新疆蘑菇湖水庫充氣式橡膠壩壩袋錨固方法淺析

【摘要】對工程級別較低的充氣式橡膠壩的錨固方法和計算思路進行了淺析，保證了該橡膠壩的錨固安全。對充氣式橡膠壩壩袋的錨固提供了經驗，具有一定的參考價值。

【關健詞】壩袋錨固件；錨固方法；強度計算

橡膠壩壩袋的錨固方法一直是 橡膠壩技術工作者關注的焦點之一。目前，壩袋常用的錨固 型式；按結構材料分，有螺栓鋼壓板錨固，混凝土契塊擠壓錨固，及膠囊充水錨固。按錨固方式分，有單錨固（上游側）；雙錨固（上，下游側）。蘑菇湖水庫橡膠壩設計高1.5米（更換壩袋后2米）長30米。采用的是螺栓鋼壓板單錨固（即上游側錨固）本文僅就蘑菇湖水庫橡膠壩的錨固件設計安裝方法做以淺析以供借鑒 。

1、有關的壩袋設計：

根據實驗和生產實踐可知，壩袋的計算的基本原理，認為壩袋為一薄膜柔性結構，壩袋內力按園桶理論計算，并做如下設想；

1.1按平面問題考盧，壩袋錨固在垂直於水流方向的底板上而且軸線較長，壩袋沿軸線方向上受力均等，基本上不受端部約束的影響。

1.2壩袋沿軸線變形很小，可忽略不計。

1.3壩袋按薄膜理論計算，壩袋受力只考盧壩袋環向承受拉力，且環向各點拉力相等，不承受切力和彎矩。

1.4不計壩袋的自重和受力后伸長的影響。

2、強度計算 由試驗，實驗得知

2.1袋臂拉力——即錨固力

見圖二 橡膠壩的充氣壩外型

T=1/2ρ0H1

式中 ρ。——壩袋內壓. t/m2

H1——設計填高. m

ρ。的選擇即考盧充分利用膠布強度，又要使壩袋有較短的周長，使土建工程造價既經濟又合理，故選用內壓比α=1

查表可得 ρ。/H1=α ρ。/H1=1 ρ。=H1×1=1.5m

把數值代入公式 T=1/2ρ0

H1=1/2×1.5×1.5=1.125t/m=11.25KN/m

2.2錨固件鋼壓板的設計和計算；以兩塊鋼壓板長100cm考量壓板；壓板

彎矩計算見示圖：

M=T×L=11.25KN×0.05m=0.5625KN·m

式中： T——袋臂拉力

L——力臂

σ拉=M/W W=b×h2/6

σ拉=0.5625/（1×0.01/6）=3.375KN/cm2<〔σ〕=24.53KN/cm2

式中 M ——彎矩

〔σ〕——A3允許拉應力

W——截面矩量

2.3螺栓斷面積的計算；

設計螺栓間距25cm，每1米上布置4根螺栓，則每根螺栓承受拉力

t=T/4=11.25KN/4=2.81KN

取栓緊力及扭轉影響系數為1.75，故每根螺栓承受拉力

t=2.81KN×1.75=4.92KN

則螺栓斷面積： F=t/（R×〔σ〕） =4.92/（0.65×24.53）=0.31cm2 Φ≈1cm

式中 〔σ〕——鋼材允許應力

R——為工作條件系數，取0.65

考慮到螺栓承受的偏心受拉，扭轉，銹蝕，磨損等因素故偏大選取 Φ28螺栓斷面積為6.2cm2

Φ28螺栓強度復核：

每根螺栓實際應力=4.92KN/6.2cm2=0.79KN<0.65×24.53KN，強度足夠，附合設計要求。

2.4螺栓間距取25cm，便于進行受力分析。

2.5按經驗螺栓埋深35cm，螺紋段按設計要求為10cm。

3、錨固構件設計及安裝方法見示圖一

3.1錨固件及規格：見示圖三

上壓板每塊496mm×100mm×10 mm，共60塊，螺栓間距25cm

底墊板每塊496mm×100mm×10 mm，共60塊，螺栓間距25cm。

螺栓Φ28×450（包括彎鉤），120根，螺紋段100mm。

粗制六角螺母Φ28，每根2只，共240只。

止氣海綿膠1cm×10cm×3000cm，壩袋加工可購帶。

3.2在混凝土底板壩袋錨固槽錨固線位置上預留深40cm，寬20cm二期混凝土澆筑槽。

3.3依據錨固螺栓底鑒板的設計將螺栓從底墊板背面穿出焊接於墊板上，保證以上10cm螺紋段本設計為每塊墊板長496mm×寬100mm×厚10mm ，螺栓間距25cm。每塊墊板為一組，在工廠或工地焊接，且在每根螺栓墊板以下上，中，下，位置焊三根Φ16，長20～25cm的鋼筋頭以便於配置在二期混凝土槽中的鋼筋對焊，以增加錨固強度。

3.4為保證壩袋受力的安全有足夠的拉力，栓緊力，扭轉力，故在錨固槽內配置Φ16，20×20cm的鋼筋網以便焊接錨固螺栓，考盧到壩底板的構造要求及不均勻沉陷等整體性，在底板上組成鋼筋網，澆筑在壩底板以下10cm處，縱橫布置20×20網格，綁扎牢靠便與焊接在螺栓上三根鋼筋對焊，見圖四。

3.5將焊接好的每組墊板放置於二期混凝土槽中。

3.6沿錨固槽中心掛線，檢查調整每組墊板位置是否在一條直線上，定位準確，螺栓高度一致，精準，表面于混凝土底板齊平，每塊墊板間隙附合設計要求。

3.7將螺栓的三根鋼筋均焊接於槽中的鋼筋上。

3.8每塊墊板螺栓三根橫筋接焊完后，準確無誤，再行澆入混凝土，因錨槽較笮可用規格較小的震動棒震搗，切忌漏震。

3.9如果壩袋次年安裝，將裸露的螺紋段上黃油，塑料布鉛絲綁扎，第二年壩袋安裝時拆除上螺母。

3.10在壩袋劃定的錨固線上用Φ28的皮帶沖打完孔，便可安裝壩袋，既將壩袋上的孔眼從錨固線中段向兩側裝於螺栓上，再用上壓板扣壓，上緊螺母。

3.11為加強氣密性在上壓板兩底沿各焊Φ14鋼筋以便劑壓粘接在壩袋底邊上的止氣海綿膠，使面接躅變點，線接躅，使壩袋氣密性良好。

3.12考盧螺栓使用過程中可能出現的偏心受拉，扭轉，銹蝕等因素影響，故選用的螺栓直徑偏大。

3.13以經驗，螺栓預埋深度為35cm。

3.14因是枕式堵頭壩袋，壩袋兩端不存在錨固問題，壩袋充氣后堵頭緊抵側墻及底角，滴水不漏。

經三十年的運行實踐驗證，壩袋錨固件的設計，埋設，錨固方法其強度經受了檢驗，氣密性良好，取得了可觀的經濟效益。