橡胶坝毕业设计

1、. . 毕 业 设 计题目拦河枢纽橡胶坝初步设计（方案一） 院 部 水利土木工程学院 专业班级 届 次 学生姓名 学 号 指导教师 二O一二年六月十八日装订线. . . 目 录1综合说明- 3 -2 工程规划- 4 -2.1基本资料- 4 -2.2坝址选择- 6 -2.3工程等级及枢纽布置- 8 -3坝袋设计- 12 -3.1坝袋结构型式设计- 12 -3.2.坝袋设计计算- 13 -3.3.坝袋胶布结构设计- 20 -4 坝基土建工程设计- 24 -4.1底板的设计- 24 -4.2底板应力和稳定计算- 27 -4.3防渗排水设计- 37 -4.4消能防冲设计- 44 -4.5岸墙、边墩和翼

2、墙设计- 54 -5 橡胶坝锚固系统结构设计- 62 -5.1锚固线的布置- 62 -5.2.锚固构件计算- 63 -6橡胶坝的控制系统设计- 67 -6.1充排方式- 67 -6.2动力设备选型设计- 67 -6.3管路布置设计- 68 -6.4 控制室的设计- 70 -参考文献- 71 -致谢词- 72 -Eye recorded1 comprehensive instructions-3- 2 engineering planning-4- 2.1 basic material-4- 2.2 Dam site choice-6- 2.3 project level and the gen

3、eral layout-8- 3 dam bag design-12- 3.1 Dam bag structure types of design -12 - 3.2 Dam bag design calculations-13- 3.3 Dam bag tape structure design-20- 4. Civil engineering design of the dam foundation -24- 4.1 the floor design-24- 4.2 bottom stress and stability of calculation-27- 4.3 the seepage

4、 control drainage design-37- 4.4 back can prevent blunt design-44- 4.5 shore wall, side pier and wing wall design-54- 5 rubber dam anchor system structure design-62- 5.1 The layout of the anchor line -62- 5.2 Anchor component calculations-63- 6 the rubber dam control system design-67- 6.1 filling dr

5、ainage mode-67- 6.2 the power equipment type design-67- 6.3 pipeline layout design-68- 6.4 control room of design-70- Reference-71- Thanks word-72- - 74 -拦河枢纽橡胶坝初步设计（方案一）作者： 水电 班指导教师： 教授设计内容简介：近年来，由于橡胶坝具有许多坝型所没有的优点，在国内外取得了飞速的发展，该坝型具有良好的应用和发展前景。橡胶坝是一座中型的橡胶坝，有灌溉、防洪、旅游、生态等效益。橡胶坝采用多跨、堵头、充水型橡胶坝。坝长480米，内外

6、压比为1.25，安全系数为6.0 。关键词：橡胶坝；坝袋设计；坝基土建工程；锚固型式；充排水系统Big river mouth yavin yavin 2 block rubber dam the river hub preliminary design (plan one)Author: HanFengyuan class one grade 2008 of Water conservancy and hydropower professional Teacher: YanHongLiang professorBrief introduction of design : In recent

7、years, due to the rubber dam has many of the advantages of the dam without, both at home and abroad and made a rapid development, the dam type has good application and development prospect. Mouth 2 yavin rubber dam is a medium-sized rubber dam, irrigation, flood control, tourism, ecological benefit,

8、 etc. Burma mouth 2 by rubber dam across, versatile block, water filling type rubber dam. The dam is 480 metres long, inside and outside pressure ratio 1.25, safety coefficient is 6.0. Keywords: rubber dam; Dam bag design; Of the dam foundation in civil engineering; Anchor type; Filling drainage sys

9、tem.1综合说明2号坝拦蓄枢纽工程位于大汶河干流处，京福高速西侧1.1公里处，总蓄水量700万m3，形成面积2900亩的水面。该工程的兴建，对加快大汶河拦蓄工程建设步伐，使大汶河成为泰安市的水上观光带、绿色生态带、文化传承带、快速发展带，具有重要的意义。工程建成后，可形成“一眼观六桥”的泰安“南大门”水景观，能有效抬升沿河两岸“汶阳田”地下水位；可在不修复砖舍坝的情况下，解决肥城南部四个乡镇几十万亩农田灌溉；为宁阳经济开发区提供生态环境支撑和水资源保障；同时结合大汶河文化遗址保护项目建设，带动当地旅游文化产业的发展。2号坝拦蓄枢纽工程为三等工程，其中主要建筑物为三级，次要建筑物为四级，自北岸

10、至南岸依次布置:引水闸及引水暗渠、水电站、调节闸、橡胶坝。橡胶坝共八孔，每孔长60米，第一孔至第五孔坝袋高度为5米，第六孔至第八孔坝袋高度为4米；调节闸共三孔，单孔6米，弧形闸门挡水；水电站装机总容量890KW,由两台320KW和一台250KW水轮机组成。2 工程规划2.1基本资料2.1.1流域概况大汶河流域位于山东省中部，北以泰山山脉与小清河及南北大沙河分流，东以鲁山，南以蒙山支脉与沂河、泗河毗邻，西界黄河。流域东西长208km，南北宽30100km，行政区划包括济南、泰安、莱芜、淄博、济宁5个市地的11个县市区，流域面积9069km2，约占全省面积的6。拟建汶口2#坝位于泰安市岱岳区大汶口

11、镇王家院村南，京福高速公路汶口大桥下游约1500m的大汶河上。汶口2#坝工程，总蓄水量700万m3，形成面积2900亩的水面。该工程的兴建，对加快大汶河拦蓄工程建设步伐，使大汶河成为泰安市的水上观光带、绿色生态带、文化传承带、快速发展带，具有重要的意义。工程建成后，可形成“一眼观六桥”的泰安“南大门”水景观，能有效抬升沿河两岸“汶阳田”地下水位；可在不修复砖舍坝的情况下，解决肥城南部四个乡镇几十万亩农田灌溉，能有效抬升沿河两岸“汶阳田”地下水位；为宁阳经济开发区提供生态环境支撑和水资源保障；同时结合大汶河文化遗址保护项目建设，带动当地旅游文化产业的发展。2.1.2水文气象大汶河流域属华北暖温带

12、半温润季风性大陆性气候区，年平均气温12.6，无霜期在200天以上，多年平均降水689.6mm，降水随时空变化较大，主要表现为四个方面：一是降水年际间变化较大，如1964年流域平均降水1327.8mm，而1988年流域平均降水仅455.2mm，丰枯比达2.92；二是降水年内分配不均，年内降水主要集中于汛期的79月，约占全年降水量的5070，而汛期降水又多集中于几场暴雨之内，如1957年全年降水871.3mm，仅7月一月降水就达501.8mm，占全年降水的57.6；三是降水在地域上分布不均，总的趋势是降水山区多于平原，东部多于西部，如新泰多年平均降水达738.8mm，而东平仅为640.0mm；四

13、是具有丰、枯交替出观、周期变化和持续时间较长的规律，如19611964年的丰水期，年平均降水为930.5mm，比多年平均多34.9，19861989年的枯水期，年均降水502.0mm，比多年平均少27.2。 由于降水的时空变化较大，因此流域内水旱灾害时常发生。风向和风力随季节变化很大，冬季多偏北风，夏季多偏南风，泰安、肥城、宁阳为最大，风速达20ms。据市气象局资料统计，流域多年平均蒸发量为564.8mm，月蒸发量9月份最高，自东向西为350.5452.5mm。根据场区水质分析资料，地下水对混凝土具弱腐蚀性，地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。根据气象资料，本区冻土深度0.46m。2.1

14、.3工程地质大汶河流域以上多为山区，下游为丘陵平原。山区约占总控制面积的75%，丘陵平原约占25%。山区主要以青石山和砂石山为主，主要岩石为花岗岩，花岗片麻岩和部分灰岩、石灰岩、砂砾石等。丘陵平原为第四纪沉积岩，同时也有变质岩。土壤性质多为砂土、亚砂土、砂壤土。设计河段的右岸自旧县至岱道庵有一条东南西北的大断层。上游山区的植被条件一般青石山区植树造林较好，草皮生长较密，水土流失不严重，而砂石山区植树造林较差，草皮生长不好，水土流失较重。大汶河拦蓄工程项目区域地下水可分为孔隙水、裂隙水和裂隙岩溶水。孔隙水主要分布于第四系；中洪积物中，主含水层为砂层。裂隙水主要分布于泰山群变质岩和石灰岩系的砂岩、

15、砾岩的构造裂隙和风化裂隙中，分布不均匀，季节性变化较大。裂隙岩溶水主要分布于寒武系、奥陶系灰岩地层中。沿河两岸地下水的补给来源广泛，有大气降水、山区丘陵的侧向补给及河流补给。第四系孔隙水多在山前冲洪积扇前缘溢出。大汶河拦蓄工程项目区域土壤主要有砂土、砂壤土、轻壤土、中壤土和重壤土等五种，其中砂土主要分布在汇河及苗河下游，面积较小，土质松散，粘粒含量少，孔隙度大，透水性好。砂壤土丰要分布于沿河两岸的河漫滩上，粘粒含量高于砂土水的供应充足。轻壤土主要分布于沿河阶地，土层较厚，孔隙度中等。土层浅，质地适中等。中壤土主要分布于沿河阶地以外的平原绥岗地，粘粒含量较高，土层厚度不均，透水性较差，但易保水肥

16、。重壤土主要分布于河洼地，由于多年淤积，土质粘重，孔隙度小。根据勘测得到的结论：（1）拦河枢纽段所处场地工程地质条件较好，岩土层分布均匀，随深度增加承载力逐步加大，适宜枢纽的建设。（2）据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），场区地震动参数峰值加速度为0.05g，反应谱特征周期为0.45s，相应于地震基本烈度为度。（3）勘察场地地势平坦，河道内勘探孔口高程最大值88.40m，最小值85.61m，地表相对高差2.79m，表层以中粗砂为主，部分基岩裸露，其下为寒武系灰岩、页岩。2.2坝址选择橡胶坝坝址的选择应根据橡胶坝的特点及运用方式要求综合考虑地形.地质.水文.气象.泥沙.管理和其它

17、因素，经过技术经济比较后确定。（1） 坝址应选择在坚硬紧密的天然土基上，虽然橡胶坝重量比其它闸坝轻，且地基受力均匀，但坝址仍然尽量选在坚硬紧密的天然土基上。（2）坝址应选择在水流平顺及河岸岸坡稳定的河段，不应选在河流水流条件发生突然变化的河段。这不仅避免发生波状水跃和折冲水流，防止有害的冲刷和淤积，而且使过坝水流平稳，减轻坝袋振动及磨损延长坝袋使用寿命。（3）对于多泥沙河流，坝址不应选在纵坡突然变缓的河段，以减少淤积。如一定要在这样的河道上建坝时，应将基础地板适当抬高，并在底板高程以下修排沙泄流闸孔。（4）坝址选择还应考虑施工导流.交通运输.基坑排水.施工供水及电源条件.。（5）坝址选择应考虑

18、便于坝袋检修维护及工程管理运用。坝址选择时要考虑建坝后是否具备检修条件，因橡胶坝的特点之一是跨度大，一般不设检修闸门，应尽量选在不筑堰的情况下，能够进行维修的地点。（6）坝址选择应考虑枢纽建筑物的合理布置。重要工程应有水工模型实验论证。拟建坝址区为喀斯特岩溶地貌，岩性为灰岩、页岩。部分岩石溶蚀明显，溶沟、溶槽发育，且局部发育有溶洞，但总体工程地质条件较好，岩土层序分明，厚度均匀，自上而下风化减弱，承载力逐渐增大，适宜建筑物的修建。根据拟建建筑物结构特点，拦河枢纽可使用天然地基，以3层灰岩页岩互层做基础持力层。该层性质稳定，承载力较高，为良好的基础持力层。承载力特征值可按360kpa考虑。根据标

19、准贯入试验结果，结合地区经验，坝址区地基岩土承载力特征值综合评价见表4.7.1： 枢纽各土层地基承载力特征值 表4.7.1承载力大小分层地基承载力（kPa）第1层壤土140第2层中粗砂150第3层灰岩页岩互层360第3-1层页岩300第5层灰岩5502.3工程等级及枢纽布置2.3.1工程等级及设计标准根据中华人民共和国行业标准SL252-2000水利水电工程等别划分及洪水标准、SL265-2001水闸设计规范，本橡胶坝工程定为三等工程，橡胶坝、控制室分别为三级建筑物。根据国家防洪标准（GB50201-94），本河段设计防洪标准为50年一遇。橡胶坝采用同标准，即设计标准为50年一遇洪水，坝址处设

20、计洪峰流量为Q=8108m3/s。2.3.2工程布置及主要建筑物汶口2号坝拦蓄枢纽工程位于大汶河干流处，京福高速西侧1.1公里处。拦河枢纽工程自北岸至南岸依次布置:引水闸及引水暗渠、水电站、调节闸、橡胶坝。橡胶坝共八孔，每孔长60米，第一孔至第五孔坝袋高度为5米，第六孔至第八孔坝袋高度为4米；调节闸共三孔，单孔6米，弧形闸门挡水。水电站装机总容量890KW,由两台320KW和一台250KW水轮机组成。枢纽工程主要建筑物包括三个部分：（1）拦河坝南岸自蒋集镇花观村至北岸王家院村南河道上，修建拦河坝，回水至汶口镇明石桥，形成面积为2900亩，蓄水量700万m3的水面，设计坝顶高程93.50m，上、

21、下游护坡比均采用1:2.5。（2）泄水闸在拟建大坝右侧修建泄水闸一座，泄水闸为C20钢筋砼结构，3孔，采用6×6m弧形钢闸门。（3）发电站泄水闸右侧修建发电站一座，3台机组，2台320千瓦机组，1台250千瓦机组。本设计为橡胶坝枢纽设计2.3.3工程规模。工程规模应根据水文水利计算研究确定，具体可参照SL278-2002，水利水电工程水文计算规范和SL104-95水利工程水利计算规范的规定进行。橡胶坝工程的规模主要是指坝的高度和长度。（1）设计坝高设计坝高是指坝袋内压为设计内压，坝上游水位计算水位，坝下游水位为零时的坝袋挡水高度。确定坝高时应考虑坝袋坍肩和褶皱处溢流的影响。底板高程比

22、河床高0.20.4m，左岸三孔取88.6m，右岸五孔取87.6;坝高 左岸： H=92.6-88.6=4.0米右岸： H=92.6-87.6=5.0米我国水利行业标准SL287-98，橡胶坝技术规范规定橡胶坝的适用范围是坝高5m及其以下的袋式橡胶坝工程，坝高超过5m或特殊用途时应进行专门的技术论证和实验研究。（2）坝长设计。坝长是指两岸端墙之间的坝袋的距离。坝长的确定，应满足校核流量时上游水位不超过防洪限制水位，下游单宽泄流量不超过允许单宽泄流量。考虑坝袋运输、安装、检修方便以及运行管理要求，单跨最大坝长在100m以内为宜。对于冰凌等漂浮物较多的河段，单跨在20-30m为宜。本橡胶坝设计为八孔

23、充水式，边墩为直墙式，每孔坝长60米（3）工程结构橡胶坝整个工程结构主要由三部分组成：基础土建部分包括基础底板、边墩、上下游翼墙、上下游护坡、上游防渗铺盖、下游护坦、海漫、防冲槽等。这部分的作用是将上游水流平顺而均匀的引入并通过橡胶坝，并保证水流过坝后不产生淘刷。固定橡胶坝的基础地板要能抵抗通过锚固系统传递到底板的压力，使坝体得到稳定。挡水坝体。即橡胶坝袋和锚固结构，用水将坝袋充胀后即可调节水位和控制流量。控制及观测系统。包括充胀坝体的充排设备、安全及观测装置等。如空压机、压力表、水封管、水位计等。2.3.4 泵房机电设备的选型14号水泵选用便拆式管道离心泵，型号为SLB350-12.5，单泵

24、配套功率为55kw，流量为1200立米/h，扬程为12.5米。5号水泵选用便拆式管道离心泵，型号为SLB250-12.5，单泵配套功率为30kw，流量为550立米/h，扬程为12.5米。集水池内设潜水排污泵，型号为50WQ（）15-8-0.75，配套功率为0.75kw,出水口接入放水主管道。电动葫芦功率为1.6kw,泵室底板下设C15砼垫层，厚100mm。DN1000电动蝶阀4个，单个功率为0.75kw；DN500电动蝶阀3个，单个功率为0.55kw;DN4000电动蝶阀1个，单个功率为0.50kw，DN350电动蝶阀8个，单个功率为0.37kw;DN250电动蝶阀2个，单个功率为0.30kw

25、.2.3.5消防本工程的防火设计按现行的水利水电工程设计防火规范（SDJ278-90）执行。控制室各层均按设计防火规范配置消火栓和灭火器。3坝袋设计3.1坝袋结构型式设计3.1.1坝袋结构型式的选择:坝袋的结构，从外形上可分为袋式，帆式和混合式。袋式分为单袋式和多袋式。单袋式是按照设计坝高安装一个袋囊，达到挡水高度，多用于坝高较低的工程，是目前国内外通常采用的坝型。该橡胶坝的设计坝高为：南岸三孔4.0米；北岸五孔5.0米。3.1.2坝袋的内外压比坝袋的设计内外压比是指坝袋的内压高度与坝袋设计高度的比。当坝高一定时，坝袋的外形尺寸主要受坝袋内压水头的影响。内压水头与坝袋的有效周长成反比，与坝袋的

26、拉力成正比。根据调查充水式橡胶坝采用的设计内外压比范围是1.251.60之间。从运用角度出发，没有特别要求时，内压比无需选择太大。从强度角度讲，坝高较小时，强度的选择基本不受材料限制，内压比选择幅度很大，为节省坝袋材料，可选取较大值。而高坝的强度选择受材料限制很大，宜选取较小值。在内压比选择幅度较大时，内外压比的选择应经技术经济比较后确定。橡胶坝的坝袋的设计内外压比取为1.25。3.1.3坝袋强度设计的安全系数坝袋强度设计安全系数定义为坝袋抗拉强度与坝袋设计计算强度之比，这是一种不论建筑物等级而采用的单一安全系数法。在制定<<橡胶坝技术规范>>时规定 “坝袋强度设计安全

27、系数充水坝应不小于6.0，充气坝应不小于8.0”。充水坝强度设计安全系数下限定为6.0，这是调查国内已建的橡胶坝坝袋强度设计安全系数的选取情况。在具体计算坝袋强度安全系数时，直接采用坝袋胶布名义强度值计算时，应扣除15%-25%的胶布强度损失。3.2.坝袋设计计算3.2.1 左岸坝袋设计计算（1）橡胶坝的设计坝高H=4m坝袋的设计内外压比=1.25 查橡胶坝技术规范表2.2-1充水式橡胶坝坝袋设计参数表可得: 由计算可得:坝袋径向计算强度 T = 3.75 × 42 = 60 KN/m上游坝面曲线段长度 S1 = 1.8464 × 4 = 7.3856 m下游坝面曲线段长度

28、 S = 1.8097 × 4 =7.2388 m坝袋上游段贴地段长度 n = 1.4142 × 4 = 5.6568 m 坝袋下游段贴地段长度 x0 = 0.6473 × 4 = 2.5892 m 双锚坝袋有效周长 L0 = S1 + S = 14.6244 m 双锚坝底垫片有效长度 n + x0 = 8.246 m坝袋上游段曲率半径 R1 = 1.5 × 4 = 6 m有效周长加锚固长度即为加工长度，而锚固长度L = 0.6 m，则总周长L = 14.6244 + 8.246 + 2 × 0.6 = 24.0704 m坝袋单宽容积 V =

29、1.8405 × 42 = 29.448 m3坝袋横断面曲线坐标，坐标选取如图.3.2.1.1 图.3.2.1.1上游坝面曲线坐标:查<橡胶坝工程技术指南>附表1-2，充水式橡胶坝椭圆曲线坐标表由=1.25可列下表 表3.2.1.2一0.000.050.100.150.200.250.300.350.400.64730.81380.87290.91110.93700.95380.96320.96610.9630二0.450.500.550.600.650.700.750.800.850.95400.93930.91860.89150.85740.81550.76410.7

30、0110.6226三0.900.951.000.52120.37780.000把H1 = 4 m代入表格可得下游坝面曲线点坐标表3.2.1.3一y0.0000.2000.4000.6000.8001.0001.2001.4001.600x2.58923.25523.49163.64443.74803.81523.85283.86443.8520二y1.8002.0002.2002.4002.6002.8003.0003.2003.400x3.81603.75723.67443.56603.42963.26203.05642.80442.4904三y3.6003.8004.000x2.08481

31、.51120.0000（2）坝袋堵头设计堵头处相应坝袋内压比为1:1.31查橡胶坝技术规范表B.2.2.-1，充水式橡胶坝坝袋设计参数表可得 将H1=4 - 0.8=3.2m 代人得T=4.05×3.22=41.472KN/mS1=1.7428×3.2=5.577mS=1.7646×3.2=5.647mX0=0.5772×3.2=1.847mn=1.27×3.2=4.064mR=1.3065×3.2=4.181m坝袋堵头外形尺寸如图3.2.1.4图3.2.1.43.2.2 右岸坝袋设计计算橡胶坝的设计坝高H=5 m坝袋的设计内外压比=

32、1.25 查橡胶坝技术规范表2.2-1充水式橡胶坝坝袋设计参数表可得: 由计算可得:由计算可得:坝袋径向计算强度 上游坝面曲线段长度 下游坝面曲线段长度 下游贴地段长度 上游贴地段长度 上游坝面曲线段半径 坝袋有效周长 底垫片有效长度 坝袋单宽容积 坝袋横断面曲线坐标，坐标选取如图.3.2.2.1图.3.2.2.1上游坝面曲线坐标:查<橡胶坝工程技术指南>附表1-2，充水式橡胶坝椭圆曲线坐标表由=1.25可列下表 一0.000.050.100.150.200.250.300.350.400.64730.81380.87290.91110.93700.95380.96320.9661

33、0.9630二0.450.500.550.600.650.700.750.800.850.95400.93930.91860.89150.85740.81550.76410.70110.6226三0.900.951.000.52120.37780.000把代入表格可得下游坝面曲线点坐标一y0.0000.250.500.751.001.251.501.752.00x3.23654.06904.36454.55554.6854.7694.8164.83054.815二y2.252.502.753.003.253.503.754.004.25x4.77004.69654.59304.45754.28

34、74.07753.82053.50553.113三y4.504.755.00x2.6061.8890.000（2）坝袋堵头设计堵头处相应坝袋内压比为1:1.27查橡胶坝技术规范表B.2.2.-1，充水式橡胶坝坝袋设计参数表可得坝袋堵头外形尺寸如图3.2.2.2图3.2.2.23.3.坝袋胶布结构设计3.3.1坝袋胶布结构坝袋胶布的主要材料是橡胶和帆布.橡胶在坝袋中起胶合密封和保护受力的作用。对橡胶材料的基本要求是:耐大气老化，耐水性，耐侵蚀，耐磨损，和有足够的抗拉强度.抗撕裂性能.柔性好.耐挠曲.耐久性能好，以及适宜橡胶加工工艺。左岸：由坝袋拉力T = 60 × 6 = 360 KN

35、/m 和坝高H=4.0m，选用坝袋型号JBD4.0-300-2，坝袋胶布型号为J300300-2。 坝袋为一布两胶，胶布层数为两层，外层胶厚为6.00mm内层胶厚为4.00mm。坝袋胶布的径向强度为600KN/m，考虑25%胶布强度损失后胶布强度为450KN/m。坝袋强度安全系数K=600 / 60×(1-25%) =7.5>6.0故满足设计要求。右岸：由坝袋拉力和坝高H=5.0m，坝袋采用蓝色有缝搭接坝袋，坝袋型号，坝袋胶布型号为，坝袋胶布采用锦纶帆布。 坝袋为两布三胶，胶布层数为三层，外层胶厚为6.50mm内层胶厚为4.50mm，夹层胶厚为0.4mm。查橡胶坝工程技术指南表

36、C.0.4得坝袋胶布的径向强度为900KN/m，考虑25%胶布强度损失后胶布强度为675KN/m。 坝袋强度安全系数故满足设计要求。3.3.2坝袋展开图根据橡胶坝的多跨布置，在岸边采用直墙边墩，在中墩处采用直墙式连接。(一)左岸坝袋展开图a为锚固长度，本设计定a=0.6m 则坝袋长度 A = 60 m E=52m F = 4 m坝袋宽度的计算:根据橡胶坝设计指南充水坝采用穿孔式钢压板锚固，锚固长度为60cm，即=0.6mB =S1+S+2a=14.6244+2×0.6=15.8244m C=S1+S=5.577+5.647=11.224mD=(B-C)/2=2.3m坝袋展开图如图3.

37、3.2.1图3.3.2.1 (二)右岸坝袋展开图A = 60 mE = 52 m图3.3.2.24 坝基土建工程设计橡胶坝的土建工程包括基础底板、边墩(岸墙)、中墩、上下游翼墙、上下游护坡、上游防渗铺盖、下游消力池、护坦、海漫、防冲槽等。4.1底板的设计橡胶坝的基础底板是承受其上部自重、水重及荷载，并向地基传递的结构， 同时它又是地下轮廓线的主要组成部分，限制通过地基的渗透水流，减小地基渗透变形的可能性，并保护地基免受泄水水流的冲刷。因此，坝底板必须具有足够的坚固性、整体性、抗渗性和耐久性。坝底板常采用钢筋混凝土结构。4.1.1底板顺水流方向的长度底板顺水流方向的长度即底板宽度应满足坝袋坍落线

38、的宽度要求，并在上下游应留有足够的安装检修的交通道。底板宽度等于坝袋坍落宽度与上下有坝袋的安装检查维修所需要的交通要道之和，一般交通要道上游与下游各取0.5-1.0m(包括坝袋残余变形值所需贴地长度在内),本工程上游取1.0m,下游取1.0m。基础底板长度的计算公式如下。对于双锚固的橡胶坝L=( L02 + L03 ) / 2+ L1+ L2式中 L02-双锚固时坝袋的有效周长 mL03-双锚固时坝袋的有效周长 mL1-上游交通道长度，取为1.0mL2-下游交通道长度，取为1.0m左岸：取 L=( 14.6244 + 8.246 ) / 2+ 1.0+ 1.0=13.4352 m所以本设计取L

39、= 14 m 右岸： 所以本设计取L= 17.5 m 4.1.2底板厚度的确定 底板厚度应根据地基土质作用荷载等因素确定，在满足基础抗滑稳定底板强度和刚度的条件下来确定。227-98橡胶坝技术规范建议，坝底厚度常采0.5-0.8，应满足管路布置和结构需要，对有防冻和特殊要求的工程可适当加厚。本设计有防冻要求，底板厚度取为1.0 m。4.1.3底板高程橡胶坝基础底板高程的选定不仅与坝高坝袋周长及工程造价有直接关系，还与运用要求及坝袋检修关系密切。坝底板高程定的低一些，可以加大下泄流量，但坝袋高度增加，坝袋周长加长，坝袋检修条件差。因此，在不影响泄流的情况下，坝底板高程比上游河床地形平均高程适当抬

40、高0.2-0.4m，这不但可使整个高程造价降低，检修条件改善和便于观测，而且可防止过坝推移质泥沙随水流卷入坝袋底部，从而减轻坝袋的磨损。坝底板高程比上游河床地形平均高程适当抬高0.2-0.4m，取为0.4m。左岸坝底板高程为88.60m；右岸坝底板高程为87.60m。4.1.4底板型式 基础底板形式有平底板、低堰底板、折线底板和反拱底板等。充水坝只适用于平底板，且平底板施工方便，本设计采用钢筋混凝土平底板。采用堵头形式的橡胶坝，充坝时和边墩的结合部位出现坍肩现象，引起局部溢流，影响橡胶坝的正常运行。在工程上采取将边墩与坝袋接触部位的混凝土表面做得尽量光滑、部底板局部抬高等方法来消除影响。4.1

41、.5底板分缝为了防止和减少由于地基不均匀沉降温度变化和混凝土干缩引起的裂缝，必须沿垂直于水流向对底板进行分段，即设置若干道顺水流向的永久缝，分段长度不宜过大，亦不宜过小。由于基础地基为土基，钢筋混凝土底板顺水流向的永久缝的缝距不宜大于35m。本工程底板上永久缝的构造形式采用铅直贯通缝，每孔60.0m，距边墩或中墩4m处各设一个，再在距边墩或中墩21.3m处各设一个，所以每孔分4个永久缝。4.1.6底板地下轮廓的形状和尺寸根据地基的地质条件、坝上下游的水头差，并结合考虑坝袋锚固槽（深度和位置）的需要来选定坝底板地下轮廓的形状和尺寸。在坝底板的上、游端，通常设有0.5-1.5m的齿墙，既能增加渗径

42、长度，降低坝基底部渗透压力，减小渗透水流的出逸坡降，又能增加坝基的抗滑稳定性。但齿墙深度不宜超过2.0m，否则施工 有困难。左岸：在上下游端设置深度为1.0m 的齿墙，齿墙上游宽度为1.0m，下游宽度为0.5 m。如图4.1.6.1右岸：在上下游端设置深度为1.5m 的齿墙，齿墙上游宽度为1.0m，下游宽度为0.5 m。如图4.1.6.2如图4.1.6.1如图4.1.6.24.2底板应力和稳定计算4.2.1荷载计算及组合（1）左岸荷载计算及组合坝袋及坝底板自重按其几何尺寸及材料重度计算确定。在橡胶坝结构使用的建筑材料，主要有混凝土和钢筋混凝土。混凝土的重度可采用23.5-24.0，钢筋混凝土的

43、重度采用24.5-25.0，坝袋胶布的重度可采用12.0坝袋重:Wd =12 × (L0+2a) ×d=12×(14.624+0.6×2) ×0.01135=2.155KN/mL0 ：坝袋有效周长a：锚固长度d：坝袋厚度底板重:坝内水体压力坝袋内压数值上等于坝高水头产生的静水压力。静水压力 。应根据橡胶坝不同运用情况时最不利的上下游水位组合条件确定。坝袋充满水后挡水部分为曲面，静水压力可分为水平分力和垂直分力。水平分力：垂直分力：风压力 忽略不计浪压力的计算：作用在橡胶坝上的浪压力应根据坝前风向、风速、风区长度、风区内的平均水深以及坝前实际波态

44、的判别等确定。浪压力计算公式可按照GB50286-98<<堤防工程设计规范>>或SL265-2001推荐的公式。关于计算风速的取值，采用DL5077-1997的有关公式。a平均波高和平均波周期可按蒲田公式计算 式中：平均波高 计算风速，参与荷载基本组合时用重现期为50年的最大风速， 风速取为20 D 风区长度取河道宽，为534.5m 风区内平均水深，为4m 代入上式： -平均波周期 查堤防工程设计规范表C.1.3-2得b由建筑物的级别为三级，查水闸设计规范SL2652001表E.0.1-1得 波列累积频率P=5%。 查堤防工程设计规范表C.1.3-1 求得 c临界水深

45、因为 ，并且，即4>0.463 且 4>7.02/2=3.51 浪压力按如下公式计算： 扬压力的计算计算坝基础地面扬压力（即浮托力与渗透压力之和）的水位计算条件，应和计算静水压力的水位组合条件相对应。 坝基内未设水泥帷幕灌浆和排水孔，最不利工况挡水时下游无水不设浮托力。（2）右岸岸荷载计算及组合坝袋重:底板重:坝内水体压力静水压力水平分力：垂直分力：风压力 忽略不计浪压力 4.2.2坝基底应力的计算橡胶坝在施工和运用期间，其工作条件是经常变化的，这时坝底板的作用力也随之改变。因此，在进行坝底板稳定计算时，首先应分析在施工和运用过程中可能出现的工作状态，并选出其中起控制作用的情况，作

46、为稳定计算的条件。本区地震烈度为6度，根据我国水工建筑物抗震设计规范SDJ1078设计烈度在6度以下时除对重要工程采取抗震结构和工程措施外可不做抗震设计。故不考虑地震影响，按完建和正常运用两种工况计算。（1） 完建期: 左岸完建期这时坝上下游无水，坝底边无扬压力，只有坝及底板自身的重量，坝底板对地基的压力较大。取为1米作为计算单元 a荷载及弯矩的计算 坝袋重： 水体压力： 底板重： 弯矩 坝袋重量对底板形心产生的弯矩： 坝袋水体对底板形心产生的弯矩： 底板重对底板形心产生的弯矩为 b坝基应力计算 基底面积 坝基底面对垂直水流向形心轴的截面矩 c地基反力的平均系数 满足设计要求右岸完建期经计算满

47、足设计要求（2） 正常运用期左岸正常运用期橡胶坝建成后，一般上游水位与坝顶齐平，下游无水。最不利条件是上下游水位差最大的情况。取1米长坝段作为计算单元。 a荷载及弯矩的计算 荷载 坝袋及水体重： 底板重： 静水压力： 扬压力： 浪压力： 作用在坝底板上的垂直力之和： 弯矩 作用在底板上的力对垂直于水流方向底板中心轴产生的力矩： 和W2产生的弯矩由（1）计算得： 垂直水压力产生的弯矩： 扬压力产生的弯矩： 浪压力产生的弯矩： 水平水压力产生的弯矩： 则：地基上的作用力对基底中心产生的弯矩之和 b基底应力的计算 基底面积 坝基底面对于垂直水流向形心轴的截面矩 c地基反力的平均系数 右岸正常运用期经

48、计算满足设计要求4.2.3地基底板稳定计算基础底板的抗滑稳定计算由于底板下设有齿墙，所以底板的滑动不是沿底板的下表面和地基土壤表面而是沿上下游齿墙最低点的连线的土体中滑动。抗滑稳定安全系数计算采用： 式中：坝基底面与岩石地基之间的抗剪断摩擦系数，可按橡胶 坝工程技术指南表4-9的规定采用。取0.68 C'坝基底面与岩石地基之间的抗剪断粘结力，Kpa，可按橡 胶坝工程技术指南表4-9的规定采用.取0.45 所有水平力之和 B垂直水流方向的计算宽度，取1.0m L两齿墙之间的长度。 作用于地板上的垂直荷载 Kc本建筑为三级建筑物，查橡胶坝工程技术指南，基本组合Kc=3.00（1） 正常运用期抗滑稳定计算左岸正常运用期抗滑稳定计算 垂直力之和： 水平力之和： 抗滑稳定安全系数