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充水式橡胶坝

行业新闻

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。其实,坝袋强度设计安全系数应根据坝袋设计参数,建筑物的重要性,坝袋材料与层数的选取,生产厂家的工艺技术水平,坝袋的运用状况与运用条件,以及可能出现的其他未计算荷载等统一考虑。只是由于坝袋强度设计安全系数涉及的因素太复杂,要比较准确地确定还有困难,故规范规定采用单一安全系数法。
北京右安门橡胶坝强度设计安全系数取4.0,而且该坝正常运行22年后才拆掉,说明安全系数的取值对于右安门橡胶坝是可行的。但是,右安门橡胶坝能够运行22年与它的良好的工作条件不无关系。如长期低坝过水运行,很少把坝充至设计坝高,坝袋的受力条件好。由于坝上长期过水,夏季少受热,对防止热空气老化与防紫外线老化也很有好处。冬季过水防止了冰冻,冰冻与冰压力对坝袋的影响也不大。总之,右安门橡胶坝的运用条件对延长坝的使用寿命有利。因而,在研究右安门橡胶坝成功经验的同时,还应考虑其使用条件与一般橡胶坝使用条件的差别,以便坝袋强度设计安全系数不致定得太低。
我国初期所建的橡胶坝工程,在选择坝袋强度设计安全系数时,参考了其他胶布制品,并根据橡胶坝的具体使用条件,安全系数选用3.0—4.0。但经工程实践发现,过低的安全系数是坝袋屡屡撕破损坏的主要原因,并导致橡胶坝工程报废。因此,在制定SL227-98《橡胶坝技术规范》时,规定“坝袋强度设计安全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的下限定为6.0,这是在调查国内已修建的橡胶坝坝袋强度设计安全系数的选取情况,参考一般织物芯输送带的安全系数为10.0~20.0,普通带为10.0,高强力带为10.0~14.0,钢丝绳芯带为5.5—10.0等因素确定的。充气坝强度设计安全系数的下限定为8.0,采用的是日本橡胶坝的坝袋强度设计安全系数取值。
总之,在选用坝袋强度设计安全系数时应考虑以下因素:
1.强度计算的误差和计算中未考虑的因素。
2.帆布材料以及制成坝袋胶布的不均匀性;
3.加工过程中造成的强度损失;
4.使用过程中强度的损失;
5.工程的重要性和对工程安全的特殊要求等:
选择安全系数时应慎重,过分强调安全会增加成本。反之,过分强调经济性,又有导致坝袋使用寿命缩短或遭破坏的危险。
一、确定坝袋纬向强度设计安全系数的方法是一种经验的和近似的方法。根据试验结果分析,堵头武坝纬向强度设计安全系数可按经向强度设计安全系数的0.5倍选取。橡胶坝坝体纵断面采用梯形或矩形布置,在边墙、边坡采用压板锚固时,一纬向强度设计安全系数取用经向强度设计安全系数的0.8—1.0倍。在确定坝袋强度设计安全系数时还应考虑下列因素:坝袋胶布材料加工制成胶布时强度损失一般达15%~25%左右:并且材料强度存在不均匀性;坝袋在使用过程中因老化所造成的强度损失,以及工程规模和重要性等。这也就是说,在具体计算坝袋强度设计安全系数时,若直接采用坝袋胶布名义强度值进行计算时,不能简单地将胶布强度规格型号值除以坝袋拉力的理论计算值,而应再扣除15%~25%的胶布强度损失。如2m高的充水式橡胶坝,若取a -1.4,坝袋型号选用JBD2. 0-100-2,胶布强度( kN/m)经/纬值选为200/100,考虑20%的胶布加工等强度损失,其经向坝袋强度设计安全系数为K= 200/18×(1 -20%)- 8.89。