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橡胶坝的振动原因以及如何减振的措施

发布日期:2018-09-22   00:00:00    信息来源:华明橡胶坝     浏览数:990 次

橡胶坝壁薄性柔.溢流时由于水流的不稳定性.易诱发坝袋振动.它比一般结构的振动更为复杂。坝袋振动易导致其磨损、脱层和撕裂,严重的甚至破坏整个坝体,因此探求振动原因及影响因素,提出相应的减振对策,成为橡胶坝领域一个亟待解决的课题。

 

橡胶坝坝袋的振动主要是外力(如水流脉动)作用下的强迫振动。橡胶坝充胀液体或气体,在各种不同的外力作用下形状变化及自由度很大,对水流脉动反应灵敏,易出现振动。尤其是在坝顶溢流时.弹性体坝袋在水滴脉动压力作用下,更易产生振动现象。若外力强迫振动频率与坝体在水下的自振频率接近时,在共振时坝袋产生的内应力大于坝袋材料的允许应力时,坝袋将遭到破坏。橡胶坝在运行中,若长期存在坝袋振动现象,则会导致磨损、脱层和撕裂,重的甚至破坏整个坝体,影响工程的安全及效益的发挥。

 

橡胶坝溢流时由水流的不稳定性诱发的坝袋振动,比一般结构的振动更为复杂。橡胶坝的振动受多种因素的影响,如坝顶溢流流量、下游水深、锚固形式、充胀高度及介质、水工布置、坝体跨度、内压比、浪载作用、水流流态、气候条件和坝性能等。对于运行中的橡胶坝,主要受以下几个因素的影响:

①坝顶镒流流量。随着溢流量的增加。水流动能增大,振动强度也增大。

②下游水位。当下游水位增加到某一数值日口,对坝袋振动的影响增大,这是因为紧靠坝下游处形成l自界水跃,水跃产生的脉动压力大,使坝袋振动增强。

③坝体跨度。当坝高和坝顶溢流水深一定时,坝袋跨度越大,相应的振动强度就越大。

坝袋锚固和两岸连接形式。工程实践证明,采用双锚固比单锚固抗振效果好,而采用单锚固形式时易发生拍打振动。坝袋与两岸或闸墩连接形式有斜墙和直墙,斜墙连接时坝袋与两岸边墙锚固连接.相应振动小~些,直墙连接一般采用堵头式结构,自由度大~些,相应振动严重一些。针对振动产生的原因,相应的减振措施主要从设计、管理等几个方面入手。

 

(1)土建工程主要包括基础底板,上下游防渗防冲设施,边墙及翼墙、护坡等。布置时在不影响河道泄洪能力的前提下。基础底板比河床适当抬高,尽可能使底板高度高于下游正常水位。凡是与坝袋接触部分必须平整光滑,以减轻坝袋的振动磨损;坝址应选择在过坝水流流态平顺及河床岸坡相对稼定的河段,使过坝水流平顺,以减轻坝带的振动和磨损。

 

(2)针对不同形式的橡胶坝工程,尽量采用使坝袋振动强度小的锚固形式:双锚固形式比单锚固形式要节省坝袋材料,而且坝袋振动也要相对轻微,因此在有条件时应该尽量采用双锚固结构,并加大两条锚固线之间的距离,使坝袋断面接近半圆形,以提高振动发生的界限。

 

(3)橡胶坝袋由橡胶和帆布粘合而成.帆布为受力骨架,橡胶起粘合、密封和保护受力帆布的作用。外层胶位于坝袋的表面,经常受河水中的泥沙磨损,因此外层胶应厚一些。在坝袋内部设置缓冲垫,以减轻振动对坝袋的磨损,若提高坝袋腔布的刚性,也可使坝袋不容易产生振动。另外,国内目前研制出了无搭接缝橡胶坝袋,锚固时的气密性要远高于有搭接缝的坝袋,且应力分布均匀、受力条件好、过坝水流脉动压力小,可防止坝顶过流脉动引起的坝袋破坏。因此,有条件时应优先使用无搭接缝坝袋。

 

(4)橡胶坝工程能否充分发挥效益运行管理是关键。首先是控制坝顶的溢流量。其次是调整下游水位,若下游水位较低.应尽可能提高到一半坝高以上,振动危害性也就小得多。另外,改变袋内的内水压,改变坝体自振频率.使其避开水流脉动的主频率。而在汛期时,应注意将坝袋坍平,以利于排洪排沙和减轻坝袋振动磨损。当达到发生共振的临界点时,及时调节坝高,以防止共振产生。这样就可以使坝袋减轻振动甚至在不振的情况下运用。

 

(5)橡胶坝袋采用螺栓钢压板穿孔双线锚固结构,坝袋下游的底板做成向下游倾斜,并且要求表面平整光滑。以防止泥沙淤积和下泄的水流对坝袋的;中击.减少坝袋磨损破坏的威胁。