1、一、坝袋设计一般要求二、坝袋设计计算三、坝袋老化及防护措施内内 容容橡胶坝分为袋式、蓬式及钢柔混合结构式三种坝型。袋式橡胶坝又分充水式、充气式和气水混合式。按锚固方式分锚固坝和无锚固坝。锚固坝又分单线和双线锚固等。分类情况如下：一、坝袋设计一般要求（一）、坝袋充胀介质及坝型选择n根据橡胶坝技术规范，坝袋充胀介质一般采用充水式、充气式。设计中应按运用要求、工作条件经技术经济比较后确定。n1、充水橡胶坝在坝顶溢流时袋形比较稳定，过水均匀，对下游冲刷较小；由于气体具有较大的压缩性，充气橡胶坝在坝顶溢流时，出现凹口现象，水流集中，对下游河道冲刷较强。一、坝袋设计一般要求n2、在有冰冻的地区，充气橡胶坝
2、内的介质没有冰冻问题；充水橡胶坝不具备这一优点。另外，充气橡胶坝气密性要求高；充水橡胶坝这方面的要求相对低些。n3、充气橡胶坝比充水橡胶坝工程投资低。在选择方案时应根据运用要求和工作条件，考虑上面的优缺点选择适当坝型。一、坝袋设计一般要求n（二）、坝长及坝体布置n坝长应与河（渠）宽度相适应，坍坝时应满足河道设计行洪要求，单跨坝长度应满足坝袋制造、运输、安装、检修以及管理要求。n考虑坝袋运输安装、检修方便以及运行管理要求，单跨最大长度在100m以内为宜。对冰凌等漂浮物较多的河段，单跨在2030m为宜。n坝体布置可采用单跨式或多跨式。一、坝袋设计一般要求n橡胶坝经常在宽河道上使用，主要优点是：经济
3、效益明显，管理方便，景观优美，壮观雄伟，但单个坝袋过长，存在加工不便，运输困难，安装难度大，充坝时间长，不利检修等一系列的问题。n因次在宽河道或溢洪道上修建橡胶坝时，单跨长度不宜超过80m，选择过长坝袋要认真论证比较。n在直立岸墙的情况下，宜优先采用坝袋袋壁几乎不产生纬向应力的堵头式结构。一、坝袋设计一般要求n（三）坝袋设计荷载n作用在坝袋上的主要设计荷载为坝袋外的静水压力和坝袋内的充水(气)压力。n（四）坝袋设计内压比n设计内压比H0H1，其中H0为坝袋内压水头，H1为设计坝高。值的选用应经技术经济比较后确定。充水橡胶坝内压比值宜选用1.251.60；充气橡胶坝内外压比值宜选用0.751.1
4、0。一、坝袋设计一般要求n实际设计中，设计充水式橡胶坝采用的内压比最低为1.25，大多数选取的范围为1.31.6。充气橡胶坝的内压比选取的范围为O.751.10。采用堵头式锚固的，内压比过大时坝袋坍肩现象严重，不应选择过大的内压比，一般不超过1.4。n从运用角度出发，在没有特别要求时，内压比无须选择太大。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，内压比的选择应经技术经济比较确定。一、坝袋设计一般要求n（五）坝袋强度设计安全系数n坝袋强度设计安全系数k为坝袋胶布抗拉
5、强度与坝袋设计计算强度之比。n规范规定，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。n坝袋强度设计安全系数，应根据工程规模、工程等级、工程所处的环境、气温以及坝型等因素选用。如主河道上的橡胶坝与渠系上的橡胶坝，坝袋胶布强度安全系数选用应有所差异。一、坝袋设计一般要求n主河道风浪大，有漂浮物和泥沙，坝袋承受冲击力大，也容易受漂浮物刺伤和泥沙磨损，因此要适当增加坝袋胶布强度和外层家的厚度。n需要注意的是，在确定坝袋强度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1525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；另外也要考虑工
6、程规模和重要性等因素。n培训教材橡胶坝技术及应用p366368页附表 “坝袋胶布技术规格”中所列胶布强度即是考虑强度损失后的胶布强度。一、坝袋设计一般要求n坝袋纬向强度设计安全系数的确定目前采用的是一种经验的和近似的方法。n堵头式坝纬向强度设计安全系数可按径向强度设计安全系数的0.5倍选取。n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，纬向强度设计安全系数取用径向强度设计安全系数的0.81.0倍。一、坝袋设计一般要求n（六）坝袋经向拉力计算基本假定n坝袋袋壁承受的径向拉力应根据薄膜理论按平面问题计算。基本假设如下：n1、坝袋胶布是柔性薄膜，只承受拉力，而不承受弯矩和剪切力。
7、n2、坝袋胶布在坝袋充胀或挡水过程所承受的静水（气体）压力以及锚固力均垂直于坝轴线（指河床平顺坝段），即按平面问题考虑。一、坝袋设计一般要求n3、坝袋胶布厚度与坝袋断面尺寸相比甚微，故可假定袋壁拉力作用于胶布厚度中心，以忽略胶布厚度的影响。n4、坝袋胶布自重和受力后弹性伸长的影响忽略不计。n关于坝袋袋壁强度、坝袋横断面形状、尺寸及坝体充胀容积的计算，下面再作介绍。一、坝袋设计一般要求n（七）坝袋构造一般要求n橡胶坝袋应满足下列构造要求：n1、在胶布加工条件许可的情况下，应尽量选用布幅较大的帆布。n2、坝袋胶布的帆布层数不宜超过三层。n3、坝袋胶布各层胶的厚度应满足：外覆盖胶厚大于2.5mm；夹
8、层胶厚0.30.5mm；内覆盖胶厚大于2.0mm。n4、在有推移质的河道上，坝袋宜考虑缓冲垫层设计。一、坝袋设计一般要求n5、坝袋搭接处粘着强度应大于胶布本身强度。坝袋胶布布幅间的搭接强度应大于坝袋纬向设计强度。搭接方法应与胶布制做厂家商定，搭接强度须经试验验证，并应保证坝袋锚固安装有良好的止水效果。在坝体纵断面为矩形布置，且选用堵头结构时，可选用平搭接或无搭接坝袋。n6、充水橡胶坝坝顶须设排气阀。一般设在坝袋顶部靠近墩墙附近1m处。n7、充水橡胶坝应中边墩顶部设超压安全溢流装置。充气橡胶坝应设压力监测设备监测充气压力。一、坝袋设计一般要求n8、坝袋与底板的连接可采用双锚线锚固或单锚线锚固，充
9、水坝宜优先采用双锚线锚固，充气坝宜优先采用单锚线锚固。n9、采用双线锚固的橡胶坝应设底垫片，底垫片应不漏水并具有一定的抗拉强度。底垫片一般选用厚2mm的橡胶片。n10、坝体纵断面为矩形布置时，宜优先采用坝袋与岸墙无锚固的堵头式结构。n11、坝体纵断面为梯形布置时，两端坝顶以略高于设计坝高为宜，两端坝高可取设计坝高的1.11.2倍。一、坝袋设计一般要求n（八）坝袋规格和型号n橡胶坝袋材料主要是帆布和橡胶。n帆布是橡胶坝承受拉力的骨架，承受立坝挡水时坝袋胶布所产生的内应力，没有这个骨架，坝袋就起不到挡水作用。这种应力与坝袋高度和坝袋内压比值有关。坝袋高度高、或者坝袋内压比大，则坝袋胶布内应力相应也
10、大。n橡胶的作用是：外层胶保护帆布不受水的浸蚀，起到抗磨损和防老化作用，内层胶除保护帆布外，还防止坝袋充胀介质的泄漏，帆布之间的夹层胶起黏合帆布和限制帆布错位作用。 一、坝袋设计一般要求n1、坝袋胶布必须满足如下性能：n（1）有足够的抗拉强度和抗撕裂性能。n（2）柔曲性、耐疲劳性、耐水浸泡及耐久性好。n（3）与橡胶具有良好的粘合性能。n（4）重量轻、加工工艺成熟。n（5）坝袋胶布还应具有耐老化、耐腐蚀、耐磨损、抗冲击、抗屈挠、耐水、耐寒等性能。n胶布选用锦纶帆布，常用型号为锦纶6和锦纶66浸胶帆布。一、坝袋设计一般要求n2、坝袋胶布的选用必须满足设计要求强度。n坝袋按胶布的组成结构不同可分为一
11、布两胶、两布三胶、三布四胶等。n目前国内坝袋胶布采用浸胶锦纶帆布，坝袋规格可参照下表选用。n若采用其它材料的坝袋帆布应经过试验研究加以论证。坝袋型号坝袋型号胶布强度（胶布强度（KN/mKN/m）型号型号经经/ /纬纬JBD1.0-60-1JBD1.0-60-1J6060-1J6060-160/6060/60J6030-1J6030-160/3060/30JBD1.5-120-1JBD1.5-120-1J120120-1J120120-1120/120120/120J12060-1J12060-1120/60120/60JBD2.0-200-1JBD2.0-200-1J200200-1J2002
12、00-1200/200200/200J200100-1J200100-1200/100200/100JBD2.0-100-2JBD2.0-100-2J100100-2J100100-2200/200200/200J10050-2J10050-2200/100200/100JBD2.5-180-2JBD2.5-180-2J180140-2J180140-2360/280360/280坝袋胶布技术规格坝袋胶布技术规格（1）坝袋型号坝袋型号胶布强度（胶布强度（KN/mKN/m）型号型号经经/ /纬纬JBD2.5-160-2JBD2.5-160-2J160160-2J160160-2320/32032
13、0/320J160140-2J160140-2320/280320/280J160120-2J160120-2320/240320/240J16080-2J16080-2320/160320/160JBD2.5-140-2JBD2.5-140-2J140140-2J140140-2280/280280/280J14070-2J14070-2280/140280/140JBD3.0-220-2JBD3.0-220-2J220220-2J220220-2440/440440/440J220110-2J220110-2440/220440/220JBD3.0-200-2JBD3.0-200-2J20
14、0180-2J200180-2400/360400/360J200160-2J200160-2400/320400/320JBD3.0-180-2JBD3.0-180-2J180180-2J180180-2360/360360/360J18090-2J18090-2360/180360/180坝袋胶布技术规格坝袋胶布技术规格（2）坝袋型号坝袋型号胶布强度（胶布强度（KN/mKN/m）型号型号经经/ /纬纬JBD3.5-260-2JBD3.5-260-2J260260-2J260260-2520/520520/520J260130-2J260130-2520/260520/260J260240-
15、2J260240-2520/480520/480JBD3.5-240-2JBD3.5-240-2J240240-2J240240-2480/480480/480J240120-2J240120-2480/240480/240JBD4.0-300-2JBD4.0-300-2J300300-2J300300-2600/600600/600J300150-2J300150-2600/300600/300JBD4.5-300-3JBD4.5-300-3J300260-3J300260-3900/780900/780JBD4.5-280-3JBD4.5-280-3J280280-3J280280-384
16、0/840840/840J280140-3J280140-3840/420840/420JBD5.0-300-3JBD5.0-300-3J300300-3J300300-3900/900900/900J300150-3J300150-3900/450900/450坝袋胶布技术规格坝袋胶布技术规格（3）一、坝袋设计一般要求表中备注： （1）坝袋型号JB1.0601中“JBD”指锦纶坝袋，“1.0”表示适用于1.0m高的坝，“60”表示胶布经向强度，“1”表示胶布的层数，即1层。 （2）胶布型号J60601中“J”表示锦纶帆布，“60”表示经向抗拉强度，“60” 表示纬向抗拉强度，“1”表示帆布的
17、层数，即1层。n目前国内坝袋胶布采用的规格参照规范或橡胶坝技术及应用附表“浸胶帆布”和附表“坝袋胶布技术规格”选用。一、坝袋设计一般要求n3、坝袋胶料必须满足下列基本要求：n（1）耐大气老化、耐腐蚀、耐磨损、耐水性好。n（2）有足够的强度。n（3）在寒冷地区要有抗冻性等。n（4）坝袋使用的胶料应达到或超过规范表 C.0.1的规定。化工行业标准橡胶水坝（HG/T28861997）对胶料也有专门要求。n（5）胶布的层胶厚度必须满足其防渗、抗磨和耐久性，厚度见规范表C.0.2。对于建在泥沙河流上的橡胶坝工程，塌坝泄洪时，还应适当增加坝袋外层胶的厚度。n胶料一般选用95%的氯丁橡胶和5%的天然橡胶。一
18、、坝袋设计一般要求表表C.0.2C.0.2胶层厚度胶层厚度外覆盖胶外覆盖胶夹层胶夹层胶内覆盖胶内覆盖胶大于大于2.5mm2.5mm 0.30.30.5mm0.5mm大于大于2.0mm2.0mm一、坝袋设计一般要求表表C.0.1 C.0.1 坝袋胶料物理机械性能要求坝袋胶料物理机械性能要求项目项目单位单位外层胶外层胶夹层胶夹层胶内层胶内层胶底垫片胶底垫片胶试验依据试验依据扯断强度扯断强度MPMPa a141412126 6GB/T528GB/T528扯断伸长率扯断伸长率% %400400400400250250GB/T528GB/T528扯断永久变形扯断永久变形% %303030303535GB
19、/T528GB/T528硬度（邵尔硬度（邵尔A A）。555565655050606055556565GB/T531GB/T531脆性温度脆性温度-30-30-30-30-30-30GB1682GB1682热空气老化热空气老化(1000C(1000C96h)96h)扯断强度扯断强度MPMPa a121210105 5GB3512GB3512扯断伸长率扯断伸长率% %300300300300200200GB3512GB3512热淡水老化热淡水老化(700C(700C96h)96h)扯断强度扯断强度MPMPa a121210105 5HG690HG690扯断伸长率扯断伸长率% %300300300
20、300200200HG690HG690体积膨胀率体积膨胀率% %151515151515HG690HG690臭氧老化：臭氧老化：10000pphm10000pphm，温度，温度40400 0C C，拉伸，拉伸20%20%，不龟裂不龟裂minmin120120120120100100GB7762GB7762磨耗量（阿克隆）磨耗量（阿克隆）cmcm3 3/1.61km/1.61km0.80.81.01.01.21.2GB1698GB1698屈挠性、不裂屈挠性、不裂万次万次202020202020HG4-836HG4-836一、坝袋设计一般要求n4、坝袋规格和型号选择应注意的问题n（1）坝袋强度设计
21、安全系数，应根据工程规模、工程等级、工程所处的环境、气温以及坝型等因素选用。na、如主河道上的橡胶坝与渠系上的橡胶坝，坝袋胶布强度安全系数选用应有所差异。主河道风浪大，有漂浮物和泥沙，坝袋承受冲击力大，也容易受漂浮物刺伤和泥沙磨损，因此要适当增加坝袋胶布强度和外层胶的厚度。一、坝袋设计一般要求nb、又如枕式坝与端头锚固坝，坝身应力分布情况不同。端头锚固坝，在端墙斜坡上的坝袋应力几乎与其经向应力相等，所以要采用经向、纬向强度相等的胶布，其经向、纬向安全系数应是相同的；而枕式坝，纬向应力最大值不超过1/2经向应力，安全系数应有50%的差异，因此枕式坝袋可选用经向、纬向强度不同的胶布。一、坝袋设计一
22、般要求n（2）坝袋胶布应尽量不选用一布二胶，可选用两层帆布强度之和大于一层帆布强度的二布三胶胶布，其安全性能更加可靠。若坝袋是一层帆布被磨损，则其安全系数等于零。二布三胶胶布，即使磨损一层帆布，还有50%的安全系数。n无论胶布强度或坝袋胶布搭接强度安全系数的选取，均需根据实际情况而定，即要保保证坝袋正常运行可靠程度来定。一、坝袋设计一般要求n5、坝袋外观质量n坝袋的外观质量主要从凹陷、缺胶、帆布断裂、气泡、海绵现象、死褶等六个方面进行评定。 具体要求如下：胶布不允许出现帆布断裂；帆布层间不允许出现气泡；内外层覆盖胶不允许出现海绵现象；坝袋及胶布、枕式橡胶坝的枕头与坝体连接处不允许出现死褶。 内
23、外层覆盖胶凹陷深度、数量及面积不应超过允许值，超过允许修理；搭接缝密封胶不允许缺胶、气泡和海绵现象，但出现后允许修理；胶布缺胶深度、数量及面积不应超过允许值，超过允许修理。一、坝袋设计一般要求n6、坝袋检验、标志、运输和贮存n（1）坝袋检验：a、型式检验：每3个月进行一次型式检验项目及要求应符合有关规定；b、出厂检验：坝袋须经生产企业质量检验部门检验合格并附有合格证，方可出厂。n（2）标志：每座坝袋要附有设计加工图纸、合格证、保修单并提供检验报告或产品认证证书。合格证上应标明产品名称、编号、生产日期、生产单位及标准编号。n（3）运输：在运输中禁止拖拉，严防机械损伤，避免接触油类酸碱类及有机溶剂
24、等。n（4）贮存：坝袋长期折叠贮存宜保持在035 之间，并定期展开重叠，在贮存期内不应把坝袋内胶面和底垫片暴露在日光下照晒，就离热源不小于2m。 二、橡胶坝袋设计计算n（一）一般规定n1、坝袋设计计算分为充水式与充气式橡胶坝两部分。设计计算内容主要包括：坝袋径向拉力，坝袋环向各部尺寸，坝袋单宽容积，坝袋堵头轮廓坐标等。二、橡胶坝袋设计计算n2、坝袋实际运行状况主要有以下五种：n（1）竣工时充胀或检修工况；n（2）上游水位与坝顶齐平下游无水工况；n（3）上游水位与坝顶齐平下游有水工况；n（4）下游有水立坝溢流工况；n（5）下游无水立坝泄洪工况（建在溢洪道或山区河流上的橡胶坝）。二、橡胶坝袋设计计
25、算二、橡胶坝袋设计计算n以上五种工况虽在实际情况中经常存在，但对设计结果起控制作用的是第二种工况，即坝上游水深等于坝高，坝下游无水的状况。此时，坝袋经向所受拉力最大，故此种状况作为设计状况进行坝袋设计。n即橡胶坝袋设计计算工况:上游水深等于坝高，下游无水的情况。二、橡胶坝袋设计计算n(二)充水式橡胶坝袋设计计算n1、坝袋参数计算公式（详见规范附录B.2）n坝袋各项设计参数可通过数解法按下列公式计算n（1）坝袋径向计算强度T（坝袋经向拉力） T=1/2(-1/2)H12 =1/2(H1H0-0.5H12)二、橡胶坝袋设计计算n式中T坝袋径向计算强度，kN/m； 水的容重，10kN/m3； 内压比
26、，=H0/H1； H0内压水头，m； Hl设计坝高，m。指坝上游为设计水位，坝下游水位为零时的坝高。n（2）坝袋断面有效周长L0 (m) 充胀后的坝袋，断面形状如图所示。二、橡胶坝袋设计计算充水式橡胶坝示意图二、橡胶坝袋设计计算n将充胀后的坝袋轮廓分成四个部分：上游坝面曲线段长度S，下游坝面曲线段长度S，上游贴地段长度n，下游贴地段长度X0n1) 1) 采用单锚线锚固坝袋的有效周长(不包括锚固长度)为：L0SSn+X0 (B.2.l-2)n2) 2) 采用双锚线锚固坝袋的有效周长(不包括锚固长度)为：L0SS (B.2.1-3)n3) 采用双锚线锚固的底垫片有效长度(不包括锚固长度)为: l0
27、n+X0 (B.2.1-4)二、橡胶坝袋设计计算n坝袋各部分n、S1、S与X0的计算公式如下：n坝袋上游贴地长度 （B.2.1-5）n上游坝面曲线段长度 SR (B.2.1-6)n当1.5时, (B.2.1-7)n当1.5时, (B.2.1-8)n下游坝面曲线段长度 S（1-1/2）H F（k,/2） n坝袋下游贴地长度 X0=（-1+1/2）H1 F(k，/2)-H1 E(k,/2) ) 1(201Hn二、橡胶坝袋设计计算n上游坝面曲线段半径R的计算式为 R=（2-1）/4(-1)/H1 (B.2.1-11) n其中F(k,/2)、E(，/2)分别为第一、第二类完全椭圆积分。 nk2=（2-
28、1）/2 (B.2.1-14) n3 3）坝袋单宽容积V(m3/m) V1/2R2-1/2n(R-H1)+H1X0 (B.2.1-15) 二、橡胶坝袋设计计算n4 4）坝袋横面曲线坐标n上游坝面曲线段坐标 （B.2.1-16） n下游坝面线段坐标 XX0-（-1+1/2）H1F（k,1)+H1E(k,1) 其中F(k,1)、E(k、)分别为第一、第二类不完全椭圆积分。 二、橡胶坝袋设计计算n2、坝袋参数计算实例n坝袋参数计算方法有数解方法、查表方法和图解方法等。现举例分别用各种方法求解。n某橡胶坝工程，坝高H1=3.0m，坝袋内外压比a0=1.3，上游无水情况，求坝袋各参数值，并绘制坝袋断面图
29、形。n1）数解方法n数解方法即是利用理论推导的前述公式设计计算坝袋各参数。二、橡胶坝袋设计计算n(1)坝袋经向拉力T n(2)上游坝面曲率半径Rn(3)坝袋上游贴地长度n)/( 0 .363) 13 . 12(41) 12(412210mkNHrT)(0.43)13.1(4)13.12()1(4)12(100mHR)(873. 3) 13 . 1 (23) 1(201mHn二、橡胶坝袋设计计算n(4)上游坝面中心角 n(5)上游坝面弧长S1n(6)坝袋下游贴地长度x。 2131759683.0sin4873.3sin13.1213.122sin12122sin0111001)(273.5)13
30、.1(413.12)1(412100mS10020200)2,()2,(2)1(HkEkFx66.76973.0sin3 .113 .12sin12sin11001二、橡胶坝袋设计计算n查附表椭圆积分表得，n (7)下游坝面弧长S n(8)单宽坝袋容积V0 8794. 2)2,(kF0636. 1)2,(kE)(7658. 130636. 13 . 18794. 23 . 12) 13 . 1 (3 . 1220mx)(3158. 538794. 23 . 1213 . 12)2,(212100mHkFS)/(494.150636. 19 . 38794. 232) 13 . 1 (3 . 1
31、)34(873. 3318. 1421)2,()2,(2) 1()(213222222021020201120mmkEHkFHHRnRV二、橡胶坝袋设计计算n根据公式计算所得的上游坝面曲率半径R值绘出上游坝面，再利用坝袋横断面坐标公式求出下游坝面曲线纵坐标值，即可绘制坝袋下游坝面图形。n2）查表方法n（1）查表确定坝袋参数T、S1、S、n、x0、 R、V0n查表方法即是事先利用数解方法计算不同坝袋内外压比a相应的坝袋各参数比值列成表格。表B.2.2-1或附表1是根据数解法的公式计算所得的充水式橡胶坝坝袋设计参数表,可供设计时直接查用。二、橡胶坝袋设计计算 工程设计时根据选定的坝袋内压比的值，查
32、明相应袋壁的经向拉力T、上游坝面弧长S1、下游坝面弧长S、坝袋上游贴地长度n、坝袋下游贴地长度x0，以及上游坝面曲率半径R、坝袋单宽容积V0 等。计算T与V时，只需把表中数字乘以设计坝高H1的平方；其它各项把表中数字乘以设计坝高H1即为设计时的使用值。其精度与数解法相同。查表方法可以节省大量计算工作，所以目前普遍被工程设计采用n注意：袋壁的经向拉力T的单位为10KN/m，即表中查算得T值应乘以10。二、橡胶坝袋设计计算n如例题橡胶坝工程，坝高H1 =3.0 m，内外压比=1.3，查附表，则得T=0.4000H12=0.40003210=36.0(kN/m)，其他参数也如此计算方法求解。n（2）
33、确定坝面曲线坐标 查表B.2.2-1或附表1，亦是坝高H1 =1 m，上游水位与坝顶齐平，下游无水情况下的坝袋下游坝面直角坐标参数表，可依据选定的值，查对应的x和y值乘以设计坝高H1 值，即为所求的x和y数值，然后绘制坝袋断面图形。 二、橡胶坝袋设计计算n例如H1 =3.0m，=1.3。查附表1得 y=0. 8H1=0.83=2.4(m)；相应x=0.6641H1 =0.6643=1.9923 (m)，如此类推，即可求出下游坝面曲线各x、y值绘制坝袋断面形状图。上游坝面曲线坐标，可直接由式（B.2.1-16）求出。n3)图解方法 n图解方法即是利用作图方法绘制坝袋断面图形并在图形上量取各部分尺
34、寸，从而求得坝袋周长，也可用求积仪求得坝袋断面面积，但坝袋经向拉力T、上游坝面曲率半径R尚需数解方法或查表方法求得。如本例题H1 =3.0 m，=1.3， T=36.0kN/m ，R=4m。二、橡胶坝袋设计计算n下游坝面的内压Pi和曲率半径Ri均随坝高Hi而变，利用下式求得n作图步骤如下：n(l)首先绘出直角坐标，在y轴上取，取，并以E点为图心画弧，分别交于x轴A点和y轴B点，AB即为上游坝面S1，如图所示。n(2)将下游坝面按坝高H1 分成10等份（分成等份越多下游坝面曲线越准确）。每等份坝高H1=0.3m，每等份坝面范围内，可近似地认为坝内压力Pi相等，这样即可根据Ri=T/Pi，求得各等
35、分段的曲率半径Ri值列于表3-1。)(0iiHHrP)(0iiiHHTPTR二、橡胶坝袋设计计算表3-1 下游坝面各等分段的曲率半径（R1）值序号序号坝高分段坝高分段(m)(m)坝袋的拉力坝袋的拉力T(kN/m)T(kN/m)每分段内外压力差每分段内外压力差平均值平均值P(kN/mP(kN/m2 2) )分段曲率半径分段曲率半径R Ri i(m)(m)1 13.03.02.72.736.036.010.510.53.433.43（R R1 1）2 22.72.72.42.436.036.013.513.52.672.67（R R2 2）3 32.42.42.12.136.036.016.516
36、.52.182.18（R R3 3）4 42.12.11.81.836.036.019.519.51.851.85（R R4 4）5 51.81.81.51.536.036.022.522.51.601.60（R R5 5）6 61.51.51.21.236.036.025.525.51.411.41（R R6 6）7 71.21.20.90.936.036.028.528.51.261.26（R R7 7）8 80.90.90.60.636.036.031.531.51.141.14（R R8 8）9 90.60.60.30.336.036.034.534.51.041.04（R R9 9）
37、10100.30.30.00.036.036.037.537.50.960.96（R R1010）二、橡胶坝袋设计计算n(3)在y轴上取，以O1为圆心画弧交于第一分段末a点，连 并在其上取 画弧交于第二分段末点b , 画弧，依此类推，即可绘出下游坝面S。n图解方法精度较数解方法和查表方法差，如果选用 大比尺作图并增加坝高分段数，其精度尚可满足设计要求。绘制下游坝面曲线时，一定要以最后的小圆弧半径R10垂直并相交于x轴为校核条件。1aO22RaO 33RbO 二、橡胶坝袋设计计算二、橡胶坝袋设计计算n(二)充气式橡胶坝袋设计计算 n1 1、坝袋各项设计参数可通过数解法按下列公式计算n（1 1）坝
38、袋径向计算强度 T1/2H12 (B.3.1-1) 式中袋内充气压力与相当于坝高的水柱压强之比, =P0/ (H1)。n（2 2） 可将充胀后的坝袋轮廓分成三个部分，上游坝面曲线段长度S1，下游坝面曲线段长度S及坝袋贴地段长度D。二、橡胶坝袋设计计算n坝袋有效周长(不包括锚固长度)为 L0SSD (B.3.1-2) 式中 L0坝袋有效周长，m；S下游坝面曲线段长度，m；S1上游坝面曲线段长度，m；D坝袋贴地段长度，m。 S1/2H (B.3.1-3) (B.3.1-4) 二、橡胶坝袋设计计算n (B.3.1-5) n (B.3.1-6)n 1=cos-1(1/-1) (B.3.1-7)n下游坝
39、面曲线段曲率半径 R1/2H1 (B.3.1-8)（3）坝袋单宽容积 V1/8H12+(1-)H1D+1/2H12sin (B.3.1-9) =cos-1(1/-1) (B.3.1-10)二、橡胶坝袋设计计算n4 4）坝袋横断面曲线坐标n坐标原点选在坝顶，水平坐标轴X向上游为正，竖直坐标轴y向下为正。n下游坝面曲线段坐标 (B.3.1-11) 式中Xi所求点的X坐标；Yi所求点的Y坐标。上游坝面曲线段坐标 (B.3.1-12) icos-1(Yi/（Hi）-1) (B.3.1-13)二、橡胶坝袋设计计算2、坝袋参数计算n充气式坝袋参数计算，亦分为数解方法、查表方法和图解方法三种，其中以查表法最
40、为简捷，既快又精确。数解法和图解方法求解实例参见橡胶坝技术及应用p.4042。n查表法确定坝袋参数T、S1、S、n、x0、 R、V0等可采用规范表B.3.2-1或附表-2充气式橡胶坝坝袋设计参数表。计算T与V时，只须把表中数字乘以设计坝高的平方，其它各项把表中数字乘以坝高即为设计时的使用值。同样袋壁的经向拉力T的单位为10KN/m，即表中查算得T值应乘以10。二、橡胶坝袋设计计算n表B.3.2-2或附表-2是充气式橡胶坝在设计工况下的上游坝面曲线坐标表,用于绘制上游坝面曲线。把坝高分成20等分，计算出坝袋上游相应点的水平坐标值，列入表中。使用时只须把表中数字乘以设计坝高H1即为实用值。下游坝面
41、曲线坐标可用式（B.3.1-11) 求出。 三、橡胶坝袋老化及防护措施n（一）坝袋的老化特性n橡胶坝袋黏合、防护、止水材料橡胶及承受拉力骨架材料帆布所用的锦纶丝，均属高分子材料，均存在老化问题。n橡胶坝袋常年在日晒、水浸的环境中使用，受到大气诸因素的作用逐渐发生老化变化。其老化特征主要表现在坝袋橡胶层发生粉化、龟裂、膨胀、气泡、脱层、破裂等现象，帆布发生永久变形、脆化、破穿、霉烂等现象，使用性能如机械强度等会逐渐降低或变劣。 三、橡胶坝袋老化及防护措施 其老化情况，除了直接与坝袋本身所采用的橡胶、纤维等质量有关外，还与坝袋的使用环境、条件，以及水工结构和维护管理等因素有关。同一橡胶坝袋在不同部
42、位，其老化过程差异很大。n橡胶坝袋老化特性有如下几点：n1、坝袋在加工、储存或使用过程中即开始老化。n2、坝袋经常浸水，无水时受阳光曝晒的时间又长的部位，老化比较严重，布满了明显的龟裂，出现这些老化现象，是干、湿交替作用的结果。n3、坝袋顶部平时不浸水，但受阳光曝晒，粉化也比较严重，但龟裂纹较浅。三、橡胶坝袋老化及防护措施n4、坝袋不浸水且背光，日晒时间较短的坝袋下游坝面，龟裂很微、粉化也较少。n5、坝袋内面虽长期浸水，但由于隐蔽不曝光，只出现较微裂纹。n6、坝袋橡胶层厚度不同，老化程度也不同，胶层厚度越厚，老化速度越慢。所以坝袋内外胶层厚度，不仅要满足止水、抗磨需要，而且也要满足抗老化的要求
43、，因而胶层不宜过薄。n8、坝袋胶布中使用的帆布老化速度慢，是因为帆布受到胶层的保护的原因，胶布经日晒表面发生老化，但里层帆布仍未受到很大的损坏。三、橡胶坝袋老化及防护措施n9、环境影响胶布老化速度。长期处于室外环境中，除了胶层硬度增加出现老化现象外，曝晒会使胶布的拉断强度明显降低，但只要里层帆布还未被暴露于外，未受到破损与老化不严重时，坝袋仍可继续使用。n10、由于橡胶坝所处的地理位置不一样，水中的PH值也有所不同，也易引起酸碱老化，另外水土中含有有害橡胶的重金属离子含量不一样，也会导致橡胶不同程度的老化，这就需要设计单位要有先期的了解，在定制坝袋时，提示厂家从配方中设计中加以考虑。三、橡胶坝
44、袋老化及防护措施n（二）坝袋防老化措施n1、提高坝袋防老化措施 采用耐老化材料和配方，改进加工工艺和坝袋结构措施。n2、提高坝袋胶料的耐水性 坝袋长期浸泡于水中，受到侵蚀而容易老化，这说明水介质是坝袋老化的一大因素，所以需要提高坝袋胶料的耐水性。采用较耐老化和耐水的胶种，如乙丙烯橡胶、氯磺化聚乙烯等，采用高强度、耐老化的纤维和耐撕裂的帆布制造坝袋，则是提高橡胶坝使用寿命的主要途径。三、橡胶坝袋老化及防护措施n3、采用防护涂层 坝袋充胀时，在坝袋外表上涂防老化涂层是一种简便而有效的物理防老化措施。国内已有三种涂层材料：一是氯丁橡胶改性涂层；二是氯磺化聚乙烯涂层；三是聚醚型聚氨酯涂层。实践证明，其
45、防老化效果好，延长了坝袋使用寿命。 目前橡胶坝袋的胶料改进了配方，基本不用涂层防护，但坝袋褶皱等盈利集中部位可采用上述防老化涂层进行防老化处理，也是延长坝袋使用寿命的有效措施。三、橡胶坝袋老化及防护措施n4、采用防老化复合层 在坝袋外层采用耐老化的材料如氯磺化聚乙烯等制成薄膜的防老化层，亦是提高现用坝袋配方耐老化性能的有效措施。这种防护层是在工厂生产过程中用热压硫化的方法进行复合，粘附比较牢固，防老化效果更好。三、橡胶坝袋老化及防护措施n5、采用合理的水工结构设计及施工措施 合理的水工结构设计，可以避免坝袋褶皱、屈挠现象。如端头锚固坝，端墙或中墩坡度不宜太陡，以避免坡脚处坝袋褶皱、屈挠严重。除此之外，锚固结构也不能依靠集中应力锚固坝袋。应力过于集中使坝袋老化速度加快；若坝袋施工安装不当，坝袋也会出现褶皱、屈挠和应力分布不均匀等现象，另外锚固槽不平直、不平行等，使坝袋经向拉力不均匀；坝袋制造长度不准确，长出的坝袋胶布集中于于一处而形成褶皱等等。这些因素均应消除或避免。三、橡胶坝袋老化及防护措施n6、科学合理的管理方法 对橡胶坝进行科学管理尤为重要。坝袋胶层出现粉化、龟裂、脱层等问题，应及时处理，以阻止老化深入，乃至于使帆布破损、老化等，而缩短坝袋使用年限。
