橡膠壩設(shè)計說明

橡膠壩設(shè)計說明濟寧市任城經(jīng)濟開發(fā)區(qū)市政工程中的蓼溝河橡膠壩工程摘要：世界反水壩日給我們重要啟示：修筑水壩既有積極的正面作用，也有消極的負面作用，水壩是有壽命的。水壩是河流健康生命的重要因素。應(yīng)該以的觀和可持續(xù)發(fā)展水利的新思路為指導(dǎo)，認真水壩對維持河流健康生命的影響和作用，揚長避短、趨利避害，為實現(xiàn)維持河流健康生命的目標服務(wù)。關(guān)鍵詞：水壩；河流生命；設(shè)計水壩AbstractTheWorldAnti-DamDaygivesusimportantinsight:theconstructionofdamsbothpositiveandpositiveeffect,andnegativethenegativeeffectofdamsislife.Healthylifeofriversanddamsareimportantfactors.Shouldbebasedontheconceptandnewideasforsustainabledevelopmentofwaterresourcesasaguide,carefullydamtomaintainthehealthylifeofriversandroletoadvantage,whileavoidingdisadvantages,toachievethegoalofmaintaininghealthylifeofriversandservice.Keywords:dam;riveroflife;designofdams目錄TOC\o"1-5"\h\z中文摘要、關(guān)鍵詞 1英文摘要、關(guān)鍵詞 1\o"CurrentDocument"目錄 2\o"CurrentDocument"1橡膠壩概述 3\o"CurrentDocument"2橡膠壩特點 3\o"CurrentDocument"3橡膠壩設(shè)計概況 4\o"CurrentDocument"4設(shè)計依據(jù)及規(guī)范 5\o"CurrentDocument"5材料 5\o"CurrentDocument"5.1鋼筋混凝土 5\o"CurrentDocument"5.2底墊片、密封材料、墊平片要求 6\o"CurrentDocument"6施工技術(shù)要求 6\o"CurrentDocument"6.1混凝土工程 6\o"CurrentDocument"6.2橡膠壩工程施工步驟 6\o"CurrentDocument"7其他要求 7\o"CurrentDocument"8橡膠壩設(shè)計 7\o"CurrentDocument"8.1橡膠壩泄洪能力計算 7\o"CurrentDocument"8.2橡膠壩袋優(yōu)化設(shè)計 78.3單向攔水橡膠壩的邊岸錨固型式設(shè)計 8結(jié)語 9參考文獻 10致謝辭 11橡膠壩概述橡膠壩，又稱橡膠水閘，是用高強度合成纖維織物做受力骨架，內(nèi)外涂敷橡膠作保護層，加工成膠布，再將其錨固于底板上成封閉狀的壩袋，通過充排管路用水（氣）將其充脹形成的袋式擋水壩。壩頂可以溢流，并可根據(jù)需要調(diào)節(jié)壩高，控制上游水位，以發(fā)揮灌溉、發(fā)電、航運、防洪、擋潮等效益。橡膠壩屬薄壁柔性結(jié)構(gòu)，是隨著高分子合成材料的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型水工建筑物。1957年世界上首座橡膠壩誕生于美國洛杉磯，壩高1.52m，長6.1m，壩袋膠布厚為3mm，強度為90kN/m。此后世界各國相繼開始興建橡膠壩。我國于1965年下半年開始進行橡膠壩的研制建設(shè)工作，于 1966年6月建成我國第一座橡膠壩一一北京右安門橡膠壩，壩高 3.4m，壩頂長37.6m，該橡膠壩曾兩次更換壩袋，至今運行正常。橡膠壩自20世紀90年代以來在我國發(fā)展迅速。從1966年到1993年近三十年中全國僅建成橡膠壩366座，而據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2006年10月，我國的橡膠壩已建成約2000座，近年來更是以每年新建300座左右的速度發(fā)展。國內(nèi)橡膠壩目前最高6m，單跨最長176m，多跨最長1135m，建于1980年的西藏羊八井橡膠壩海拔4300多米，為我國海拔最高的橡膠壩。橡膠壩在我國分布廣泛，西到新疆維吾爾自治區(qū)石河子市（44°17'N，86°02，E），東到黑龍江省雞西市梨樹區(qū)（45°05，N，130°41，E） ，北到黑龍江省大興安嶺林區(qū)加格達奇（50°24'N，124°07'E），南到海南省五指山市（18°46'N，109°30'E），遍布我國大陸所有的省、自治區(qū)和直轄市。此外，香港特別行政區(qū)截止 1999年已建成橡膠壩20座，臺灣省也建有橡膠壩鋼閘門。橡膠壩主要適用于低水頭、大跨度的閘壩工程，如用于水庫溢洪道上作為閘門或活動溢流堰，以增加水庫庫容及發(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、工作橋等；用于渠系上作為進水閘、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，比金屬閘門效果好；用于跨度較大的孔口船閘的上、下游閘門；用于施工圍堰或活動圍堰，橡膠活動圍堰高度可升可降，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。橡膠壩特點2.1造價低可減少投資30%?70%，可節(jié)省鋼材30%?50%，水泥50%左右，木材60%以上。2.2施工期短壩袋只需3天?15天即可安裝完畢，多數(shù)橡膠壩工程當(dāng)年施工當(dāng)年受益。2.3壩體強度高能抵抗地震、波浪等沖擊，且止水效果好，跨度大，汛期不阻水，可用于城區(qū)園林美化。1957年世界上首座橡膠壩誕生于美國洛杉磯， 壩高1.52m，長6.1m，壩袋膠布厚為3mm，強度為90kN/m。2.4維修少，管理方便橡膠壩袋的使用壽命一般為15?25年。橡膠壩設(shè)計概況3.1本工程為濟寧市任城經(jīng)濟開發(fā)區(qū)市政工程中的蓼溝河橡膠壩工程分項，工程內(nèi)容包括橡膠壩2座及其配套充排水泵房。2座橡膠壩均為設(shè)計壩高2.5m，壩軸線長度33m.橡膠壩具體位置、河道斷面及其水位等設(shè)計參數(shù)均根據(jù)蓼溝河景工程觀改造規(guī)劃確定。3.2本工程場地設(shè)計標高采用1956年黃海高程系。圖中尺寸以毫米計。3.3工程地質(zhì)情況3.3.1建設(shè)地區(qū)的抗震設(shè)防烈度6度，設(shè)計地震分組為第二組，設(shè)計基本地震加速度值為0.05g，場地類別為二類；3.3.2建設(shè)場地地層分布較穩(wěn)定，表層為填土，為抗震不利地段。3.4本工程為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)抗震等級為三級，設(shè)計使用年限為50年，工作環(huán)境類別為二(員。3.5根據(jù)地勘報告，本構(gòu)筑物基礎(chǔ)應(yīng)坐落第3層粉土上，地基承載力特征值為fak=110KPa.4設(shè)計依據(jù)及標準、規(guī)范4.1《任城經(jīng)濟開發(fā)區(qū)蓼溝河景觀改造規(guī)劃》4.2《蓼溝河橡膠壩工程巖土工程勘察報告書》4.3《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2002)4.4《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)4.5《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(2006版)(GB50009-2001)4.6《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2002)4.7《給排水工程構(gòu)筑物設(shè)計規(guī)范》（GB50069-2002）4.8《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》（SL227-98）4.9《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50003-2001）4.10《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2002）5材料5.1鋼筋混凝土5.1.1混凝土部分1） C30（水灰比不大于0.50，水泥標號不低于32.5），應(yīng)采用普通硅酸鹽水泥，抗?jié)B等級為S8?；炷恋膲A含量最大值應(yīng)符合〈混凝土堿含限值標準〉CECS53的規(guī)定，并應(yīng)嚴格控制氯離子含量：混凝土中氯離子含量分別不超過膠結(jié)構(gòu)材料用量的0.1%。墊層C15。2） 鋼材：Q235B。所有金屬構(gòu)件均需先除銹，外露部分應(yīng)刷防銹漆二道。3） 焊條：HPB235采用E43；HRB335采用E504） 混凝土添加劑：池體混凝土應(yīng)摻加抗裂防水劑，外加劑性能應(yīng)符合〈混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范〉〈GBJ118〉的規(guī)定。應(yīng)由廠家商提供外加劑摻量、配比及技術(shù)保證。5） 橡膠止水帶、聚硫密封膏的物理力學(xué)性能應(yīng)符合〈給排水技術(shù)工程構(gòu)筑物變形縫設(shè)計規(guī)程〉CECS117:2000規(guī)定的指標。5.1.2橡膠壩壩帶部分1） 壩袋膠料必須滿足下列基本要求：a） 耐大氣老化、耐腐蝕、耐磨損、耐水性好。b） 有足夠的強度。c） 壩袋使用的膠料達到或超過有關(guān)的規(guī)定。2） 膠布的層膠厚度必須滿足其防滲、抗磨和耐久性，厚度。3） 壩袋膠采用棉綸帆布，壩袋膠布必須滿足如下性能：a） 有足夠的抗拉強度和抗撕裂性能。b） 柔曲性、耐疲勞性、耐水侵泡及耐久性好。c） 與橡膠具有良好的粘合性能。d） 重量輕、加工工藝成熟。4） 廠家應(yīng)有橡膠壩袋的生產(chǎn)許可證：壩袋出廠前應(yīng)按設(shè)計合合同規(guī)定要求，依據(jù)壩袋生產(chǎn)標準進行檢驗，附有產(chǎn)品合格證和保修單并提供具有法律效力的檢驗報告。5） 橡膠壩袋安裝時，應(yīng)由技術(shù)人員負責(zé)現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)，必須對壩袋外觀質(zhì)量進行檢查，有破損出負責(zé)修補處理。6）壩袋搭接出粘著強度應(yīng)大于膠布本身強度。5.2底墊片、密封材料、墊平片5.2.1底墊片應(yīng)由廠家按設(shè)計圖紙進行制作，出廠前必須檢查其尺寸并畫出錨固線和錨固中心線；應(yīng)在醒目位置標出上下游標記。5.2.2墊平片宜采用與壩袋相同厚度或稍厚一些的橡膠片。6施工技術(shù)要求6.1混凝土工程6.1.1主鋼筋混凝土保護層厚度：走道板、池壁35,梁、地板40。鋼筋錨固長度：HPB235級30d，HRB335級35d;搭接長度：HPB235級35d，HRB235級40d。鋼筋搭接（焊接）接頭相互錯開，同一截面內(nèi)鋼筋搭接接頭數(shù)量不應(yīng)大于總數(shù)量的25%（焊接接頭50%）。6.1.2混凝土施工時，應(yīng)盡量使頂板、底板與池壁連續(xù)澆筑。如需留施工縫時，施工縫應(yīng)設(shè)在底板頂以上600處，并設(shè)鍍鋅鋼板止水帶300X3，鋼板止水施工時，鋼板止水帶大樣圖如附圖所示。6.1.3混凝土應(yīng)做好基坑降排水及度汛措施，施工間，地下水位應(yīng)控制在底板以下0.5米以下。6.1.4施工時應(yīng)根據(jù)具體要求設(shè)置馬凳及拉結(jié)筋，鋼筋規(guī)格及間距由施工方自定。6.1.5本工程圖紙應(yīng)將預(yù)留洞，預(yù)埋管道、預(yù)埋件的位置核對無誤后方可進行具體施工，嚴禁混凝土澆筑后鑿洞補埋。6.2橡膠壩工程施工步驟6.2.1在底板上分別標出壩軸線、中心線。6.2.2底墊片就位（指雙錨固壩袋）；在底墊片分別標出中心線和錨固線。6.2.3在伸入壩袋內(nèi)的充排水（氣）管、測壓管和超壓溢流管等管口四周的底墊片上，宜粘上一層橡膠片作補強處理。6.2.4在底墊片上畫出水冒、測壓管和超壓溢流管位置，復(fù)測無誤后在各管口處挖空并固定。6.2.5止水海棉（止水布）可粘在底墊上相應(yīng)位置上。6.2.6壩袋錨固順序，端部為固定式的，按先下游，后上游，最后岸墻的順序進行。從壩袋底板中心線開始向兩側(cè)同時進行安裝。錨固岸墻時，先將膠布掛起，撐平，再從下部往上部錨固。采用堵頭式錨固的，宜先安裝兩側(cè)堵頭裙腳，后錨固下游和上游。但無論采用何種錨固型式，兩側(cè)岸墻拐角處，袋布要折疊、理順、墊平，不得剪口補強處理。7其他要求7.1本工程的實施與蓼溝河景觀改造工程緊合，河道上下游應(yīng)平順銜接，必要時通知設(shè)計單位及時調(diào)整相關(guān)設(shè)計。7.2未經(jīng)事宜，本工程施工應(yīng)嚴格按照國家執(zhí)行有關(guān)規(guī)范進行，確保工程質(zhì)量。8橡膠壩設(shè)計8.1橡膠壩泄洪能力計算《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》附錄A中對橡膠壩泄洪能力，可按堰流基本公式計算：Q二￡6mB2gh3/2本式只適用于縱斷面為矩形斷面的橡膠壩:式中ho為計入行進流速水頭的堰頂水頭。問題是橡膠壩在泄洪時，壩袋不可能完全坍平于底板上。其一是壩袋內(nèi)的水不能全部放完抽凈，其二是橡膠壩自身有一個折疊厚度，按橡膠壩袋厚度一般為6—16mm考慮，其最小折疊厚度應(yīng)在0.1一0.2m左右（指折疊處最小折彎半圓直徑），加之壩袋內(nèi)剩余水體，故在計算ho時相應(yīng)減去0.1一0.3m較為合理，符合實際泄洪運行條件。 °其次是流量系數(shù)m計算取值問題，如上所述壩袋在泄洪時不可能完全坍平，而且據(jù)有關(guān)實驗表明壩袋泄洪時，壩袋在水底有較強的脈動現(xiàn)象，破壞了壩頂溢流流態(tài)，影響減少泄洪流量。故此建議在流量系數(shù)m計算取值時應(yīng)取偏小值較為適宜。側(cè)收縮系數(shù)￡是與邊界條件有關(guān)的側(cè)收縮流量影響系數(shù)，這對邊岸是直墻式，水平布置是圓弧式或八字墻式的寬頂堰流計算是適用的。但對于坡岸式錨固橡膠壩仍用寬頂堰流公式計算泄洪能力已不適宜，而且側(cè)收縮系數(shù)不易定量計算。故此建議單跨攔河坡岸式橡膠壩泄洪能力計算，采用明渠均勻流公式計算，但要同樣考慮坍壩最小折疊厚度對過水?dāng)嗝娴臏p小影響。8.2橡膠壩袋優(yōu)化設(shè)計橡膠壩設(shè)計中最主要的工作之一是，選取合適的內(nèi)外壓比值，計算確定壩袋在設(shè)計運行條件下的拉力值，也就是進行壩袋徑向強度計算。這里要同時考慮內(nèi)外壓比的大小、與壩袋拉力、有效周長、壩袋造價之間的關(guān)系。內(nèi)外壓比越大，壩袋徑向拉力越大，但壩袋有效周長也相應(yīng)減小，這就是說內(nèi)外壓比與壩袋徑向拉力、壩袋厚度大小成正比，而與壩袋有效周長成反比。而壩袋厚度，有效周長是壩袋造價的主要控制條件。所以這里存在一個如何選取內(nèi)外壓比，使壩袋既能滿足強度規(guī)范要求，又能使壩袋造價最小的優(yōu)化設(shè)計問題。由于充水式橡膠壩徑向拉力、有效周長計算是多變量函數(shù)關(guān)系，而且壩袋各種型號厚度、造價對不同的廠家有不同的數(shù)值，所以不能直接用微分求導(dǎo)計算出優(yōu)化設(shè)計取值點。按照《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》附錄B,充水式橡膠壩設(shè)計計算，壩袋徑向計算強度公式如下：T=1/2y（a—1/2）H12式中T—壩袋徑向計算強度，KN/mY—水的容重，KN/m3a一內(nèi)壓比，H0/H1H0內(nèi)壓水頭，mH1——設(shè)計壩高，m若采用雙錨線壩袋的有效周長（不包括錨固長度）為L0=S1+S式中L。一一壩袋有效周長，m °1°S1——上游壩面曲線長度，mS——下游壩面曲線長度，m本文舉例壩高H=3.5m，雙錨線錨固橡膠壩為例，利用數(shù)解法列表計算在不1同的內(nèi)外壓比值時，其徑向拉力T，有效周長L。，壩袋每米造價等綜合指標進行分析。H1=3.5m,雙錨線錨固壩袋綜合指標分析表內(nèi)外壓比aTKN/m1S1mSmL0mK=6KT（KN/m）擬選壩袋型號1.242.876.916.5213.43257.3J140140-21.349.06.156.212.35294.0J160160-21.455.15.756.0211.77330.8J180180-21.561.35.505.911.4367.5J200180-21.667.45.335.8211.15404.3J220220-2內(nèi)外壓比a強度KN/m實際K值壩袋厚mm參考價元/m2每米造價元/m備注經(jīng)緯1.22802806.536.53054096.151.33203206.536.53153890.251.43603606.537.03303884.11.54003606.537.53503990.01.64404406.537.53704125.5從上表中可以看出內(nèi)外壓比值為1.4時，壩袋每米造價3884.1元為最小，故為壩袋優(yōu)化設(shè)計取值點。另外建議4.5m以上壩高內(nèi)外壓比值宜在1.8以下，這是因為過大的內(nèi)外壓比值時壩袋徑向拉力明顯增大，從而要求壩袋厚度加大，每米造價也將顯著加大，不符合優(yōu)化設(shè)計原則，同時也給壩袋的制造安裝帶來一系列難度。8.3單向攔水橡膠壩的邊岸錨固型式設(shè)計當(dāng)壩體縱斷面為梯形布置，采用坡岸式雙錨線錨固時，一般上游坡岸錨固線做成向下游傾斜的直線，下游坡岸錨固線仍沿河底錨固線順岸坡爬升至橫向封口錨固高程。從理論分析可知在坡岸段每一斷面壩高均為變值，壩袋設(shè)計參數(shù)也隨之變化，直至壩頂高程處（兩端壩高可取設(shè)計壩高的1.1-1.2倍）。此處壩高H=0，但壩袋其它參數(shù)不可能取0，問題是該段壩袋錨固型式和寬度怎樣設(shè)計1才能使壩袋充水時外形曲線整齊美觀，又能使壩袋面積最小節(jié)約造價。經(jīng)小模型實驗分析，建議坡岸式雙錨線均做成向下游傾斜直