某地橡胶坝坝袋设计计算

摘要：本人阐述了现在水资源的短缺影响到了工业生产，为此想方在河道上建设了必要的工程措施——橡胶坝，也对某地的橡胶坝进行了深度的测量和叙述。

关键词：橡胶坝 计算 设计

Abstract: I elaborated the present shortages affect water resources to industrial production, to Party Construction -- rubber dam engineering measures necessary in the river, but also a rubber dam on a in-depth measurement and description.

Keywords: Design of rubber

中图分类号：G613.4文献标识码：A 文章编号：

1、引言

近几年，由于水资源的短缺影响到工农业生产，为此在河道上建设必要的工程措施——橡胶坝，不但可以在满足河道汛期行洪、排沥要求的前提下，拦蓄部分汛后水量，还可以达到提高河道水位、补给地下水源、提高地下水位的目的，为沿河工农业生产提供水源保证。

2、概况

某地橡胶坝坝址实测底高程1.0m（85国家基准，下同），河道深槽底宽约30m左右，上口宽50左右，深槽边坡比约为1：2。两岸滩地宽阔，堤顶高程10.0m，滩地高程8.2m左右。坝体总长52m，坝高5.0m（挡水高度5.0m），底板高程为1.0m，坝顶高程6.0m。坝体主底板为钢筋砼结构，顺河长22m，厚0.8m；坝下游设钢筋砼护坦长10m，厚0.5m，底设排水孔和反滤层；后设浆砌石护坦长10m。坝上游设钢筋砼铺盖长10m，厚0.5m，浆砌石铺盖10m。两岸护坡坡度为1:2，主底板处采用钢筋砼结构，其余部位两岸均采用与相应底板相同结构的护坡。坝袋的充排水泵房设在坝西侧，其进水口设在橡胶坝的上游侧，排水口设在橡胶坝的下游。

3、气象条件

工程地区内属温带季风性大陆性气候，冬季寒冷、干燥、少雪，春季干旱多风、冷暖多变，夏季气温高、雨水集中，秋季天高气爽、少雨。

多年平均气温11.3°～11.8℃，极端最高40.3℃，最低-21.0℃。

无霜期为150～120天。多年平均日照时数2800小时。结冰期由十二月下旬至三月上旬，平均冰期60～80天，冰厚0.2～0.8m。

年平均降水量602.3～679.0mm，由北向南递减。降水集中在7、8月份，约占全年的65%，一次性最大降水553.8mm（120小时），一日最大降水364.4mm。

年平均蒸发量（E20）1698.6～1773.8mm，北部小、南部大。

4、水文地质条件

该区域属温带季风性大陆气候，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，地下水与河水量互补关系，浅层地下水属空隙潜水类型，受大气降水补给及蓄滞水影响，随季节不同补给关系不同，枯水期地下水补给河水，汛期地下水随河水涨落而变化。

据该地区水文地质资料，地下水化学类型为

型，水质近中性，对混凝土及钢筋无腐蚀性。

5、橡胶坝坝袋设计

5.1 坝袋径向计算强度

根据《橡胶坝技术规范》（SL227-98）规定，坝袋径向计算强度应按公式进行计算，

式中： T——坝袋径向计算强度，kN/m；

γ——水的容重，10kN/m3；

α——内压比，1.25；

H——设计坝高，5m

上述数据代入式中，得坝袋径向计算强度T=93.75kN/m。

5.2 坝袋胶布设计

按照前述设计条件以及坝袋强度计算结果，在安全系数为8时，坝袋拉力为93.75×8=750kN/m。坝袋胶布在热压过程中，锦纶帆布的拉力损失可达15%～20%，其设计拉力应在863kN/m～900 kN/m之间。考虑到目前胶布加工工艺和锦纶帆布的加工能力，坝袋胶布骨架材料拟采用锦纶帆布。

胶布设计为三布四胶，其三层帆布均为拉力350kN的锦纶帆布，胶布的经纬向拉力均为1050kN/m。考虑到本工程最大挡水水头为5.0m，因此其拉力可满足工程设计的需要。胶层厚度分别设计为外覆盖胶2.5mm，夹层胶0.5mm，内覆盖胶2.0mm。

按上述设计胶布总厚度为14mm，同时为施工方便及使用安全计，采用无搭接缝结构工艺型式，要求坝袋坝布正面无气泡及明显的修补痕迹。

5.3 锚固构件计算

本工程坝袋高度为5m，根据锚固耐久性的要求及现场施工条件，锚固结构型式采用螺栓压板锚固，螺栓间距为200mm。

5.3.1锚固螺栓计算

每根螺栓所承受的荷载按公式计算

式中：Q0——每根螺栓承受的荷载，kN

T0——单位长度螺栓计算荷载，以2.5倍安全系数计为234.4kN

k1——栓紧力及扭转力的影响系数，1.75

n ——1m长度内螺栓个数，5

经计算，Q0=82.04kN， 螺栓直径按公式 进行估算，得d≥3.30cm。

式中：[σ]——螺栓允许拉应力，12.5kN/cm2。

根据上述计算，考虑到运行过程中可能出现偏心受拉的情况以及螺栓锈蚀问题，设计采用不锈钢材料、直径为35mm锚固螺栓。

5.3.2压板强度验算

根据实际布置情况及压板刚度要求，压板选用铸钢材料压板，其强度按以下公式及进行核算:

M=k2TL

式中：[σ]——压板许用应力，16000 N/cm2

W ——压板抗弯截面系数， cm3

M ——坝袋拉力作用在压板上的弯矩，N·cm

k2 ——安全系数，3.0

T ——拉力，750kN/m

L ——力臂，暂按10cm计算

计算结果为压板应采用W≥14cm3，且结构宽度不超过20cm的铸钢压板。

参考文献：

1、陆吾华、侯作启. 橡胶坝设计与管理. 中国水利水电出版社.2005

2、高本虎. 橡胶坝工程技术指南. 中国水利水电出版社.2004