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    探究超6米高橡胶坝的建造难题

    来源:本站 发布时间:2013-8-29 10:25:25 浏览量:

     橡胶坝

    无搭接缝坝袋为建设高橡胶坝坝奠定了基础
        橡胶坝坝袋曲挠破坏是6米高橡胶坝运行中的一大隐患。为探讨其破坏机理,科研人员在实验室的曲挠机上进行了一系列的试验。试验结果表明,5米高有搭接缝橡胶坝袋在曲挠7000次时,搭接缝处开始出现裂纹:曲挠15000次时,两层坝袋和帆布脱层,内外层胶开始有龟裂。在试验中还看到,搭接缝处6层帆布的中间部位是应力最集中的地方,该处首先产生变形和脱开。用6米高的坝袋进行试验,曲挠破坏的程度更为严重。而对无搭接缝橡胶坝袋,在曲挠250000次时,仍无脱层和龟裂现象。
        经分析,坝袋在曲挠时表层处于受拉区,内层为受压区,受拉区的外缘半径比受压区大一个坝袋厚,所以挤压区的外缘形成大小不等的凸起。在反复拉压转换中,搭接层易出现脱层,使坝袋在实际运行中无法实现多层帆布共同受力。因此,有搭接缝坝袋不宜建高坝,无搭接缝橡胶坝的研制成功为建设高坝奠定了基础。
        无搭接缝橡胶坝袋使帆布直接搭接,其优点一是改善了坝袋受力条件,保证坝袋经向拉力稳定和均匀,纬向抗拉性能有所提高,增加了坝袋的安全度;二是坝袋充胀后坝体表而比较光滑,水流脉动压力减小,提高了抗震性能,防止坝顶溢流一起共振:三是坝袋一次热压合成型,不存在接头问题,彻底解决了有接头橡胶坝在接头处开脱的缺陷,坝袋经纬向强力相同,受力均匀,不存在应力集中现象,安全性能更好。
        无搭接缝橡胶坝袋生产采用的是一次成型新工艺。大型愕式热压合硫化机有33个液压油缸,机身长33米,可一次生产坝高6米以上的橡胶坝袋。该机设置了一套绷紧装置,生产加工时可将胶布绷紧,限制其收缩,保证了生产坝袋尺寸的准确性。无搭接缝橡胶坝的生产工艺流程包括胶料混炼、压延以及最后一次的硫化成型,理论上,坝袋长度可无限制延长。
        此外,因坝体为一块胶布,厚度一致,可直接在硫化机上按图纸要求的尺寸剪裁,然后用牵引机牵引到卷曲机上,再包装出厂。整个生产过程完全在机械化操作下进行,大大降低了工人的劳动强度,减少了粉尘及化学溶剂对人体的危害。
        锚固线的布置和安装
        锚固是橡胶坝工程的关键组成部分,特别是边坡锚线布置。本工程边坡锚线采用双斜线锚固,即边坡两条锚线均为斜线,设爬坡段、斜坡段及水平段。爬坡段是从底板向上60厘米,可改善坝袋在转角处的折皱并便于坝袋安装,满足坍坝时坝袋平整不阻水。斜坡段应使坝袋在拐角处的折皱拉向下游侧,提高上游侧的挡水高度,以保证坝体蓄水达到设计高度。水平段为坝袋的坍落段,高度比设计高度提高30-60厘米。这种布置形式不仅能达到蓄水高度,而且坝袋充胀时外表挺拔美观。坝袋下游锚固线采用的是内锚安装,这种方式可使坝袋受力条件更好,保证了坝袋的凹面平整美观。
        该橡胶坝的另一先进技术是坝袋外层胶采用的是三元乙丙复合材料。与其他橡胶材料相比,三元乙丙橡胶具有优异的耐老化性能,特别是抗臭氧老化性能。在含臭氧100pphm的介质中,经过2430小时三元乙丙橡胶仍不龟裂,而丁基橡胶仅534小时、氯丁橡胶仅46小时就产生了裂日。在3%臭氧浓度下,氯丁橡胶经过7分钟即有裂纹,而三元乙丙橡胶经过1小时仍无裂纹。三元乙丙橡胶可在温度150℃的环境里长期使用,间歇使用可耐200℃的高温,物理性能变化缓慢,冲击弹性好。低温条件下,三元乙丙橡胶同样具有良好的弹性,-57℃开始变硬,-77℃变脆。三元乙丙橡胶的主要缺点是硫化速度慢,难与其他橡胶并用,自钻及互豁性能都很差。衡水恒洋工程橡胶公司经过数百次的试验,研制出三元乙丙橡胶复合材料,成功地应用在坝袋的外层胶上,大大提高了橡胶坝袋的耐候性、耐臭氧老化性。试验结果表明,其耐臭氧老化性能超过橡胶坝技术规范规定指标的30倍以上。

        橡胶坝坝袋曲挠破坏是6米高橡胶坝运行中的一大隐患。为探讨其破坏机理,科研人员在实验室的曲挠机上进行了一系列的试验。试验结果表明,5米高有搭接缝橡胶坝袋在曲挠7000次时,搭接缝处开始出现裂纹:曲挠15000次时,两层坝袋和帆布脱层,内外层胶开始有龟裂。在试验中还看到,搭接缝处6层帆布的中间部位是应力最集中的地方,该处首先产生变形和脱开。用6米高的坝袋进行试验,曲挠破坏的程度更为严重。而对无搭接缝橡胶坝袋,在曲挠250000次时,仍无脱层和龟裂现象。
        经分析,坝袋在曲挠时表层处于受拉区,内层为受压区,受拉区的外缘半径比受压区大一个坝袋厚,所以挤压区的外缘形成大小不等的凸起。在反复拉压转换中,搭接层易出现脱层,使坝袋在实际运行中无法实现多层帆布共同受力。因此,有搭接缝坝袋不宜建高坝,无搭接缝橡胶坝的研制成功为建设高坝奠定了基础。
        无搭接缝橡胶坝袋使帆布直接搭接,其优点一是改善了坝袋受力条件,保证坝袋经向拉力稳定和均匀,纬向抗拉性能有所提高,增加了坝袋的安全度;二是坝袋充胀后坝体表而比较光滑,水流脉动压力减小,提高了抗震性能,防止坝顶溢流一起共振:三是坝袋一次热压合成型,不存在接头问题,彻底解决了有接头橡胶坝在接头处开脱的缺陷,坝袋经纬向强力相同,受力均匀,不存在应力集中现象,安全性能更好。
        无搭接缝橡胶坝袋生产采用的是一次成型新工艺。大型愕式热压合硫化机有33个液压油缸,机身长33米,可一次生产坝高6米以上的橡胶坝袋。该机设置了一套绷紧装置,生产加工时可将胶布绷紧,限制其收缩,保证了生产坝袋尺寸的准确性。无搭接缝橡胶坝的生产工艺流程包括胶料混炼、压延以及最后一次的硫化成型,理论上,坝袋长度可无限制延长。
        此外,因坝体为一块胶布,厚度一致,可直接在硫化机上按图纸要求的尺寸剪裁,然后用牵引机牵引到卷曲机上,再包装出厂。整个生产过程完全在机械化操作下进行,大大降低了工人的劳动强度,减少了粉尘及化学溶剂对人体的危害。
        锚固线的布置和安装
        锚固是橡胶坝工程的关键组成部分,特别是边坡锚线布置。本工程边坡锚线采用双斜线锚固,即边坡两条锚线均为斜线,设爬坡段、斜坡段及水平段。爬坡段是从底板向上60厘米,可改善坝袋在转角处的折皱并便于坝袋安装,满足坍坝时坝袋平整不阻水。斜坡段应使坝袋在拐角处的折皱拉向下游侧,提高上游侧的挡水高度,以保证坝体蓄水达到设计高度。水平段为坝袋的坍落段,高度比设计高度提高30-60厘米。这种布置形式不仅能达到蓄水高度,而且坝袋充胀时外表挺拔美观。坝袋下游锚固线采用的是内锚安装,这种方式可使坝袋受力条件更好,保证了坝袋的凹面平整美观。
        该橡胶坝的另一先进技术是坝袋外层胶采用的是三元乙丙复合材料。与其他橡胶材料相比,三元乙丙橡胶具有优异的耐老化性能,特别是抗臭氧老化性能。在含臭氧100pphm的介质中,经过2430小时三元乙丙橡胶仍不龟裂,而丁基橡胶仅534小时、氯丁橡胶仅46小时就产生了裂日。在3%臭氧浓度下,氯丁橡胶经过7分钟即有裂纹,而三元乙丙橡胶经过1小时仍无裂纹。三元乙丙橡胶可在温度150℃的环境里长期使用,间歇使用可耐200℃的高温,物理性能变化缓慢,冲击弹性好。低温条件下,三元乙丙橡胶同样具有良好的弹性,-57℃开始变硬,-77℃变脆。三元乙丙橡胶的主要缺点是硫化速度慢,难与其他橡胶并用,自钻及互豁性能都很差。衡水恒洋工程橡胶公司经过数百次的试验,研制出三元乙丙橡胶复合材料,成功地应用在坝袋的外层胶上,大大提高了橡胶坝袋的耐候性、耐臭氧老化性。试验结果表明,其耐臭氧老化性能超过橡胶坝技术规范规定指标的30倍以上。