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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2022年第4期55卷 411-418页

作者：郭伟李嘉骏高鑫黄运保任宇晓闫澍旺天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 天津大学建筑工程学院天津300072

橡胶坝常用于低水头、大跨度的闸坝工程,如防洪、储水、发电、供水、挡潮及城市园林美化等工程,不仅起到闸门、滚水坝和活动坝等作用,而且具有瀑布景观效果.本文建立了橡胶坝有限差分计算模型,系统分析了充水压力、上游水位及坝袋几何... 详细信息

橡胶坝常用于低水头、大跨度的闸坝工程,如防洪、储水、发电、供水、挡潮及城市园林美化等工程,不仅起到闸门、滚水坝和活动坝等作用,而且具有瀑布景观效果.本文建立了橡胶坝有限差分计算模型,系统分析了充水压力、上游水位及坝袋几何尺寸等参数对橡胶坝断面形状的影响.开展了室内模型试验,验证了计算模型的准确性.讨论了上游挡水水位与坝袋高度、断面面积、宽度、接地宽度和顶部位置等参数间的关系.研究发现,坝高H/L和横断面面积A/L^(2)随上游水位Hr/L的增大呈非线性减小趋势,而坝宽B/L、接触宽度b/L和坝顶距锚固点水平距离D/L随上游水位H_(r)/L的增大而非线性增大.基于Chapman-Richard曲线模型对本文得到的橡胶坝几何形状尺寸进行拟合,提出了简化的橡胶坝设计计算公式,可为实际工程设计评估提供参考.

关键词：橡胶坝有限差分法挡水性能 Chapman-Richard成长曲线模型断面形状

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充气式橡胶坝的模型试验及有限差分研究

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科学技术与工程 2024年第20期24卷 8681-8691页

作者：郭伟戴磊高鑫郭文芳任宇晓天津大学水利工程仿真与安全国家重点试验室天津300072 天津大学建筑工程学院天津300072

橡胶坝的挡水性能优越,兼具实用性与景观性,被广泛用在城市河流挡水闸坝和溢流坝等领域。充气式橡胶坝相比充水橡胶坝,安装和拆卸更为方便,但目前充气式橡胶坝采用查表法进行粗略设计,过程复杂且存在误差。鉴于此,设计大比尺模型试验测... 详细信息

橡胶坝的挡水性能优越,兼具实用性与景观性,被广泛用在城市河流挡水闸坝和溢流坝等领域。充气式橡胶坝相比充水橡胶坝,安装和拆卸更为方便,但目前充气式橡胶坝采用查表法进行粗略设计,过程复杂且存在误差。鉴于此,设计大比尺模型试验测试充气式橡胶坝在充气、挡水条件下的坝袋截面形状和袋体张拉力分布特点。基于有限差分软件建立充气式橡胶坝的力学模型,通过大比尺模型试验和现行设计规范验证了该模型的准确性。分析充气式橡胶坝在挡水过程中横截面几何形状及尺寸、张拉力与上游水位及内部气压之间的关系。结果表明:坝袋宽度B、接地宽度b随上游水位增大呈非线性增加;坝袋高度H、横截面面积A随上游水位增大呈非线性减小。设计工况下,坝袋高度H、横截面面积A随气压增加呈非线性增大,坝袋宽度B、接地宽度b随气压增大呈非线性减小;坝袋张拉力与气压呈正比关系。基于Chapman-Richard曲线模型对设计工况下的几何尺寸、张拉力与内部气压间的关系进行拟合,提出橡胶坝简化设计计算公式,可用于充气式橡胶坝的设计计算。

关键词：橡胶坝充气式橡胶坝挡水性能模型试验有限差分法简易设计公式

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支挡橡胶坝理论分析与试验研究

支挡橡胶坝理论分析与试验研究

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作者：李嘉骏天津大学

学位级别：硕士

橡胶坝是一种新型低水位大跨度柔性薄壳结构,用于河道或渠道截流以形成不同功能的水利枢纽工程。但现行橡胶坝普遍存在坝高较低、易振动、易磨损等缺点,主要是受到现有合成纤维织物材料强度的限制和橡胶坝结构形式的影响,本文采用在橡... 详细信息

橡胶坝是一种新型低水位大跨度柔性薄壳结构,用于河道或渠道截流以形成不同功能的水利枢纽工程。但现行橡胶坝普遍存在坝高较低、易振动、易磨损等缺点,主要是受到现有合成纤维织物材料强度的限制和橡胶坝结构形式的影响,本文采用在橡胶坝下游一侧设置一支挡结构以改善橡胶坝的挡水性能。采用什么形状的支挡结构、如何布置支挡结构位置及支挡结构尺寸怎样设计才能既节约材料又能有效提高挡水性能。在支挡结构下坝袋的张拉力如何分布。这些问题都是实际工程应用中需要解决的技术性难题。基于以上问题,本文就不同形状支挡结构下橡胶坝的挡水性能和张拉力分布特征进行研究,具体研究内容和成果如下:(1)设计实施了传统橡胶坝和支挡橡胶坝小比例尺室内模型试验,揭示了充水压力、锚固间距、支挡结构类型、支挡结构高度和支挡结构角度变化对挡水性能以及横截面形状的影响。(2)基于FLAC编写了计算程序,实现了橡胶坝、支挡结构和水之间相互作用的计算,将本文计算方法与前人的理论推导、模型试验和数值模拟等方法进行对比,验证该方法的正确性。(3)基于FLAC方法计算了上游水位和下游水位对传统橡胶坝的挡水性能和张拉力分布的影响,弥补了现有研究的空白,同时基于Chapman-Richard曲线模型对传统橡胶坝归一化的设计计算参数进行拟合,简化橡胶坝设计计算过程。(4)设计了楔形和弧形两种形式的支挡结构,基于FLAC程序建立了归一化临界挡水水位(H/L)与归一化充水压力(P/γL)、归一化锚固间距(D/L)、归一化支挡结构高度(H/L)以及支挡结构角度(α)之间的关系,同时与传统橡胶坝对比,得到最优支挡结构形式和设计参数取值。(5)分析了不同支挡结构的橡胶坝的张拉力分布特征,研究了归一化充水压力(P/γL)、归一化锚固间距(D/L)、归一化支挡结构高度(H/L)及支挡结构角度(α)对张拉力的影响,同时得到了不同设计参数下张拉力的最大值,并以此为依据对橡胶坝进行张拉强度设计。

关键词：橡胶坝楔形支挡结构弧形支挡结构挡水性能张拉力

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