充氣式橡膠壩工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告

充氣式橡膠壩工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告第一章緒論橡膠壩是用高強(qiáng)合成纖維織物做受力骨架，內(nèi)外涂形成擋水壩。不需要擋水時(shí)，泄空壩內(nèi)的水或氣，恢閘、分水閘、節(jié)制閘，能夠方便地蓄水和調(diào)節(jié)水位和堤或擋潮閘，由于不受海水浸蝕和海生生物的影響，跨度較大的孔口船閘的上、下游閘門(mén)；用于施工圍堰或堰高度可升可降，并且可從堰頂溢流，不需取土筑堰可第二章工程設(shè)計(jì)區(qū)農(nóng)田的灌溉保證率由60%提高到95%。xx河發(fā)源于山西省xx縣境內(nèi)，從xx縣入境，匯支xx、xx后橫穿xx縣全境，向東入保定市xx。是xx河南支主要來(lái)水支流之一。干流在xx縣建有大型屬于xx河水系。xx河水系位于海河流域中部，發(fā)源于西部xx區(qū)，經(jīng)獨(dú)流減河壩址車(chē)為堅(jiān)硬粉質(zhì)黏土，各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)為：凝聚力=60.0kpa區(qū)內(nèi)地層中粗砂巖產(chǎn)狀為：走向0～25o。傾向W或N大可達(dá)2～3m。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（3）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。和漩渦將卵石和泥沙等雜物帶到下游側(cè)錨固線(xiàn)外的底一定長(zhǎng)度的平直，河床4—6米以下均為基巖。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(chǎng)化、安裝簡(jiǎn)單、水流寬度為4.6米，而充氣橡膠壩僅要求為3.7米，節(jié)約基礎(chǔ)投資20%；壩高為a.設(shè)計(jì)壩高.壩高H=75.8-78.7=2.9米壩高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(zhuān)門(mén)的則壩長(zhǎng)L=92米河段，單跨在20-30m為宜。本工程所處地區(qū)壩壩高行國(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》。本橡膠壩定為四等工程，橡膠壩控制室為4級(jí)建筑物。xx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SL227-98<<橡膠壩技術(shù)S1=1.3110×2.9=3.8019mS=1.5708×2.9=4.55532mD=0.5991×2.9=1.7374mL0=S+S1=10.083m3、V=0.8927×2.92=7.51m3VΛ壩袋橫斷面曲線(xiàn)坐標(biāo)，坐標(biāo)選取如圖.VΛS1 y1H1 x1H1 y1H1 x1H1三 y1H1 x1H1把H1=2.9m代入表格可得下游壩面曲線(xiàn)點(diǎn)坐標(biāo)一YX二YX三YX壩袋膠布的主要材料是橡膠和帆布.橡膠在壩袋中起作用。對(duì)橡膠材料的基本要求是:耐大氣老化，足夠的抗拉強(qiáng)度.抗撕裂性能.柔性好.耐撓曲.耐久性由壩袋拉力T=42.05×8.0=336.4KN/m和壩高H=2.9m，選用壩袋型號(hào)壩袋強(qiáng)度安全系數(shù)K=360/42.05×(1-20%)=10.7>8.0故滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)橡膠壩的多跨布置，在岸邊采用直墻邊墩，在即a1=0.35mlA單錨固線(xiàn)布置時(shí)，錨固線(xiàn)的位置是在離上游0.5-1.0m處，是為了安裝壩袋檢查維修所=168.2KNT—壩袋環(huán)向拉力，按設(shè)計(jì)時(shí)徑向拉力計(jì)算=22.773mm螺栓材質(zhì)選用Q235鋼，則其值[σ]=23.5KN/cm2選用直徑φ=25mm的鋼栓，其規(guī)格型號(hào)為M27，適用于壩高2.5-3.0m按經(jīng)驗(yàn)螺栓長(zhǎng)度可取為20d--25d，本設(shè)計(jì)取ld=20d=500mmK2---安全系數(shù)，一般取為3.0=126.36KN/cm<[σ]=129KN/cm垂直Fy=rV=10×0.7=7.0KN/m=37.4KN/m換算成壓強(qiáng)為37.4Kp管道直徑：:=92.16mmQ---管段內(nèi)的最大計(jì)算流量，m3/s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)控觀(guān)測(cè)系統(tǒng)由壓力表、內(nèi)壓檢測(cè)、上下游水位觀(guān)測(cè)單跨橡膠壩，除不設(shè)中墩外，其它設(shè)施均與的堅(jiān)固性、整體性、抗?jié)B性和耐久性。壩底板常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R__45__50R__45__50混凝土和鋼筋混凝土。混凝土的重度可采用23.5-24.0KN/m3，鋼筋混凝土的重度采用24.5-25.0KN/m3，壩袋膠布的重度可采用12.0KN/m3垂直Fy=rV=10×0.83=8.3KN/m水平分力：Fx=YhcAx=10×1.3垂直分力：Fy=YV=10×0.5858=5.858KN/m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。式中：hm----平均波高VHm----風(fēng)區(qū)內(nèi)平均水深，為2.9mT代入上式：=0.13×0.224×0.35=1.668求得hp=0.325mV(V02,V(V02,因?yàn)镠>Hk，并且H<P§Т§Тcos2(φ+ε)P=1YHK0=1×20.3×42×0.48壩基內(nèi)未設(shè)水泥帷幕灌漿和排水孔，最不利工況擋可能出現(xiàn)的工作狀態(tài)，并選出其中起控制作用的完建期壩基壓力計(jì)算圖壩袋重：W1=1.03KN/m氣體壓力：F=37.4KN/mΣG=W1+F+W2=168.93KN/mM1=W1L1=1.03×[3.5-(0.5+1.5766)]=1.466KN.mb壩基應(yīng)力計(jì)算基底面積A=B×Ld=7m2σminx23746。2P WFP WFPFWiFPFWiFW靜水壓力：Fp=36.45KN/mF=70.03KN/mz浪壓力：Pw=6.05KN/mWM1=38.4×(3.50.51.5766)=54.27Khs----計(jì)算水位，取2.9mΣMy=Mw+Mp+MF=104.424KN.mb基底應(yīng)力的計(jì)算=10.810.961740.4σminf0----比例系數(shù)查《橡膠壩工程技術(shù)指南》表4-7φ—土壤摩擦角19o，φoo，則f0=tanφ0=tan17.9o=0.308ΣWi----作用于底板上的垂直荷載C0----地基土的粘著力，查《橡膠壩工程技術(shù)指南》C0取0.2C~0.3C，本設(shè)ΣPi----所有水平作用力之和水平力之和：ΣP=Mw+Mp=36.45+6.05=lWWPlWWP55P2B2b.邊墩自重：Wt(2,t(2,022L022L\cos(ε-φ0)cos(ε-α)」P2截面慣性矩:BL2=3.375m3R=4R=4底板上游反弧形翼墻下游八字形翼墻L=CΔHΔH----上下游水位差，2.9m布計(jì)算。底板下面上游端的滲透壓力作用水頭為H1，下游端水頭為h2。H1L----壩底板面的水平長(zhǎng)度，7米L0、S0------地下輪廓線(xiàn)分別在水平及垂直面上的投影長(zhǎng)度，m(2)分區(qū)并計(jì)算各區(qū)阻力系數(shù)ξi進(jìn)出口段：ξ0=1.5(+0.4413=1.5(6)2+0.4413內(nèi)部垂直段lnctg=0.176=2ln1.33兀=0.186[J]=0.40~0.50Σξi----阻力系數(shù)，S'---底板與板樁在粘性土內(nèi)的埋深。取S'=1m。β----阻力修正系數(shù)，當(dāng)β>1時(shí)，取β=1式中S'底板與板樁在粘性土內(nèi)的埋深即出口滲徑長(zhǎng)度代入得：滿(mǎn)足安全要求，故可以不設(shè)鋪蓋。 3Q=εσmB·2gHm---流量系數(shù)，視為寬頂堰m=0.33~0.35，取0.35σ----淹沒(méi)系數(shù)，寬頂堰淹沒(méi)條件hs>0.8H0,則=0.8，查《水力學(xué)上》表8.2得σ=1.00ε----堰流側(cè)收縮系數(shù)，與邊界條件無(wú)關(guān)，取1=688.7m3/s橡膠壩泄流一般有以下三種流態(tài)：①橡膠壩全部坍游護(hù)坦與底板高程齊平時(shí)，下游壩腳處易產(chǎn)生局部負(fù)壓落與原河床水流條件近似，故只進(jìn)行全部沖起和逐漸增大，此時(shí)壩袋外形逐漸接近寬頂堰；當(dāng)壩袋內(nèi)壓比ZHHHH0svshctdhctdLsj消力池計(jì)算示意圖按照橡膠壩壩頂溢流高度為0.3米，h0=0=26.2m3/s查橡膠壩Qht關(guān)系曲線(xiàn)，查得下游水深ht<0.5m---流量系數(shù)，對(duì)于堰頂進(jìn)口為圓角的按如下式中：h0----堰頂水頭P0----考慮墩頭及堰頂入口的形狀系數(shù)，邊墩頭部為矩形，則堰H0(m)系數(shù)mε1(m3/s)單q(m2/s))878193596qε0εc"εc設(shè)計(jì)流量為qd=0.727m3/s.估算池深:d=σjh-ht=1.05×0.905-0.54=0.41m設(shè)池深d=0.40m.查水力學(xué)下冊(cè)附錄1可得ε=2.53，則可計(jì)算出h=0.95m則d=σjh-(ht+ΔZ)=1.05×0.95-(0.54+0.076)=0.38m接近與d=0.4m，所以消力池深度定為0.4m。由表中數(shù)據(jù)可知，池長(zhǎng)設(shè)計(jì)流量q=2.909m3/s時(shí)，水躍長(zhǎng)度最長(zhǎng)。水躍長(zhǎng)度：Lj=6.9(h-hc)=6.9×1.1234=7.75mLsj=Ls+βLj=7.8mLs----消力池斜坡段水平投影β----水躍校正系數(shù)，根據(jù)規(guī)范取值0.7~0.8，本設(shè)計(jì)取0.8式中ΔH'----泄水時(shí)的上下游水位差，m；k1----消力池底板計(jì)算系數(shù)，可采用0.15~求得：=0.45m式中U----作用在消力池底板的揚(yáng)壓力，kpa；L1----排水孔中心線(xiàn)與底板底面上游端的水α----滲透壓力強(qiáng)度系數(shù)，采用0.25；L----消力池底板的水平長(zhǎng)度。W----作用在消力池底板頂面的水重，KW=10×8.0×2.93=234.4KPaP斷面流速水頭值的5%；Pyb----消力池底板的飽和容重，kN/m3。(2)消力池與基礎(chǔ)底板，翼墻及海漫間均用縫