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霍山高橋灣橡膠壩工程膠壩壩袋及錨固結構設計

發布日期:2020-09-15   10:24:28  信息來源:青島草莓视频下载app污版ioses下载安装平台工業  瀏覽數:595 次

1 工程概況
         高橋灣水利樞紐工程位於霍山縣城北側、淮河支流東淠河幹流上佛子嶺水庫壩下約19km處,是以攔蓄環境水、改善水生態環境為主,結合發電及旅遊等功能的綜合利用工程。樞紐工程主要建築物由橡膠壩、控製閘、水電站、進廠道路及影響處理工程等組成。橡膠壩壩型為充水式橡膠壩,壩高3.10m,壩頂高程65.60m,底板高程62.50m,共布置8跨,每跨長67.50m,壩袋全長540m,中墩及邊墩厚均為1.00m。

 

2 壩袋設計

         考慮高橋灣橡膠壩較長,且分跨布置,為不影響行洪要求,不宜設計為斜坡壩,采用枕式壩,並盡量減小中墩尺寸以較小阻水的情況。橡膠壩的錨固型式分為螺栓壓板式錨固、楔塊擠壓式錨固和膠囊充水式錨固等。根據工程特點及重要性,並多方調研,該工程橡膠壩袋錨固型式采用螺栓壓板式錨固。螺栓壓板式錨固的錨固布置有兩種方式:單線錨固和雙線錨固。單線錨固的特殊型式會導致壩體可動範圍較大,對壩袋的防磨防振不利。尤其是壩頂溢流時,可能會在下遊壩腳位置產生負壓,加劇壩袋的磨損;雙線錨固則是在壩袋四周都固定住,這樣壩體可動範圍就較小,利於壩袋的防磨防振,而且節省壩袋。因此,該工程壩袋采用雙線錨固的型式。橡膠壩壩體充滿後頂高程為65.60m,壩高3.1m,經多方調研及和類似工程對比,橡膠壩內壓比定位or.=1.4。經計算橡膠壩上遊壩袋曲線長S1=5.09m,下遊壩袋曲線長S=5.33m,上遊貼地段長度3.466m,下遊貼地段長度1.549m,壩袋徑向拉力T=43.245 kN/m。因而采用雙錨線錨固的底墊片長度(不包括錨固長度)為5.015m。根據計算,按《橡膠壩技術規範)SL227-98規定,壩袋型號選定JBD3.5—260240—2型,采用二布三膠結構,考慮該工程位於山區河道,樹枝之類的雜物較多,且早晚溫差較大,為減小壩袋被雜物刮破的可能性和延長壩袋的老化時間,設計壩袋厚度比常規廠家推薦的要厚一些(設計外膠層厚度不小於2.5mm,中膠層厚度0.5mm,內膠層厚度2.5mm,壩袋總厚度為8.5mm)。其中外層橡膠要求具有耐磨損、耐日照、耐熱及耐臭氧等性能;中層橡膠起連接骨架材料的作用,要求具有較好的強力和較高的附著力;內層橡膠除具有帆布的功能外,還要求具有較好的耐老化性能及較高的水密性和氣密性。為了更好地適應山區生態要求及以後旅遊業的發展,該工程橡膠壩壩體采用藍色壩袋。

 

3 錨固結構設計

3.1錨固線布置
         考慮該工程中橡膠壩壩頂允許溢流,對壩袋的穩定性及耐久性要求均較高。因此,壩袋錨固形式采用雙線錨固。底板上、下遊各設一條錨固線,上下遊都采用外錨固形式,中墩采用無皺折的枕式堵頭。
3.2錨固結構型式選擇
         由於該工程位於山區,河水較清,對鋼構件的鏽蝕作用不強,且壩袋擋水水頭較高,為確保錨固的可靠性,根據國內相關工程經驗及橡膠壩壩袋廠家建議,采用曲線型螺栓壓板穿孔錨固。曲線型螺栓壓板是參考了日本經驗,較普通螺栓壓板錨固止水效果更加可靠,壩袋也不容易撕裂,使用壽命更長。是一種適用於高壩的較好的錨固方式,國內近幾年已開始生產曲線型的錨固構件,運用在橡膠壩工程中,效果很好。曲線型螺栓壓板如圖1。
3.3錨固係統布置
         壩基底板上設有兩道錨固槽,橡膠壩軸線上、下遊各設一道錨固槽,錨固槽截麵采用直角梯形,直角邊設在靠近壩軸線位置,這樣能消除因壩袋運行破壞錨固槽內二期混凝土的隱患。槽深0.15m,槽底寬為0.3m,槽頂寬為0.45m,錨固件采用曲線型壓板,上壓板寬度為130mm,厚44mm,下壓板寬度為140mm,厚16mm。兩槽中心距為壩袋上下遊間貼地長度與壓板寬度之和,即為5.145m。上、下壓板間自上而下分別為補強片、壩袋、止水膠條、底墊片。壩袋為有接縫膠布製成,錨固部位需要墊平,並且壩袋不宜直接和錨固件接觸而發生磨損,壩袋由於在錨固點被穿孔,也需要膠布補強,因此在上壓板與壩袋間,設補強片。補強片采用一布二膠結構,厚4.5mm,寬0.5m。壩袋下部的止水膠條主要起止水作用,厚度為8.0mm,寬度為0.25m。圖3 上遊側錨固力分析 考慮到該橡膠壩在壩袋就位過程中,底墊片如強度不足易被扯壞,故底墊片采用一布二膠結構,其厚度為2.5ram。橡膠壩錨固大樣圖如圖2。螺栓間距根據相似工程經驗取0.2m。

 

3.4錨固計算

3.4.1螺栓計算

         經過計算可知,橡膠壩在設計狀態下,上遊側錨固力明顯大於下遊側錨固力,因此出於安全考慮,以計算得出的上遊側錨固力來設計錨固件。錨固螺栓在設計狀態下承受的拉力(如圖3):

 

G=Gl+

G1=T(R—H)/[R(f,+f2)]
G2=L1Tsin 0/(L_1)
式中:G_單位長度螺栓計算荷載,kN;G —錨固壓板克服壩袋抽出作用於壩袋上的正壓力,kN;G廠上壓板偏心拉力,kN;T_壩袋徑向拉力,kN/m;H一壩高,m;R一上遊側壩麵曲線段半徑,nl;一橡膠壩袋與止水海綿膠片之間的摩擦係數,取0.5;fl廠橡膠壩袋與上壓板之間的摩擦係數,取0.5;L_上壓板寬度,in;卜一上壓板邊沿至螺栓中心的距離,in0一壩袋經向拉力與基礎底板夾角,。。每根螺栓承受的荷載及螺栓直徑可按下式計算:
Qo= k
d≥、/
式中:Q。-每根螺栓承受的荷載;G一單位長度螺栓計算荷載;k。一栓緊力及扭轉力的影響係數;n一每米長度內螺栓根數;d一螺栓直徑;[盯卜一螺栓允許拉應力。據計算,d≥18.1mm,據此計算成果及廠家建議,采用M27螺栓。螺栓埋置深度Lm根據規範要求Lm=30d加彎鉤,但不小於250mm。該工程螺栓埋置深度采用810mm,螺栓底部設150mm彎鉤。
3.4.2壓板計算
壓板材料選用ZG230-450。壓板強度按下式驗算:
M
盯 —
M=k2TL
式中:M一壩袋拉力作用在壓板上產生的彎矩kN.m;L一力臂,為螺栓中心至壓板邊緣的距離,m;k廠安全係數,取為3.0;
w I{亢彎截麵係數;T—單位長度壩袋徑向拉力,kN。經計算13"=122.4MPa,滿足要求。
3.5錨固件防鏽蝕處理措施
         底板設置錨固槽;錨固件完全置於錨固槽內;壓板、墊板采用鑄鋼型產品,安裝前做除鏽處理;錨固螺栓螺紋區域做鍍鋅處理,其餘部位安裝前做除鏽處理;優先保證螺栓螺母不鏽蝕,二期混凝土澆築前,螺母及螺栓頂部塗聚氨酯,後用特製厚塑料袋套裝螺母及螺栓頂部,再用C25細石混凝土回填錨固槽,並采用水泥砂漿找平。

 

4 結語

        該工程橡膠壩的設計是在走訪調研多個項目及設計院、廠家的基礎上,經過充分的論證和多次審查後最終形成的方案。目前,高橋灣橡膠壩已順利建成,經過多次的充壩實驗及聯合試運行,效果良好。該樞紐工程建設對拉大城市框架、挖掘城市資源潛力、改善城市水資源環境及人居環境、提高城市品位、塑造特色景觀等諸多方麵具有十分重要意義,是霍山縣城區段東淠河水域梯級開發治理規劃的重要組成部分。樞紐的建成使城區河道這一獨特的自然資源發揮更大的社會效益,產生更多的生態效益和經濟效益,實現人水和諧共處,造福後代。