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充水式橡胶坝

行业新闻

橡胶坝介绍(一)

一、橡胶坝介绍

橡胶坝是20世纪50年代出现的新型低水头挡水建筑物。它是以高强力合成纤维布为受力骨架,内外硫化氯丁橡胶或三元乙丙橡胶等做为止水(气)、保护层的胶布,按设计要求锚固在河道基础底板和端墙上,形成一个密闭的橡胶囊体,充水、充气或充水充气形成橡胶柔性体挡水。

橡胶坝与其他石、钢、木、混凝土等刚性闸坝比较,第一个突出的特点是,充胀坝体挡水而不漏水,排空体内介质,坝袋塌落紧贴河床,保持原河床泄水断面,可畅泄洪水、上游堆积的泥沙、石块和漂浮物而不阻水,对于充水式橡胶坝,还可以随意调节坝高溢流,以确保上游水位和泄洪量;第二个突出的特点是,橡胶坝单跨长度大,按理论分析,橡胶坝内部应力和外部对其作用的力均垂直于坝轴线,因而与坝袋长度无关,坝袋长度多取决于工程运行工况和坝袋运输、安装等因素。除此之外,橡胶坝工程还具有结构简单、施工期短;造价低、坝袋抗震性能好;操作灵活、管理方便等优点。
橡胶坝工程主要包括橡胶坝袋、坝袋锚固系统和充、排及控制系统三大部分。一般中、小型橡胶坝工程当年施工、当年运行、当年受益,这也是橡胶坝工程迅速发展的重要因素。

二、橡胶坝特点

橡胶坝是一种新型的低水头挡水建筑物。它是以高强力合成纤维布为受力骨架,内外两面硫化氯丁橡胶层作为止水(气)层和保护层的胶布,按工程设计要求锚固在河道基础底板和端墙上,形成一个封闭的橡胶布囊,充水、充气或充水充气形成橡胶柔性体挡水。橡胶坝与其他土、石、钢、木刚性闸坝比较,第一个突出的特点是充胀坝体挡水而不漏水,排空体内充胀介质坝袋塌落紧贴河床上,保持原河床断面,可畅泄洪水和上游堆积的泥沙、卵石和漂浮物而不阻水。充水式橡胶坝还可以随意调整坝高溢流,以确保上游水位或泄水量.橡胶坝第二个突出的特点是单跨长度大。按理论分析,橡胶坝袋内部应力与外部对其作用力均垂直于坝轴线,因而与坝袋长度无关。坝袋单跨长度多取决于工程运行工况和坝袋运输、安装等因素.除此之外,橡胶坝工程还具有结构简单、施工期短、造价低、坝袋抗震性能好、操作灵活及管理方便等优点。橡胶坝工程包括橡胶坝袋、坝袋锚固系统、充排及控制系统三大部分,整个工程布置无复杂之处。作为工程主体部分橡胶坝袋,可在橡胶厂制造,与土建施工不相矛盾。一般橡胶坝工程当年施工、当年运用、当年受益。由于橡胶坝跨度大,可减少中墩数量和相应的闸门启闭动力设备,还可简化下游消能设施等,因此可减少工程投资。减少投资的比例视高分子合成材料工业的发展水平而定。根据我国实际情况,橡胶坝工程投资比一般同规模的刚性水闸工程投资可节省30%—60%,合成材料工业发达的国家,条件节省投资比例可达1:10—1:20。橡胶坝袋为柔性簿壳结构,重量轻而富有弹性,在外力作用下易发生形变,故能抵御强大的地震波和特大洪水的冲击。例如河北省唐山陡河橡胶坝,经受了1976年唐山烈度为10度的大地震的考验。河南省西平县五沟营橡胶坝遭受了“75.8”百年一遇的特大洪水考验,该坝在洪水来临时塌落泄洪,虽坝址处部分护坡坍塌,但坝袋仍安然无恙。橡胶坝的充排设备为水泵或空压机,动力设备简单,且可以实行集中控制,所以运行和管理灵活方便。但是,橡胶坝工程坝袋胶布是合成橡胶和合成纤维组合体,受日光、空气和水等作用,犹如岩石风亿一样会发生老化。近年来,橡胶厂在坝袋胶布胶科中掺人防老化剂,以延长坝袋使用寿命,正常情况下橡胶坝袋可使用20年以上。橡胶坝袋的轻和柔是其优点,但其坚固性显然比钢、石、混凝土和钢筋混凝土差,坝袋容易被刺伤和磨损,刺伤和磨损处不及时维修,则会造成工程失事.因此,必须加强运行管理工作,以防止意外事故。
橡胶坝名称较多,以材料取名称之为橡胶坝、纤维坝、尼龙坝、塑料闸门和柔壳坝以功能取名称之为可调节坝或可动坝。因橡胶坝是用介质充胀而成,故又名充胀坝或充胀水闸。
三、橡胶坝袋材料
橡胶坝袋材料主要是帆布和橡胶。帆布为受力骨架,承受立坝挡水时坝袋胶布所发生的内应力。这种应力与坝袋高度和坝袋内外压比值有关。坝袋高度高、或者坝袋内外压比大,则坝袋胶布内应力相应也大。橡胶的作用是:外层胶是保护帆布不受水的浸蚀和抗磨损,内层胶除保护帆布外,还阻止坝袋充胀介质的泄漏,帆布之间的夹胶层是黏合帆布作用,同时起限制帆布错位作用。
要延长橡胶坝袋的使用寿命,可以说材料强度和合理的帆布结构是根本,优异的耐老化、耐磨损的胶料与布黏合强度是关键,二者是互为一体的。若其中一者不达标,则另一者也发挥不了其应有作用。
坝袋帆布材料
帆布是橡胶坝承受拉力的骨架,没有这个骨架,坝袋就不能起到挡水作用。帆布是由纺织纤维织成的。
一、纺织纤维的分类

橡胶坝袋帆布是高分子合成纺织纤维织成。纺织纤维可分两大类:一类是天然纤维'另一类是合成高分子化合物经化学加工而制成的化学纤维。图7 -1列出纺织纤维分类及其品种。

纺织纤维分类

化学纤维是一种比较柔韧的细而长的物质。供纺织应用的纤维的长度与直径之比一般大于1000:1。典型纺织纤维的直径为数微米至数十微米。
化学纤维品种很多,有不同的分类方法。
1.按原料来源分类
按原料来源分类,可分为再生纤维和合成纤维两大类:
(1)再生纤维(Reg enerated fibre)。即用天然高分子化合物为原料,经化学处理和机械加工而制得的纤维,其中以纤维素为原料制得的纤维称为再生纤维素纤维;用蛋白质为原料制得的纤维叫再生蛋白质纤维。再生纤维是一类历史悠久、技术成熟、品种繁多、用途广泛的化学纤维。
(2)合成纤维(Synthetic fibre)。合成纤维是用石油、天然气、煤及农副产品等为原料,经一系列的化学反应,制成合成高分子化合物,再经加工而制得的纤维。合成纤维又
可分为杂链纤维和碳链纤维两大类。
目前世界上生产的化学纤维品种繁多,据统计有几十种,但最主要的是聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维和粘胶纤维。其次是聚乙烯醇纤维、聚氨酯弹性纤维和聚氯乙烯纤维等。其他一些属于特种用途的纤维,生产量虽不大,但在国民经济中占有重要地位。
2.按纤维的长度分类
按纤维的长度分类,可分为长丝与短纤维两类:
(1)长丝。是指纤维长度很长,通常是以1000m计算的光滑而有光泽(未经消光处理)连续丝条。长丝又分单丝和复丝。用单孔喷丝头纺成的连续丝条,称为单丝,但实际应用中将由单根或由6根以下单丝组合而成一束长丝,也统称为单丝;由数以十计的单丝组成的长丝,则称之为复丝。
(2)短纤维。是指切成短段状的纤维,又称切断纤维,其被切长度为数厘米或十余厘米。仿棉花的短纤维粗度较小,长度一般为25~38mm,称为棉型短纤维;仿羊毛的短纤维粗度较大,长度一般为75~150mm,则称为毛型短纤维。
目前全世界生产化学纤维中,长丝与短纤维产量约各占1/2。
3.按照单根纤维内的组成分类
按照单根纤维内的组成分类,可分为单组分纤维和多组分纤维:
由同一种高聚物组成的纤维称单组分纤维,大多数常规纤维为单组分纤维;由两种或两种以上高聚物组成的纤维称多组分纤维。如各组分沿纤维轴向有规则地排列并形成连续的界面的纤维,称为复合纤维;如各组分随机分散或较均匀混合的纤维,则称为共混纤维。
复合纤维可以由不同高聚物(如聚酯/聚酰胺)复合,亦可由同一类高聚物中具有不同性质的两种高聚物(如聚酯/改性聚醋)复合。
4.按纤维横截面形状分类
按纤维横截面形状分类,可分为常规截面纤维和异形截面纤维;
常规截面纤维是指用圆形喷丝孔纺制的纤维;异形截面纤维是指用非圆形喷丝孔或用中空纺丝法纺制的纤维。熔体法纺丝的常规截面纤维,其横截面通常为圆形或近圆形,但用湿法纺丝所得的常规截面纤维,其横截面形状随着纤维的种类或纺丝条件变化,如普通粘胶纤维为圆锯齿形;聚丙烯腈纤维哑铃形或腰子形或近圆形。异形截面纤维(包括熔体法纺丝或湿法纺丝的纤维)的横截面均为非圆形或为中空形。