水問(wèn)題，大約阻水50厘米之多。當(dāng)然，這主要是由于充水橡膠壩的現(xiàn)行結(jié)構(gòu)所致，如想克服此問(wèn)題也許只能是通過(guò)修改現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 三．充脹介質(zhì)易于提取，充脹簡(jiǎn)便。充氣式橡膠壩的充脹介質(zhì)為氣體，可以說(shuō)是無(wú)時(shí)不有、無(wú)處不在，來(lái)源十分充沛，且可滿足于隨時(shí)足量取用，沒(méi)有時(shí)間、地點(diǎn)的制約。而充水橡膠壩則要考

25、慮充水介質(zhì)的取水水源問(wèn)題。以一座高5米的橡膠壩為例，每延米橡膠壩就需要46立方米的水量來(lái)予以填充，跨度為100米寬的橡膠壩就需要4600立方米的水量?，F(xiàn)在橡膠壩的寬度動(dòng)輒數(shù)百米、上千米，作為充脹介質(zhì)的水源問(wèn)題已成為必須考慮的問(wèn)題之一。 四．充氣式壩袋塌壩迅速及時(shí)，可滿足汛期防汛搶險(xiǎn)的快速反應(yīng)。</p><p>　　五．充水式橡膠壩只宜布置在水平底板上，以便坍壩時(shí)能排空壩袋內(nèi)的水。充氣式壩袋既可布置在水平

26、底板上，也可在曲線形實(shí)用堰頂上，應(yīng)用范圍較廣。</p><p>　　六．滿足充氣橡膠壩運(yùn)行要求的占地面積比充水橡膠壩占地面積節(jié)約15%到35%；從而大量的節(jié)約工程資金；比如壩高為2米的充水橡膠壩，按標(biāo)準(zhǔn)要求，壩基礎(chǔ)順?biāo)鲗挾葹?.3米，而同等規(guī)格的充氣橡膠壩壩基礎(chǔ)順?biāo)鲗挾葹?.2米，節(jié)約基礎(chǔ)投資為33%；壩高為1.5米的充水橡膠壩，按標(biāo)準(zhǔn)要求基礎(chǔ)地板順?biāo)鲗挾葹?.6米，而充氣橡膠壩僅要求為3.7米，節(jié)約基礎(chǔ)投

27、資20%；壩高為1米的充水橡膠壩，按標(biāo)準(zhǔn)要求基礎(chǔ)地板順?biāo)鲗挾葹?.3米，而充氣橡膠壩僅要求為2.8米，節(jié)約基礎(chǔ)投資15%； 七．充氣橡膠壩的運(yùn)輸、安裝較為便利，這為山區(qū)小水電橡膠壩建設(shè)提供極大的便利。 </p><p>　　充氣橡膠壩的種種優(yōu)點(diǎn)，導(dǎo)致充氣式橡膠壩在當(dāng)今國(guó)際市場(chǎng)上所占的市場(chǎng)份額呈攀升之勢(shì)。，特別是考慮到橡膠壩的運(yùn)行管理和維修等條件，在柴關(guān)橡膠壩采用充氣式橡膠壩。</p>&

28、lt;p>　　2.1.4　工程等級(jí)及樞紐布置</p><p><b>　?。?）工程規(guī)模。</b></p><p>　　工程規(guī)模應(yīng)根據(jù)水文水利計(jì)算研究確定，具體可參照SL278-2002，《水利水電工程水文計(jì)算規(guī)范》和SL104-95《水利工程水利計(jì)算規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行。</p><p>　　橡膠壩工程的規(guī)模主要是指壩的高度和長(zhǎng)度。<

29、/p><p><b>　　a.設(shè)計(jì)壩高．</b></p><p>　　設(shè)計(jì)壩高是指壩袋內(nèi)壓為設(shè)計(jì)內(nèi)壓，壩上游水位計(jì)算水位，壩下游水位為零時(shí)的壩袋擋水高度。確定壩高時(shí)應(yīng)考慮壩袋坍肩和褶皺處溢流的影響。</p><p>　　河床高程為75.6米，底板高程比河床高0.2~0.4m，取75.8m;</p><p>　　設(shè)計(jì)水位為78

30、.5米，壩頂應(yīng)比正常水位高0.1~0.2m,取78.7m;</p><p>　　壩高 H=75.8-78.7=2.9米</p><p>　　根據(jù)建壩用途，運(yùn)行中壩高可以隨時(shí)調(diào)節(jié)，以滿足需要。因壩袋袋體為薄壁柔性結(jié)構(gòu)，由于橡膠壩內(nèi)壓變化和壩上下游水位變化等原因，易引起壩袋變形，壩高將下降，要掌握溢流量就要了解與各個(gè)時(shí)刻上下游水位相應(yīng)的壩高變化值。</p><p>

31、;　　我國(guó)水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL287-98，《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》規(guī)定橡膠壩的適用范圍是壩高5m及其以下的袋式橡膠壩工程，壩高超過(guò)5m或特殊用途時(shí)應(yīng)進(jìn)行專門(mén)的技術(shù)論證和實(shí)驗(yàn)研究。</p><p><b>　　b.壩長(zhǎng)設(shè)計(jì)。</b></p><p>　　壩長(zhǎng)是指兩岸端墻之間的壩袋的距離。如為直墻連接則是直墻之間的距離；兩岸為斜坡連接，則壩袋到達(dá)設(shè)計(jì)壩高時(shí)沿壩頂軸線上口的長(zhǎng)度。單

32、跨橡膠壩的邊墻若為直墻，則跨長(zhǎng)為邊墩內(nèi)側(cè)之間的凈距。</p><p>　　本橡膠壩設(shè)計(jì)為單跨充氣式，邊墩為直墻式。</p><p><b>　　則壩長(zhǎng)米</b></p><p>　　橡膠壩經(jīng)常在寬河流上使用，除經(jīng)濟(jì)效益明顯，管理方便外，景觀優(yōu)美，壯觀雄偉，也是一大優(yōu)點(diǎn)。但單個(gè)壩袋過(guò)長(zhǎng)會(huì)帶來(lái)一系列問(wèn)題，如加工不便，運(yùn)輸安裝困難，充壩時(shí)間長(zhǎng)，不利于

33、檢修，運(yùn)行管理難度大等。為此，規(guī)范SL227-98 中2.3.3條規(guī)定，“壩長(zhǎng)應(yīng)與河（渠）寬度相適應(yīng)，坍壩時(shí)應(yīng)能滿足河道設(shè)計(jì)行洪要求，單跨壩長(zhǎng)度應(yīng)滿足壩袋制造運(yùn)輸、安裝、檢修以及管理要求” 。規(guī)范對(duì)此條文的解釋是：“壩長(zhǎng)的確定，應(yīng)滿足校核流量時(shí)上游水位不超過(guò)防洪限制水位，下游單寬泄流量不超過(guò)允許單寬泄流量”?？紤]壩袋運(yùn)輸、安裝、檢修方便以及運(yùn)行管理要求，單跨最大壩長(zhǎng)在100m以內(nèi)為宜。對(duì)于冰凌等漂浮物較多的河段，單跨在20-30m為宜。

34、本工程所處地區(qū)四級(jí)分明，冬季寒冷少雪，取壩長(zhǎng)92m符合要求。</p><p><b>　?。?）等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p>　　水利水電工程等級(jí)劃分，即關(guān)系到工程自身的安全，由關(guān)系到其下游人民生命財(cái)產(chǎn)、工況企業(yè)和設(shè)施的安全，還對(duì)工程效益的正常發(fā)揮，工程造價(jià)和建設(shè)速度有直接的影響。因此，應(yīng)根據(jù)自然規(guī)律和經(jīng)濟(jì)規(guī)律，體現(xiàn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策和技術(shù)政策，根據(jù)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平

35、來(lái)確定工程等級(jí)。</p><p>　　水利水電工程是根據(jù)其規(guī)模效益及在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性劃分等。水利水電工程中的永久建筑物一般根據(jù)工程等別及其在工程中的重要性分級(jí)；臨時(shí)建筑物根據(jù)被保護(hù)建筑物的級(jí)別本身的規(guī)模使用年限及重要性分級(jí)。工程等級(jí)劃分除執(zhí)行國(guó)家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)外，允許根據(jù)不同地區(qū)不同情況制定相應(yīng)的地方標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　據(jù)中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水利水電工程等別劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》《水閘

36、設(shè)計(jì)規(guī)范》。本橡膠壩定為四等工程，橡膠壩控制室為４級(jí)建筑物。</p><p><b>　?。?）工程結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　橡膠壩整個(gè)工程結(jié)構(gòu)主要由三部分組成：</p><p><b>　　a.基礎(chǔ)土建部分</b></p><p>　　包括基礎(chǔ)底板、邊墩、上下游翼墻、上下游護(hù)坡、上游防滲鋪

37、蓋、下游護(hù)坦、海漫、防沖槽等。這部分的作用是將上游水流平順而均勻的引入并通過(guò)橡膠壩，并保證水流過(guò)壩后不產(chǎn)生淘刷。固定橡膠壩的基礎(chǔ)地板要能抵抗通過(guò)錨固系統(tǒng)傳遞到底板的壓力，使壩體得到穩(wěn)定。</p><p><b>　　b.擋水壩體。</b></p><p>　　即橡膠壩袋和錨固結(jié)構(gòu)，用水將壩袋充脹后即可調(diào)節(jié)水位和控制流量。</p><p>　　c

38、.控制及觀測(cè)系統(tǒng)。</p><p>　　包括充脹壩體的充排設(shè)備、安全及觀測(cè)裝置等。如空壓機(jī)、壓力表、水封管、水位計(jì)等。</p><p>　　（4）工程總體布置特點(diǎn)</p><p>　　柴關(guān)橡膠壩是建于平原河道上的橡膠壩。水流較平穩(wěn)，河流斷面較寬，能充分發(fā)揮橡膠壩的跨度大過(guò)水阻力小的特點(diǎn)。由于河床屬于軟土地基，巖層埋藏較深，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)控制滲流和沖刷，保證壩基穩(wěn)定。&

39、lt;/p><p>　　第三章 單跨充氣式橡膠壩的壩袋設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1壩袋結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1.1壩袋結(jié)構(gòu)型式的選擇:</p><p>　　壩袋的結(jié)構(gòu)，從外形上可分為袋式，帆式和混合式。袋式分為單袋式和多袋式。單袋式是按照設(shè)計(jì)壩高安裝一個(gè)袋囊，達(dá)到擋水高度，多用于壩高較低的工程，是目前國(guó)內(nèi)外通常采用的壩型。&l

40、t;/p><p>　　柴關(guān)橡膠壩的設(shè)計(jì)壩高為2.9米屬于壩高較低的工程，單跨充氣式壩型，采用單壩袋。</p><p>　　3.1.2壩袋的內(nèi)外壓比</p><p>　　壩袋的設(shè)計(jì)內(nèi)外壓比是指壩袋的內(nèi)壓高度與壩袋設(shè)計(jì)高度的比。當(dāng)壩高一定時(shí)，壩袋的外形尺寸主要受壩袋內(nèi)壓水頭的影響。內(nèi)壓水頭與壩袋的有效周長(zhǎng)成反比，與壩袋的拉力成正比。</p><p>

41、　　根據(jù)調(diào)查充氣式橡膠壩采用的設(shè)計(jì)內(nèi)外壓比范圍是0.75~1.10之間。從運(yùn)用角度出發(fā)，沒(méi)有特別要求時(shí)，內(nèi)壓比無(wú)需選擇太大。從強(qiáng)度角度講，壩高較小時(shí)，強(qiáng)度的選擇基本不受材料限制，內(nèi)壓比選擇幅度很大，為節(jié)省壩袋材料，可選取較大值。而高壩的強(qiáng)度選擇受材料限制很大，宜選取較小值。在內(nèi)壓比選擇幅度較大時(shí)，內(nèi)外壓比的選擇應(yīng)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。</p><p>　　橡膠壩的壩袋的設(shè)計(jì)內(nèi)外壓比取為1.0。</p>

42、<p>　　3.1.3壩袋強(qiáng)度設(shè)計(jì)的安全系數(shù)</p><p>　　壩袋強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)定義為壩袋抗拉強(qiáng)度與壩袋設(shè)計(jì)計(jì)算強(qiáng)度之比，這是一種不論建筑物等級(jí)而采用的單一安全系數(shù)法。在制定<<橡膠壩技術(shù)規(guī)范>>時(shí)規(guī)定 “壩袋強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)充水壩應(yīng)不小于6.0，充氣壩應(yīng)不小于8.0”。充氣壩強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)下限定為8.0，這是調(diào)查國(guó)內(nèi)已建的橡膠壩壩袋強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)的選取情況。<

43、;/p><p>　　在具體計(jì)算壩袋強(qiáng)度安全系數(shù)時(shí)，直接采用壩袋膠布名義強(qiáng)度值計(jì)算時(shí)，應(yīng)扣除15%-25%的膠布強(qiáng)度損失。</p><p>　　3.2.壩袋設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　橡膠壩的設(shè)計(jì)壩高H=2.9m</p><p><b>　　壩袋的設(shè)計(jì)內(nèi)外壓比</b></p><p>　　查橡膠壩技術(shù)

44、規(guī)范表2.2-1充水式橡膠壩壩袋設(shè)計(jì)參數(shù)表可得:</p><p><b>　　由計(jì)算可得:</b></p><p>　　壩袋徑向計(jì)算強(qiáng)度 </p><p>　　上游壩面曲線段長(zhǎng)度 </p><p>　　下游壩面曲線段長(zhǎng)度 </p><p>　　壩袋貼地段長(zhǎng)度 &

45、lt;/p><p>　　壩袋有效周長(zhǎng) 、</p><p>　　壩袋單寬容積 </p><p>　　壩袋橫斷面曲線坐標(biāo)，坐標(biāo)選取如圖.</p><p><b>　　上游壩面曲線坐標(biāo):</b></p><p>　　查<橡膠壩工程技術(shù)指南>附表1-2，充

46、水式橡膠壩橢圓曲線坐標(biāo)表由可列下表 </p><p>　　把代入表格可得下游壩面曲線點(diǎn)坐標(biāo)</p><p><b>　　下游壩面曲線坐標(biāo):</b></p><p>　　3.3.壩袋膠布結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1壩袋膠布結(jié)構(gòu)</p><p>　　壩袋膠布的主要材料是橡膠和帆布.橡膠在壩

47、袋中起膠合密封和保護(hù)受力的作用。對(duì)橡膠材料的基本要求是:耐大氣老化，耐水性，耐侵蝕，耐磨損，和有足夠的抗拉強(qiáng)度.抗撕裂性能.柔性好.耐撓曲.耐久性能好，以及適宜橡膠加工工藝。</p><p>　　由壩袋拉力和壩高H=2.9m，選用壩袋型號(hào)JBD3.0-220-2，壩袋膠布型號(hào)為J220110-2。 壩袋為一布兩膠，膠布層數(shù)為兩層，外層膠厚為4.50mm內(nèi)層膠厚為4.00mm。壩袋膠布的徑向強(qiáng)度為360KN/m，考

48、慮25%膠布強(qiáng)度損失后膠布強(qiáng)度為330KN/m。</p><p>　　壩袋強(qiáng)度安全系數(shù)>8.0故滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　3.3.2壩袋展開(kāi)圖</p><p>　　根據(jù)橡膠壩的多跨布置，在岸邊采用直墻邊墩，在中墩處采用直墻式連接。</p><p>　　圖中a為錨固長(zhǎng)度，本設(shè)計(jì)定a=0.2m ，</p><

49、p>　　則壩袋長(zhǎng)度: ；</p><p>　　經(jīng)查表已計(jì)算出: </p><p><b>　　壩袋寬度的計(jì)算:</b></p><p>　　根據(jù)《橡膠壩設(shè)計(jì)指南》充氣壩采用穿孔式鋼壓板錨固，錨固長(zhǎng)度為35cm，即=0.35m</p><p>　　第四章 單跨充水式橡膠壩錨固系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)<

50、;/p><p>　　橡膠壩是將壩袋錨固在基礎(chǔ)底板和邊墩上，充氣將壩袋充脹，構(gòu)成可升高擋水和降低泄流的工程。錨固是橡膠壩工程的關(guān)鍵組成部分，錨固系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括錨固線的布置、錨固結(jié)構(gòu)形式的選擇、錨固構(gòu)件設(shè)計(jì)制造和錨固結(jié)構(gòu)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)研究。</p><p><b>　　4.1錨固線的布置</b></p><p>　　錨固線的布置可分為單錨固線和雙錨固線兩種

51、。單錨固線是將壩袋膠布安裝錨固在基礎(chǔ)底板上，只有底板上游一條錨固線，其錨固線短，錨固件少，安裝簡(jiǎn)便，密封和防漏性能好。但壩袋周長(zhǎng)較長(zhǎng)（包括壩袋底部的貼地長(zhǎng)度），多費(fèi)壩袋膠布。由于單錨固線僅在上游錨固，壩袋可動(dòng)范圍大，對(duì)壩袋防震防磨不利，尤其是當(dāng)壩頂溢流時(shí)，在下游壩腳處產(chǎn)生負(fù)壓，將泥沙吸進(jìn)壩袋底部，造成壩袋磨損。雙錨固線是兩條錨固線將壩袋膠布分別錨固于四周，錨固線長(zhǎng)，錨固件多，安裝工作量大，相應(yīng)處理密封的工作量也大，但壩袋四周被錨固，壩袋

52、可動(dòng)范圍小，對(duì)壩袋防振防磨有利，由于在上下游錨固線件的貼地段可用純膠片代替壩袋膠布防滲，從而節(jié)省壩袋膠布約三分之一，可降低壩袋的造價(jià)，在實(shí)際工程中普遍采用。</p><p>　　規(guī)范中說(shuō)明充氣壩宜優(yōu)先采用單錨固線錨固。所以本工程橡膠壩采用單錨固線進(jìn)行壩袋錨固。</p><p>　　4.1.1基礎(chǔ)底板錨固線布置</p><p>　　單錨固線布置時(shí)，錨固線的位置是在離上

53、游底板（順?biāo)鞣较颍┑拈L(zhǎng)度為0.5-1.0m處，是為了安裝壩袋檢查維修所需設(shè)的交通道的寬度。</p><p>　　4.1.2邊墩錨固線布置</p><p>　　邊墩錨固線布置，應(yīng)滿足坍壩時(shí)壩袋平整不阻水，充壩時(shí)壩袋褶皺較少，不會(huì)因壩袋褶皺產(chǎn)生水頭損失，壩體挺拔美觀。</p><p>　　邊墩為直墻形式采用矩形孔口的錨線型式。若錨線直接往上爬坡，壩袋產(chǎn)生褶皺較多，則上

54、游錨固線往下游向上傾斜布置，褶皺可以減少</p><p>　　4.2.錨固構(gòu)件計(jì)算</p><p>　　橡膠壩的錨固結(jié)構(gòu)型式多種多樣，按錨固壩袋的方式可分為穿孔錨固和不穿孔錨固兩種。按錨固構(gòu)件材料，分為螺栓壓板式錨固和膠囊充水式錨固。在已建的橡膠壩工程中，常用的錨固結(jié)構(gòu)型式是螺栓壓板式錨固。本橡膠壩采用穿孔錨固的方法和螺栓壓板式錨固。</p><p>　　螺栓壓板式

55、錨固的構(gòu)件由螺栓壓板及墊板組成。橡膠壩設(shè)計(jì)壩高為2.9m，為了增強(qiáng)壓板單位面積的壓強(qiáng)，在壓板底面邊緣焊兩條直徑為15mm的鋼筋，以增加壓板與膠布的摩擦力，壓板截面型式采用曲線性。錨栓和剛壓板材質(zhì)可采用Q235剛制成，錨栓為粗制，螺紋為粗牙.</p><p>　　4.2.1錨固螺栓壓板式錨固設(shè)計(jì)主要是通過(guò)計(jì)算確定螺栓直徑、間距、長(zhǎng)度及壓板的斷面尺寸。螺栓間距用壓板剛度和螺栓直徑進(jìn)行計(jì)算確定，螺栓間距宜采取為餓0.2

56、-0.3m。。</p><p>　　4.2.2 錨固構(gòu)件螺栓的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　錨固力的計(jì)算:</b></p><p>　　 ---安全系數(shù)，一般取為3-4，本設(shè)計(jì)取4</p><p>　　—壩袋環(huán)向拉力，按設(shè)計(jì)時(shí)徑向拉力計(jì)算</p><p>　　設(shè)1米廠錨固線上布置4個(gè)螺栓，則

57、螺栓間距為25cm </p><p>　　每根螺栓承受的荷載計(jì)算如下:</p><p>　　K---擰緊力和轉(zhuǎn)力影響系數(shù)，取為1.75</p><p>　　n ---1米長(zhǎng)內(nèi)螺栓根數(shù)</p><p><b>　　螺栓直徑的計(jì)算;</b></p><p>　　螺栓材質(zhì)選用Q235鋼，則其值</

58、p><p>　　選用直徑的鋼栓，其規(guī)格型號(hào)為，適用于壩高2.5-3.0m的壩。</p><p><b>　　螺栓長(zhǎng)度計(jì)算:</b></p><p>　　按經(jīng)驗(yàn)螺栓長(zhǎng)度可取為20d--25d，本設(shè)計(jì)取</p><p>　　末端彎鉤長(zhǎng)度，取為100 mm。</p><p><b>　　4.2.3

59、壓板設(shè)計(jì)</b></p><p>　　壓板采用規(guī)格M300，長(zhǎng)度為996mm，寬度為130mm，厚度為48mm</p><p><b>　　由T產(chǎn)生的彎矩:</b></p><p>　　L ---力臂，螺栓中心至壓板邊緣的距離</p><p>　　---安全系數(shù)，一般取為3.0</p><

60、p><b>　　壓板強(qiáng)度:</b></p><p>　　4.2.4墊板的設(shè)計(jì)</p><p>　　墊板采用與之相應(yīng)的規(guī)格M300。</p><p>　　具體尺寸：長(zhǎng)度為999mm，寬度為150mm，厚度為8mm</p><p>　　第五章 單跨充氣式橡膠壩的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　

61、控制系統(tǒng)起調(diào)節(jié)橡膠壩高度的作用，它包括壩袋的充脹、排空，充氣式壩袋的超壓排氣以及壩袋內(nèi)壓和上、下游水位觀測(cè)等，它們是橡膠壩工程中不可缺少的重要組成部分。 </p><p><b>　　5.1充排方式</b></p><p>　　橡膠壩袋的充排方式，有動(dòng)力式和混合式兩種。</p><p>　　本橡膠壩采用動(dòng)力式，用空壓機(jī)將壓縮空氣充進(jìn)儲(chǔ)氣罐，然后

62、打開(kāi)進(jìn)氣閥，空氣經(jīng)管道充進(jìn)壩袋，帶充氣至設(shè)計(jì)壩高時(shí)關(guān)閉進(jìn)氣閥。打開(kāi)排氣閥排氣即可調(diào)節(jié)壩高。</p><p>　　5.1.1動(dòng)力設(shè)備設(shè)計(jì)</p><p>　　動(dòng)力設(shè)備設(shè)計(jì)要考慮工程規(guī)模、運(yùn)行管理的可靠性、操作方便等因素，合理地選用空壓機(jī)的容量及臺(tái)數(shù)。對(duì)于重要的橡膠壩工程，還應(yīng)配置備用動(dòng)力設(shè)備。空壓機(jī)的選型應(yīng)根據(jù)壩袋的容積、設(shè)計(jì)內(nèi)外壓比及充壩時(shí)間計(jì)算確定空壓機(jī)的額定生產(chǎn)率?？諌簷C(jī)的工作壓力根據(jù)

63、橡膠壩的額定充氣壓力確定，工作壓力應(yīng)大于額定充氣壓力。</p><p><b>　　壩袋內(nèi)壓</b></p><p>　　壩袋內(nèi)壓數(shù)值上等于壩高水頭產(chǎn)生的靜水壓力。</p><p><b>　　水平 </b></p><p><b>　　垂直 </b></p

64、><p>　　換算成壓強(qiáng)為37.4Kp</p><p>　　本工程充氣時(shí)間無(wú)特殊要求故按照經(jīng)驗(yàn)取排氣時(shí)間為2小時(shí)，則排氣量為：</p><p><b>　　選擇鼓風(fēng)機(jī)型號(hào)為：</b></p><p>　　L型系列羅茨鼓風(fēng)機(jī)L23LD n=2900r/min 軸功率6.46kW</p><p>

65、　　5.1.5 管路設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p><b>　　管道直徑：:</b></p><p>　　Q---管段內(nèi)的最大計(jì)算流量， </p><p>　　V---管道采用的計(jì)算流速在10-20 m/s之間，取為15m/s</p><p>　　管道直徑選擇D=100mm</p><p><b&

66、gt;　　5.1.6管路布置</b></p><p>　　沖脹和排空管路采用合并布置形式，充氣管路從起源開(kāi)始，經(jīng)邊墩穿過(guò)地板進(jìn)入壩內(nèi)，合并布置是沖排氣管路應(yīng)各自設(shè)閘閥控制，且排氣關(guān)口要布置在壩袋最高處，以利排氣。</p><p>　　管路布置按充氣橡膠壩一般原則設(shè)計(jì)，并根據(jù)以上計(jì)算和橡膠壩工程的運(yùn)行要求，結(jié)合地形情況進(jìn)行管路布置。充氣式橡膠壩的管道均采用無(wú)縫鋼管，為節(jié)省管道，進(jìn)

67、氣和排氣管路可采用一條主供、排氣管。管與管之間盡可能用法蘭連接，壩袋內(nèi)支管與壩袋內(nèi)總管連接采用三通或彎頭。排氣管道上設(shè)置安全閥，當(dāng)主供氣管內(nèi)壓力超過(guò)設(shè)計(jì)壓力時(shí)開(kāi)始動(dòng)作，以防壩袋超壓破壞。另外要在管道上設(shè)置壓力表，以監(jiān)測(cè)壩袋內(nèi)壓力，總管與支管均設(shè)閥門(mén)控制,且管口設(shè)在壩袋最高處。</p><p>　　5.2 控制室的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　5.2.1安全設(shè)備</b&g

68、t;</p><p>　　安全裝置施工與安裝必須符合設(shè)計(jì)（精度）要求，確保施工安裝質(zhì)量，運(yùn)用靈活可靠?！　。?）安全系統(tǒng)由超壓溢流孔、安全閥、壓力表、排氣孔等組成，該系統(tǒng)的施工要求嚴(yán)密，不得有漏氣現(xiàn)象?！　。?）密封性高的設(shè)備都要在安裝前進(jìn)行調(diào)試，符合設(shè)計(jì)要求方能安裝使用?！　。?）安全裝置應(yīng)設(shè)置在控制室內(nèi)或控制室旁，以利隨時(shí)控制?！　。?）超壓管的設(shè)置，其超壓排氣能力應(yīng)大于或等于進(jìn)壩的供氣量。</

69、p><p><b>　　5.2.2觀測(cè)設(shè)備</b></p><p>　　觀測(cè)系統(tǒng)由壓力表、內(nèi)壓檢測(cè)、上下游水位觀測(cè)裝置等組成，其設(shè)計(jì)和施工應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （1）施工安裝時(shí)一定要掌握儀器精度，要保證其靈活性、可靠性和安全性?！　?（2）壩袋內(nèi)壓的觀測(cè)要求獨(dú)立管理，直接從壩內(nèi)引管觀測(cè)，上、下游水位觀測(cè)要求獨(dú)立埋管引水，取水點(diǎn)盡量離上下游遠(yuǎn)點(diǎn)?！　?（3）壩袋的

70、經(jīng)緯向拉力觀測(cè)，要求廠家提供壩袋膠布的伸長(zhǎng)率曲線。</p><p>　　第六章 壩基土建工程設(shè)計(jì)</p><p>　　橡膠壩的土建工程包括基礎(chǔ)底板、邊墩(岸墻)、中墩、上下游翼墻、上下游護(hù)坡、上游防滲鋪蓋或截滲墻、下游消力池或護(hù)坦、海漫、防沖槽等。本設(shè)計(jì)為單跨橡膠壩，除不設(shè)中墩外，其它設(shè)施均與橡膠壩土建工程要求相同。</p><p><b>　　6.1底板

71、的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　橡膠壩的基礎(chǔ)底板是承受其上部自重、水重及荷載，并向地基傳遞的結(jié)構(gòu)， 同時(shí)它又是地下輪廓線的主要組成部分，限制通過(guò)地基的滲透水流，減小地基滲透變形的可能性，并保護(hù)地基免受泄水水流的沖刷。因此，壩底板必須具有足夠的堅(jiān)固性、整體性、抗?jié)B性和耐久性。壩底板常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。</p><p>　　6.1.1底板順?biāo)鞣较虻拈L(zhǎng)度</p>

72、<p>　　底板順?biāo)鞣较虻拈L(zhǎng)度即底板寬度應(yīng)滿足壩袋坍落線的寬度要求，并在上下游應(yīng)留有足夠的安裝檢修的交通道。底板寬度等于壩袋坍落寬度與上下有壩袋的安裝檢查維修所需要的交通要道之和，一般交通要道上游與下游各取0.5-1.0m(包括壩袋殘余變形值所需貼地長(zhǎng)度在內(nèi)),本工程上游取0.5m,下游取1.0m。基礎(chǔ)底板長(zhǎng)度的計(jì)算公式如下。</p><p><b>　　對(duì)于單錨固的橡膠壩</b&g

73、t;</p><p>　　式中 L0----壩袋的有效周長(zhǎng)</p><p>　　L1---上游交通道長(zhǎng)度，取為0.5m</p><p>　　L2---下游交通道長(zhǎng)度，取為1.0m</p><p>　　取 L=10.0m</p><p>　　6.1.2底板厚度的確定 </p><p>　　

74、底板厚度應(yīng)根據(jù)地基土質(zhì)作用荷載等因素確定，在滿足基礎(chǔ)抗滑穩(wěn)定底板強(qiáng)度和剛度的條件下來(lái)確定。ＳＬ227-98《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》建議，壩底厚度常采0.5-0.8ｍ，應(yīng)滿足管路布置和結(jié)構(gòu)需要，對(duì)有防凍和特殊要求的工程可適當(dāng)加厚。</p><p>　　本設(shè)計(jì)底板厚度取為0.6m。</p><p><b>　　6.1.3底板高程</b></p><p>

75、　　橡膠壩基礎(chǔ)底板高程的選定不僅與壩高壩袋周長(zhǎng)及工程造價(jià)有直接關(guān)系，還與運(yùn)用要求及壩袋檢修關(guān)系密切。壩底板高程定的低一些，可以加大下泄流量，但壩袋高度增加，壩袋周長(zhǎng)加長(zhǎng)，壩袋檢修條件差。因此，在不影響泄流的情況下，壩底板高程比上游河床地形平均高程適當(dāng)抬高0.2-0.4m，這不但可使整個(gè)高程造價(jià)降低，檢修條件改善和便于觀測(cè)，而且可防止過(guò)壩推移質(zhì)泥沙隨水流卷入壩袋底部，從而減輕壩袋的磨損。</p><p>　　壩底板

76、高程比上游河床地形平均高程適當(dāng)抬高0.2-0.4m，取為0.2m</p><p>　　6.1.4底板型式 </p><p>　　基礎(chǔ)底板形式有平底板、低堰底板、折線底板和反拱底板等。充氣壩不受底板形狀影響，它可適應(yīng)曲面形狀底板，由于橡膠壩多采用平底板，且平底板施工方便，本設(shè)計(jì)采用平底板。</p><p>　　采用堵頭形式的橡膠壩，充壩時(shí)和邊墩的結(jié)合部位出現(xiàn)坍肩現(xiàn)象，

77、引起局部溢流，影響橡膠壩的正常運(yùn)行。在工程上采取將邊墩與壩袋接觸部位的混凝土表面做得盡量光滑、部底板局部抬高等方法來(lái)消除影響。</p><p>　　6.1.5底板分縫</p><p>　　為了防止和減少由于地基不均勻沉降溫度變化和混凝土干縮引起的裂縫，必須沿垂直于水流向?qū)Φ装暹M(jìn)行分段，即設(shè)置若干道順?biāo)飨虻挠谰每p，分段長(zhǎng)度不宜過(guò)大，亦不宜過(guò)小。由于基礎(chǔ)地基為土基，鋼筋混凝土底板順?biāo)飨虻?/p>

78、永久縫的縫距不宜大于35m。</p><p>　　本工程底板上永久縫的構(gòu)造形式采用鉛直貫通縫，縫寬取3cm，縫距取30m。</p><p>　　6.1.6底板地下輪廓的形狀和尺寸</p><p>　　根據(jù)地基的地質(zhì)條件、壩上下游的水頭差，并結(jié)合考慮壩袋錨固槽（深度和位置）的需要來(lái)選定壩底板地下輪廓的形狀和尺寸。</p><p>　　在壩底板的

79、上、游端，通常設(shè)有0.5-1.5m的齒墻，既能增加滲徑長(zhǎng)度，降低壩基底部滲透壓力，減小滲透水流的出逸坡降，又能增加壩基的抗滑穩(wěn)定性。但齒墻深度不宜超過(guò)2.0m，否則施工 有困難。</p><p>　　采用鋼筋混凝土平底板，在上下游端設(shè)置深度為1.0m 的齒墻，齒墻上部寬度為0.6m，下部寬度為0.3m。</p><p>　　6.2底板應(yīng)力和穩(wěn)定計(jì)算</p><p>

80、　　6.2.1荷載計(jì)算及組合</p><p>　?。?）壩袋及壩底板自重</p><p>　　按其幾何尺寸及材料重度計(jì)算確定。在橡膠壩結(jié)構(gòu)使用的建筑材料，主要有混凝土和鋼筋混凝土。混凝土的重度可采用23.5-24.0，鋼筋混凝土的重度采用24.5-25.0，壩袋膠布的重度可采用12.0</p><p><b>　　壩袋重:</b></p&

81、gt;<p><b>　　底板重:</b></p><p><b>　?。?）壩內(nèi)氣體壓力</b></p><p>　　壩袋內(nèi)壓數(shù)值上等于壩高水頭產(chǎn)生的靜水壓力。</p><p><b>　　水平 </b></p><p><b>　　垂直

82、 </b></p><p><b>　?。?）靜水壓力 。</b></p><p>　　應(yīng)根據(jù)橡膠壩不同運(yùn)用情況時(shí)最不利的上下游水位組合條件確定。</p><p>　　壩袋充滿水后擋水部分為曲面，靜水壓力可分為水平分力和垂直分力。</p><p><b>　　水平分力：</b></

83、p><p><b>　　垂直分力：</b></p><p>　　式中hc壩袋上游水體形心點(diǎn)位置及水體體積由CAD圖形得出。</p><p>　　（4）風(fēng)壓力 忽略不計(jì)</p><p>　?。?） 浪壓力的計(jì)算：</p><p>　　作用在橡膠壩上的浪壓力應(yīng)根據(jù)壩前風(fēng)向、風(fēng)速、風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度、風(fēng)區(qū)內(nèi)的平均水

84、深以及壩前實(shí)際波態(tài)的判別等確定。浪壓力計(jì)算公式可按照GB50286-98<<堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范>>或SL265-2001推薦的公式。關(guān)于計(jì)算風(fēng)速的取值，采用DL5077-1997的有關(guān)公式。</p><p>　　a．平均波高和平均波周期可按蒲田公式計(jì)算</p><p>　　式中：---- 平均波高</p><p>　　---- 計(jì)算風(fēng)速，參與荷

85、載基本組合時(shí)用重現(xiàn)期為50年的年最大風(fēng)速取為18m/s</p><p>　　D ---- 風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度取河道寬度的5倍，為532.5m</p><p>　　----風(fēng)區(qū)內(nèi)平均水深，為2.9m</p><p><b>　　----平均波周期</b></p><p><b>　　代入上式： </b><

86、/p><p>　　b．由建筑物的級(jí)別為四級(jí)，查《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》SL265—2001表E.0.1-1得波列累積頻率P=10%。</p><p>　　由 查表E.0.1-2</p><p><b>　　求得</b></p><p><b>　　c．</b></p><p>　　查表

87、E.0.1-3得</p><p><b>　　d．臨界水深 </b></p><p><b>　　因?yàn)?，并且</b></p><p>　　浪壓力按如下公式計(jì)算：</p><p>　　式中：----閘墩底面處的剩余浪壓力強(qiáng)度</p><p>　　----作用于壩面迎水面上的浪

88、壓力</p><p>　　----波浪中心線超出計(jì)算水位的高度</p><p><b>　　帶入計(jì)算：</b></p><p><b>　?。?）土壓力的計(jì)算</b></p><p>　　作用在橡膠壩上的土壓力應(yīng)根據(jù)填土性質(zhì)、擋土高度、填土地下水位、填土頂面坡腳及超荷載等計(jì)算確定。參照國(guó)家現(xiàn)行的DL

89、5077-1997<<水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范>>確定土壓力的形式。土壓力的計(jì)算可參照SL265-2001<<水閘設(shè)計(jì)規(guī)范>>附錄D或DL5077-1997進(jìn)行。</p><p>　　邊墩擋土部分為直立面，其后填土產(chǎn)生的土壓力為靜止土壓力。</p><p><b>　　靜止土壓力系數(shù)</b></p><

90、p>　　作用在擋土結(jié)構(gòu)上的靜止土壓力：</p><p><b>　　（7）揚(yáng)壓力的計(jì)算</b></p><p>　　計(jì)算壩基礎(chǔ)地面揚(yáng)壓力（即浮托力與滲透壓力之和）的水位計(jì)算條件，應(yīng)和計(jì)算靜水壓力的水位組合條件相對(duì)應(yīng)。 </p><p>　　壩基內(nèi)未設(shè)水泥帷幕灌漿和排水孔，最不利工況擋水時(shí)下游無(wú)水不設(shè)浮托力。</p>

91、<p><b>　　揚(yáng)壓力為:</b></p><p>　　6.2.2壩基底應(yīng)力的計(jì)算</p><p>　　橡膠壩在施工和運(yùn)用期間，其工作條件是經(jīng)常變化的，這時(shí)壩底板的作用力也隨之改變。因此，在進(jìn)行壩底板穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，首先應(yīng)分析在施工和運(yùn)用過(guò)程中可能出現(xiàn)的工作狀態(tài)，并選出其中起控制作用的情況，作為穩(wěn)定計(jì)算的條件。</p><p>　　本

92、區(qū)地震烈度為6度，根據(jù)我國(guó)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》SDJ10—78設(shè)計(jì)烈度在6度以下時(shí)除對(duì)重要工程采取抗震結(jié)構(gòu)和工程措施外可不做抗震設(shè)計(jì)。故不考慮地震影響，按完建和正常運(yùn)用兩種工況計(jì)算。</p><p><b>　　（1）完建期: </b></p><p>　　這時(shí)壩上下游無(wú)水，壩底邊無(wú)揚(yáng)壓力，只有壩及底板自身的重量，壩底板對(duì)地基的壓力較大。取為1米作為計(jì)算單元&

93、lt;/p><p><b>　　a荷載及彎矩的計(jì)算</b></p><p><b>　　荷載</b></p><p><b>　　壩袋重： </b></p><p><b>　　氣體壓力：</b></p><p><b>　

94、　底板重： </b></p><p><b>　　彎矩</b></p><p>　　壩袋重量對(duì)底板形心產(chǎn)生的彎矩：</p><p>　　壩袋內(nèi)氣體對(duì)底板形心產(chǎn)生的彎矩：</p><p>　　底板重對(duì)底板形心產(chǎn)生的彎矩為0</p><p><b>　　b壩基應(yīng)力計(jì)算</

95、b></p><p><b>　　基底面積 </b></p><p>　　壩基底面對(duì)垂直水流向形心軸的截面矩</p><p>　　c地基反力的平均系數(shù)</p><p><b>　　滿足設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　?。?）正常運(yùn)用期</

96、b></p><p>　　橡膠壩建成后，一般上游水位與壩頂齊平，下游無(wú)水。最不利條件是上下游水位差最大的情況。取1米長(zhǎng)壩段作為計(jì)算單元</p><p><b>　　a荷載及彎矩的計(jì)算</b></p><p><b>　　荷載</b></p><p>　　壩袋及氣體重： </p>

97、<p>　　底板重： </p><p>　　靜水壓力： </p><p>　　土壓力： </p><p>　　揚(yáng)壓力： </p><p>　　浪壓力： </p><p>　　作用在壩底板上的垂直力之和</p><

98、;p><b>　　彎矩</b></p><p>　　作用在底板上的力對(duì)垂直于水流方向底板中心軸產(chǎn)生的力矩：</p><p><b>　　產(chǎn)生的彎矩：</b></p><p>　　垂直水壓力產(chǎn)生的彎矩：</p><p><b>　　揚(yáng)壓力產(chǎn)生的彎矩：</b></p&g

99、t;<p><b>　　F產(chǎn)生的彎矩：</b></p><p><b>　　浪壓力產(chǎn)生的彎矩：</b></p><p>　　----計(jì)算水位 ，取2.9m</p><p>　　水平水壓力產(chǎn)生的彎矩：</p><p>　　則：地基上的作用力對(duì)基底中心產(chǎn)生的彎矩之和</p>

100、<p><b>　　b基底應(yīng)力的計(jì)算</b></p><p><b>　　基底面積 </b></p><p>　　壩基底面對(duì)于垂直水流向形心軸的截面矩</p><p>　　c地基反力的平均系數(shù)</p><p>　　6.2.3地基底板穩(wěn)定計(jì)算</p><p>　　

101、基礎(chǔ)底板的抗滑穩(wěn)定計(jì)算</p><p>　　由于底板下設(shè)有齒墻，所以底板的滑動(dòng)不是沿底板的下表面和地基土壤表面而是沿上下游齒墻最低點(diǎn)的連線的土體中滑動(dòng)。</p><p>　　抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算采用：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　----比例系數(shù) 查《橡膠壩工程技術(shù)指南》表4-7 —土

102、壤摩擦角，，則</p><p>　　----作用于底板上的垂直荷載</p><p>　　B----垂直水流方向上的計(jì)算寬度，取1.0 m</p><p>　　L----兩齒墻之間的長(zhǎng)度，近似可取底板寬為7.0m</p><p>　　----地基土的粘著力，查《橡膠壩工程技術(shù)指南》取，本設(shè)計(jì)取0.2C，則</p><p>

103、;　　----所有水平作用力之和</p><p>　　----本建筑為四級(jí)建筑物，查SL265—2001<<水閘設(shè)計(jì)規(guī)范>>，基本組合取1.20， </p><p>　?。?）正常運(yùn)用期抗滑穩(wěn)定計(jì)算</p><p><b>　　垂直力之和：</b></p><p><b>　　水平力之和

104、：</b></p><p><b>　　抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)：</b></p><p>　?。?）底板抗傾覆穩(wěn)定安全計(jì)算</p><p>　　繞底板下游齒墻最低點(diǎn)的抗傾覆力矩：</p><p>　　繞底板下游齒墻最低點(diǎn)的傾覆力矩：</p><p><b>　　則：安全系數(shù)<

105、/b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　　6.3邊墩設(shè)計(jì)</b></p><p>　　邊墩是橡膠壩在左、右岸進(jìn)行錨固和充脹壩袋成密封狀的重要部分。邊墩的設(shè)計(jì)高度應(yīng)首先滿足壩袋錨固布置的需要，同時(shí)高于壩頂溢流時(shí)最大溢流水位。邊墩有斜坡式和直墻式，其計(jì)算與底板基本相同。各種情況下的

106、平均基底壓力應(yīng)不大于地基允許承載力：基底壓力的最大值與最小值之比以及抗滑安全系數(shù)都不應(yīng)小于規(guī)定的允許值。</p><p>　　壩袋與兩岸連接布置，應(yīng)使過(guò)壩水流平順。上、下游翼墻與邊墩兩端應(yīng)平順連接，其順?biāo)鞣较虻拈L(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)水流和地質(zhì)條件確定。邊墩和翼墻是廣泛使用于水利工程中的水工擋土墻。</p><p>　　6.3.1邊墩的設(shè)計(jì)</p><p>　　在天然河道渠道中

107、建橡膠壩，為適應(yīng)上下有原有邊緣狀況，節(jié)省工程量，使水流順暢，基本上保持原有過(guò)水?dāng)嗝?，通常采用斜坡式的邊墩連接形式，迎水面坡度與兩岸坡度相同，這樣既可以消除橡膠壩錨固時(shí)出現(xiàn)的褶皺，又便于施工和安裝。但本工程設(shè)計(jì)為單跨，橡膠壩長(zhǎng)度不應(yīng)大于100m。壩址出主河槽為U型斷面，壩址處上下游經(jīng)前期治理，河道斷面近似為梯形，底寬為92m，邊坡為1：2.5，可知水面寬106.5m，為適應(yīng)工程需要邊墩采用直墻型式，采用重力式岸墻。頂部寬度取為0.5m，墻

108、高為4m，底部寬度為4.5m，背水面坡度為1：0.8，邊墩長(zhǎng)度和底板同長(zhǎng)，取為7.0m。</p><p>　?。?）邊墩應(yīng)力計(jì)算：（取B=1m作為計(jì)算單元）</p><p><b>　　a.水壓力：</b></p><p><b>　　b.邊墩自重：</b></p><p><b>　　c

109、.土體自重：</b></p><p><b>　　d.靜止土壓力</b></p><p><b>　　靜止土壓力系數(shù)</b></p><p>　　作用在擋土結(jié)構(gòu)上的靜止土壓力：</p><p>　　作用在土基上的全部豎向荷載：</p><p>　　(2)對(duì)基地中心

110、產(chǎn)生的彎矩：</p><p><b>　　水壓力產(chǎn)生的彎矩：</b></p><p>　　邊墩自重產(chǎn)生的彎矩：</p><p>　　土體自重產(chǎn)生的彎矩：</p><p><b>　　土壓力產(chǎn)生的彎矩：</b></p><p>　　地基上的力對(duì)地基中心產(chǎn)生的彎矩之和：</

111、p><p><b>　?。?）地基上的應(yīng)力</b></p><p>　　基地面積: </p><p>　　截面慣性矩: </p><p>　　（4）地基反力不均勻系數(shù)</p><p>　?。?）抗滑穩(wěn)定計(jì)算：</p><p><b>　　水平力之和:&

112、lt;/b></p><p>　　6.3.3翼墻的設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。?）上游翼墻</b></p><p>　　上游翼墻采用圓弧式反翼墻，圓弧半徑取2-5m，設(shè)計(jì)圓弧半徑為4m，高度略高于上游最高水位，取為4m。</p><p><b>　　（2）下游翼墻</b></p&

113、gt;<p>　　下游翼墻采用八字形翼墻，擴(kuò)散角取，延伸與消力池長(zhǎng)度取齊，高度應(yīng)高出最高洪水位。</p><p><b>　　6.3.4護(hù)坡</b></p><p>　　為了保護(hù)岸坡不受水流沖刷，在橡膠壩一定長(zhǎng)度內(nèi)，需要進(jìn)行護(hù)坡。護(hù)坡采用漿砌石結(jié)構(gòu)，適宜建在堅(jiān)硬的粘性土基上。護(hù)坡的高度應(yīng)在可能達(dá)到的高水位以上。上游護(hù)坡布置到鋪蓋末端，下游護(hù)坡長(zhǎng)度應(yīng)超過(guò)海

114、漫2m，以抵抗水面波動(dòng)。</p><p><b>　　6.4防滲排水設(shè)計(jì)</b></p><p>　　橡膠壩的壩基防滲排水應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)地質(zhì)條件和壩址上、下游水位差等因素，并結(jié)合消能和兩岸布置綜合考慮，以構(gòu)成完整的防滲排水系統(tǒng)。壩基的防滲長(zhǎng)度即鋪蓋或板樁等防滲設(shè)施及底板與地基接觸線的長(zhǎng)度，是壩基滲流的第一條流線長(zhǎng)度。要經(jīng)濟(jì)、合理的設(shè)計(jì)地下輪廓以及與之相應(yīng)的防滲排水設(shè)施。&

115、lt;/p><p>　　橡膠壩底板下土基滲透計(jì)算方法主要有：滲徑系數(shù)法、流網(wǎng)法、改進(jìn)阻力發(fā)和電模擬試驗(yàn)法或數(shù)值計(jì)算方法。本橡膠壩采用SL256—2001《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的閘基防滲長(zhǎng)度計(jì)算公式進(jìn)行滲透計(jì)算。</p><p>　　6.4.1滲徑長(zhǎng)度的計(jì)算:</p><p>　　式中： ----壩基滲徑長(zhǎng)度m，即壩基輪廓線防滲部分水平段和垂直段長(zhǎng)度的總和。</p&

116、gt;<p>　　----上下游水位差，2.9m</p><p>　　C ----允許滲徑系數(shù)值，2.0（在規(guī)范中查得有濾層的粘土地基允許滲徑系數(shù)為3~2，取2.0）</p><p><b>　　代入計(jì)算 </b></p><p>　　地基防滲長(zhǎng)度為7m > L = 5.8m，設(shè)計(jì)安全。</p><p&

117、gt;　　6.4.2滲透壓力的計(jì)算</p><p>　　因?yàn)槭菆?jiān)硬粘土地基不設(shè)水泥灌漿帷幕，底板上游端未設(shè)排水孔，按梯形分布計(jì)算。底板下面上游端的滲透壓力作用水頭為，下游端水頭為。 </p><p>　　作用與壩基底面上的滲透壓力：</p><p>　　式中： ----壩底板面上的滲透壓力</p><p>　　H----上游擋水高度</

118、p><p>　　L----壩底板面的水平長(zhǎng)度，7米</p><p>　　----下游無(wú)水為零</p><p><b>　　代入公式計(jì)算如下:</b></p><p>　　6.4.3抗?jié)B穩(wěn)定計(jì)算</p><p>　　簡(jiǎn)化地下輪廓線。鋪蓋、底板用其平均厚度代替，其下齒墻用板樁代替并移至兩端，如圖。計(jì)算時(shí)先

119、不算鋪蓋長(zhǎng)度。</p><p>　　(1)透水層計(jì)算深度T</p><p><b>　　，則</b></p><p>　　、------地下輪廓線分別在水平及垂直面上的投影長(zhǎng)度，m</p><p>　　比較與地基透水層的實(shí)際深度，取二者中的小者即為地基透水層計(jì)算深度T.</p><p>　　地基透

120、水層實(shí)際深度根據(jù)資料為4~6m，T取6m，取T1=6m ，T2=5.5m，T3=6m</p><p>　　(2)分區(qū)并計(jì)算各區(qū)阻力系數(shù)</p><p>　　對(duì)簡(jiǎn)化后的地下輪廓線分區(qū)，分為7個(gè)區(qū)段，1區(qū)為進(jìn)口段，2、5區(qū)為水平段，3、4、6區(qū)為垂直板樁段，7區(qū)為出口段。按其邊界條件的異同，有可分成三種典型流段：進(jìn)出口段，內(nèi)部水平段和內(nèi)部垂直段。其阻力系數(shù)用相應(yīng)公式求出。</p>